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Sistemas expertos Sistemas expertos Presentation Transcript

  • LOS SISTEMAS EXPERTOS UNIVERSIDAD DE BOYACÁ Universidad de Boyacá Diseño: Leonardo Bernal Zamora
  •  
  • Evolución temporal de la investigación. Métodos generales de resolución de problemas, con el fin de crear programas de propósito general. Métodos generales para mejorar la representación y búsqueda, para crear programas especializados Usar conocimiento específico de alta calidad en un dominio estrecho para crear programas muy especializados Alta Baja 1960 1970 1980 Potencia de la programación. Tiempo
  • Sistemas Expertos: Definición. Es un sistema de cómputo capaz de simular la conducta inteligente de un experto humano en un dominio específico y especializado, con el objeto de resolver problemas. Hardware + software Fuente de pericia humana en el dominio Específico y especializado Sistema de computación Simulación Conducta inteligente Experto Dominio limitado
  • Definición S . E
    • D1: Los Sistemas Expertos son sistemas, que emulan el comportamiento de un experto humano para resolver un problema, en un área de conocimiento específica.
    • D2: Sistema que resuelve problemas utilizando una representación simbólica del conocimiento humano.
    • D3: Es un sistema computarizado capaz de resolver problemas en el dominio en el cual posee conocimiento específico.
  • Sistemas basados en conocimiento (SBC-KBS) Definiciones. Sistemas que representan el conocimiento sobre el dominio en forma explícita y separada del resto del sistema. Waterman. Sistemas que resuelven problemas aplicando una representación simbólica de la experiencia humana. Jackson.
  • Primeros Sistemas Expertos MYCIN Stanford (Buchanan - Shortliffe 1976): Diagnóstico y tratamiento de enfermedades infecciosas (aprox. 500 reglas). Introduce factores de certeza. PROSPECTOR Stanford-US Geological Survey (Duda-Gashning-Hart, 1979): Evaluación de yacimientos minerales y petrolíferos. (aprox 1600 reglas). Probabilidades condicionales y Teorema de Bayes. Conocimiento inexacto R1 MOLGEN Carnegie Mellon (Mc Dermott): Configuración de ordenadores VAX (aprox 500 reglas). Descompone el diseño en distintos niveles de abstracción. Reducción espacio de búsqueda Stanford (Stefik): Diseño de experimentos genéticos. Utiliza abstracción. INTERNIST Pittsburg (Pople-Myers, 1977): Diagnóstico en Medicina interna. CADUCEUS: Analiza relaciones causales. CASNET Rutgens (Kulikowsky-Weiss-Safir, 1977): Oftalmología. Aplica un modelo causal para el diagnóstico de glaucoma. Razonamiento experto Modelos causales
  • Características de los Sistemas Expertos. Pericia de alto nivel Gran habilidad en la resolución de problemas complejos Memoria institucional Registro permanente de las mejores estrategias y métodos utilizados. Fundamental si hay relevos frecuentes. Sistema costo-efectivo de aceptación en el mercado. Modelaje predictivo Se pueden evaluar los resultados de nuevas estrategias agregando o quitando reglas. Facilidad de entrenamiento El SE puede funcionar como tutor si tiene la interfaz adecuada. Poderoso cuerpo de conocimiento especializado Explícito y organizado para favorecer la toma de decisiones
  • Características de los SE
    • Representan y utilizan conocimiento especializado de un determinado dominio
    • Capacidad de razonar
    • Muestra el mismo comportamiento del experto
    • Representa el conocimiento simbólicamente
    • Manipula símbolos
    • Maneja problemas de dominio difícil
    • Alto rendimiento en un dominio específico
    • Examina su propio razonamiento y explica
    • Existe una separación entre el conocimiento y la forma de utilizarlo
    • Utiliza la naturaleza heurística del conocimiento antes que el algorítmico
  • SE v/ s Sistemas C convencionales
    • Representación y uso de conocimiento
    • Heurístico
    • Proceso Inferencial
    • Examina su propio razonamiento
    • Explica su operación
    • Difícil de predecir la cantidad de esfuerzo total requerido para producir un SE
    • Representa y usa datos
    • Algo rítmico
    • Proceso repetitivo
    • No examina
    • No explica
    • Naturaleza y cantidad de conocimiento requerido puede ser bien estimado
  • Experiencia humana vs. SE.  Los humanos son aún imprescindibles.
  • SE/SBC: Tareas Tareas abordadas Síntesis: Clasificación, diagnóstico Análisis: Planificación, diseño o modelado Las áreas de aplicación son muy variadas !!! Los SBC abordan problemas complejos en dominios específicos en los que el peso de las heurísticas para acotar el espacio de búsqueda es importante.
  • Habilidades que se esperan de un SE
    • Buena perfomance, comparable al menos a la de los especialistas.
    • Manipular con fluidez descripciones simbólicas.
    • Interfaz amigable, adecuada a las necesidades de la aplicación.
    • Habilidad para manipular conocimiento incompleto e impreciso.
    • Capacidad de explicar sus decisiones a los usuarios.
    • Posibilidad de justificar sus conclusiones.
  •  
  •  
  • Estructura básica de un SE. Base de Conocimientos Motor de Inferencias Interface Usuario Ingeniero del conocimiento Experto del dominio
  •  
    • La Base de Conocimientos de un Sistema Experto contiene el conocimiento de los hechos y de las experiencias de los expertos en un dominio determinado.
    • El Mecanismo de Inferencia de un Sistema Experto puede simular la estrategia de solución de un experto.
    • El Componente Explicativo explica al usuario la estrategia de solución encontrada y el porqué de las decisiones tomadas.
    • La Interface de Usuario sirve para que éste pueda realizar una consulta en un lenguaje lo más natural posible.
    • El Componente de Adquisición ofrece ayuda a la estructuración e implementación del conocimiento en la base de conocimientos.
  • Estructura básica de un Sistema Experto Base de Conocimientos Su estructura de datos queda definida en términos del esquema de representación elegido para incorporar el conocimiento del dominio de trabajo. Motor de Inferencias Es la estructura de control de un SE, contiene el programa que gestiona la BC y otros mecanismos necesarios para administrar un sistema de naturaleza interactiva. Separados entre sí
  • Sistemas Basados en Conocimiento: Ventajas
    • El conocimiento no se pierde.
    • Reducción del espacio de búsqueda con heurísticas para que el problema sea tratable en un tiempo razonable.
    • Manejo de conocimiento incierto e incompleto.
    • Posibilidad de justificar el razonamiento seguido.
    • Hacer el conocimiento disponible en ambientes hostiles o con carencia de especialistas.
    • Aumento de fiabilidad, evitando que prevalezcan las ultimas experiencias.
    • Modificación sencilla de la BC por su característica modular.
  •  
  • Tipos de sistemas expertos
    • Sistemas de Interpretación.
    • Sistemas de predicción.
    • Sistemas de diagnóstico.
    • Sistemas de diseño.
    • Sistemas de planificación
    • Sistemas de monitores.
    • Sistemas de depuración.
    • Sistemas de reparación.
    • Sistemas de instrucción.
    • Sistemas de control.
  • Sistemas de Interpretación
    • Infieren descripciones de situaciones a partir de observaciones provenientes de sensores ejemplos:
      • Análisis de imágenes.
      • Interpretación de señales
      • de audio, de radar, radio etc.
      • Comprensión de voz.
      • Análisis de tipos de grietas.
  • Sistemas de predicción
    • Infieren las consecuencias probables a partir de un conjunto de situaciones dadas. Predicción:
      • Demográfica.
      • Tráfico.
      • Daños a cosechas por algún tipo de insecto, peste, etc.
      • Conflictos armados basados en informes de inteligencia.
      • Demanda de algún insumo (petróleo, cobre), dada una situación (geopolítica, económica, desarrollo).
  • Sistemas de diagnósticos
    • Infieren mal funcionamiento de sistemas a partir de observaciones. Relaciona irregularidades del comportamiento observado con causas posibles.
      • Enfermedades a partir
    • de un conjunto de síntomas.
      • Componentes defectuosos
      • de un sistema.
      • Fallas de equipos
      • en procesos productivos.
  • Sistemas de diseño
    • Desarrollan configuraciones de objetos basados en restricciones o exigencias del problema. Después de construidas, verifican que cumplan las especificaciones.
    • Diseño de circuitos integrados.
      • Diseño de edificios.
      • Creación de moléculas
      • orgánicas complejas.
      • Configuración de equipos
      • computacionales.
  • Sistemas de planificación
    • Son sistemas destinados a diseñar planes de acción.
      • Programación de rutas.
      • Programación de robots.
      • Programación de
      • comunicaciones.
      • Programación de
      • experimentos.
      • Creación de planes de vuelo.
  • Sistemas de monitoreo
    • Comparan el comportamiento de un sistema (observaciones) con comportamiento esperado. A partir de las diferencias sugieren acciones correctivas.
      • Monitorear lecturas de instrumentos para detectar
      • condiciones de fallas de
      • equipos industriales.
      • Detectar condiciones
      • favorables a accidentes.
      • Monitoreo de tráfico aéreo.
  • Sistemas de depuración
    • Sistemas destinados a encontrar los remedios adecuados para el mal funcionamiento.
      • Selección del tipo de mantención necesaria para corregir fallas en cables telefónicos.
      • Elegir el procedimiento de mantención para reparar equipamiento (locomotoras, buses, maquinaria industrial,etc.)
      • Selección de tratamientos de enfermedades vía quimioterapia.
      • Depuración de programas computacionales.
  • Sistemas de reparación
    • Sistemas destinados a desarrollar y ejecutar planes para administrar un remedio para algún problema ya diagnosticado.
      • Reparación de automóviles.
      • Reparación de equipos electrónicos.
      • Calibración de instrumentos.
  • Sistemas de instrucción
    • Sistemas desarrollados para instruir en el aprendizaje independiente .
      • Capacitación de personas sobre la operación de equipamiento.
      • Desarrollo de manuales inteligentes.
      • Manuales de diagnósticos de fallas.
      • Instrucción sobre algún contenido específico.
  • Sistemas de control
    • Son sistemas destinados a gobernar mediante un control el comportamiento general de un sistema. Interpretan repetitivamente la situación actual, predecir el futuro, diagnosticar las causas de los problemas, formular un plan de remedio y monitorear su ejecución con tal de asegurar el éxito del control. Interactúan con modelos determinísticos provenientes de la teoría de control.
      • Control de procesos productivos.
      • Control de operaciones.
  •  
  •  
  •  
  • Referencia Bibliográficas
    • http://www.comenius.usach.cl/gvillarr/cursoia/curso.htm
    • www.es.wikipedia.org/wiki/Sistema_experto
    • http://www.redcientifica.com/doc/doc199908210001.html
    • www.personales.unican.es/gutierjm/papers/BookCGH.pdf