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sistemas

  1. 1. Sistemas Basados en Marcos Tema 3.3: Representación y Razonamiento mediante Modelos Estructurados de Conocimiento Lección 19 : Sistemas Basados en Marcos
  2. 2. La Ingeniería del Conocimiento se define como el conjunto de principios, métodos y herramientas que permiten aplicar el saber científico y de experiencia a la utilización de los conocimientos y de sus fuentes, mediante construcciones útiles para el hombre. Introducción
  3. 3. <ul><ul><li>La ingeniería del conocimiento encara el problema de construir sistemas computacionales con pericia, aspirando primero a adquirir los conocimientos de distintas fuentes y, en particular, a educir los conocimientos de los expertos y luego organizarlos en una implementación efectiva. </li></ul></ul><ul><ul><li>La ingeniería del conocimiento es el proceso de diseñar y hacer operativos los Sistemas Basados en Conocimiento ( SS.BB.CC. ). En el caso de los Sistemas Expertos ( SS.EE. ), es el proceso de mejorar, hasta nivel de un experto humano, las prestaciones de sistemas computacionales que poseen un amplio cuerpo de conocimientos sobre un área de aplicación específica. </li></ul></ul>Introducción
  4. 4. La Ingeniería del Conocimiento , se define como el subcampo de la Inteligencia Artificial concerniente a la adquisición, conceptualización, representación y aplicación de conocimientos, o como la disciplina de ingeniería por la cual los conocimientos se integran dentro de un sistema computacional para resolver problemas complejos que normalmente requieren un alto nivel de experiencia humana. Definición
  5. 5. Construcción de Sistemas Basados en el Conocimiento <ul><li>Los problemas fundamentales en la construcción de SSBBCC son: </li></ul><ul><li>ADQUISICIÓN DE CONOCIMIENTOS (AC) , y cómo trasladar los conocimientos humanos a una representación abstracta efectiva, denominada conceptualización . </li></ul><ul><li>REPRESENTACIÓN DE CONOCIMIENTOS , cómo representar los conocimientos en términos de estructuras de información que una máquina puede procesar. </li></ul><ul><li>GENERACIÓN DE INFERENCIAS , cómo hacer uso de esas estructuras de información para generar información útil en el contexto de un caso específico. </li></ul>
  6. 6. Formalización: Modelos básicos de representación de conocimientos <ul><li>MODELO CONCEPTUAL : Representación de los conocimientos del experto, externa a la computadora, en estructuras no computables que modelan su conducta en la solución de problemas. </li></ul><ul><li>MODELO FORMAL : Representación semi-interna de los conocimientos y conducta del experto. </li></ul><ul><li>Para que un modelo formal sea totalmente operativo necesita de un modelo computable, formado por una base de conocimientos , un motor de inferencias y estrategias de control . </li></ul><ul><li>La etapa de conceptualización finaliza la modelización del problema desde el punto de vista del usuario o del dominio, y se pasa a la modelización del problema desde el punto de vista del sistema. ÉSTE ES EL OBJETIVO DE LA FORMALIZACIÓN . </li></ul><ul><li>FORMALIZAR : Representar simbólicamente los conocimientos mediante alguno de los formalismos existentes, organizarlo de acuerdo con algún modelo de diseño y determinar los métodos de inferencia adecuados para manejar eficientemente y efectivamente dichos conocimientos. </li></ul>
  7. 7. Formalización: Modelos básicos de representación de conocimientos <ul><li>Conocimientos representados mediante algún formalismo de representación y organizados en bases de conocimiento. </li></ul><ul><li>Técnicas de inferencia para razonar con cada una de las bases de conocimientos, que constituirán la parte esencial del motor de inferencias. </li></ul><ul><li>Mecanismos de control del razonamiento y de los conocimientos que garanticen que el sistema se comportará de la forma deseada. </li></ul><ul><li>TIPOS DE FORMALISMOS </li></ul><ul><li>MARCOS CONCEPTUALES </li></ul><ul><li>REGLAS CONDICIONALES </li></ul><ul><li>REDES SEMÁNTICAS </li></ul><ul><li>GUIONES </li></ul>
  8. 8. MARCOS (FRAMES)
  9. 9. MARCOS: Definición <ul><li>Minsky definió los marcos como una estructura de datos que representa situaciones estereotipadas construidas sobre situaciones similares ocurridas anteriormente, permitiendo así aplicar a situaciones nuevas los conocimientos de situaciones, eventos y conceptos previos. </li></ul><ul><li>Los conceptos usados para la formalización de la BC en marcos son: marcos para representar conceptos, relaciones para expresar dependencias entre conceptos, propiedades para describir cada concepto, y facetas para expresar de múltiples formas los valores con los que se puede rellenar cada propiedad. </li></ul>
  10. 10. MARCOS: Definición <ul><li>Un marco es una colección de propiedades o atributos (slots) que poseen determinados valores y describen una entidad o concepto del mundo. </li></ul>Empleado Número de la seguridad social Lugar de empleo Años de antigüedad Juan 01458776 Universidad de La Laguna 10
  11. 11. MARCOS: Conocimiento Estático <ul><li>Los marcos reflejan un conocimiento estático del dominio, es decir, modelizan la situación del mundo en un momento dado. Son como una fotografía de un instante de la realidad. </li></ul><ul><li>No obstante, se pueden definir una serie de reglas y procesos que modifiquen los valores del sistema de marcos en el estado actual, pasando así a reflejar un nuevo estado del mundo. </li></ul>
  12. 12. MARCOS: Representación de conceptos e instancias <ul><li>MARCOS CLASE : Representan conceptos, clases o situaciones genéricas descritos por un conjunto de propiedades comunes al concepto, clase o situación que representa el marco clase. </li></ul><ul><li>MARCOS INSTANCIAS : Están relacionados como mínimo con un marco clase (por ejemplo el martillo-1 de la clase herramienta para el experto carpintero ). Éstos toman valores específicos para la mayoría de sus propiedades. El resto de propiedades que no estén almacenadas en él, las heredan de los marcos clase de los que son instancias. Por ejemplo: los marcos María , Ana , Luis o Pepe son marcos instanciados de los clase Hombre y Mujer . </li></ul>
  13. 13. MARCOS: Representación de conceptos e instancias
  14. 14. MARCOS: Representación de conceptos e instancias
  15. 15. MARCOS: Representación de relaciones Estándar <ul><li>En esta clasificación se enmarcan las relaciones llamadas: Subclase-de e Instancia , y sus respectivas relaciones inversas llamadas Superclase-de y Representa . </li></ul><ul><li>En los Sistemas Basados en Marcos (SBM), las relaciones Subclase-de tienen un importante papel dado que definen un camino para la herencia de propiedades. Por ejemplo, todas las propiedades definidas en el marco clase Persona están accesibles desde Hombre y todas sus instancias, definiéndose en Hombre aquellas propiedades que distinguen a esta clase del resto de Persona , y en Persona aquellas propiedades que son comunes a los marcos clase Hombre y Mujer . </li></ul>
  16. 16. MARCOS: Relaciones más usadas en el paradigma de marcos
  17. 17. MARCOS: Represetación de relaciones No Estándar <ul><li>Las relaciones no estándar representan dependencias entre conceptos de un dominio. Por ejemplo, las relaciones Fraternal , Disjunto y No-Disjunto representan conceptos del dominio. Las relaciones Casado-con , Divorciado-de , etc. son relaciones a medida o “ad-hoc“. </li></ul><ul><li>Cuando se definen relaciones ad-hoc en un dominio, cosa que ocurre con frecuencia, hay que asegurarse que se definen entre marcos clase, no entre marcos instancias. </li></ul><ul><li>Cuando se definan relaciones ad-hoc entre dos marcos instanciados, hay que comprobar previamente que: </li></ul><ul><ul><li>La relación ad-hoc se ha definido previamente entre dos marcos clase. </li></ul></ul><ul><ul><li>Los marcos instanciados que se quieren conectar son instancias de dichos marcos clase. </li></ul></ul>
  18. 18. MARCOS: Representación de Propiedades de un Concepto <ul><li>PROPIEDADES DE CLASE . Representan atributos o características genéricas de un concepto o clase. Se definen y rellenan en el marco clase y toman siempre el mismo valor en todas las instancias de la clase. </li></ul><ul><li>PROPIEDADES DE INSTANCIA . Aunque se definen en el marco clase y son comunes a todas las instancias del marco clase, se rellenan en cada instancia con valores concretos que dependen del elemento de la clase que se esté representando. </li></ul>
  19. 19. MARCOS: Representación de Propiedades de un Concepto <ul><li>Al definir las propiedades de clase y de instancia en los marcos clase, se debe tener en cuenta que: </li></ul><ul><ul><li>Los marcos deben compartir propiedades con otros marcos, evitando la presencia de conocimientos redundantes. </li></ul></ul><ul><ul><li>Las propiedades deben porporcionar la suficiente información para determinar la entidad que el marco clase está representando. </li></ul></ul><ul><ul><li>El nombre de cada propiedad refleja su semántica, pero no indica su importancia en el marco clase. </li></ul></ul><ul><ul><li>Es posible tener propiedades con el mismo nombre en distintos marcos clase. </li></ul></ul><ul><ul><li>En un marco clase se puede definir una propiedad de instancia utilizando otros marcos clase. </li></ul></ul><ul><ul><li>Un marco instanciado puede rellenar o no todas las propiedades de instancia definidas en los marcos clase. </li></ul></ul><ul><ul><li>Un marco instanciado rellena las propiedades de instania con uno o varios valores, o con un puntero a un marco instanciado. </li></ul></ul>
  20. 20. MARCOS: Representación de Propiedades de un Concepto
  21. 21. MARCOS: Representación de Facetas de Propiedades <ul><li>Identificadas las relaciones y distribuidas las propiedades en los marcos clase, el siguiente paso es describir las facetas de cada una de las propiedades. Declarativamente, una propiedad se define especificando un puntero a un tipo de datos (lógico, carácter, número, entero, real, etc.); procedimentalmente, se define utilizando un procedimiento o una regla. </li></ul>
  22. 22. MARCOS: Representación de Facetas de Propiedades <ul><li>Las facetas se clasifican en tres categorías : </li></ul><ul><ul><li>Facetas que definen propiedades de clase, de instancia, y relación . Las facetas más típicas de este tipo son: Tipo Ranura, Cardinalidad Mínima y Cardinalidad Máxima de valores que puede tomar la propiedad, y Multivaluada si la propiedad toma más de un valor. </li></ul></ul><ul><ul><li>Faceta que define propiedades de clase y relaciones . </li></ul></ul><ul><ul><li>Facetas que definen propiedades de instancia . Las más típicas son: Valores Permitidos de la propiedad, Valores por Omisión o por defecto asignado a la propiedad, Si Necesito, Si Modifico, Si Añado y Si Borro, que se utilizan al necesitar, modificar, añadir o borrar un valor en una propiedad. </li></ul></ul><ul><ul><li>El motor de inferencias usa las facetas para mantener la integridad semántica de los datos . </li></ul></ul>
  23. 23. MARCOS: Represetación de Facetas de Propiedades
  24. 24. MARCOS: Represetación de Facetas de Propiedades
  25. 25. MARCOS: Represetación de Facetas de Propiedades
  26. 26. MARCOS: Facetas comunes a Propiedades de Clase, de Instancia y Relaciones <ul><li>TIPO RANURA </li></ul><ul><li>Se establece el tipo de datos con los que se rellenará la propiedad o relación (tipos de datos, marcos o relaciones). </li></ul><ul><li>CARDINALIDAD MÍNIMA </li></ul><ul><li>Establece el número mínimo de valores con los que se rellena la ranura, siempre que ésta se rellene. </li></ul><ul><li>CARDINALIDAD MÁXIMA </li></ul><ul><li>Informa del número máximo de valores con los que se puede rellenar la ranura. </li></ul><ul><li>MULTIVALUADA </li></ul><ul><li>Informa si la propiedad puede tener más de un valor o no. </li></ul>
  27. 27. MARCOS: Faceta común a Propiedades de Clase y Relaciones <ul><li>Las propiedades de clase que se definieron en la faceta Tipo Ranura como un tipo de datos, rellenan la faceta Propiedad General con los valores que toma la propiedad en el marco clase. Las propiedades de clase definidas como marcos y las relaciones rellenan esta faceta con un puntero a un marco clase. Las propiedades de instancia nunca rellenan esta faceta con valores o punteros. </li></ul>
  28. 28. MARCOS: Facetas de Propiedades Instancia <ul><li>Para cada una de las propiedades de instancia definidas en un marco clase se definirán las facetas: Valores Permitidos, Valores por Omisión, Si Necesito, Si Modifico, Si Añado y Si Borro. Conviene asignar a las propiedades de clase y relaciones un cierto valor que indique que no se rellenan (--). </li></ul><ul><ul><li>Valores Permitidos . Especifica el conjunto de valores válidos que puede tomar la propiedad de instancia. </li></ul></ul><ul><ul><li>Valor por Omisión o por Defecto . Define los valores que debe tomar la propiedad de instancia en un marco instanciado si no se conoce de forma explícita otro valor. </li></ul></ul><ul><ul><li>Si Necesito . Esta faceta almacena un procedimiento o regla que se ejecuta al solicitar el valor de una propiedad de instancia en un marco instanciado y ser desconocido sicho valor. Estos procedimientos se usan para requerir el valor de una propiedad de instancia en un marco instanciado mediante una pregunta al usuario, para mantener la integridad semántica de la Base de Conocimientos, y para determinar el rango de valores de una propiedad. </li></ul></ul><ul><ul><li>Si Añado . Esta faceta almacena procedimientos que se ejecutan al introducir un valor en una propiedad de un marco instanciado que estaba vacía. Mantienen la integridad semántica de la BC y permiten añadir, modificar y borrar valores de otras ranuras. </li></ul></ul>
  29. 29. MARCOS: Facetas de Propiedades Instancia <ul><ul><li>Si Modifico . Almacena el procedimiento que se ejecuta al modificar un valor de una propiedad de un marco instanciado. La ejecución de este procedimiento puede añadir, modificar y borrar valores en otras ranuras, disparando así sus procedimientos asociados. </li></ul></ul><ul><ul><li>Si Borro . Almacena el procedimiento que se ejecuta al borrar un valor en una propiedad de un marco instanciado. La ejecución de este procedimiento puede añadir, modificar y borrar valores en otras ranuras, disparando así sus procedimientos asociados. </li></ul></ul>
  30. 30. MARCOS: Facetas de Propiedades Instancia
  31. 31. MARCOS: Facetas de Propiedades Instancia

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