09/04/2019Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología

Universidad Nacional de Tucumán Mag. Ing. Gustavo E. Juarez

Ciclo Lectivo 2019Inteligencia Artificial (EC5)

UNIDAD No. 2: SISTEMAS EXPERTOS

Definiciones. Fases del Proceso. Arquitectura. Aplicaciones de los

sistemas expertos. Estrategias de encadenamiento. Encadenamiento

hacia adelante. 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). Definiciones. Adquisición

automática de reglas (ID3, AQ11, otros).

!3

!3

SISTEMAS EXPERTOS MAPA CONCEPTUAL

!4

Basado en Reglas: Es una afirmación lógica que relaciona dos o más objetos e incluye dos partes, la premisa y la conclusión. Cada una de estas partes consiste en una expresión lógica con una o más afirmaciones objeto-valor conectadas mediante los operadores lógicos «y», «o», o «no». Forma de Representar el conocimiento de manera natural SI premisa ENTONCES consecuente Premisa: Conjunciones de atributos de un mismo dominio.Consecuente: Atributo que pasaran a ser conocidos para el sistema.

!4

SISTEMAS EXPERTOS TIPIFICACION: BASADOS EN REDES

!5

Basado en Redes Bayesianas: Utilizado en razonamiento en condiciones de incertidumbre, basada en la teoría de probabilidad inversa que establece la probabilidad de un evento anterior dado que ha ocurrido uno posterior, para resolver este problema se emplea el teorema de Bayes.

Por ejemplo: El diagnóstico médico, donde los síntomas aparecen y el problema consiste en encontrar la causa más probable.

!5

SISTEMAS EXPERTOS TIPIFICACION: BASADOS EN REDES BAYESIANAS

!6

Basado en Casos: El Razonamiento basado en casos es una manera de razonar haciendo analogías. Se ha argumentado que el razonamiento basado en casos no sólo es un método poderoso para el razonamiento de computadoras, sino que es usado por las personas para solucionar problemas cotidianos.

Por ejemplo: Un abogado que apela a precedentes legales para defender alguna causa está usando razonamiento basado en casos.

!6

SISTEMAS EXPERTOS TIPIFICACION: BASADOS EN CASOS

!7

Definición:

“Unainferenciaesunaevaluaciónquerealizalamenteentreexpresiones

bienformadasdeunlenguaje,(EBF),que,alserrelacionadas

intelectualmentecomoabstracción,permitentrazarunalínealógicade

condiciónoimplicaciónlógicaentrelasdiferentesEBFs”.

Se usan cuandono existe una solución algorítmica o esta es inadecuada o

cuandoelrazonamientoofrecelaúnicaposibilidaddeobtenerunasolución.

!7

SISTEMAS EXPERTOS INFERENCIAS

!8

EstrategiasdeEncadenamientodeInferenciasEnunsistemabasadoenreglas,elmecanismodeinferenciadeterminacualesantecedentesderegla,sihayalguno,quedasatisfechoporloshechos.

MétododeEncadenamientohaciaadelanteImplicaelrazonamientodesdeloshechoshacialasconclusionesqueresultandeellos.CLIPSestadiseñadoparaelencadenamientohaciaadelante.EncadenamientohaciaatrásImplica el razonamiento en reversa desde una hipótesis, que habrá decomprobar una posible conclusión, a los hechos que la sustentan. De estaforma observemos que la hipótesis puede verse como un hecho cuyaveracidad esta en duda y necesita establecerse, siendo esta un objetivo aprobar. !8

SISTEMAS EXPERTOS METODO DE INFERENCIAS

!9

Porejemplo,siUd.nohamiradohaciaafuera,yalguienentraconloszapatosmojadosyunparaguas,suhipótesisseráqueestalloviendo;paraapoyarlapodríapreguntaralapersonasienverdadestalloviendo,silarespuestaessi,entonceslahipótesisesverdaderayseconvierteenunhecho.

Porejemplo,siUd.vequeestálloviendo,antesdesalirdecasa(eselHECHO)entoncesdeberállevarunparaguas(laCONCLUSION)

Encadenamiento hacia Adelante Encadenamiento hacia Atrás

Notas:•RecordemosqueCLIPSestadiseñadoparaelencadenamientohaciaadelante.•Laeleccióndeestemecanismodependedeltipodeproblema.

!9

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO DE ENCADENAMIENTOS

!10

Laeleccióndeestemecanismodependedel tipodeproblema,por loquese

puede aproximar una clasificación de problemas en base al tipo de

encadenamientoqueutilizan:

EncadenamientohaciaAdelante EncadenamientohaciaAtrás

• PrognosisoPrediccióndeunsuceso

• Supervisión• Control• Auditoría

• Diagnóstico

SISTEMAS EXPERTOS PROBLEMAS ASOCIADOS A LAS TECNICAS

!11

Lautilizacióndesistemasbasadosenreglasdeproduccióninclinanlabalanzahacialaeleccióndealgunodelossiguientesalgoritmos:

1. AlgoritmodeMARKOV:(IvanMarkov,1954).ElAlgoritmodeMarkovesun grupo ordenado de producciones que son aplicadas en orden deprioridadenunstringdeentrada.Si laregladeprioridadmásaltanoesaplicable, entonces aplica la siguiente y así sucesivamente. Es pocoeficienteenelmanejodesistemasconmuchasreglas.

2. AlgoritmoRete:Debidoalafalenciaenelmanejodesistemasconmuchasreglas, que fue desarrollado en 1979 por Charles Forgy, en la Carnegie-Mellon University, en el marco de su tesis doctoral en filosofía. Es unrápido igualador de patrones que obtiene su velocidad delalmacenamiento de información sobre las reglas de una red. Fue laplataformadedesarrollosobrelaqueseimplementaronJESS,CLIPS,etc..!11

SISTEMAS EXPERTOS REGLAS DE PRODUCCION

!12

Sistema Experto para Cajero Automático Como ejemplo de problema determinista que puede ser formulado usando un conjunto de reglas, considérese una situación en la que un usuario (por ejemplo, un cliente) desea sacar dinero de su cuenta corriente mediante un cajero automático (CA).En cuanto el usuario introduce la tarjeta en el CA, la máquina la lee y la verifica. Si la tarjeta no es verificada con éxito (por ejemplo, porque no es legible), el CA devuelve la tarjeta al usuario con el mensaje de error correspondiente. En otro caso, el CA pide al usuario su numero de identificación personal (NIP). Si el numero fuese incorrecto, se dan tres oportunidades de corregirlo. Si el NIP es correcto, el CA pregunta al usuario cuanto dinero desea sacar. Para que el pago se autorice, la cantidad solicitada no debe de exceder de una cierta cantidad limite diaria, además de haber suficiente dinero en su cuenta. En este caso se tienen siete objetos, y cada objeto puede tomar uno y solo un valor de entre sus posibles valores. !12

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 1

!13

La siguiente tabla muestra estos objetos y sus posibles valores.

!13

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 1

!14

Estas reglas gobiernan la estrategia que el CA debe seguir cuando un usuario intenta sacar dinero de su cuenta. En la regla 1, por ejemplo, la premisa consiste en 6 afirmaciones objeto-valor conectadas con el operador lógico “y”, lo que indica si el consecuente es cierto, toda su premisa es cierta.

!14

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 1

!15

!15

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 1

!16

Este ejercicio trata de simular el comportamiento de un autómata, el cual es una Cafetera. Esta máquina puede dispensar al usuario café solo, café con leche y leche sola, todo ello con o sin azúcar. El proceso seguido por la máquina para atender un pedido es el siguiente, una vez que el usuario ha insertado el dinero necesario, este puede seleccionar el producto que quiere de la siguiente manera: · El usuario selecciona si quiere, pulsando la tecla "café" tantas veces como quiera. · Si el usuario no pulsa la tecla "café" y pulsa directamente la tecla "leche" tantas veces como quiera, la máquina le servirá leche sola. · Si el usuario se ha servido café y además quiere leche, entonces puede pulsar la tecla "leche" tantas veces como quiera.

!16

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 2

!17

· Si el usuario quiere azúcar tiene que pulsar la tecla "azúcar" tantas veces como quiera, si no quiere azúcar, no necesita pulsar dicha tecla. · Cuando el usuario ha terminado de realizar su petición pulsa la tecla "final".

Algunos ejemplos: Para pedir café con leche y azúcar se puede realizar la siguiente secuencia de pulsaciones: café café leche leche azúcar final. Para pedir leche sola con azúcar se puede realizar la siguiente secuencia de pulsaciones: leche leche azúcar final. Cualquier secuencia de pulsaciones que no sea correcta no será aceptada, por ejemplo: café azúcar leche final (Una vez solicitado el azúcar no se puede pedir volver a pedir leche) o leche leche café final (No se puede pedir café una vez servida la leche). Definir las reglas necesarias para que la cafetera atienda las peticiones del usuario y para la detección de errores en la secuencia de pulsaciones. Cada una de ellas debe mostrar un mensaje indicando la acción que se empieza a realizar.

!17

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 2

!18

Ejercicio - Espias Alberto, Luisa, Carmen y Tomás son agentes secretos, cada uno está en uno de los cuatro países: Egipto, Francia, Japón y España. No se sabe donde está cada uno de ellos. Por lo tanto, se ha pedido información y se han recibido los 4 telegramas siguientes: – Desde Francia: Luisa están en España.– Desde España: Alberto está en Francia.– Desde Egipto: Carmen está en Egipto.– Desde Japón: Carmen está en Francia. No se sabe quien es el que ha mandado cada uno de los mensajes, pero se sabe que Tomás miente (¿un agente doble?) y que los demás agentes dicen la verdad.El misterio que se trata de responder es la siguiente pregunta: ¿Quién está en cada país? !18

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 3

!19

RESOLUCION Seguidamente se diseña un sistema experto para resolver este problema. Se tienen cuatro objetos: Alberto, Luisa, Carmen y Tomás. Cada objeto puede tomar uno de cuatro valores: Egipto, Francia, Japón o España. Puesto que Tomás es el único que miente, se considera que un telegrama suyo es siempre falso. Esto da lugar a dos reglas por cada mensaje: El mensaje de Francia (Luisa está en España) da lugar a: – Regla 1: Si Tomás está en Francia, entonces Luisa no está en España. – Regla 2: Si Tomás no está en Francia, entonces Luisa está en España. El mensaje de España (Alberto está en Francia) da lugar a: – Regla 3: Si Tomás está en España, entonces Alberto no está en Francia. – Regla 4: Si Tomás no está en España, entonces Alberto está en Francia.

!19

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 3

!20

El mensaje de Egipto (Carmen está en Egipto) da lugar a: – Regla 5: Si Tomás está en Egipto, entonces Carmen no está en Egipto. – Regla 6: Si ´Tomás no está en Egipto, entonces Carmen está en Egipto. El mensaje de Japón (Carmen está en Francia) da lugar a: – Regla 7: Si Tomás está en Japón, entonces Carmen no está en Egipto. – Regla 8: Si Tomás no está en Japón, entonces Carmen está en Egipto.

Con las ochos reglas anteriores, el moto de inferencia no puede concluir en que país está cada uno de los agentes, puesto que las reglas no contienen la información “sólo un agente puede estar en cada país”. Por lo tanto, se obtiene un conjunto de reglas adicionales que tiene en cuenta esta información. Puesto que cada país puede estar ocupado por exactamente un agente, supóngase que un agente está en un país dado. Entonces, se necesitan tres reglas para garantizar que ninguno de los restantes agentes esta en ese mismo país. Dado que se tiene cuatro agentes, resultan un total de 12 reglas ( 3 reglas x 4 agentes. Sin embargo, son necesarias seis reglas, pues las restantes resultan redundantes.

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 3

!21

Por ejemplo para Egipto se tienen las reglas: • Regla 9: Si Alberto está en Egipto, entonces Luisa no está en Egipto. • Regla 10: Si Alberto está en Egipto, entonces Carmen no está en Egipto.• Regla 11: Si Alberto esta en Egipto, entonces Tomás no esta en Egipto. • Regla 12: Si Luisa está en Egipto, entonces Carmen no está en Egipto. • Regla 13: Si Luisa está en Egipto, entonces Tomás no está en Egipto. • Regla 14: Si Carmen está en Egipto, entonces Tomás no está en Egipto.

!21

SISTEMAS EXPERTOS EJEMPLO 3

Libros

• “SistemasExpertos.PrincipiosyProgramación”.Giarratano J. –RileyG.

InternationalThomsonEditores.SerieCiencias:Ingenierías.Cengage2001

–Capítulo1.

• “Inteligenciaartificialeingenieríadelconocimiento”

Gonzalo Pajarez Martinsanz, 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

catedras.facet.unt.edu.ar/intar

PREGUNTAS