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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE SISTEMAS SESION                   01    Ingeniería del conocimiento   Adquisición del...
Ingeniería de Conocimiento                              TerminologíaDato .- Es la representación de un valor, un concepto ...
TerminologíaDominio .- Se refiere a una área de interés             Ejemplo: Bancario, industria alimentaria, fabricación ...
Sistemas Basados en el Conocimiento• Sistema Experto Basado en el Conocimiento    Programa que se comporta como un expert...
Solución heurística / algorítmica• Diferencias entre la solución algorítmica y heurística    El constructor determina el ...
Componentes de SBC                                                  Base de                                         Hechos...
Explicación componentes• Interfaz de usuario: El usuario interactúa con el SE en un lenguaje propio del  tipo de problema•...
Knowledge Engineering (KE)La Ingeniería del Conocimiento (IC) es la parte de la InteligenciaArtificial que tiene como obje...
Fases de la IC1. Identificación del problema. Consiste en estudiar la tarea que deberesolver el SBC, analizando si es viab...
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Ingeniería del Conocimiento (Actores)Experto: Es      la persona o grupo de personas que tienen elconocimiento teórico y p...
Ingeniería del Conocimiento
Ingeniero del conocimiento• Los profesionales que obtener el conocimiento de los expertos   Empático, paciente   Amplio ra...
Ingeniero del conocimiento
Método manualEntrevistas    Estructurada        Orientado a los objetivos    No estructurados       Dominios complejos    ...
Método manual• Análisis de casos• Incidentes críticos• Debates entre usuarios• Comentario de expertos• Los gráficos y mode...
Método semiautomáticoAnálisis de repertorio Grid    Teoría de los constructos personales         Organizada, modelo de per...
Métodos de elicitaciónManual   Basado en la entrevista   Proceso de seguimiento del razonamiento   ObservaciónSemiautomáti...
Problemas en la IC• Complejidad de la información y el conocimiento es difícil de observar• Expertos y otras fuentes difie...
Importancia de la ICEl conocimiento es valioso y frecuentemente sobrevive a laimplementación particular   • Administración...
Ingeniería del Conocimiento (Procesos)Para construir un SBC se deben diseñar unos procesos para elmanejo del conocimiento....
Ingeniería del Conocimiento            (Adquisición del conocimiento)Adquisición del conocimiento: labor          de    ex...
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Ingeniería del Conocimiento(Técnicas de adquisición de conocimientos de            una fuente dinámica) •Observación del t...
Adquisición del conocimiento• Marco de referencia: proceso de construcción de un sistema basado  en el conocimiento:     –...
Adquisición del conocimiento• Adquisición del conocimiento ≡ Traspaso del conocimiento de los  expertos (o de las fuentes ...
Conocimiento• Fuentes• Documentado   Por escrito, visto, sentido, comportamiento• No documentados   Memoria• Adquirido de ...
Conocimiento•Niveles    Superficial        Nivel de medición        De entrada-salida   Profundo       La resolución de pr...
Conocimiento• Categorías    Declarativo       Representación descriptiva   Procedimiento       ¿Cómo funcionan las cosas e...
Ingeniería del Conocimiento             (Representación del conocimiento)Representación del conocimiento: Este proceso con...
¿Qué es una buena representación?• Tener en cuenta: 1996 vs MCMXCVI     ¿Qué preferirías utilizar en aritmética? ¿Por qué?...
El poder de una buena representaciónLa participación proporcional de la primera parte será igual a una proporción, elnumer...
Ingeniería del Conocimiento(Representación del conocimiento)        Árboles de decisiones:
Ingeniería del Conocimiento(Representación del conocimiento)       Diagramas Lógicos:
Ingeniería del Conocimiento                (Manipulación y pruebas)Después de representar el conocimiento, éste debe ser v...
Ingeniería de Conocimiento:   Ciclo de Vida Clásico
Diferencias IS IC• En la Ingeniería de conocimiento se busca diseñar la solución deun problema basándonos en los conocimie...
Metodologías para el desarrollo de SBCComo resultado de la investigación en aspectos metodológicosde SBC han surgido algun...
Metodología CommonKADSFue desarrollada en la Universidad de Ámsterdam en cooperacióncon varios socios europeos, como unive...
Metodología CommonKADS•El desarrollo se divide en un conjunto de etapas con un ordende ejecución predeterminado.• Dentro d...
Etapas CommonKADS• El Análisis: Se realiza para comprender el problema desde elpunto de vista de la solución que se piensa...
Etapas CommonKADS• Implantación del sistema: En esta etapa se considera tanto laintegración del software desarrollado como...
Sistemas basados en conocimiento                                     Hechos     Heuristicas, etc.Explicación            In...
(1) Base de conocimiento                     Heurísticas       Hipótesis                      Reglas Hechos               ...
(2) El conocimiento formalismos de            representación e InferenciaRepresentación del                               ...
Aplicaciones(1) Diagnóstico - Para identificar un problema determinado unconjunto de síntomas o anomalías.por ejemplo razo...
Aplicaciones(6) Vigilancia - Para comprobar el rendimiento y excepciones bandera.por ejemplo, KBS monitores de los datos d...
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  1. 1. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE SISTEMAS SESION 01 Ingeniería del conocimiento Adquisición del conocimiento.Sistemas basados en conocimiento.Lenguajes basados en conocimiento. Aplicaciones Ing. Virgilio Fredy Tito Chura
  2. 2. Ingeniería de Conocimiento TerminologíaDato .- Es la representación de un valor, un concepto ó un hecho preparado para su uso por un agente humano ó artificial. Ejemplo : señales de líneasInformación.- Consiste en asignar un significado a un dato para identificarlo y describirlo con el propósito de ser utilizado por un agente. Ejemplo : S O SConocimiento.- Es la capacidad de utilizar los datos e información con el objetivo de resolver alguna tarea. Ejemplo :Un sistema con conocimiento sabrá que acciones realizar para evitar una catástrofe.
  3. 3. TerminologíaDominio .- Se refiere a una área de interés Ejemplo: Bancario, industria alimentaria, fabricación de automóviles, pediatría.Tarea.- Algo que debe ser realizado por un agente Ejemplo: Monitorear un proceso, analizar conductas.Agente.- El ejecutor de una tarea en un dominio Ejemplo : Típicamente un ser humano ó algún software del sistema
  4. 4. Sistemas Basados en el Conocimiento• Sistema Experto Basado en el Conocimiento  Programa que se comporta como un experto en un dominio de aplicación  Un experto reduce rápidamente la búsqueda al reconocer situaciones (patrones) y utilizar los métodos y reglas adecuados para descubrir la solución.  El conocimiento heurístico no representa un análisis en profundidad del problema, sino una solución “aceptable”  El número de posibilidades a analizar es grande  La función algorítmica de evaluación de cada posibilidad es demasiado compleja o desconocida.  El conocimiento heurístico en los sistemas expertos  No se refiere a conocimiento general para guiar la búsqueda  Es el conocimiento específico aplicable a cada situación específica del dominio.
  5. 5. Solución heurística / algorítmica• Diferencias entre la solución algorítmica y heurística  El constructor determina el precio de una casa mediante un análisis detallado  suma materiales, llamada a proveedores para obtener precios, evaluación de precios de subcontratistas, estimar contingencias razonables, etc.  Ventajas: El presupuesto es correcto  Desventaja: El posible comprador quiere el presupuesto HOY  El constructor tiene gran experiencia en presupuestos y estima el precio comparando la construcción con otras realizadas  Recuerda el precio de una casa de los mismo metros cuadrados  Busca diferencias que podrían reducir o bajar el precio • Añade una piscina => S/. 10000 mas • Los muebles de la cocina de pino en vez de roble => S/. 15000 menos • Un baño menos => S/. 8000 menos
  6. 6. Componentes de SBC Base de Hechosusuario Interfaz conocimiento usuario Reglas Explicación Plan Intérprete pizarra Agenda Planificador Solución Mantenimiento consistencia
  7. 7. Explicación componentes• Interfaz de usuario: El usuario interactúa con el SE en un lenguaje propio del tipo de problema• Pizarra: almacena hipótesis y decisiones intermedios que manipula el SE  Plan: Plan general de solución del problema.  Agenda : Reglas relevantes para la situación en curso.  Solución: Hipótesis candidatas y decisiones generadas hasta el momento• Planificador: Determina cual es la acción pendiente que se ejecutará a continuación. El intérprete: Ejecuta la regla escogida.• Mantenimiento de la consistencia: Mantiene una representación consistente de la solución mediante:  Revisión de la probabilidad de una solución cuando se introducen nuevos hechos.  Sistemas de mantenimiento de la verdad cuando las soluciones son deducciones lógicas• El modulo de explicación: Explica el porqué de las acciones del sistema• Reglas y hechos: Registran reglas, hecho e información del dominio
  8. 8. Knowledge Engineering (KE)La Ingeniería del Conocimiento (IC) es la parte de la InteligenciaArtificial que tiene como objetivo el de transformar el proceso dedesarrollo de Sistemas Basados en Conocimiento (SBC) en unadisciplina ingenieril, estableciendo metodologías que permitan abordarel desarrollo de SBC de una forma más sistemática.En realidad IC e IS son disciplinas completamente paralelas, aunquepresenten un desfase temporal de unos 10 años en su evolución histórica.Muchas de las técnicas de IS han sido adaptadas a la IC con relativoéxito, aunque todavía queda mucho camino por recorrer.
  9. 9. Fases de la IC1. Identificación del problema. Consiste en estudiar la tarea que deberesolver el SBC, analizando si es viable técnicamente y si es oportunosegún las condiciones actuales del entorno.2. Adquisición de conocimientos. Consiste en recopilarconocimientos desde expertos u otras fuentes de conocimientos.3. Conceptualización. Consiste en estructurar un modelo conceptualque va a componer el sistema de forma descriptiva en algún sistema derepresentación.
  10. 10. Fases de la IC4. Formalización. Es una representación semicomputable delmodelo conceptual de forma que permita realizar las deduccionesnecesarias para poder interpretar los conocimientos almacenados5. Implementación del sistema. Consiste en codificar los modelosdiseñados en un modelo computable y preparar al sistema para quepuedan haber modificaciones por las actualizaciones del conocimiento.6. Evaluación. Es el conjunto de actividades que se llevan a cabodurante toda la fase de desarrollo del SBC para asegurar la fiabilidad ycalidad del sistema
  11. 11. Ingeniería del Conocimiento (Actores)Experto: Es la persona o grupo de personas que tienen elconocimiento teórico y práctico del área problema.Ingeniero del Conocimiento (IC): Es la persona encargada deconstruir el sistema. Debe tener los conocimientos profundos sobrecómo desarrollar sistemas basados en el conocimiento, conocer lasherramientas de su desarrollo, conocer algunas de las estrategiasefectivas de comunicación y tener unos mínimos conocimiento depsicología para poder interpretar las expresiones y manifestaciones delexperto.Usuario: Es la persona que va a utilizar el sistema. Su conocimientodebe ser considerado al desarrollar el SBC.
  12. 12. Ingeniería del Conocimiento
  13. 13. Ingeniero del conocimiento• Los profesionales que obtener el conocimiento de los expertos Empático, paciente Amplio rango de entendimiento, posee capacidades• Integra el conocimiento de diversas fuentes Crea y edita código Utiliza herramientas• Construye la base de conocimientos Valida la información Entrena usuarios
  14. 14. Ingeniero del conocimiento
  15. 15. Método manualEntrevistas Estructurada Orientado a los objetivos No estructurados Dominios complejos Los datos independientes y difíciles de integrar Semiestructurado
  16. 16. Método manual• Análisis de casos• Incidentes críticos• Debates entre usuarios• Comentario de expertos• Los gráficos y modelos conceptuales• Lluvia de ideas• Prototipos• El escalamiento multidimensional para la matriz de distancia• La agrupación de los elementos• Iterativo de evaluación de desempeño
  17. 17. Método semiautomáticoAnálisis de repertorio Grid Teoría de los constructos personales Organizada, modelo de percepción del conocimiento experto Los expertos identifica los objetos de dominio y sus atributos Los expertos determina las características y los opuestos de cada atributo Los expertos distingue entre objetos, la creación de una redSistema de transferencia de expertosPrograma de computadora que obtiene información de los expertosPrototipado rápidoSe utiliza para determinar la suficiencia de los conocimientosdisponibles
  18. 18. Métodos de elicitaciónManual Basado en la entrevista Proceso de seguimiento del razonamiento ObservaciónSemiautomático Construir la base con una ayuda mínima de ingeniero del conocimiento Permite la ejecución de las tareas de rutina con el aporte mínimo de expertosAutomática Entrada mínima del experto y el ingeniero del conocimiento
  19. 19. Problemas en la IC• Complejidad de la información y el conocimiento es difícil de observar• Expertos y otras fuentes difieren• Representaciones múltiples •Libros de textos •Representaciones gráficas •Heurísticas •Experiencias
  20. 20. Importancia de la ICEl conocimiento es valioso y frecuentemente sobrevive a laimplementación particular • Administración del conocimientoErrores en una base de conocimiento puede causar serios problemasAltas demandas de ampliación y mantenimiento • Cambios en el tiempo
  21. 21. Ingeniería del Conocimiento (Procesos)Para construir un SBC se deben diseñar unos procesos para elmanejo del conocimiento.En términos generales los procesos que se realizan con elconocimiento son: la adquisición, representación y manipulación /validación.
  22. 22. Ingeniería del Conocimiento (Adquisición del conocimiento)Adquisición del conocimiento: labor de extracción delconocimiento de las fuentes •Adquisición del conocimiento de una fuente estática: seleccionar las fuentes más apropiadas que están relacionadas con el problema para adquirir los conocimientos básicos del dominio. •Adquisición del conocimiento de una fuente dinámica: Esta labor se realiza una vez se haya adquirido el conocimiento básico del dominio por parte del (los) ingeniero(s) del conocimiento. Hay diferentes estrategias para ello.
  23. 23. Ingeniería del Conocimiento(Técnicas de adquisición de conocimientos de una fuente dinámica) •Entrevista directa o formal: El IC establece un plan de la reunión en el que se determina el objetivo principal de la misma, el tema a tratar, los recursos que se necesitan para registrar (guardar) la entrevista, la fecha, la hora y el lugar donde se llevará a cabo dicha entrevista. •Entrevista informal: Se realiza de forma personal pero no planeada. Es aprovechar la oportunidad del encuentro entre el IC y la persona que tiene el conocimiento, en donde el primero le hace una pequeña entrevista al segundo.
  24. 24. Ingeniería del Conocimiento(Técnicas de adquisición de conocimientos de una fuente dinámica) •Observación del trabajo real del experto: Consiste en examinar la labor del experto en su ambiente de trabajo, solucionando un problema como el que se está tratando de simular. •Cuestionario: Es una encuesta muy bien diseñada que se utiliza especialmente para cuando se requiere obtener las ideas que tienen varias personas sobre el tema. Puede llegar a ser muy difícil de diseñar e inclusive, de manejar.
  25. 25. Adquisición del conocimiento• Marco de referencia: proceso de construcción de un sistema basado en el conocimiento: – Adquisición del conocimiento – Representación del conocimiento – Método de resolución – Construcción del motor de inferencia 2525
  26. 26. Adquisición del conocimiento• Adquisición del conocimiento ≡ Traspaso del conocimiento de los expertos (o de las fuentes de conocimiento) en un dominio determinado hacia un formalismo de representación computable del conocimiento FC1 ≡ Experto1 Ingeniero del Base . . . . de conocimiento conocimiento FCn ≡ Experton Dominio (hechos, relaciones, asociaciones) Conocimiento Proceso de resolución (heurísticas, métodos) 2 6
  27. 27. Conocimiento• Fuentes• Documentado Por escrito, visto, sentido, comportamiento• No documentados Memoria• Adquirido de Sentidos humanos Máquinas
  28. 28. Conocimiento•Niveles Superficial Nivel de medición De entrada-salida Profundo La resolución de problemas Difíciles de recopilar, validar Las interacciones entre los componentes del sistema
  29. 29. Conocimiento• Categorías Declarativo Representación descriptiva Procedimiento ¿Cómo funcionan las cosas en diferentes circunstancias? ¿Cómo utilizar el conocimiento declarativo? La resolución de problemas Metaconocimiento El conocimiento sobre el conocimiento
  30. 30. Ingeniería del Conocimiento (Representación del conocimiento)Representación del conocimiento: Este proceso consiste enrecolectar el conocimiento extraído y representarlo en una formainteligible. Algunas formas de representación del conocimiento son conárboles de decisiones o con diagramas lógicos.
  31. 31. ¿Qué es una buena representación?• Tener en cuenta: 1996 vs MCMXCVI ¿Qué preferirías utilizar en aritmética? ¿Por qué?• Tener en cuenta: 1996 vs 11111001100 ¿Cuál debería utilizar la computadora en lugar de utilizar laaritmética? ¿Por qué?
  32. 32. El poder de una buena representaciónLa participación proporcional de la primera parte será igual a una proporción, elnumerador de la que es: una relación, cuyo numerador es el período de celebración de laprimera parte, multiplicado por el capital aportado por el primer partido, y cuyodenominador es una suma, el primer término de los cuales es el período de celebraciónde la primera parte y el segundo término de la cual es el periodo de celebración dela segunda parte, y un denominador que es la suma de dos términos, el primertérmino de los cuales es un razón, el numerador es el período de celebración de laprimera parte, multiplicado por el capital aportado por el primer partido, y cuyodenominador es una suma, el primer término de los cuales es el período de celebraciónde la primera parte, el segundo término de los cuales es el período de celebración dela segunda parte, y el segundo término de la cual es una proporción, el numerador es elperíodo de celebración de la segunda parte, multiplicado por el capital aportado por elsegundo partido, y es el denominador de los cuales uno suma, el primer término de loscuales es el período de celebración de la primera parte y el segundo término de la cual esel periodo de celebración de la segunda parte.
  33. 33. Ingeniería del Conocimiento(Representación del conocimiento) Árboles de decisiones:
  34. 34. Ingeniería del Conocimiento(Representación del conocimiento) Diagramas Lógicos:
  35. 35. Ingeniería del Conocimiento (Manipulación y pruebas)Después de representar el conocimiento, éste debe ser validado tantopor el ingeniero del conocimiento como por el experto del dominio.Mediante este proceso de manipulación y prueba se deben hacer todaslos ensayos posibles para evitar mal manejo del conocimiento, bien seapor problemas de interpretación de los hechos, las heurísticas o lasrelaciones, o por problemas de conclusiones y explicaciones.Básicamente lo que se realiza es evaluar el conocimiento del SBChaciendo pruebas de casos reales, con el fin de confrontarlos entre sí.
  36. 36. Ingeniería de Conocimiento: Ciclo de Vida Clásico
  37. 37. Diferencias IS IC• En la Ingeniería de conocimiento se busca diseñar la solución deun problema basándonos en los conocimientos y procedimientos queun experto tiene en una área especifica. En la Ingeniería desoftware el cliente exponen requisitos que debe cumplir el sistema.• En el ciclo de vida para el desarrollo de un Sistema Basado enConocimiento se debe mantener una interacción constante con elexperto de principio a fin en el desarrollo del sistema, contrario alsistema tradicional donde el usuario normalmente participasolamente en la especificación de requerimientos.
  38. 38. Metodologías para el desarrollo de SBCComo resultado de la investigación en aspectos metodológicosde SBC han surgido algunas propuestas y productos muyapropiados para soportar el proceso de construcción del sistema.Se resaltan los siguientes: VITAL, KSM, MIKE, PROTÉGÉ-II, KADS y CommonKADS.
  39. 39. Metodología CommonKADSFue desarrollada en la Universidad de Ámsterdam en cooperacióncon varios socios europeos, como universidades, organizaciones deinvestigación, casas de software y de consultoría.Es considerada por muchas compañías y organizaciones alrededordel mundo como un estándar para la ingeniería del conocimiento yde los SBC.
  40. 40. Metodología CommonKADS•El desarrollo se divide en un conjunto de etapas con un ordende ejecución predeterminado.• Dentro de cada etapa debe llevarse a cabo un conjunto de actividadesdistintas.• Al final de cada etapa han de producirse uno o más productostangibles (por ejemplo, documentos, informes, diseños, programas)normalmente como entradas a otras fases.
  41. 41. Etapas CommonKADS• El Análisis: Se realiza para comprender el problema desde elpunto de vista de la solución que se piensa desarrollar. Estáformado por la especificación de los requerimientos del sistemabasado en el conocimiento y por un análisis del problema específico.• El Diseño: En el cual se hace una descripción delcomportamiento del sistema (descripción funcional) y unadescripción física en la que se especifica detalladamente cadauno de sus componentes.
  42. 42. Etapas CommonKADS• Implantación del sistema: En esta etapa se considera tanto laintegración del software desarrollado como su adaptación en laorganización.• Instalación: Consiste en la puesta en marcha del sistema con el finde que comience a operar en la empresa, iniciándose su procesoproductivo.• El mantenimiento y refinamiento del conocimiento.
  43. 43. Sistemas basados en conocimiento Hechos Heuristicas, etc.Explicación Interface Motor Base Consultas Usuario de De final inferencia ConocimientoConclusionesExperiencia Esquema deRecomendaciones representacionpara la acción del conocimiento
  44. 44. (1) Base de conocimiento Heurísticas Hipótesis Reglas Hechos Objetos Knowledge- baseProcesos Atributos Eventos Relaciones Definiciones
  45. 45. (2) El conocimiento formalismos de representación e InferenciaRepresentación del InferenciaconocimientoLógica Principio de resoluciónReglas de producción Encadenamiento hacia adelante/ hacia atrásRedes semánticas / marcos Herencia/ razonamiento avanzadoRazonamiento basado en casos Basado en similitud
  46. 46. Aplicaciones(1) Diagnóstico - Para identificar un problema determinado unconjunto de síntomas o anomalías.por ejemplo razones para diagnosticar la falla del motor(2) Interpretación - Para facilitar la comprensión de una situación de lainformación disponible.(3) Predicción - Para predecir el estado futuro de un conjunto de datos uobservaciones. por ejemplo Asesor de perforación de pozos, PLANTA(4) Diseño - Desarrollo de configuraciones que satisfacen lasrestricciones de un problema de diseño.(5) Planificación - tanto a corto como a largo plazo y en áreas comola gestión de proyectos, desarrollo de productos o la planificaciónfinanciera. por ejemplo Gestión de recursos humanos
  47. 47. Aplicaciones(6) Vigilancia - Para comprobar el rendimiento y excepciones bandera.por ejemplo, KBS monitores de los datos de radar y las estimacionesde la posición de el transbordador espacial(7) Control - Recoger opiniones y evaluar las pruebas y laforma en que las pruebas.por ejemplo los pacientes de control de tratamiento(8) Instrucción - Formar a los estudiantes y corregir su desempeño. porejemplo dar a los estudiantes de medicina experiencia de diagnóstico deenfermedades(9) Depuración - Identificar y prescribir remedios para el malfuncionamiento. por ejemplo identificar los errores en una red decajeros automáticos y las formas de corregir los errores
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