Representação do conhecimento (rc)

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Representação do conhecimento (rc)

  1. 1. <ul>Representação do Conhecimento (RC) </ul><ul>Fazel Mobini Kesheh </ul>
  2. 2. <ul>Representação do Conhecimento </ul><ul><li>Introdução
  3. 3. Conhecimento
  4. 4. Tipos de Conhecimento
  5. 5. Níveis de Conhecimento
  6. 6. Representação do Conhecimento </li></ul><ul><ul><li>Características de RC
  7. 7. Principais Formas de RC
  8. 8. Armazenamento e Manipulação </li><ul><li>Lógica (LPO)
  9. 9. Redes Semânticas
  10. 10. Frames </li></ul></ul></ul>
  11. 11. <ul>Introdução </ul><ul><li>Representação do conhecimento pode ser definido como um conjunto de convenções sintáticas e semânticas que torna possível descrever objetos e comportamentos;
  12. 12. Tentam reproduzir características do raciocínio humano. </li></ul>
  13. 13. <ul>Introdução </ul><ul><li>A pesquisa na área de RC tenta resolver diversas perguntas como: </li></ul><ul><ul><li>Como representamos o conhecimento?
  14. 14. As pessoas representam o conhecimento da mesma maneira?
  15. 15. Existe alguma forma de representar qualquer objeto?
  16. 16. Como programas inteligentes devem representar conhecimento?
  17. 17. Como usar este conhecimento representado?
  18. 18. E se possível como extrair um novo conhecimento? </li></ul></ul>
  19. 19. <ul>Conhecimento </ul><ul><li>Termo abstrato usado para capturar a compreensão de um indivíduo num domínio específico.
  20. 20. Dados -> Informação Estruturada
  21. 21. Informações Estruturadas -> Conhecimento
  22. 22. Conhecimento -> Competência
  23. 23. Competência -> Decisão/Ação </li></ul>
  24. 24. <ul>Tipos de Conhecimento </ul><ul><li>Conhecimento Procedural </li></ul><ul><ul><ul><li>Regras, Estratégias, Procedimentos
  25. 25. São mais eficientes, mas são mais difíceis de manter </li></ul></ul></ul><ul><li>Conhecimento Declarativo </li></ul><ul><ul><ul><li>Conceitos, Objetos, Fatos
  26. 26. É mais transparente, mais facilmente entendido e mais fácil de manter. </li></ul></ul></ul><ul><li>Meta Conhecimento </li></ul><ul><ul><ul><li>Meta-Regras
  27. 27. Conhecimento sobre o conhecimento e como usá-lo </li></ul></ul></ul><ul><li>Conhecimento Heurístico </li></ul><ul><ul><ul><li>Regras de bom-senso, conhecimento empírico </li></ul></ul></ul><ul><li>Conhecimento Estrutural </li></ul><ul><ul><ul><li>Conjunto de Regras, Relações entre Conceitos, Relações entre objetos </li></ul></ul></ul>
  28. 28. <ul>Conhecimento Procedural </ul><ul><li>Conhecimento que descreve como o problema é resolvido;
  29. 29. Regras, estratégias e procedimentos são representações típicas para este tipo de conhecimento.
  30. 30. Exemplo </li></ul><ul><ul><li>Receita de Bolo </li></ul></ul>
  31. 31. <ul>Conhecimento Declarativo </ul><ul><li>Descreve o conhecimento sobre o problema;
  32. 32. Inclui declarações que são assumidas como verdadeiras ou falsas e que descrevem um objeto ou conceito.
  33. 33. Exemplo: </li></ul><ul><ul><li>“ Fumar pode provocar câncer no pulmão.”
  34. 34. “ Raiz quadrada de um número positivo é um número positivo.” </li></ul></ul>
  35. 35. <ul>Meta Conhecimento </ul><ul><li>Conhecimento do próprio conhecimento;
  36. 36. É usado para determinar conhecimentos mais específicos para resolver determinado problema;
  37. 37. Aumenta a eficiência de resolução de problemas dirigindo o raciocínio para o subconjunto de conhecimento adequado.
  38. 38. Representação </li></ul><ul><ul><li>Meta-Regras </li><ul><li>Regras que descrevem como usar outras regras. </li></ul></ul></ul><ul><li>Exemplo </li></ul><ul><ul><ul><li>Se o carro não pega
  39. 39. E o sistema elétrico está funcionando
  40. 40. Então usar regras relativas ao sistema de injeção. </li></ul></ul></ul>
  41. 41. <ul>Conhecimento Heurístico </ul><ul><li>É obtido pela experiência prévia na resolução de um grande número de problemas de uma determinada especialidade, é essencialmente empírico;
  42. 42. Muitas vezes assume o aspecto de regras de bom senso ou de “ Rules of Thumb ”.
  43. 43. Exemplo: </li></ul><ul><ul><li>Para elaborar horários considerando salas devemos começar com as salas que impões mais restrições. </li></ul></ul>
  44. 44. <ul>Conhecimento Estrutural </ul><ul><li>Descreve as estruturas de conhecimento;
  45. 45. Descreve um modelo global de conhecimento sobre um problema;
  46. 46. Pode indicar conceitos e sub-conceitos na estruturação do conhecimento. </li></ul>
  47. 47. <ul>Níveis de Conhecimento </ul><ul><li>Conhecimento Superficial </li></ul><ul><ul><li>Faz uma descrição superficial do conhecimento. </li></ul></ul><ul><li>Conhecimento Profundo </li></ul><ul><ul><li>Considera a estrutura causal e interna de um sistema e contempla a interação entre os componentes desse sistema. </li></ul></ul><ul><li>Conhecimento do Perito </li></ul><ul><ul><li>Geralmente não é baseado em definições claras nem em algoritmos precisos;
  48. 48. Composto por teorias de caráter geral, regras de dedo, estratégias e truques aprendidos com a experiência.
  49. 49. Sistema Pericial = Conhecimento + Inferência. </li></ul></ul>
  50. 50. <ul>Representação do Conhecimento </ul><ul><li>Métodos usados na codificação do conhecimento contido na base de Conhecimento do Sistema Pericial;
  51. 51. Não existe uma representação única para todos tipos de conhecimento. </li></ul>
  52. 52. <ul>Representação do Conhecimento </ul><ul><li>Objetivos do Formalismo : </li></ul><ul><ul><li>Ser utilizado em Computadores;
  53. 53. Descrever o conhecimento do perito;
  54. 54. Facilitar as operações de busca (recuperação), organização, manutenção e validação. </li></ul></ul>
  55. 55. <ul>Características de RC </ul><ul><li>Qualidades, que segundo Winston, caracterizam as RC: </li></ul><ul><ul><li>Explicitar as coisas importantes;
  56. 56. Revelar restrições naturais, facilitando algumas classes de computação;
  57. 57. Completude: Capacidade de representar tudo o que deve ser representado;
  58. 58. Concisão: Usar o mínimo de recursos possível, mantendo a eficiência;
  59. 59. Transparência: Deve ser de fácil entendimento;
  60. 60. Recuperação e armazenamento rápido;
  61. 61. Supressão de pormenores e informações raramente usadas;
  62. 62. Permitir fácil aquisição de conhecimento;
  63. 63. Acesso fácil e rápido ao conhecimento;
  64. 64. Coerência. </li></ul></ul>
  65. 65. <ul>Representação do Conhecimento </ul><ul><li>Alguns Formalismos: </li></ul><ul><ul><ul><li>Redes Semânticas </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Implementação em prolog no arquivo exercicios-sbc.pdf </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Frames
  66. 66. Regras de Produção
  67. 67. Lógica de Primeira Ordem </li></ul></ul></ul>
  68. 68. <ul>Redes Semânticas </ul><ul><li>Método de representação do conhecimento através de grafos direcionados, compostos por nós e arcos </li></ul><ul><ul><li>Os nós representam objetos com suas propriedades e valores.
  69. 69. Os arcos representam as relações entre os nós . </li></ul></ul><ul><li>Máquina de inferência </li></ul><ul><ul><li>Busca e casamento de padrões </li></ul></ul>
  70. 70. <ul>Funcionamento da Rede Semântica </ul><ul><li>Quando se coloca uma questão a um Nó esse procura nos seus arcos locais por uma etiqueta que coincida com a questão
  71. 71. Se não existir procura a resposta em suas ligações isa e ako , ou seja, passa a questão até um nó que contenha um arco com a resposta. </li></ul>
  72. 72. <ul>Redes Semânticas </ul>
  73. 73. <ul>Exemplo de Busca de Informações em Redes Semântica </ul><ul><li>Para provocar a declaração “Cães comem” pode-se usar busca sobre a rede para provar a hipótese.
  74. 74. Buscando a partir do nó “Cão”, temos: </li></ul><ul><ul><li>“ Cão é um mamífero”
  75. 75. “ Mamífero é um animal”
  76. 76. “ Animal faz comer” </li></ul></ul><ul><ul><li>Isto prova que: “Cães comem” </li></ul></ul>
  77. 77. <ul>Busca Exaustiva </ul><ul><li>Para derivar todo o conhecimento sobre “Cães”, usa-se Busca em Largura a partir do nó “ Cão” </li></ul><ul><ul><li>“ Cães são Mamíferos”
  78. 78. “ Cães têm Pêlos”
  79. 79. “ Cães são Animais”
  80. 80. “ Cães comem” </li></ul></ul>
  81. 81. <ul>Características de Redes Semânticas </ul><ul><li>Simplicidade de representação – devido as características de herança;
  82. 82. Permitem uma redução no tempo de pesquisa, visto que os nós estão diretamente ligados aos nós vizinhos com interesse;
  83. 83. As redes semânticas estão na origem da Programação Orientada a Objetos. </li></ul>
  84. 84. <ul>Limitações de Redes Semânticas </ul><ul><li>Busca em redes semânticas grandes podem ser muito ineficientes;
  85. 85. Não há homogeneidade na definição de nós e links.
  86. 86. Hereditariedade pode causar dificuldades no tratamento de exceções;
  87. 87. Pode haver conflito entre características herdadas.
  88. 88. Não tem uma norma de interpretação, a interpretação depende dos programas que a manipulam;
  89. 89. Podem permitir inferências invalidas;
  90. 90. Menos expressiva que Lógica de Primeira Ordem. </li></ul><ul><ul><li>Não há quantificadores. </li></ul></ul>
  91. 91. <ul>Frames </ul><ul><li>Características : </li></ul><ul><ul><li>Um frame é identificado por um nome e descreve um objeto complexo através de um conjunto de atributos;
  92. 92. Um Sistema de Frames é um conjunto de frames organizados hierarquicamente.
  93. 93. São uma evolução das Redes Semânticas: </li><ul><li>Nós são substituídos por frames
  94. 94. Arcos são substituídos por atributos ( slots )
  95. 95. Procedimento podem ser embutidos a um frame </li></ul></ul></ul>
  96. 96. <ul>Exemplo de Frame </ul>
  97. 97. <ul>Frames </ul><ul><li>Atributos ( slots ) </li></ul><ul><ul><li>Um frame possui pelo menos dois atributos: </li><ul><li>Nome
  98. 98. Um ako ou isa </li></ul><li>A fim de melhorar a estruturação (hierarquia), privilegiaram dois tipos de relações: </li><ul><li>Ako : relação entre classe e sub-classe
  99. 99. Isa : relação entre classe e instância </li></ul><li>Cada Atributo </li><ul><li>Aponta para um outro frame ou para um tipo primitivo
  100. 100. Consiste em um conjunto de facetas (atributos de atributos). </li></ul></ul></ul>
  101. 101. <ul>Representação Abstrata de um Frame </ul>
  102. 102. <ul>Frames </ul><ul><li>Frames Podem: </li></ul><ul><ul><li>Reconhecer que uma dada situação pertence a uma certa categoria; </li><ul><li>Ex.: reconhecimento visual de uma sala de aula </li></ul><li>Interpretar a situação e/ou prever o que surgirá em termos da categoria reconhecida; </li><ul><li>Ex.: pessoa com revolver (revolver arma -> perigo) </li></ul><li>Capturar propriedades de senso comum sobre pessoas, eventos e ações. </li><ul><li>Foi a primeira tentativa de estruturar conhecimento declarativo sem usar regras. </li></ul></ul></ul>
  103. 103. <ul>Exemplo de Frame </ul><ul><li>Representação de um Móvel. </li></ul>
  104. 104. <ul>Frames em Prolog </ul><ul><li>demo(Frame,Slot,Valor):-frame(Frame,Slot,Valor).
  105. 105. demo(Frame,Slot,Valor):-super_frame(Frame,Superframe),demo(Superframe,Slot,Valor).
  106. 106. super_frame(Frame,Superframe):-frame(Frame,isa,Superframe).
  107. 107. super_frame(Frame,Superframe):-frame(Frame,ako,Superframe).
  108. 108. frame(movel,tem,quatroPernas).
  109. 109. frame(movel,feitoDe,madeira).
  110. 110. frame(cadeira,ako,movel).
  111. 111. frame(cadeira,tem,corBranca).
  112. 112. frame(cadeiraDoZé,isa,cadeira). </li></ul>
  113. 113. <ul>Questões a se fazer </ul><ul><li>Do que é feita a cadeira do Zé?
  114. 114. Quantas Pernas tem um Móvel? </li></ul>
  115. 115. <ul>Frame Prolog </ul>
  116. 116. <ul>Frames </ul><ul><li>Frames permitem uma rápida modelagem do domínio, uma vez que as estruturas de representação são extensas e flexíveis;
  117. 117. Permitem obter um modelo descritivo do domínio de uso genérico;
  118. 118. Permitem o encapsulamento dos métodos de manipulação e procedimentos, garantindo modularidade e consistência do sistema mesmo em domínios complexos;
  119. 119. Na maioria dos domínios de aplicação é necessário combinar o mecanismo de inferência por herança de atributos com regras de produção, aumentando a complexidade da solução. </li></ul>
  120. 120. <ul>Regras de Produção </ul><ul><li>Modelo psicológico do comportamento humano: </li></ul><ul><ul><li>Estímulo -> Ações </li></ul></ul><ul><li>É uma forma de conhecimento Procedural;
  121. 121. Neste modelo, um processador cognitivo tenta disparar as regras ativadas pelos estímulos adequados.
  122. 122. Exemplo: </li></ul><ul><ul><li>Atravessar o pastor, o lobo, a ovelha e o repolho ao outro lado do rio, usando um bote com 2 lugares. </li><ul><li>Resolvido na ultima prova. </li></ul></ul></ul>
  123. 123. <ul>Tipos de Regras de Produção </ul><ul><li>Relação </li></ul><ul><ul><li>Se bateria descarregada
  124. 124. então o automóvel não arrancará </li></ul></ul><ul><li>Orientação </li></ul><ul><ul><li>Se o automóvel não arranca e sistema de alimentação = OK
  125. 125. então verificar o sistema elétrico </li></ul></ul><ul><li>Estratégia </li></ul><ul><ul><li>Se o automóvel não arranca
  126. 126. Então primeiro verificar sistema de alimentação em seguida o sistema elétrico </li></ul></ul><ul><li>Recomendação </li></ul><ul><ul><li>Se o automóvel não arranca
  127. 127. Então arranjar cabos </li></ul></ul><ul><li>Heurística </li></ul><ul><ul><li>Se o automóvel não arranca e carro modelo Ford, 1975
  128. 128. Então Verificar circuito de alimentação </li></ul></ul>
  129. 129. <ul>Lógica de Primeira Ordem </ul><ul><li>Forma de representação do conhecimento mais usada ao nível de computação. </li></ul><ul><ul><ul><li>Na Compreensão de um texto em Língua Natural é usual transformar as frases em representações em lógica </li></ul></ul></ul><ul><li>Lógicas mais usuais: </li></ul><ul><ul><li>Lógica Proposicional
  130. 130. Lógica de Predicados ( ou Cálculo de Predicados) </li></ul></ul><ul><li>Outras Lógicas: </li></ul><ul><ul><li>Lógica Modal
  131. 131. Lógica Temporal </li></ul></ul>
  132. 132. <ul>Questões </ul><ul><li>1) No planeta dos Ets Vzorgs, as naves só servem para transportas Ets do tipo Vzorgs.
  133. 133. Nesse planeta existem naves marítimas e terrestres: as primeiras têm um leme verde, enquanto que as segundas têm 3 rodas.
  134. 134. Mais Tarde foram inventadas as naves hibridas, que se movem no mar e em terra, tendo por isso um leme verde e também 3 rodas.
  135. 135. O Vzor Vzé comprou uma nave hibrida, que pintou de vermelho e lhe chamou Vzenfica. </li></ul><ul><ul><li>Represente a Base de Conhecimento Utilizando Enquadramento (Frames). Utilize somente as propriedades: Transporta, is-a,ako,cor e tem. </li></ul></ul>
  136. 136. <ul>Questões </ul><ul><li>2) A propriedade mais importante de um avião é que voa. Para o fazer, um avião pode ter um motor do tipo hélice. Neste caso, é classificado pelo número de motores (monomotor ou bimotor). Em alternativa, se for um jato, o motor é do tipo turbina. </li></ul><ul><ul><li>Represente o Problema com Rede Semântica
  137. 137. Represente o problema com Frame </li></ul></ul>
  138. 138. <ul>Referências </ul><ul><li>Apresentação de Representação do conhecimento de Murilo Tonelli de Oliveira </li></ul><ul><ul><ul><li>http://www.din.uem.br/~jmpinhei/IIA/07RC.pdf </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Inteligência Artificial (S. Russel e P. Norvig) </li></ul></ul></ul><ul><li>http://www.slidefinder.net/c/conhecimento/10823532/p2 </li></ul>

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