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Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Universidad Nacional de Tucumán Mg. Ing. Gustavo E. Juárez -
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De#iniciones.FasesdelProceso.Arquitectura.Aplicacionesdelossistemas
expertos.Estrategiasdeencadenamiento.Encadenamientohaciaadelante.
Encadenamiento hacia atrás. Sistemas de Producción. Reglas de
producción. Métodos y motores de Inferencias. Estructuras de datos.
Estados y espacios de problemas. Ejercitación con espacios de estado.
Razonamiento con incertidumbre. Tipos de Errores. Sistemas expertos
basados en el conocimiento de razonamiento (Knowledge-Based Expert
System).De#iniciones.Adquisiciónautomáticadereglas(ID3,AQ11,otros).
SISTEMAS EXPERTOS
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La Inteligencia Arti#icial tiene muchas áreas de interés, entre los cuales se
desarrollaráacontinuaciónSistemasExpertos
SISTEMAS EXPERTOS. DOMINIO
Inteligencia Artificial
Visión
Lenguaje Natural
Comprensión
Sistemas Expertos
Sistemas Neuronales
Habla
Robótica
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Introducción
LosSistemasExpertosBasadosenelConocimientofueelprimeravanceenel
campo de la Inteligencia Arti#icial, como una forma de tecnología del
software.
Las tareas de clasi#icación y diagnóstico son las primeras en bene#iciarse
desdequesurgiólatecnologíaKBES.
SISTEMA EXPERTO. BASADO EN EL CONOCIMIENTO
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QueeselKBES?
LosprogramasparacomputadorasdeltipoKBESsondiseñadosparaactuar
comoexpertosen la solucióndeunproblemaenundominioparticular.El
programaUsaelconocimientocodi#icadodeldominioensi,yunaestrategia
especi#icadecontrolparaarribaralassoluciones.
Unpormenorizadoanálisisdelprocesodetomadedecisionesporexpertos
revelaqueEl/ellausanhechosyheurísticaparaarribaraunadecisión.
SISTEMA EXPERTO. KNOWLEDGE-BASED EXPERT SYSTEM
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“UnSistemaExpertoesunprogramabasadoenconocimientoqueincorpora
deformacomputacionalelconocimientodeunexpertohumanopararealizar
unatareaXenundominioY,demodoqueparaesatarea,lae#icienciadel
programaescomparablealaquemuestraelexpertohumano”.
(PajaresySantos).
SISTEMAS EXPERTOS. DEFINICIÓN
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Base de Conocimientos
Mecanismos de inferencia
Usuario
SISTEMAS EXPERTOS. FUNCIONAMIENTO BASICO
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SISTEMAS EXPERTOS. DEFINICIÓN
Dominio del Conocimiento
Dominio del Problema
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SISTEMA EXPERTO. BASADO EN EL CONOCIMIENTO COMPONENTES
Basedeconocimientos
Esunabasededatosdeconocimientodeconfundamentosteóricos,
hechos,reglas,fórmulasyexperiencia.Esunaestructuradealmacenamientode
fácilacceso.
Mecanismodeinterfaz
Esunaherramientaparainterceptarelconocimiento
disponibleyrealizardeduccioneslógicas.
Mecanismodecontroldeusuario
Esunaherramientadelmecanismodeinterfazparaseleccionar,
interpretarydeduciroinsercion.Este
mecanismoutilizaconocimientosparaguiarelprocesode
interfaz
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SISTEMAS EXPERTOS. VENTAJAS
LasventajasenelusodeunSistemaExpertoson:
• Lossistemasnuncaseretiran
• Laspersonaspuedenhacerensayosinicialessinsalirdesuscasas
• Fácildedesarrollarymodi#icar
• Usaheurísticas(conocimientoempíricodelexperto)
• Tiempoderespuestaadecuado
• Comprensible,yaquepuedeexplicarsuspasosderazonamiento
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Base de Conocimientos Posee información sobre el dominio de conocimientos a que viene referido el sistema experto. Contiene conocimiento declarativo (hechos) y procedimental (reglas).
Base de Hechos Memoria auxiliar que contiene información sobre el problema a resolver (datos iniciales) y el estado del sistema a lo largo del proceso de inferencia (datos intermedios).
Motor de Inferencias Es la Sección del S. E que realiza los procesos de inferencia que relacionan la información contenida en la memoria de trabajo con la base de conocimientos, para sacar conclusiones.
Modulo de Adquisición del Conocimiento Facilita el ingreso del conocimiento en la base y de los mecanismos de inferencia en el motor de inferencia. Valida la veracidad y coherencia de los hechos y reglas que se introducen.
Módulo de Explicación Explica los pasos realizados por el motor de inferencias para lograr las conclusiones, justificando las acciones (por qué utiliza ciertas reglas)
Interfaz del Usuario Es quien facilita la comunicación entre el usuario y el motor de inferencias. Permite ingresar información para el sistema y comunicar al usuario las respuestas del S.E:
ARQUITECURA DE UN SE BASADO EN REGLAS
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SISTEMA EXPERTO
Unodelosresultadosmassigni#icativosdemostradosporNewellySimon
fue que gran parte de la solución humana de problemas o cognición,
puedenexpresarseconreglasdeproduccióndeltipoSi…Entonces.
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Lossistemasexpertosmásreconocidossonaquellosbasadosenreglas,por
motivostalescomo:
• Naturaleza Modular: fácil encapsulamiento y gran capacidad de
expansión.
• Medios de explicación: sencillez en la construcción debido a la
exactituddelasreglas.
• Semejanzaconelprocesocognitivohumano:conbaseeneltrabajo
de Newell y Simon, las reglas aparecen como un modelo natural de la
maneraenqueloshumanosresuelvenlosproblemas.
SISTEMA EXPERTO. SISTEMAS DE PRODUCCIÓN
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SI La luz es roja ANTECEDENTE, PATRON o LADO IZQUIERDO
ENTONCES Detenerse CONSECUENTE o LADO DERECHO
Regla: Luz_Roja
SI La luz es verde ANTECEDENTE, PATRON o LADO IZQUIERDO
ENTONCES Avanzar CONSECUENTE o LADO DERECHO
Regla: Luz_Verde
SISTEMA EXPERTO. ESPECIFICACION DE REGLAS
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Gideon (Global Infectious Disease & Epidemiology Network) es una
aplicación Web, un sistema experto en línea, útil para el diagnóstico de
las enfermedades infecciosas, su conocimiento, manejo clínico y
epidemiológico; así como para la identificación de cientos de
microorganismos patógenos.
SISTEMA EXPERTO. TAREA GIDEON WEB
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Gideon, un producto de Gideon Informatics, fundada en 1992, posee
actualmente miles de usuarios alrededor del mundo y soporta una
inmensa red de organizaciones, especialistas y recursos que actúan
como proveedores de información sólida y confiable. Con una interfaz
fácil de utilizar, atractiva y sencilla, y bases de datos actualizadas
semanalmente.
Gideon mejora significativamente la exactitud del diagnóstico y amplía la
base de conocimientos de la que dispone un experto mediante el acceso
al vasto campo de esta clase de enfermedades y su microbiología
actualizados semanalmente.
Una advertencia importante: Gideon es un sistema para profesionales de
la salud.
SISTEMA EXPERTO. GIDEON WEB
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Trabajo Grupal (presentacion: Martes 11/4/2017)
Tarea:
Investigar y documentar el sistema Gideon (Global Infectious Disease &
Epidemiology Network). Aplicación Web de un sistema experto en línea, útil
para el diagnóstico de las enfermedades infecciosas, su conocimiento, manejo
clínico y epidemiológico; así como para la identificación de cientos de
microorganismos patógenos.
Contenido: documentar caracteristicas, estrategias, lenguaje de implementacion,
otros conceptos relevantes. Integracion de Contenidos
Formato: Presentacion (.pptx, otros)
Fuente: http://web.gideononline.com/web/diagnosis/index.php
SISTEMA EXPERTO. GIDEON WEB TAREA
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“Tomemoscomoejemploelproblemadedecidirelcrucedeunacalle”.
Laproducciónparalasdosreglasseindicamediante#lechassigni#icanque
elsistemaejecutarálasaccionesqueseencuentranaladerechadela#lecha,
cuandolascondicionesalaizquierdaseanverdaderas:
Laluzesroja→Detenerse
Laluzesverde→Avanzar
SISTEMA EXPERTO. EJEMPLO
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SISTEMA EXPERTO. EJEMPLOS
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SISTEMA EXPERTO DESARROLLOS
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En el sistema experto MYCIN (Stanford University), es un sistema
experto desarrollado a principios de los años 70 por Edward Shortliffe, en
la Universidad de Stanford, y constituye uno de los primeros sistemas
expertos.
Fue escrito en LISP, Su principal función consistía en el diagnóstico
de enfermedades infecciosas de la sangre; además, MYCIN era capaz de
“razonar” el proceso seguido para llegar a estos diagnósticos, y de recetar
medicacionespersonalizadasacadapaciente(segúnsuestatura,peso,etc.).
SISTEMA EXPERTO. APLICACIÓN DE MYCIN
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El sistema expertoMYCIN es utilizado para la detección de enfermedades
infeccionesdelasangre,unaporcióndecódigoseríaasí:SI
Elmediodecultivoeslasangre,Y Laidentidaddelorganismonoesconocidaconcerteza,YLacoloracióndelorganismoesgramnegativa,YLamorfologíadelorganismoesdebastoncillos,YElpacientepresentaelevacióndelatemperatura
ENTONCES
Hayunadébilevidenciaquesugierequelaidentidaddelorganismoespseudomona
SISTEMA EXPERTO. APLICACIÓN DE MYCIN
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Definición
“Los árboles son una estructura jerárquica de datos conformada por nodos que
almacenan la información o conocimiento, y por ramas que conectan a los
nodos, manteniendo para ello una Ruta o Dirección, la cual en los árboles
orientados siempre apuntan hacia abajo. A veces las ramas se denominan
vínculos o bordes, y los Nodos vértices”.
SISTEMA EXPERTO. ESTRUCTURACIÓN DE LOS DATOS EN ARBOLES
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Nodo Raíz
Hojas
Ramas
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
Nivel 4
Ruta o Dirección
SISTEMA EXPERTO. ELEMENTOS DE UN ÁRBOL BINARIO
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A
B C
D
Un Circuito o Ciclo es una ruta que recorre la grafica y que se inicia y finaliza en el mismo
nodo.. A
B
C
Una Grafica conectada tiene vínculos con todos sus nodos.
A
B C
D
Rejilla
A
B
CA
B
C
A
B
C
Arboles Binarios degenerados de tres nodos
SISTEMA EXPERTO. TIPIFICACION
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Producción y productividad mayores. Los sistemas expertos pueden
trabajarmásrápidoquelohumanos.Porejemplo,unsistemallamadoXCON
lehapermitidoaDigitalEquipmentCorporation(DEC) incrementarcuatro
veces la producción de la preparación demicrocomputadoras adaptadas a
las necesitas de los clientes. El sistema planea la con#iguración de los
componentes para cada pedido adaptado de microcomputadoras y es un
ejemplodelaadaptaciónmasiva.
Mayorcalidad:Los sistemasexpertosdan laprobabilidaddeaumentar la
calidadproporcionandoasesoríaconsistenteyreduciendolastasasdeerror.
Porejemplo,XCONreducelatasadeerrordelacon#iguracióndepedidosde
computadorasenDECdeun35%aun2%.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS
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Captacióndeexperienciaescasay sudimensión.Unode los principales
bene#iciosdelossistemasexpertosessufacilidaddetrasmitirexperienciaa
travésdefronterasinternacionales.Unejemplodeloanterioresunsistema
expertodecuidadodelosojosparadiagnósticoytratamientorecomendado,
quesecreóenRutgersUniversity.Elprogramasehapuestoenprácticaen
EgiptoyenArgelia,dondeprevalecenseriasenfermedadesdelosojosyson
escasoslosoftalmólogos.Elprogramapuedeoperarlounmedicoasistenteo
unaenfermera.
Operaciónenentornospeligrosos.Lossistemasexpertosque interpretan
la información relevadamediante sensores, posibilita a los seres humanos
evitarentornoscalientes,húmedos,tóxicos,etc.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS
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Accesibilidadalconocimientoyescritoriosdevida.Lossistemasexpertos
hacenaccesibleelconocimiento(ylainformación)amuchagenteendiversos
lugares.Lagentepuedepreguntaralossistemasyobtenerconsejos.Unárea
de aplicación corresponde al apoyo a escritorios de ayuda. Más de 30
millones de empleados trabajan en Calls Centers en USA proporcionando
informaciónalosconsumidoresqueacudenaellosoquellamanporteléfono.
Por ejemplo, el Internal Revanue Service proporciona ayuda a los
contribuyentes, una biblioteca ofrece asistencia a los estudiantes, una
recepcionista en una o#icina a auxiliar a los visitantes. Un sistema experto
puede aumentar la productividad de los empleados o incluso automatizar
éstos.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS
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ConOiabilidad.los sistemas expertos prestan atención de manera
consistenteatodoslosdetallesynopasanporaltoinformaciónpertinentey
solucionespotenciales.
Funcionesincrementadasdeotrossistemasexpertos.Laintegraciónde
unsistemaexpertoconotrossistemasexpertoshacenqueestosúltimosse
vuelvanmáse#icientes,abarcandomásaplicaciones,trabajandomásrápido
yproduciendomejoresresultados.
Capacidadpara trabajarcon información incompletao inconcreta.Un
sistemaexpertopuedetrabajarconinformaciónincompletaaligualquelos
expertoshumanos.Elusuariopuede responderconun “nosé”o “noestoy
seguro”aunaomáspreguntasdelsistemadurantelaconsulta,yelsistema
expertosegurasiendocapazdeproducirunarespuesta.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS
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Imparticióndecapacitación.Esfactiblequeunsistemaexpertofacilitela
capacitación.Lafusióndeexplicaciónpuedeservircomoundispositivode
enseñanzaydeesemodopuedeefectuarapuntesquetalvezseinsertenen
labasedeconocimiento.
Reduccióndel tiempopara la tomadedecisiones.Conelempleode la
recomendacióndelsistema,unserhumanopuedetomardecisionesmucho
másrápido.Porejemplo,elpersonalquedalasautorizacionesenAmerican
Express lo hace en menos de 30 segundos en comparación con los 3
minutosquetardabaantesdelaimplementacióndelsistemaexperto.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS
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Reducción del tiempo fuera de servicio. Muchos sistemas expertos
operacionales se emplean para diagnosticar malos funcionamientos y
prescribir reparaciones. Mediante el empleo de los sistemas expertos es
posible reducir considerablemente el tiempo fuera de servicio de las
máquinas. Por ejemplo, un día de trabajo perdido en una instalación
petroleracuestacercade$250mildólares.Unsistemaexpertodenominado
DrillingAdvisor se creóparadetectar fallas en las instalacionespetroleras.
Este sistema ahorra un cantidad muy grande de dinero a la compañía
implicadaalreducirdemanaraimportanteeltiempofueradeoperación.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS
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• Nosiempreseencuentradisponibleelconocimientoquesevaacaptar
• Resultadi#ícilextraerlaexperienciadelossereshumanos
• Elenfoquedecadaexpertoanteunsituacióntalvezesdiferente,aunque
correcto.
• Es di#ícil, incluso para un experto altamente capacitado, valorar con
exactitud,lassituacionesbajopresionesdetiempo.
• Los usuarios de sistemas expertos tienen límites, cognoscitivos naturas,
porloquetalveznoaprovechenalmáximolosbene#iciosdelsistemas
• Los sistemas expertos trabajan sólo con áreas temáticas, de#inidas
perfectamente,poreldiagnósticodeunafalla,enunamáquina
SISTEMA EXPERTO. LIMITACIONES
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• Lamayoríadelosexpertosnotienemediosindependientesdeveri#icarsi
susconclusionessonrazonablesocorrectas
• El vocabulario, o jerga, que utiliza los expertos para expresar hechos y
relaciones,confrecuenciaeslimitadoynocomprendidoporotros.
• En la construcción de los sistemas expertos, a menudo se requiere la
ayudadeingenierosdeconocimientos,loscualesescasean,ademásdeque
susserviciosresultancaros
• Lafaltadecon#ianzadelosusuarios#inales,talvezseaunabarreraparael
usodelossistemasexpertos.
• Latrasferenciadeconocimientosesujetaaprejuiciosdepercepciónyde
criterio.
SISTEMA EXPERTO. LIMITACIONES
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Libros
• “SistemasExpertos.PrincipiosyProgramación”.GiarratanoJ.–RileyG.
InternationalThomsonEditores.SerieCiencias:Ingenierías.Cengage2001
–Capítulo1.
• “Inteligenciaarti=icialeingenieríadelconocimiento”
Gonzalo PajarezMartinsanz,Matilde Santos Peñas –Alfaomega – 2005 –
Capítulo4.
SitiosWebs
• http://web.gideononline.com/web/diagnosis/index.php
• http://bvs.sld.cu/revistas/aci/vol18_4_08/aci91008.htm
REFERENCIAS
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http://www1.herrera.unt.edu.ar/intar