kecerdasan buatan

1. Reasoning
Ressy Dwitias Sari,S.T.,M.T.I
Universitas Negeri Medan

2. Outline
 Reasoning: teknik penyelesaian masalah dengan cara merepresentasikan
masalah ke dalam basis pengetahuan menggunakan logic atau bahasa
formal
 Propositional Logic / logika proposisi
 First-Order Logic
 Fuzzy Systems / logika samar

3. Can Searching solve it?
2 1 3
4 7 6
5 8
1 2 3
4 5 6
7 8
Initial State Goal State

4. Can Searching solve it?

5. Ruang Pencarian
 Penghitungan ruang pencarian:
 Faktor pencabangan atau branching factor (b)
 Kedalaman solusi atau depth (d)
 8-Puzzle  rata-rata b = 2,13
 Permainan Catur  rata-rata b = 35
 Permainan Catur  ruang pencarian sangat luas
 Teknik searching belum mungkin digunakan
 Solusi?
 Gunakan teknik reasoning

6. Lima Jenis Logic [RUS95]
Jenis logic
Apa yang ada di
dunia nyata
Apa yang dipercaya
Agent tentang fakta
Propositional logic fakta benar/salah /tidak diketahui
First-order logic fakta, objek, relasi benar/salah /tidak diketahui
Temporal logic fakta, objek, relasi, waktu benar/salah /tidak diketahui
Probability theory fakta derajat kepercayaan [0,1]
Fuzzy logic derajat kebenaran derajat kepercayaan [0,1]

7. Propositional Logic
 Logic yang paling sederhana
 Sangat mudah dipahami
 Membuat kita lebih mudah membedakan teknik reasoning dengan teknik
searching.

8. BNF (Backus-Naur Form)
Sentence  AtomicSentence | ComplexSentence
AtomicSentence  True | False
| P | Q | R | ...
ComplexSentence  (Sentence)
| Sentence Connective Sentence
|  Sentence
Connective   |  |  | 

9. P Q P P  Q P  Q P  Q P  Q
False
False
True
True
False
True
False
True
True
True
False
False
False
False
False
True
False
True
True
True
True
True
False
True
True
False
False
True
Tabel Kebenaran 5 connective

10. 1. Modus Ponens atau Implication-Elimination:



 ,

2. And-Elimination:
i
n



 

 ...
2
1
3. And-Introduction:
n
n








 ...
,
...
,
,
2
1
2
1
4. Or-Introduction:
n
i






 ...
2
1
5. Double-Negation-Elimination:



6. Unit Resolution:



 
 ,
7. Resolution:









 ,
ekivalen dengan










 ,
Aturan Inferensi
Propositional logic

11. Modus Ponens (Implication-Elimination)



 ,

Jika terdapat kalimat α -> β dan ada kalimat lain yaitu α,
Maka dapat diturunkan kalimat baru, yaitu β

12. And-Elimination
i
n



 

 ...
2
1
Jika kalimat α1 ∧ α2 ∧ … ∧ αn benar, maka dapat diturunkan sebuah kalimat baru,
Yaitu α1 yang menyatakan salah satu dari kalimat: α1, α2, … , αn tanpa penghubung ∧

13. And-Introduction
n
n








 ...
,
...
,
,
2
1
2
1
Jika n kalimat α1, α2, … , αn adalah benar semua maka dapat diturunkan sebuah kalimat
baru yang menggabungkan n yaitu: α1 ∧ α2 ∧ … ∧ αn

14. Or-Introduction
n
i






 ...
2
1

15. Double-Negation-Elimination




16. Unit Resolution



 
 ,

17. Resolution









 ,










 ,

18. Wumpus
 Monster yang tinggal di sebuah gua (16 ruangan)
 Di dalam gua terdapat 3 lubang mematikan (Pit) yang mengeluarkan angin
(breeze) sehingga sampai ke ruangan-ruangan di sekitarnya.
 Wumpus mengeluarkan bau busuk (stench).
 Wumpus menjerit (scream) dan mati jika terpanah.

19. 4 Stench Breeze Pit
3 Wumpus
Stench
Breeze,
Stench ,
Gold (glitter)
Pit Breeze
2 Stench Breeze
1
START
Agent →
Breeze Pit Breeze
1 2 3 4

20. Agent
 Dilengkapi dengan tiga anak panah
 Bisa bergerak hadap kanan, hadap kiri, maju.
 Bisa memanjat keluar gua jika posisinya terjepit.
 Akan benjol (bump) jika menabrak dinding gua.
 Akan mati jika memasuki kotak yang terdapat Wumpus atau Pit. Tetapi aman
jika memasuki kotak yang di dalamnya terdapat Wumpus yang telah mati.

21. Aturan Main
 Saat permainan dimulai, Agent berada di posisi (1,1)
 Tugas Agent
 menemukan emas
 membawanya kembali ke kotak start (1,1)
 secepat mungkin dengan jumlah aksi seminimum mungkin, tanpa terbunuh
 Poin
 1.000 : agent berhasil keluar gua + membawa emas
 –1 : untuk setiap aksi yang dilakukan
 -10.000 : jika agent terbunuh

22. 4 Stench Breeze Pit
3 Wumpus
Stench
Breeze,
Stench ,
Gold (glitter)
Pit Breeze
2 Stench Breeze
1
START
Agent →
Breeze Pit Breeze
1 2 3 4

23. Dunia Wumpus
 Masalah dunia Wumpus dapat dirumuskan ke dalam tiga kelompok sbb:
 Percept: sesuatu yang ditangkap oleh Agent
 Action: aksi yang dapat dilakukan oleh Agent
 Goal: tujuan

24. Percept
 Percept : [stench , breeze, glitter, bump, scream]
 [stench , breeze, None, None, None]
 Ada stench dan breeze
 Tidak ada glitter, bump, maupun scream

25. Action
 Move: hadap kiri, hadap kanan, atau maju.
 Grab: mengambil objek yang berada di kotak dimana agent berada.
 Shoot: memanah dengan arah lurus sesuai dengan arah Agent menghadap.
 Climb: memanjat keluar dari gua.

26. Goal
 Menemukan emas dan membawanya kembali ke kotak start (1,1) secepat
mungkin dengan jumlah action yang seminimum mungkin, tanpa terbunuh.
 Poin
 1.000 : agent berhasil keluar gua + membawa emas
 –1 : untuk setiap aksi yang dilakukan
 -10.000 : jika agent terbunuh

27. Dunia Wumpus
 Bisakah Dunia Wumpus diselesaikan dengan searching?
 Pertama, suatu state dinyatakan dengan 16 ruangan dengan posisi-posisi
Wumpus, Pit, dan Gold.
 Operator :
 hadap kiri
 hadap kanan
 Maju
 Memanah
 mengambil objek
 Memanjat ke luar gua

28. Dunia Wumpus
 Dengan mendefinisikan
 Initial state
 Goal state
 Strategi searching
 Maka kita dapat menyelesaikan masalah tersebut.
 Representasi state membutuhkan memori besar.

29. Wumpus dengan Reasoning
 Reasoning mengunakan propositional logic
 Pertama, kita harus merepresentasikan fakta atau keadaan ke dalam simbol-
simbol propositional logic.
 S1,2 : ada stench di kotak (1,2)
 B2,1 : ada breeze di kotak (2,1)
 G2,3 : ada glitter di kotak (2,3)
 M1,4 : bump di kotak (1,4)
 C1,3 : ada scream di kotak (1,3)
 W1,3 : ada Wumpus di kotak (1,3)
 S1,1 : tidak ada stench di posisi (1,1)

30. Knowledge-based System (KBS)
 Agent  knowledge-based system
 Agent melakukan aksi berdasarkan hasil penalaran percept terhadap
Knowledge Based yang dimilikinya.
 Pada awal permainan, di dalam KB tidak ada fakta sama sekali karena Agent
belum menerima percept.
 KB hanya berisi beberapa aturan (rule) yang merupakan pengetahuan
tentang environment

31. R1 : S1,1  W1,1  W1,2  W2,1
R2 : S2,1  W1,1  W2,1  W2,2  W3,1
R3 : S1,2  W1,1  W1,2  W2,2  W1,3
R4 : S1,2  W1,3  W1,2  W2,2  W1,1
...
R33 : B1,1  P1,1  P1,2  P2,1
R34 : B2,1  P1,1  P2,1  P2,2  P3,1
Pengetahuan ttg environment

32. Translation
T1 : A2,1  EastA  P3,1  Forward
T2 : A1,2  NorthA  W1,3  Forward
...
Untuk melakukan aksi yang tepat, agent harus dibekali aturan
untuk menerjemahkan pengetahuan menjadi aksi.
T1 dibaca: ”Jika agent di (2,1) dan menghadap ke Timur dan
ada Pit di (3,1), maka jangan melangkah maju (ke posisi (3,1))”.

33.  Apakah Wumpus berada di posisi (1,3)?
 Bagaimana reasoning oleh manusia?
 Bagaimana proses reasoning oleh agent?
4 Stench Breeze Pit
3 Wumpus
Stench
Breeze,
Stench ,
Gold (glitter)
Pit Breeze
2 Stench Breeze
1
START
Agent →
Breeze Pit Breeze
1 2 3 4

34. Agent berada di posisi (1,1)
 Pada awalnya, KB hanya berisi Rule yang berupa pengetahuan tentang
environment. Tidak ada fakta sama sekali karena agent belum melakukan
percept.
 Pada kasus di atas, Agent menerima percept yang berupa [None, None,
None, None, None]
 Tidak ada stench, breeze, glitter, bump, scream
 Selanjutnya, Agent menggunakan aturan inferensi dan pengetahuan tentang
environment untuk melakukan proses inferensi.

35. R1 : S1,1  W1,1  W1,2  W2,1
R2 : S2,1  W1,1  W2,1  W2,2  W3,1
R3 : S1,2  W1,1  W1,2  W2,2  W1,3
R4 : S1,2  W1,3  W1,2  W2,2  W1,1
...
R33 : B1,1  P1,1  P1,2  P2,1
R34 : B2,1  P1,1  P2,1  P2,2  P3,1
...
Pengetahuan ttg environment

36. Proses inferensi di (1,1)
 Modus Ponens untuk S1,1 dan R1
W1,1  W1,2  W2,1
 And-Elimination terhadap hasil di atas
W1,1 W1,2 W2,1
 Modus Ponens untuk B1,1 dan R33
P1,1  P1,2  P2,1
 And-Elimination terhadap hasil di atas
P1,1 P1,2 P2,1
Inferensi dilakukan sampai dihasilkan
kalimat yang paling sederhana atau
bahkan atomik.

37. S1,1 B1,1 G1,2 M1,1 C1,2 W1,1 P1,1
W2,1 P2,1
W1,2 P1,2
R1 : S1,1  W1,1  W1,2  W2,1
R2 : S2,1  W1,1  W2,1  W2,2  W3,1
R3 : S1,2  W1,1  W1,2  W2,2  W1,3
R4 : S1,2  W1,3  W1,2  W2,2  W1,1
...
R33 : B1,1  P1,1  P1,2  P2,1
R34 : B2,1  P1,1  P2,1  P2,2  P3,1
...

38. Misalkan Agent ke posisi (2,1)
 Percept [None, Breeze, None, None, None]
 Ada breeze, tidak ada stench, glitter, bump dan scream
 S2,1, B2,1, G2,1, M2,1, dan C2,1

39. Proses inferensi di (2,1)
 Modus Ponens untuk S2,1 dan R2
W1,1  W2,1  W2,2  W3,1
 And-Elimination terhadap hasil tersebut
W1,1 W2,1 W2,2 W3,1
 Modus Ponens untuk B2,1 dan R34
P1,1  P2,1  P2,2  P3,1
 Unit Resolution terhadap hasil tersebut dengan P1,1 kemudian P2,1, sehingga didapat
P2,2  P3,1

40. S1,1 B1,1 G1,2 M1,1 C1,2 W1,1 P1,1 P2,2  P3,1
W2,1 P2,1
W1,2 P1,2
W2,2
W3,1
R1 : S1,1  W1,1  W1,2  W2,1
R2 : S2,1  W1,1  W2,1  W2,2  W3,1
R3 : S1,2  W1,1  W1,2  W2,2  W1,3
R4 : S1,2  W1,3  W1,2  W2,2  W1,1
...
R33 : B1,1  P1,1  P1,2  P2,1
R34 : B2,1  P1,1  P2,1  P2,2  P3,1
...

41. Misalkan Agent ke posisi (1,2)
 Percept [Stench, None, None, None, None]
 Ada stench, tidak ada breeze, glitter, bump dan scream.
 S1,2, B1,2, G1,2, M1,2, dan C1,2

42. Proses inferensi di (1,2)
 Modus Ponens untuk S1,2 dan R4
W1,3  W1,2  W2,2  W1,1
 Unit Resolution terhadap hasil di atas dengan W1,1
W1,3  W1,2  W2,2
 Unit Resolution terhadap hasil di atas dengan W2,2
W1,3  W1,2
 Unit Resolution terhadap hasil di atas dengan W1,2
W1,3

43. Langkah Selanjutnya
 Ketika lokasi Wumpus sudah diketahui, agent bisa menggunakan panah
untuk membunuhnya atau fokus pada pencarian emas dengan menghindari
lokasi Wumpus.
 Kita bisa membuat berbagai strategi sehingga bisa membawa emas kembali
ke posisi (1,1) dengan jumlah aksi yang seminimum mungkin.

44. Kelebihan Propositional Logic
 Pada kasus Wumpus tersebut, agent harus dibekali aturan yang merupakan
pengetahuan tentang environment dan aturan untuk menerjemahkan
pengetahuan menjadi aksi.
 Untuk 16 ruangan yang ada di dalam gua, diperlukan banyak aturan ttg
environment dan penerjemah.
 Pada kasus Wumpus ini, teknik mana yang lebih efisien dalam representasi
masalah, searching atau reasoning?
 Tentu saja reasoning lebih efisien.

45. Kelemahan Propositional Logic
 Untuk kasus yang lebih kompleks seperti permainan catur, propositional
logic akan sulit digunakan.
 Terdapat sangat banyak aturan pada permainan catur sedangkan
propositional logic merepresentasikan fakta hanya dalam simbol-simbol
sederhana.
 Oleh karena itu, kita akan membahas satu logic yang lebih tinggi
tingkatannya, yaitu First-Order Logic yang juga disebut sebagai Predicate
Logic atau Predicate Calculus.

46. Kesimpulan
 Untuk masalah dengan jumlah aturan yang sangat banyak, seperti
permainan catur, teknik Reasoning lebih sesuai dibandingkan teknik
searching.
 Keuntungan dari teknik Reasoning adalah kemudahan dalam melakukan
majemen pengetahuan.
 Propositional logic adalah logic paling sederhana yang terlalu lemah untuk
digunakan dalam merepresentasikan pengetahuan, sehingga hampir tidak
pernah digunakan untuk penyelesaian masalah di dunia nyata.

47. Kesimpulan
 Untuk membangun knowledge-based agent, pekerjaan paling berat adalah
bagaimana membangun basis pengetahuan yang benar dan lengkap.
 Knowledge engineer harus memiliki:
 Domain pertanyaan
 Bahasa representasi
 Implementasi prosedur inferensi