UTN FRSF – Inteligencia Artificial – Año 2011
– Sistemas de producciones
Inteligencia Artificial Guía de Ejercicios: Sistemas de producciones producciones y encadenamiento hacia adelante adelante Ejercicio 1
Suponga que el robot Robbie quiere reconocer los animales que ve en un zoológico. Robbie puede percibir características básicas de los animales tales como color, tamaño, si tiene o no pelo y si da leche. Él puede distinguir animales de otros objetos pero no puede usar el hecho de que un animal en particular tiene un cuello largo para concluir que el animal luce como una jirafa. Suponga que el zoológico contiene solamente 7 animales: un tigre, un leopardo, una jirafa, una cebra, un avestruz, un pingüino y un tucán. Existen ciertas reglas que le van a permitir a Robbie identificar a los animales. Como por ejemplo que todos los mamíferos tienen pelos. También se sabe que los mamíferos dan leche. Las aves, por el contrario, tienen plumas, vuelan y ponen huevos. Dentro de los mamíferos, aquellos que comen carne se llaman carnívoros. Pero también para poder identificar un carnívoro se puede analizar si es un mamífero, si tiene dientes afilados, tiene garras y si los ojos miran hacia adelante. Una vez que se identifican quienes son carnívoros, se deben identificar los distintos tipos de carnívoros. Por ejemplo, el leopardo es un carnívoro que tiene color amarillento y manchas oscuras, en cambio el tigre también es un carnívoro de color amarillento pero tiene rayas negras. Los mamíferos que son rumiantes y apoyan el extremo de los dedos, revestidos de una uña (pezuña) se llaman ungulados. Dentro de los ungulados, podemos distinguir también dos grupos. Un ungulado que tenga cuello largo, patas largas, color amarillento y manchas negras es una jirafa. Pero si el ungulado es de color blanco con rayas negras, es una cebra. Para distinguir las aves, sabemos que hay aves que no vuelan. El avestruz, por ejemplo, es un ave que no vuela, que tiene cuello largo y patas largas y es blanco y negro. Otro ave que no vuela porque nada es el pingüino, y es de color blanco y negro. Dentro de las aves que vuelan está el tucán que tiene plumas de brillantes colores y un pico muy grande. Suponga que tenemos las siguientes percepciones, para cada una de ellas identifique qué animal está viendo Robbie: a) Matilde tiene pelos, tiene cuello largo, patas largas, es rumiante, color amarillento y manchas negras. b) Facu tiene pelos, garras, tiene los ojos hacia delante, color amarillento y rayas negras, y dientes afilados. c) Mario tiene plumas, es de color blanco y negro, no vuela y nada. Ejercicio 2
Las plantas requieren diferentes tipos de nutrientes para desarrollarse adecuadamente. Tres de los nutrientes de mayor importancia son el nitrógeno, el fósforo y el potasio. Una deficiencia en alguno de estos nutrientes puede producir varios síntomas. Escribir como reglas la siguiente información que indica que deficiencia se está produciendo:
Una deficiencia de nitrógeno, hace que la planta crezca poco. También, esta deficiencia puede provocar que la planta tenga un color amarillo pálido o que sus hojas adquieran un color rojizo, pero este color rojizo también lo adquiere cuando hay una falta de fósforo. Por otro lado, la falta de fósforo hace que la planta desarrolle muy poco su raíz, o que presente un tallo fusiforme. También la falta de fósforo se manifiesta por retrazo en la madurez de la planta. En el caso de que las hojas aparezcan chamuscada, los tallos debilitados o las semillas y frutos se marchiten rápidamente, puede tener una deficiencia de potasio.
Proponga reglas para el enunciado anterior y usando encadenamiento hacia delante, describa las etapas del proceso de búsqueda para el siguiente estado inicial obteniendo como resultado cuales son los nutrientes que le faltan a la planta: - La raíz de la planta crece poco - La planta tiene color rojizo - La planta tiene los tallos debilitados Ejercicio 3
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– Sistemas de producciones
Se desea desarrollar un sistema basado en conocimiento que permita identificar frutas. Se dispone de la siguiente información destinada a tal fin: La banana es una fruta alargada y de color verde o amarillo. Las frutas redondas u ovaladas con diámetro mayor a 16 cm provienen de plantas. Las frutas redondas con diámetro menor a 16 cm provienen de árboles. Las frutas pueden tener 1 o varias semillas. Si tienen solamente una, dicha semilla es dura. La sandia es una fruta de color verde que proviene de una planta. El melón también proviene de una planta, pero es de color amarillo. El damasco es de color naranja, tiene semilla dura y proviene de un árbol. Pero no debe confundirse con la naranja, que lo diferenciamos del damasco por tener múltiples semillas. Otras frutas que provienen de árboles son la cereza, el melocotón, la manzana y la ciruela. Estas frutas se diferencian pues: la cereza es de color rojo y semilla dura, el melocotón es de color naranja y semilla dura, la manzana es de color rojo, amarillo o verde y de semilla múltiple, y la ciruela es de color morado y semilla dura. Se le solicita que desarrolle un sistema de reglas de producción que permita identificar una fruta dada en base a las características de la misma. Luego utilice el algoritmo de encadenamiento hacia delante partiendo de la siguiente información en la memoria de trabajo: diámetro = 4 cm, forma = redonda, no. semillas = 1, color = rojo
Ejercicio 4
Recientemente las industrias discográficas han iniciado juicios en contra de usuarios que usan las redes peer-to-peer para bajar música gratis de Internet. Ud. decide utilizar lo que sabe de sus amigos para poder advertirles si es que podrían llegar a ser enjuiciados también: Alicia y Carlos son compañeros de estudio y Daniel es un vecino. Alicia compra CDs, Carlos usa Kazaa y Daniel usa Morpheus. A través de algunas conexiones, Ud. ha descubierto las reglas que usan las discográficas para decidir a quién enjuiciar: ellos saben que alguien que usa el programa Kazaa tiene archivos MP3; y que quien usa Morpheus se dedica a la venta ilegal de música. Si alguien tiene archivos MP3 quiere decir que comparte archivos. Si alguien compra CDs significa que está pagando por la música. Hay que enjuiciar a quien se dedica a la venta ilegal de música o a quien es un estudiante y tiene archivos MP3; en cambio, quien paga por la música no será enjuiciado. Usando un sistema basado en reglas con encadenamiento hacia adelante ayude a sus amigos determinando quién será enjuiciado y quién no. Ejercicio 5
Suponga que debe resolver el problema de navegación de un robot en un ambiente desconocido. El sistema de control del robot recibe información desde 5 sensores que informan sobre dos variables: ángulo al objetivo y distancia al obstáculo. En base a esta información, se infieren direcciones de movimiento (pueden ser seguir de frente o 0°, girar a la derecha 45°, girar a la derecha 90°, girar a la izquierda 45° y girar a la izquierda 90°) deseadas (en las cuales se encuentra el objetivo) y direcciones de movimiento deshabilitadas (porque hay un obstáculo en el medio). En base a estos datos, se decide finalmente hacia qué dirección final debe moverse el robot. Por ejemplo, suponga el siguiente escenario, en el cual se presenta un ejemplo de un robot, cuyo objetivo se encuentra a -45° de su dirección actual y está en presencia de obstáculos a su derecha e izquierda. Para el siguiente escenario, usando un sistema basado en reglas de producción con encadenamiento hacia adelante: mostrar el ciclo de razonamiento que lleva a este robot desde su posición inicial al objetivo. a) Defina la base de reglas b) Defina los hechos que tiene la memoria de trabajo inicial c) Muestre cómo, a partir de estos hechos, se encadenan las reglas usando encadenamiento hacia adelante. Muestre claramente la fase de selección de regla, resolución de conflicto y la ejecución de cada regla seleccionada.
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