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Sistemas Expertos de Primera Generación (I)
Introducción a los sistemas expertos
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Contenidos
1. Introducción2. Un sistema clásico: MYCIN3. Adquisición de conocimiento
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Caracterización (I)
SE: programa de ordenador que representa y utiliza conocimiento especializado para solucionar o asesorar en la solución de problemas
Sistema Basado en ConocimientoNo se limita a conocimiento experto
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Caracterización (II)
Simula el razonamiento humano más que el dominioIncluye una representación del conocimiento humano, habitualmente de naturaleza heurísticaAbordan problemas complejos de interés práctico
Cuerpo de conocimiento amplioEficiencia: % elevado soluciones correctas, tiempo de computo razonable
Facilidades de explicación o justificación soluciones
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Tareas
InterpretaciónPredicciónDiagnosisDiseñoPlanificaciónMonitorizaciónDepuraciónReparaciónEnseñanzaControl
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Sistemas Representativos
DENDRAL 65-70 Estructura molecular compuestos orgánicos
MYCIN 75 Diagnosis infecciones bacterianas
PROSPECTOR 76 Prospecciones geológicas
CASNET 79 Diagnosis glaucoma
R1/XCON 80-85 Configuración equipos DEC
MORE 88 Diagnosis perforación fluidos
SOPHIE III 80 Aprendizaje reparación circuitos electrónicos
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Arquitectura básica
BaseConocimiento
Motor Inferencias
Memoriade trabajo
MóduloAdquisición
Conocimiento
MóduloExplicación
Interfaz Usuario
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Ventajas /Inconvenientes
VentajasRelacionadas con el conocimiento
Analizar, modelar, documentarDistribuirUtilizar en la solución de problemas
InconvenientesRelacionadas con el conocimiento
Naturaleza simbólicaDificultad de obtención y mantenimiento
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Limites de aplicación
Naturaleza de la tareaDificultades con necesidades sensoriales o motricesDificultades si requiere conocimiento de sentido común
Disponibilidad del conocimiento expertoSe precisa cuerpo de conocimiento estable
Capacidad de análisis, modelado e implementación del conocimiento
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Un sistema clásico: MYCIN
Diagnóstico de enfermedades bacterianasInterés histórico
Paradigma computacional de los sistemas expertos de primera generación
Interés actual:Análisis en el nivel del conocimiento
TareasDiagnosis: identificar organismo responsable infecciónConfiguración: seleccionar elementos para obtener terapia
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Subsistemas
MóduloConsulta
MóduloExplicación
MemoriaTrabajo
MóduloAdquisición C.
BaseConocimiento
Usuario(médico)
Experto(enfermedadesinfecciosas)
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MYCIN: nivel simbólico
Sistema de producciónFormalismo O-A-VFactores de certezaEncadenamiento hacia atrás
Jerarquías de microorganismos
Árboles de contextoOrganización elementos consulta
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Árbol de contextos
Paciente-1
Cultivo-1 Cultivo-2 Cultivo-3 Operación-1
Organismo-2Organismo-1 Organismo-3 Organismo-4
Medicación-1 Medicación-2 Medicación-3
Medicación-4
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Reglas de MYCIN
Si la tinción del organismo es Gram negativa yla morfología del organismo es bastoncillo yel organismo es aeróbico
Entonces hay una fuerte evidencia (0.8) de que el organismo es de la clase Enterobacteraceae
Antecedente: ($and (same cntxt tincion Gramneg)(same cntxt morfologia bastoncillo)(same cntxt aerobicidad aerobico))
Consecuente: (conclude cntxt ident Enterobacteraceae .7)
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Ejemplo dialogo
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Ejemplo dialogo
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Eje
mp
lo e
xp
licació
n
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Adquisición conocimiento
Cuello de botella en el desarrollo de un sistema basado en conocimiento
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Métodos adquisición conocimiento
Experto
Experto
Datos
Ingeniero deConocimiento
Base deConocimiento
Editor deConocimiento
Base deConocimiento
AprendizajeAutomático
Base deConocimiento
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Adquisición conocimiento
Transferencia:Transferencia y transformación de la experiencia en la solución de problemas de una fuente de conocimiento a un programa de ordenador (Buchanan 83)
ModeladoConstrucción de modelos de los diversos aspectos del conocimiento humano (Schreiber, 2000)
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IC como transferencia
Extracción del conocimiento de un experto humanoTransferencia al sistema
Se interroga al experto sobre las reglas aplicablesTraducción del lenguaje natural al formato de reglas
Prototipado rápido
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Inconvenientes Ingeniería Conocimiento como transferencia
Para que el proceso de transferencia sea viable, es preciso que el IC, proveedor de conocimiento y desarrollador compartan
Vocabulario comúnVisión común del proceso de solución del problema
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Proceso de adquisición de conocimientoPrimera propuesta “Ciclo de Vida”
Identificación
Encontrarconceptosrepresentar
conocimiento
Diseñarestructurasorganizar
conocimiento
ValidarRepresentación
Conceptualización Formalización Implementación Evaluación
Refinamiento
Rediseño
Reformulación
Requisitos Conceptos Estructuras R. computable
Volcar en
LRC
Identificarcaracterísticas
problema
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Extensiones propuesta básicaKulikowski 89
Identificación Problema
Conceptualización
Formalización Conocimiento
Construcción del Prototipo
Crítica y Evaluación Interna
Refinamiento Base Conocimiento
Evaluación y Validaciónen Campo
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Prototipado Rápido
VentajasSe centra en la elicitación e interpretaciónMotiva al expertoConvence responsables
InconvenientesSalto entre información aportada por el experto y la representación que soporta la implementaciónLa arquitectura restringe el análisisDifícil de abandonar
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IC como modelado:Nivel del conocimiento
Alan Newell (82): dificultad de la IC como transferencia por la ausencia de una teoría del conocimiento
NivelesSimbólico: lenguajes de representación, inferenciasConocimiento: caracterización del conocimiento necesario para realizar una tarea y su uso
Principio del Nivel de Conocimiento:El conocimiento se debe modelar a un nivel conceptual, independientemente de los elementos computacionales y de las implementaciones de software
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IC como modelado: principios básicos
1. IC consiste en la construcción de modelos de los diversos aspectos del conocimiento humano
2. Principio del Nivel de Conocimiento: durante el modelado, centrarse en la estructura conceptual del conocimiento, dejando para etapas posteriores los detalles de implementación
3. El conocimiento tiene una estructura interna estable que es analizable: distintas categorías, patrones y estructuras de conocimiento
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Metodologías
COMMONKADSSoporta análisis y diseños, contexto y conocimiento.Tres niveles de conocimiento: dominio, inferencia, tareaLibrería de tareas, elementos reutilizables
PROTÉGÉPROTÉGÉ I: herramientas adquisición conocimiento a partir de metaconocimientoPROTÉGÉ II: entorno IC, librerías, elementos reutilizablesPROTÉGÉ 2000: Ontologías, Web Semántica