Tecnl(gic Nacinal de M)*ic Ca+,us Pac-uca “El Hombre Alimenta el Ingenio
Inteligencia Artifcial Materia
Ing. Maggi Natale Carlos Eduardo Docente
3.1 Representación de conocimiento mediante reglas. 3.2 Métodos de Inferencia en reglas. 3.3 Reglas de producción. 3.4 Sintais de las reglas de producción. 3.! Sem"ntica de las reglas de producción. Tarea
ALUMNO
NO. CONTROL
Bautista Hernández Pabl
!""##$%&
Ingeniería en Sistemas Computacionales Enero - Julio 2017
'.! Representación de conocimiento mediante reglas
CONOCIMINTO M/IANT R0LA1 Permite lograr una búsqueda de aserciones lgicas en el estudio de los sistemas basados o encaminados en una serie de instrucciones permitiendo de este modo lograr las !ías de e"ecucin del programa de #orma similar a las construcciones tradicionales de control como I#$ %&en$ Else' (as cuales de)nen los caminos de e"ecucin de los programas tradicionales' CONOCIMIENTO PROCEDIMENTAL Y CONOCIMIENTO DECLARATIVO
Conocimiento procedimental* Es aquel donde radica + se encuentra la in#ormacin$ por e"emplo* , ombre ./arco ntonio , ombre .Cesar , Persona .Cleopatra * ombre .3 .Persona
CONOCIMINTO /CLARATI2O Es aquella en la que el conocimiento est4 especi)cado en cuanto lo que debe &acerse con el conocimiento + de que debe &acerse' Estos caminos de ra5onamiento de)nen las posibles soluciones'
1I1TMA1 BA1A/O1 N CONOCIMINTO (os denominados Sistemas 6asados en Conocimiento + al aparecimiento de la Ingeniería Cognosciti!a$ como una rama de la Inteligencia rti)cial$ que estudia los sistemas basados en el conocimiento' /efnici(n 1BC
Es un sistema computari5ado capa5 de resol!er problemas en el dominio en el cual posee conocimiento especí)co'
Cnce,ts 3unda+entales
Primero$ la separacin del conocimiento + el modo en que es usado' Segundo$ la naturale5a del conocimiento empleado .&eurística antes que algorítmica' %ercero$ El uso de conocimiento especí)co de un determinado dominio'
CARACTR41TICA1 mplia di#usin del conocimiento' 84cil modi)cacin' 9espuestas co&erentes' :isponibilidad casi completa' Conser!acin del conocimiento' Capacidad de resol!er problemas disponiendo de in#ormacin incompleta' Capacidad de eplicar los resultados + la #orma de obtenerlos'
1I1TMA1 / RPR1NTACI5N / CONOCIMINTO1 L(gica 1i+b(lica 6r+al7
, (gica preposicional , (gica de predicados' , 9eglas de produccin' L(gica ,r,sicinal
(a lgica proposicional es la m4s antigua + simple de las #ormas de lgica' ;tili5ando una representacin primiti!a del lengua"e$ permite representar + manipular aserciones sobre el mundo que nos rodea' (a lgica proposicional permite el ra5onamiento$ a tra!:$ ? .?9' ;na proposicin es una sentencia simple que tiene un !alor asociado +a sea de !erdadero .@$ o #also .8' Por e"emplo*
, o+ es !iernes , +er llo!i , ace #río L(gica de ,redicads
(a lgica de predicados est4 basada en la idea de las sentencias realmente epresan relaciones entre ob"etos$ así como tambi
(as reglas representan el conocimiento utili5ando un #ormato SIE>%?>CES .I8-%E>$ es decir tienen 2 partes* , (a parte SI .I8$ es el antecedente$ premisa$ condicin o situacin' , (a parte E>%?>CES .%E>$ es el consecuente$ conclusin$ accin o respuesta' (as reglas pueden ser utili5adas para epresar un amplio rango de asociaciones$ por e"emplo* , SI est4 mane"ando un !e&ículo = se aproima una ambulancia$ E>%?>CES ba"e la !elocidad = &4gase a un lado para permitir el paso de la ambulancia' , SI su temperatura corporal es de AB$ E>%?>CES tiene )ebre'
INTLI0NCIA ARTI6ICIAL MPAR8AMINTO , 6úsqueda inteligente , Saber elegir entre las di#erentes reglas que se pueden aplicar , Empare"amiento entre el estado actual + las precondiciones de las reglas Clases de e+,are9a+ient
, Indeacin* 9eali5a una búsqueda sencilla a tra!
El resultado del proceso de empare"amiento es una lista de reglas que &an empare"ado la descripcin del estado actual con cualesquiera que sean los enlaces de !ariables que se generaron$ el m
empare"amiento , Pre#erencias basadas en reglas* Se les da prioridad a las reglas según el orden en que aparecen$ este sistema se llama P9?(?D' ?tro esquema de pre#erencia m4s común es el de dar prioridad a las reglas de casos especiales por encima de las reglas que sean m4s generales' , Pre#erencias basadas en ob"etos* Este m
CONOCIMINTO / CONTROL Cuando eisten di#erentes caminos posibles de ra5onamiento$ resulta #undamental que se pierda el menor tiempo posible en aquellas que no !a+an a o#recer los #rutos deseados' quel conocimiento que in#orma sobre qu< caminos son los m4s apropiados para alcan5ar r4pidamente un estado ob"eti!o' 6r+as de ,resentar el cntrl de b;s
, Conocimiento acerca de qu< estados son pre#eribles a otros' , Conocimiento acerca de qu< reglas se pueden aplicar en una situacin dada' , Conocimiento acerca del suborden en que se deben tratar los sub ob"eti!os , Conocimiento acerca de las secuencias de reglas m4s útiles para aplicar
1I1TMA1 / RPR1NTACI5N /L CONOCIMINTO , S?9* Est4 basado en un con"unto de &iptesis especí)cas$ cognosciti!as + moti!adas$ similares a la estructura de la resolucin de problemas por los &umanos , P9?:ID=* Es un sistema resolutor de problemas de propsito general
que incorpora di#erentes mecanismos de aprendi5a"e su principal característica consiste en la construccin autom4tica de un con"unto de reglas de control para me"orar la búsqueda en un dominio determinado'
'." Métodos de inferencia en reglas (a in#erencia es la #orma en la que obtenemos conclusiones en base a datos + declaraciones establecidas' En lgica$ especialmente en lgica matem4tica$ una regla de in#erencia es un esquema para construir in#erencias !4lidas' Estos esquemas establecen relaciones sint4cticas entre un con"unto de #rmulas llamados premisas + una asercin llamada conclusin' ;na in#erencia puede ser* Inducti!a$ deducti!a$ transducti!a + abducti!a'
IN/UCTI2A =/ LO PARTICULAR A LO 0NRAL> quí por e"emplo si durante la primera semana el maestro llega 10 minutos tarde$ podemos concluir que todo el semestre !a a llegar tarde' Esta conclusin no necesariamente es !4lida porque puede ser que el maestro algún día llegue temprano' En general una in#erencia inducti!a es la que se desprende de una o !arias obser!aciones + en general no podemos estar seguros de que ser4 !erdadero lo que concluímos' En este caso podemos mencionar el e"emplo el mentiroso* ;n "o!en le dice a un amigo$ tu todos los días dices mentiras$ + el contesta$ no es cierto$ a+er en todo el día no di"e una sla mentira' 9esumiendo$ la in#erencia inducti!a es la le+ general que se obtiene de la obser!acin de uno o m4s casos + no se puede asegurar que la conclusin sea !erdadera en general'
//UCTI2A =/ LO 0NRAL A LO PARTICULAR> Cuando se conoce una le+ general + se aplica a un caso particular$ por e"emplo se sabe que siempre que llue!e &a+ nubes$ concluímos que el día de &o+ que est4 llo!iendo &a+ nubes' %ambi
posibles resultados + de acuerdo a las premisas slo &a+ una posible situacin$ en este caso decimos que la situacin única es la conclusin' Es este caso estamos seguros de que si las premisas son !erdaderas entonces la conclusin tambi
TRAN1/UCTI2A =/ PARTICULAR A PARTICULAR O / 0NRAL A 0NRAL> Con el mismo caso del maestro que llega tarde durante los primeros días + concluímos que el lunes siguiente tambi
AB/UCTI2A Es seme"ante a la deductu!a$ tambi
PRINCIPAL1 R0LA1 / IN6RNCIA Mdus ,nend ,nens =,,>
En lgica$ modus ponendoponens .en latín$ modo que afrmando afrma$ tambi
?tro e"emplo sería Si Ja!ier tiene rabia$ es una nube' Ja!ier tiene rabia' Por lo tanto$ Ja!ier es una nube' ?tra manera de presentar el modus ponens con el condicional es*
En la aiomati5acin de la lgica proposicional propuesta por JanGuHasieic5$ el modus ponens es la única regla de in#erencia primiti!a' Esto &a moti!ado que muc&a de la discusin en torno al
problema de la "usti)cacin de la deduccin se &a+a centrado en la "usti)cacin del modus ponens' p q KSi llue!e$ entonces las calles se mo"anL .premisa p K(lue!eL .premisa MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM q K(uego$ las calles se mo"anL .conclusin El condicional o implicacin es aquella operacin que establece entre dos enunciados una relacin de causa-e#ecto' (a regla NponendoponensO signi)ca$ Ka)rmando a)rmoL + en un condicional establece$ que si el antecedente .primer t
N%ollendotollensO signi)ca Knegando$ niegoL$ + se re)ere a una propiedad in!ersa de los condicionales$ a los que nos re#eríamos en primer lugar' p q KSi llue!e$ entonces las calles se mo"anL q K(as calles no se mo"anL MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM p K(uego$ no llue!eL Si de un condicional$ aparece como premisa el consecuente negado .el e#ecto$ eso nos conduce a negar el antecedente .la causa$ puesto que si un e#ecto no se da$ su causa no &a podido darse' Esto nos permite #ormular una regla combinada de las ambas anteriores$ consecuencia ambas de una misma propiedad de la implicacin la regla ponendoponens slo nos permite a)rmar si est4 a)rmado el antecedente .el primer t
p R p El esquema representa$ Kp doblemente negada equi!ale a pL' Siguiendo el esquema de una in#erencia por pasos$ la representaríamos así* p K>o ocurre que na no es una estudianteL MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM p Kna es una estudianteL (a regla Ndoble negacinO$ simplemente establece que si un enunciado est4 doblemente negado$ equi!aldría al enunciado a)rmado' Ad9unci(n ? si+,lifcaci(n
d"uncin . 7 Si disponemos de dos enunciados a)rmados como dos premisas separadas$ mediante la ad"uncin$ podemos unirlos en una sola premisa utili5ando el operador .con"uncin' p KJuan es cocineroL q KPedro es policíaL MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM p q KJuan es cocinero + Pedro es policíaL Simpli)cacin .S* ?b!iamente$ es la operacin in!ersa' Si disponemos de un enunciado #ormado por dos miembros unidos por una con"uncin$ podemos &acer de los dos miembros dos enunciados a)rmados por separado' p q K%engo una man5ana + tengo una peraL MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM p K%engo una man5anaL q K%engo una peraL Mdus tllend ,nens =t,>
(a dis+uncin$ que se simboli5a con el operador @$ representa una eleccin entre dos enunciados' &ora bien$ en esa eleccin$ #orma parte de las posibilidades escoger ambos enunciados$ es decir$ la !erdad de
ambos enunciados no es incompatible$ si bien$ ambos no pueden ser #alsos' partir de lo anterior$ se deduce la siguiente regla$ denominada tollendoponens .negando a)rmo* si uno de los miembros de una dis+uncin es negado$ el otro miembro queda autom4ticamente a)rmado$ +a que uno de los t
Le? de la adici(n =la>
:ado un enunciado cualquiera$ es posible epresarlo como una eleccin .dis+uncin acompaFado por cualquier otro enunciado' a Ke comprado man5anasL MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM a @ b Ke comprado man5anas o &e comprado perasL 1ilgis+ -i,t)tic =s->
:ados dos implicaciones$ de las cuales$ el antecedente de la una sea el consecuente de la otra .el mismo enunciado$ podemos construir una nue!a implicacin cu+o antecedente sea el de aquella implicacin cu+a consecuencia sea el antecedente de la otra implicacin$ + cu+o consecuente sea el de
p q KSi la bola ro"a golpea a la bola blanca$ la bola blanca se mue!eL q r KSi la bola blanca golpea a la bola negra$ la bola negra se mue!eL MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM p r KSi la bola ro"a golpea a la bola blanca$ la bola negra se mue!eL 1ilgis+ dis?unti@ =ds>
:adas tres premisas$ dos de ellas implicaciones$ + la tercera una dis+uncin cu+os miembros sean los antecedentes de los condicionales$ podemos concluir en una nue!a premisa en #orma de dis+uncin$ cu+os miembros serían los consecuentes de las dos implicaciones' (gicamente$ si planteamos una eleccin entre dos causas$ podemos plantear una eleccin igualmente entre sus dos posibles e#ectos$ que es el sentido de esta regla' p q KSi llue!e$ entonces las calles se mo"anL r s KSi la tierra tiembla$ los edi)cios se caenL p @ r K(lue!e o la tierra tiemblaL MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM q @ s K(as calles se mo"an o los edi)cios se caenL 1i+,lifcaci(n dis?unti@a =sd>
Si disponemos de dos premisas que corresponden a dos implicaciones con el mismo consecuente$ + sus antecedentes se corresponden con los dos miembros de una dis+uncin$ podemos concluir con el consecuente de ambas implicaciones' p @ q Kelado de #resa o &elado de !ainillaL p r KSi tomas &elado de #resa$ entonces repitesL q r KSi tomas &elado de !ainilla$ entonces repitesL MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM r (uego$ repites Le? cn+utati@a
Esta le+$ no es !4lida para la implicacin$ pero sí para con"uncin + para la dis+uncin' ;na con"uncin es a)rmar que se dan dos cosas a la !e5$ de modo que el orden de sus elementos no cambia este &ec&o' Igualmente$ una dis+uncin es presentar una eleccin entre dos cosas$ sin importar en qu< orden se presente esta eleccin' sí pues$ p q R q p KTp + qU equi!ale a Tq + pUL p @ q R q @ p KTp qU equi!ale a Tq pU Le?es de Mrgan =d+>
Esta le+ permite trans#ormar una dis+uncin en una con"uncin$ + !ice!ersa$ es decir$ una con"uncin en una dis+uncin' Cuando se pasa de una a otra$ se cambian los !alores de a)rmacin + negacin de los t
p@q MMMMMMMM .p q
'.' Reglas de producción Por regla se entiende como una proposicin lgica que relaciona 2 o m4s ob"etos e inclu+e 2 partes$ la premisa + la conclusin' Cada una de estas partes consiste en una epresin lgica con una o m4s a)rmaciones ob"eto-!alor conectadas mediante los operadores lgicos +$ o$ no'
R0LA1 / PRO/UCCI5N. Es un m%?>CES WconsecuentesX
(os antecedentes son las condiciones + los consecuentes las conclusiones$ acciones o &iptesis' Cada regla por si misma constitu+e un gr4nulo completo de conocimiento' (a in#erencia en los Sistemas 6asados en 9eglas se reali5a mediante empare"amiento' a+ dos tipos$ según el sentido* •
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Sistemas de encadenamiento &acia adelante* una regla es acti!ada si los antecedentes empare"an con algunos &ec&os del sistema' Sistemas de encadenamiento &acia atr4s* una regla es acti!ada si los consecuentes empare"an con algunos &ec&os del sistema'
Ar
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6ase de Conocimientos* reúne todo el conocimiento del sistema .ec&os Y 9eglas' /emoria cti!a* contiene los &ec&os que representan el estado actual del problema .iniciales Y in#eridos a posteriori + las reglas acti!adas .en condiciones de ser e"ecutadas' /otor de In#erencias* decide que reglas acti!adas se e"ecutar4n'
'.& Sintais de las reglas de producción M)td ,rcedi+ental de re,resentaci(n del cnci+ient structura
SI WcondicionesX E>%?>CES Wconclusiones$ acciones$ &iptesisX Cada regla SI-E>%?>CES establece un granulo completo de conocimiento
9egla* ?perador !alido en un espacio de estados condiciones .premisas$ precondiciones$ antecedentes 6r+adas ,r clausulas ? cnecti@as =AN/ OR NOT>
9epresentacin clausal debe corresponderse con conocimiento del dominio 8ormato típico* Wpar4metroVrelacinV!alorX Par4metro* característica rele!ante del dominio' 9elacin* entre par4metro + !alor' @alor* num
C?>C(;SI?>ES$ CCI?>ES$ IPZ%ESIS .consecuentes Conclusiones$ iptesis* conocimiento declarati!o cciones* ccin procedimental .actuali5a conocimiento$ interaccin con eterior Reglas es,eciales
9eglas I8 ((* equi!alen a reglas con las cl4usulas de las condiciones conectadas con >: 9eglas I8 >=V I8 S?/E* equi!alen a reglas con las cl4usulas de las condiciones conectadas con ?9 EJE/P(? I8* temperatura [ alta >: sudoracin [ presente >: dolorMmuscular [ presente %E>* diagnosticoMpreliminar [ gripe I8* diagnosticoMpreliminar [ gripe >: descomposMorganosMinternos [ presente %E>* diagnosticoMpreliminar [ ebola
1I1TMA1 BA1A/O1 N R0LA1 / PRO/UCCI5N 9eglas* ?peradores en búsquedas en espacio de estados' In#erencia similar al /?:;S P?>E>S .con restricciones' Sintais rela"ada'
Se permiten acciones en los consecuentes' /ecanismo de control determina que in#erencias se pueden reali5ar'
TIPO1 / 1I1TMA1 •
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En #uncin de sintais de reglas + de mecanismos de control .Mbúsqueda Sistema encadenamiento &acia adelante .dirigidos por los datos 9egla C%I@: si antecedentes empare"an con algunos &ec&os del sistema En I8 (($ todos' En I8 >=$ al menos uno' Se parte de los &ec&os +a con)rmados en el sistema Se ra5ona &acia adelante buscando antecedentes que empare"en Sistema encadenamiento &acia atr4s .dirigido por los ob"eti!os 9egla C%I@: si consecuentes empare"an con algunos &ec&os del sistema Se comien5a con una &iptesis Se ra5ona &acia atr4s buscando consecuentes que empare"en /otor de in#erencias elige que reglas C%I@:S e"ecutar .resolucin de conQictos
Consecuentes + antecedentes pueden !erse como submetas a !eri)car a partir de los &ec&os o &iptesis$ respecti!amente'
CARACTR41TICA1 •
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/odularidad* reglas [ pequeFas cantidades de conocimiento .relati!amente independiente' IncrementalidadV/odi)cabilidad* posible aFadirVcambiar reglas con relati!a independencia >aturalidad + %ransparencia* representacin del conocimiento prima + comprensible por personas Capacidad de generar eplicaciones
0NRACI5N de PLICACION1 • • •
Posibilidad de \eplicar] el porqu< de un resultado :e!ol!er a usuario la cadena de reglas empleadas Combinar reglas + &ec&os del 4rbol de búsqueda según las conecti!as Incrementan la \aceptacin] del resultado o#recido .dominios críticos
'.$ Sem"ntica de las reglas de producción Es una representacin #ormal de una relacin$ una in#ormacin sem4ntica o una accin condicional' ;na regla de produccin tiene$ generalmente$ la siguiente #orma* SI Premisa E>%?>CES Consecuencia ?#recen una gran #acilidad para la creacin + la modi)cacin de la base de conocimiento' Permite introducir coe)cientes de !erosimilitud para ponderar el conocimiento .estos coe)cientes se !an propagando durante el proceso de ra5onamiento mediante unas #rmulas de c4lculo establecidas +$ en teoría$ el m$ la lgica de :empster S&a#er$ + la (gica :i#usa .8u55+ (ogic' El m
CONOCIMINTO CAU1AL
9elacin que !incula dos ideas a tra!
CONOCIMINTO / /IA0N51TICO El problema del diagnstico &a sido$ desde los comien5os de la I$ uno de los m4s estudiados + donde los in!estigadores &an cosec&ado tanto satis#acciones como #racasos' El diagnostico en el campo de la medicina es sin duda$ una de las 4reas de la I que supone toda!ía una gran desa)' ;na de las características m4s #recuentes en resolucin del problema del diagnstico en dominios reales es la necesidad de trata con la dimensin temporal' sí$ una !e5 propuesto un modelo terico$ una tendencia cada !e5 m4s &abitual a la &ora de desarrollar sistemas de diagnstico temporal es necesario abordar el problema del diagnstico temporal desde di#erentes en#oques$ permitiendo seleccionar cual es la aproimacin m4s adecuada para cada problema concreto es simpli)car el dominio para que el modelo inicial sea aplicable'
