sistem berbasis pengetahuan (minggu 3)
DESCRIPTION
SISTEM BERBASIS PENGETAHUAN (Minggu 3). S1 Sistem Informasi. Representasi pengetahuan. Pendahuluan. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1
SISTEM BERBASIS PENGETAHUAN (Minggu 3)
S1 Sistem Informasi
REPRESENTASI PENGETAHUAN
2
Pendahuluan
Representasi pengetahuan adalah suatu teknik untuk merepresentasikan basis pengetahuan yang diperoleh ke dalam suatu skema/diagram tertentu sehingga dapat diketahui relasi/keterhubungan antara suatu data dengan data yang lain.
Teknik ini membantu knowledge engineer dalam memahami struktur pengetahuan yang akan dibuat sistem pakarnya.
3
Pendahuluan
Pengetahuan yang diakuisisi direpresentasikan dengan suatu representasi formal.
Hal ini dilakukan agar pengetahuan bisa dimanipulasi dengan komputer sesuai dengan kebutuhan domain permasalahan.
Representasi pengetahuan yang bisa dipakai untuk SBP dan SP adalah rule system dan frames/object system.
4
Pendahuluan
Terdapat beberapa teknik representasi pengetahuan yang biasa digunakan dalam pengembangan suatu sistem pakar, yaitu1. Rule-Based Knowledge
Pengetahuan direpresentasikan dalam suatu bentuk fakta (facts) dan aturan (rules). Bentuk representasi ini terdiri atas premise dan kesimpulan.
2. Frame-Based Knowledge
Pengetahuan direpresentasikan dalam suatu bentuk hirarki atau jaringan frame.
5
Pendahuluan
3. Object-Based Knowledge
Pengetahuan direpresentasikan sebagai jaringan dari obyek-obyek. Obyek adalah elemen data yang terdiri dari data dan metoda (proses).
4. Case-Base Reasoning
Pengetahuan direpresentasikan dalam bentuk kesimpulan kasus (cases).
6
Representasi Pengetahuan
• Logical: logika proposisi, kalkulus predikat
• Prosedural: sekumpulan instruksi if..then
• Jaringan: jaringan semantik, graf konseptual, ontologi
• Terstruktur: perluasan jaringan, dimana node berupa struktur data yang kompleks, bisa berisi nilai, pointer, prosedur/fungsi (frame, script)
Representasi Pengetahuan
• Logical: logika proposisi, kalkulus predikat
• Prosedural: sekumpulan instruksi if..then
• Jaringan: jaringan semantik, graf konseptual, ontologi
• Terstruktur: perluasan jaringan, dimana node berupa struktur data yang kompleks, bisa berisi nilai, pointer, prosedur/fungsi (frame, script)
I. Representasi Prosedural
Pengetahuan dikodekan dalam kumpulan instruksi (bisa dalam fungsi dan prosedur)
Contoh 1 function Person(X) return boolean is if (X = ``Socrates'') or (X = ``Hillary'') then return true else return false;
function Mortal(X) return boolean is return person(X);
Contoh 2 Rule 1: If headlights do not come on then test the battery. Rule 2: If the battery is faulty then replace the battery.
• Merepresentasikan pengetahuan sebagai struktur simpul (node) dan busur (link)
• Simpul merepresentasikan objek dan deskripsi tentang objek
• Busur merepresentasikan relasi antar objek
• Objek dapat berupa konsep, kejadian, aksi
• Atribut dari objek dapat juga berupa simpul
II. Jaringan Semantik
Jaringan Semantik
birdcan fly, has wings
salmonlays eggs; swims upstream,
is pink
ostrichruns fast, cannot fly,
is tall
canarycan sing, is yellow
fishhas fins
animal
has skin
is-a
is-a
is-a
is-a
is-a
Konsep:
Gambar 1. Contoh Jaringan Semantik
Jaringan Semantik
has-wings
can-sings
can-fly
canary
bird fish
is-yellow
has-skin
has-fins
animal
prop
prop
prop
propprop
prop
is-ais-a
is-a
Jaringan Semantik untuk gambar 1, tanpa ostrich dan salmon
Link pada Jaringan Semantik
Link utama pada jaringan semantik:– Is-a: merepresentasikan hubungan inklusi sebuah
objek pada objek lain
– Has-part: sebuah objek digambarkan dengan objek lain
– Instance: antara tipe dan token
Domain specific relation– Has-color, lays, triggers, dll
Contoh (1)
Game
Spurs Fixture 5
Is_a
3 - 1
Score
Norwich
Home_team
Away_team
score (Norwich, Spurs, 3 – 1)
Contoh (2)
“John gave Mary the book”
Mary
John
Book
Book_69
Gave
Event 1 Agent Object
Action Instance
Patient
Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks
Partitioned semantic network untuk merepresentasikan perbedaan deskripsi objek tunggal terhadap himpunan objek
Deskripsi untuk objek menggunakan quantifier
Ide: mengelompokkan simpul dan busur ke dalam unit yang disebut space
Setiap node dan busur berada pada satu atau lebih space
The dog (Danny) bit the postman (Peter)
Danny
bite
B
postman
Peter
is_a is_a is_a
agent patient
S1
Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks
dog
Every dog has bitten a postman
gs (General Statement)
dog
D
bite
B
postman
P
is_a is_a is_aagent patient
S1
Gform
SA
Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks
Every dog has bitten every postman
gs (General Statement)
dog
D
bite
B
postman
P
is_a is_a is_aagent patient
S1
Gform
SA
Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks
Every dog in town has bitten the postman‘ako’ = ‘A Kind Of’
gs (General Statement) Town Dogs
D
bite
B
postman
P
is_a is_a is_aagent patient
S1
Gform
SADogs
ako
Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks
Problem!Tidak ada semantik yang jelas untuk jaringan semantik
animalcan breathe, can eat,
has skin
birdcan fly, has wings,
has feathers
salmonlays eggs; swims upstream,
is pink, is edible
ostrichruns fast, cannot fly,
is tall
canarycan sing, is yellow
fishcan swim, has fins, has gills
EAT
is-a
is-a
EAT
is-a
Jaringan di atas identik dengan contoh sebelumnya, dengan interpretasi berbeda solusi: ontologi
III. Frame
Frame (Minsky, 1975) dipandang sebagai struktur data static yang digunakan untuk merepresentasikan situasi-situasi yang telah dipahami dan stereotype.
Frame digunakan untuk merepresentasikan pengetahuan stereotype atau pengetahuan yang didasarkan kepada karakteristik yang sudah dikenal yang merupakan pengalaman masa lalu.
22
Frame Ide sistem frame /object adalah merepresentasikan
pengetahuan sebagai kelas-kelas objek yang memiliki field-field tertentu.
Kaitan antar kelas didefinisikan dengan turunan. Dalam penggunaannya, dilakukan instansiasi objek
dengan karakteristik dan kelakuan seperti yang sudah didefinisikan pada kelasnya. Jika dibutuhkan, selain properti yang nilainya sama untuk semua objek sejenis, dimungkinkan property yang nilainya tidak sama.
23
Frame Sebuah frame terdiri dari sekumpulan slot. Setiap
slot dapat berisi sebuah fakta, sebuah pointer ke sebuah slot pada frame lain, sebuah rule untuk mengetahui sebuah nilai pada sebuah slot, atau sebuah prosedur untuk menghitung nilai
24
Value #1
Value #2
Value #3
Value #4
Slot # 1
Slot # 2
Slot # 3
Slot # 4
Frame Name
Frame
Setiap frame individual dapat dipandang sebagai struktur data yang mirip record, berisi informasi yang relevan dengan entitas-entitas stereotype . Slot-slot dalam frame dapat berisi:- Informasi identifikasi frame- Hubungan frame dengan frame lain- Penggambaran persyaratan yang dibutuhkan frame- Informasi prosedural untuk menggunakan struktur
yang digambarkan- Informasi default frame- Informasi terbaru
25
Contoh (1)
Frame PohonSpesialisasi dari : Tumbuhan
Jumlah batang : integer (default 1)
Jenis kulit : halus
Model daun : jenis pohon jarum, berganti daun
Bentuk daun : sederhana, berlekuk, campuran
Frame Pohon PerduSpesialisasi dari : Pohon
Jumlah batang : 3
Jenis kulit : halus
Model daun : berganti daun
Bentuk daun : sederhana, berlekuk26
Contoh (2)
Penguin
Opusmember
likes
subset
flight
Bill
Birds
Legs
flight
Animalsubset
vitality
subset
NoYes
2
flight No
Yes
Representasi Instansiasi
Contoh (3)
Pocketing the fifty pounds made Chris happy
Action Frame
Primitive
Agent
Object
Destination
Result
Move_Object
Chris
£50 Note
State-Change Frame
Object
Destination
Chris’s_Mood
Happy
Contoh (4)
Action Frame
Primitive
Agent
Object
Destination
Move_Concept
Chris
AI
Students
Action Frame
Primitive
Agent
Result
Speak
HOD
The Head of Department asked Chris to deliver the AI lectures
Sebuah Aksi mengakibatkan Aksi Lain
Frame
Turunan digunakan untuk menghemat penyimpanan data karena turunan mewarisi beberapa sifat dari induknya.
Selain itu, turunan memudahkan untuk melihat kaitan antar objek
30
Frame
Kelebihan sistem objek adalah mudah untuk merancang dan memahaminya karena sederhana. Selain itu sistem ini dapat merepresentasikan turunan dengan moduler.
Kekurangannya adalah tidak bisa merepresentasikan negasi, disjungsi, kuantifikasi. Masalah ini bisa ditangani dengan mengembangkan notasi sistem objek, misalnya dengan menggabungkannya dengan sistem rule dan/atau menambahkan procedural attachment.
31
IV. Script
Script (Schank & Abelson, Yale Univ) merupakan representasi terstruktur yang menggambarkan urutan stereotip dari kejadian-kejadian dalam sebuah konteks khusus.
Script mirip dengan frame , perbedaannya:
Frame menggambarkan objek,sedangkan Script menggambarkan urutan peristiwa.
Dalam menggambarkan urutan peristiwa, scipt menggunakan serangkaian slot yang berisi informasi tentang orang, objek dan tindakan-tindakan yang terjadi dalam suatu peristiwa.
32
Script
Elemen script yang tipikal: Kondisi masukan : menggambarkan situasi yang harus
dipenuhi sebelum terjadi suatu peristiwa yang ada dalam script
Prop: Mengacu kepada objek yang digunakan dalam urutan peristiwa yang terjadi
Role : mengacu kepada orang-orang yang terlibat dalam script
Hasil: kondisi yang ada sesudah peristiwa peristiwa dalam scipt berlangsung
Track : mengacu kepada variasi yang mungkin terjadi dalam script tertentu
scene: menggambarkan urutan peristiwa aktual yang terjadi33
Script
34
35
Script
Keistimewaan Script
Script menyediakan beberapa cara yang sangat alami untuk merepresentasikan “suatu informasi” yang lazim dengan masalah yang bersumber dari sistem AI dari awal
Script menyediakan struktur hirarki untuk merepresentasikan informasi melalui inklusi subscript terhadap script
36
ProblemJaringan semantik dan frame tidak mendukung:
negasi
disjungsi
kuantifikasi
Solusi: Graf konseptual
V. Graf Konseptual
• Graf konseptual terdiri dari simpul konsep dan simpul relasi
• Simpul konsep merepresentasikan entitas, atribut, status, dan kejadian
• Simpul relasi menunjukkan bagaimana konsep-konsep berinterkoneksi
• Konsep c1……cn terhubung dengan relasi konseptual untuk membentuk graf konseptual U
• N-adic: relasi konseptual yang memiliki n busur
Contoh
Mary gave John the boring book authored by Tom & Jerry① ② ③
Konseptual graf untuk frasa ①:
Person: Mary agent give
Person: John recipient
Graf konseptual untuk frasa ②:
book boring
Graf konseptual untuk frasa ③:
person: Tom
book author
person: Jerry
Contoh
Penamaan Simpul
Cat: Tom Colour brown
Cat: #999 Colour black
Name Sylvester
Cat: #999 Name Sugar Pie
Name Squidgy Bod
Cat: * Colour brown
Generalisasi-Spesialisasi
Generalisasi/spesialisasi terhadap graf yang telah terdefinisi dilakukan melalui 4 operasi:
copy, restrict, join, dan simplify
Girl Manner FastAgent Eat
Person: Sue Object PieAgent Eat
g1:
g2:
Generalisasi-Spesialisasi
Restriction terhadap g2:
Girl: Sue Object PieAgent Eat
g3:
Join g1 dan g3:
g4:
Girl:Sue Manner FastAgent Eat
Object PieAgent
Generalisasi-Spesialisasi
Simplify terhadap g4:
g5:
Girl: Sue Manner FastAgent Eat
Object Pie
Relasi dengan Proposisicontoh:
Tom believes that Jane likes pizza
person: Tom experiencer believe
object
person: Jane agent likes
objectpizzaproposisi
Negasi dan Universal Quantifiercontoh:
All dogs are non-pinkx y (dog(x) color(x,y) pink(y))
There are no pink dogs(x y (dog(x) color(x,y) pink(y)))
dog color pink
Proposisi
neg
Logika dan Himpunan
47
Diagram Venn
48
Diagram Venn
49
Operasi-Operasi Dasar
50
Operasi-Operasi Dasar
51
Operasi-Operasi Dasar
52
Logika Proposisi
53
Logika Proposisi
54
Logika Proposisi
55
56
Logika Proposisi
Logika Predikat
57
Logika Predikat
58
Logika Predikat
59
60
Logika Predikat
Universal Quantifier
61
Universal Quantifier
62
Universal Quantifier
63
Existensial Quantifier
64
Existensial Quantifier
65
Quantifier dan Sets
66
Quantifier dan Sets
67
68
TERIMA KASIH
69
Sistem Berbasis Pengetahuan
• Logika dan jaringan bersifat statik
• Rule-based systems adalah prosedural
• Rule-based system:- Kumpulan aturan produksi (IF..THEN)
- Tetapi tidak sama dengan bahasa pemrograman
- Pada bhs pemrograman: rules adalah sekumpulan instruksi yang dieksekusi secara berurutan
- Pada rule based systems: setiap rule merupakan potongan pengetahuan yang bersifat independen
- Biasanya digunakan pada sistem pakar
Arsitektur Sistem Pakar
Userinterface
Explanationsystem
Knowledgebase editor
Inferenceengine
Case-specific data
Knowledgebase
User
ex: NL interfaceMenerangkan bagaimana
penalaran dilakukan Forward/backwardchaining
Working memory
Aturan produksi
Shell sistem pakar
Contoh: Diagnosis Masalah MobilRule 1: if the engine is getting gas, and the engine turns over then the problem is spark plugs
Rule 4: if there is gas in the fuel tank and, there is gas in the carburator then the problem is getting gas
Rule 3: if the engine does not turn over, and the lights do come on then the problem is starter motor
Rule 2: if the engine does not turn over, and the lights do not come on then the problem is battery or cables
Backward Chaining (1)
the problem x
Rule 1
Rule 2
Rule 3
Rule 4
Production rules
Working memory
the engine isgetting gas
the engine willturn over
the problem isspark plugs
Rule 1
Rule 2
Rule 3
Rule 4
Production rules
Working memory
• Masukkan goal ke working memory
• Pilih rule yang konklusinya cocok dengan goal
• Contoh: fire rule 1 - X = spark plug
- Tambahkan semua premisnya ke
working memory sebagai subgoals
baru
• Temukan rule yang konklusinya cocok dengan goal (The engine is getting gas)
Rule 4
• Fire Rule 4
Backward Chaining (2)
gas in fuel tank
gas in carburator
the engine isgetting gas
the engine will turnover
the problem isspark plugs
Rule 1
Rule 2
Rule 3
Rule 4
Production rules
Working memory
• Contoh: fire rule 4
- Tambahkan semua premisnya ke
working memory sbg subgoals
baru• Working memory berisi 3 goal yang
semuanya tidak cocok dengan semua konklusi pada rule di BP
- there is gas in fuel tank
- there is gas in carburator
- the engine turns over• Tanyakan ke user tentang informasi
yang didapat• Jika jawaban ya, maka problemnya
“spark plug”. Jika tidak, temukan solusi lain
Forward Chaining (1)
• Inisial: working memory kosong
• Pilih rule dengan premis yang memerlukan informasi dari user
• Coba rule 1
Rule 1 gagal pada premis
the engine is getting gas
• Coba rule 2 - the engine does not turn over tanyakan ke user - Misalkan user menjawab tidak - Tambahkan fakta: the engine turns over
Rule 1
Rule 2
Rule 3
Rule 4
Production rules
Working memory
the engineturns over
Rule 1
Rule 2
Rule 3
Rule 4
Production rules
Working memory
Forward Chaining (2)
• Coba rule 3
- premis false
rule 3 gagal
Coba rule 4 - Misalkan user menjawab true untuk kedua premis - Masukkan kedua premis ke memory
• Coba rule 1 lagi - Semua premisnya true - Tambahkan konklusi ke memory - Fakta terbaru adalah goal
the engine isgetting gas
there is gas incarburator
there is gas infuel tank
the engineturns over
Rule 1
Rule 2
Rule 3
Rule 4
Production rules
Working memory