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INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL 1 DR. SOFIANE LABIDI [email protected]

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INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL

1

DR. SOFIANE [email protected]

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OverviewI. Inteligência Artificial: Conceito ........................................................................................ 9

II. Sistemas Baseados em Conhecimentos ..................................................................... 63

III. Aquisição de Conhecimentos -AC ................................................................................. 68

IV. Representação de Conhecimento ............................................................................... 102

V. Metodologias de AC: CommonKADS ………....…..............................................................

VI. Raciocínio em IA ....................................................................................................................

VII. Sistemas Especialistas ........................................................................................................

VIII. Coleta de Conhecimentos ....................................................................................................

IX. Ferramentas de AC ...............................................................................................................

X. Desenvolvimentos de SBC ...................................................................................................

XI. IAD e Sistemas Multiagentes ...............................................................................................

XII. Linguagens de IA ..................................................................................................................2

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REFERÊNCIAS BIBLIOPGRÁFICA

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Livros

• Inteligência Artificial

E. Rich, e K. Knight. Makron Books.

• Essentials of Artificial Intelligence

Matt . Ginsberg. Morgan Kaufmann Publisher.

Artificial Intelligence Theory and Practice

T. Dean, J. Allen and Y. Aloimonos. Addison-Wesley Publishing Company.

• Knowledge Systems

Mark Stefik. Morgan Kaufmann Publisher.

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Livros

• A Practical Guide to Knowledge AcquisitionA. Carlisle Scott, J. E. Clayton and E. L. Gibson.Addison-Weslay Publisher.

• Knowledge EngineeringD. N. Chrafas.Van Nostrand Reinhold Publisher.

• Knowledge Acquisition as ModelingK. M. Ford and J. F. Bradshaw Editors.J. Wiley & Sons Publisher.

• CommonKADS Library for Expertise ModellingJ. Breuker and W. V. de Velde Editors.

IOS Press..

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Links

– Inteligência Artificial

http://www.turing.org.uk/turing/

http://www.epub.org.br/cm/n07/opiniao/minsky/minsky.htm

– Common KADS

http://www.sics.se/ktm/kads.html

– Gestão do Conhecimento

http://www.SBGC.org.br

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Links

– Ontologias

http://www.ontology.org

http://www.ontoweb.org/sig.htm

– Agentes Inteligentes

http://www.multiagent.com/

http://www.agentbuilder.com/AgentTools/

http://www.agentlink.org

http://www.infosys.tuwien.ac.at/Gypsy/

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Links

– Neurociência / BioInformática

http://www.epub.org.br/publications.htm

http://www.nib.unicamp.br

– Robótica

http://arti.vub.ac.be/robotic_agents.html

– Redes Neurais

http://www.gc.ssr.upm.es/inves/neural/ann1/anntutorial.html

– E-Commerce

http://www.e-commerce.org.br

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Parte I. INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL

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Inteligência Artificial (IA)

• Inteligência Artificial:

– Ciência que estuda o fenômeno da Inteligência.

• Objetivo:

– Modelar e Simular a inteligência;

– Fazer a máquina “pensar”!

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Definição (1)

• Conjunto de Técnicas para a construção de máquinas

“inteligentes” capazes de resolver problemas

complexos.

(Nilson).

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Definição (2)

• Tecnologia de Processamento de informação que

envolve processos de raciocínio, aprendizado e

percepção.

(Winston)

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• Ramo da Informática que tenta simular

comportamentos humanos inteligentes.

(Luger e Stubble)

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Definição (3)

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Definição (4)

• Engenharia que tem por objetivo de conceber máquinas

capazes de resolver tarefas que, quando executadas pelo

homem, requerem da Inteligência.

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Comportamento Inteligente ?

• Percepção;

• Resolução de Problemas;

• Tomada de decisão;

• Compreensão;

• Aprendizagem;

• etc.

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ENGENHARIADE SOFTWARE

INTELIGÊNCIA ARTIFCIAL

BANCO DE DADOS

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IA & INFORMÁTICA

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IA

LÓGICA

SOCIOLOGIA

PSICLOGIA

FILOSOFIA

INFORMÁTICA

17

IA & CIÊNCIAS HUMANAS

CIÊNCIAS HUMANAS

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Ciência Cognitiva

• É um esforço contemporâneo para responder questões relativas à

natureza do conhecimento, seus componentes, suas

origens, desenvolvimento, etc.

• Estudo das formas de cognição, supondo que o computador é um

modelo adequado para simular o funcionamento do cérebro humano.

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IA e As Ciências Cognitivas

• Inter-relação de diversas áreas:

Ciência Cognitiva

Inteligência ArtificialNeurociências Lingüística

Psicologia Cognitiva Filosofia da Mente

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IA Vs. Informática Clássica (1)

• Um programa comum só pode fornecer respostas às

situações para as quais ele foi concebido.

Soluções Algorítmicas!

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IA Vs. Informática Clássica (2)

• Um sistema de IA pode:

– Tratar de problemas complexos, sem soluções algorítmicas,

necessidade de heurísticas.

– Incorporar novos conhecimentos (aprender) sem afetar seu funcionamento.

– Raciocinar na ausência de algumas informações.

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A IA não é tão Recente!

• Vários trabalhos sobre a simulação do pensamento e do raciocínio

humano já existiam há mais de um século!

• A denominação IA nasceu em 1956, por Minsky, MacCarthy, Newell e

Simon (no Dartmouth College de Hanover, New Hampshire).

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1934-56: Gestação da IA!

• Um primeiro modelo de neurônios (McCulloch e Pitts, 43)

• Os primeiros programas de xadrez (Shannon e Turing, 50)

• Construção do primeiro computador baseado em redes neurais

(Minsky e Edmonds, 1951)

• Workshop no Dartmouth (em 1956).

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• 1934-56: Gestação da IA.

• 1952-69: Grandes expectativas!

• 1966-74: Uma dose de realismo.

• 1969-79: SBC: a chave!

• 1980-88: IA é comercial.

• 1986-??: IA Distribuída / SMA.

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Histórico

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1952-69: O Entusiasmo

• Desenvolvimento, por Newell e Simon, do GPS : “General ProblemSolver”.

• Os primeiros programas que aprendem (jogo de damas). Por Samuel,1952.

• A linguagem Lisp, por McCarthy, 1959.

• Algoritmo de Robinson (1963): Provas de teoremas para a lógica de1a ordem.

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Simulação da Inteligência?

• Reprodução fiel dos processos mentais?

• Reproduzir os efeitos (os resultados)?

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Problemática!

• Entender a Mente humana e imitar

seu comportamento, é uma das tarefas mais

complexas que a ciência está tentando resolver!

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Inteligência?

• É a capacidade de resolver problemas difíceis?

• É a habilidade de aprender e de estabelecer

generalizações ou analogias?

• É a arte de enfrentar o mundo: comunicar, perceber, apreender

o percebido? etc.

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Inteligência?

• Capacidade para solucionar problemas abstratos

(Sternberg).

• Capacidade para resolver problemas que são

importantes, em um determinado ambiente ou

comunidade (Gardner).

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Máquina Inteligente!

“Um computador é inteligente se ele parece humano

para o homem.”

A. Turing

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Teste de Turing (1)

Sistema

Intermediário

A

Homem

C

Máquina

B“The Turing Test Page”

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Teste de Turing (2)

• Os indivíduos A e C são separados fisicamente. Eles comunicam via

um sistema intermediário.

O objetivo do Interrogador A é de descobrir quem de B e C é amáquina.

• A máquina é “inteligente” se o interrogador A é incapaz de

descobrir quem de B e C é a máquina.

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Fundamento da IA

• A IA é baseada na teoria de computação de Turing:<<O tratamento de símbolos permite de demonstrar qualquer teorema>>

• Dotar a máquina de capacidades de tratamento de símbolos permite de torná-la inteligente.

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Fundamento da IA

• Os produtos da IA manipulam geralmente variáveis

simbólicas usando operadores lógicos,

(da mesma maneira que os sistemas clássicos manipulam

variáveis numéricas usando operadores algébricos).

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Simulação da Inteligência

• Duas Abordagens:

– Conexionista (ou Ascendente);

– Cognitiva / Simbólica (ou Descendente).

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Conexionismo

• Objetivo:

Tentar construir replicas eletrônicas às redes neuronais.

• Neurônio: Célula ativa, fundamental a todo sistema nervoso

animal.

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Problemática

• Uma pessoa possui ~100 milhões de neurônios!enquanto os maiores sistemas usam o equivalente dealgumas centenas de neurônios.

• Mas ela já deu bastante resultados satisfatórios.

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Cognição

• Objetivo:

Tentar reproduzir os processos cognitivos humanos

graças a programas computacionais complexos.

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Problemática

• Especificamente: Aquisição de Conhecimentos.

• A IA é essencialmente associada à abordagem cognitiva.

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Simulação da Inteligência

CONEXIONISTA

SIMBÓLICA

EVOLUTIVA

IA

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Problemática da IA

• As primeiras afirmações da IA (no início dos anos 60) foram muito

ambiciosas:

“Em dez anos teremos produtos de sistemas inteligentes”

• Infelizmente, ficou claro agora que a tarefa dos pesquisadores em

IA é muito mais complicada do que erra esperado!

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Teorias da Inteligência

• Jean Piaget

• Testes psicométricos (QI)

• Processamento de Informações

• Inteligências Múltiplas (Gardner)

• Etc.

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Piaget

• Para Piaget, o importante não são as respostas mas sim, as

linhas de raciocínio desencadeadas para chegar até elas.

• O conhecimento não está no sujeito nem no objeto, mas ele

se constrói na interação do sujeito com o objeto.

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Piaget

• Segundo Piaget, existe um mecanismo básico de aquisição doconhecimento, consistindo em um processo de equilíbrio entreassimilação e acomodação.

– Assimilação: incorporação de novas informações aos esquemas jáexistentes.

– Acomodação: modificação destes esquemas.

• O resultado final da interação entre assimilação e acomodação é aequilibração.

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Teste de QI

• Formas para “medir a inteligência”:

– Os Testes de QI privilegiam o raciocínio lógico-matemático, a

capacidade de memorização, e o raciocínio rápido.

– Os testes de QI não enfatizam nenhuma visão do processo, de

como se resolve um problema, apenas avaliam a resposta

correta.

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Processamento de Informações

• Visa descrever as etapas mentais desenvolvidas para a resolução de um

problema (até mesmo quando não se encontra a solução ou encontra-se

uma solução errada).

• A meta final da psicologia do processamento de informações é descrever

exaustivamente todas as etapas visando a simulação do desempenho de um

indivíduo no computador.

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Inteligências Múltiplas

• Para Gardner, as abordagens de QI, de Piaget, e de processamento de

informações privilegiam indivíduos que possuam características lógicas e/ou

lingüísticas mais desenvolvidas.

• Gardner defende a abordagem dos sistemas simbólicos, abrangendo sistemas

de símbolos mais amplos do que os lógicos e lingüísticos, envolvendo também

símbolos musicais, corporais,, espaciais, e pessoais.

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Inteligência Múltipla (Howard Gardner)

• A inteligência pode ser abordada sob diferentes aspectos, não só

correlacionados à lógica, matemática, e memorização, mas,

também, à fluência verbal e escrita, música e habilidades artísticas,

etc.

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Inteligência Múltipla

• São oito inteligências:• Musical

• Corporal-Cinestésica

• Lógico-Matemática

• Lingüística

• Espacial

• Interpessoal

• Intrapessoal

• Naturalista.

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Inteligências Múltiplas

2+2=4

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IA

• Inteligência Artificial é o estudo de como fazer os computadores

realizarem coisas que, no momento, as pessoas fazem melhor (Rich).

• A Inteligência Artificial fundamenta-se na idéia de que é possível modelar

o funcionamento da mente humana através do computador.

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IA

• É possível pensar em uma atividade mental fora do corpo?

– O corpo proporciona uma referência fundamental para a mente.

– O meio ambiente influencia o cérebro através das percepções humanas.

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IA

• A modelagem do cérebro no computador não é tão simples, pois

o mundo em que vivemos é muito maior e mais complexo do que

o micromundo digital do computador, construído por nós

humanos.

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IA

• A Inteligência Artificial levanta questões do tipo:

– Como ocorre o pensar?

– Como o homem extrai o conhecimento?

– Como a memória, os sentidos e a linguagem ajudam no desenvolvimento da inteligência?

– Como surgem as idéias?

– Como a mente processa as informações, tira conclusões e toma decisões?

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Áreas de Pesquisa da IA

IA

PROCESS.LINGUAGEM

NATURAL

ROBÓTICA

LÓGICA

NEBULOSAAGENTES DE

SOFTWARE

BUSCA DE

SOLUÇÕES

SISTEMAS

ESPECIALISTAS

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Tarefas

• Planejamento

• Predição

• Concepção

• Diagnóstico

• Reparação

• Monitoramento

• etc.

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Produtos da IA

• Interfaces de linguagem natural;

• Programas de tradução automática;

• Tutores Inteligentes;

• Sistemas de Compreensão da fala;• Sistemas de Diagnóstico médico;

• Sistemas de Tratamento das imagens;

• Programas de jogos;

• Robôs; etc.

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Campos de Aplicações da IA

• Medicina;

• Engenharia;

• Educação;

• Negócio;

• Indústria;

• Meteorologia;

• Acidentologia;

• Militares; etc.

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Linguagens de IA

• Programação Funcional

– LISP, SCHEME, ML, SML, etc.

• Programação Lógica

– PROLOG, etc.

• Programação por Atores

– ABCL, Plasma, Mering, etc.

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Conclusão

• A IA é uma Ciência Pluridíciplinar

• A IA está em fase de Adolescência

• Domínios diversos de Aplicação

• Muitos Resultados, mas

• Muito para Fazer ainda!

• A Noção de Agentes!

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Conclusão

• Será que é possível, um dia, a máquina consiga superar a inteligência

humana?

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Conclusão

• Maiores Conferências :

– ENIA, SBRN, SBIE, WRI (nacionais)

– SBIA, IJCAI (internacional)

• Maior Revista :

– Artificial Intelligence Magazine

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Parte 2. SISTEMAS BASEADOS EM CONHECIMENTO

63

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Sistemas Baseados em Conhecimentos (SBC)

• Os sistemas de IA implementam comportamentos

inteligentes de especialistas humanos usando a

abordagem cognitiva

• Tais Sistemas são portanto baseados no conhecimento

do especialista humano.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 65

SBC Vs. Sistemas Especialistas

• Observação:

Não se deve confundir Sistemas Baseados em

Conhecimentos e Sistemas Especialistas (um SE

é um caso específico de SBC).

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 66

Sistemas Baseados em Conhecimentos (SBC)

• O desenvolvimento de um SBC precisa,

portanto, de uma grande fase de aquisição de

conhecimento.

• Ela é realizada pelo Engenheiro de Conhecimento.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 67

Ciclo de Vida de um SBC

MCDesign/Imple-

mentaçãoCB MC

FC

Aquisição de Conhecimento Artefato

CC

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Parte 3. AQUISIÇÃO DE CONHECIMENTO

68

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 69

Dados Vs. Informações

• Dados

• Informações

• Conhecimentos

• Conhecer:

• Memorização do Conhecimento;

• Uso do Conhecimento.

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Conhecimento?

• Conhecimento tem uma forte relação com a informação:

– Fato: um paciente tem temperatura de 39 graus centígrados.

– Conhecimento: O paciente tem febre.

• O conhecimento é um tipo especial de fato, que nos diz algo

sobre certos itens de informação.

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Dados, Informação, Conhecimento

C

C

C

CC

II

I

I

II

I I

DADOS

INFORMAÇÃOCONHECIMENTO

D

D

D D

D

D

D DD D

DD

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CONHECIMENTO

SE

ENTÃO

NÃO HOUVER FISCALIZAÇÃO

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Dados, Informação, Conhecimento

NÓS PODEMOS POR EM UM CARRO

INFORMAÇÃO

8 PESSOAS

DADO

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 73

Expertise

• É a Habilidade de:

– Ação;

– Resolução de problemas; e

– Tomada decisão.

• Baseada sobre:

– Conhecimento; e

– Experiência.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 74

Aquisição de Conhecimentos

• São as atividades necessárias para:

– Coleta; e

– Modelagem dos conhecimentos.

• Objetivo:

Fornecer ao futuro sistema a base de sua competência.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 75

Engenharia do Conhecimentos

• Knowledge Engineering surgiu no final dos anos 70

voltada para sistemas especialistas e sistemas de bases

de conhecimento.

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Engenheiro do Conhecimento

• É o responsável pela fase de Aquisição de Conhecimentos.

(“Knowledge Engineer”, “Cogniticien”)

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Engenheiro do Conhecimento

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Dois pontos de vistas

1. Definir uma representação (“fiel”) do conhecimento

do experto.

Faz da AC uma simples transferência de conhecimentos.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 79

Dois pontos de vistas

2. Criar um modelo original a partir deste:

O objetivo não é necessariamente a reprodução do processo

cognitivo de um experto na realização de uma tarefa específica, mas

realizar um modelo a partir dele.

Assim, o sistema será capaz de resolver uma classe de problemasassociados a essa tarefa.

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AC como uma Atividade de Modelagem

• Os primeiros métodos de AC erram Ad-hoc: Prototipagemrápida.

• A partir de 1985, AC ficou vista como uma Atividade deModelagem:

A construção de um SBC é um processo criativo, que define

um “Modelo Conceitual”.

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Modelagem?

• É a atividade de abstração (simplificação) de uma parte do

mundo real.

• Ela depende da visão e do interesse de quem modela!

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 82

Esquema do Modelo Conceitual

• Um esquema é um conjunto de estruturas e operadores que

permitem a realização (a representação) de uma abstração.

• O esquema do modelo conceitual serve de quadro para a

explicitação do conhecimento dos expertos.

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Modelo Conceitual?

• É o resultado da aplicação de um esquema sobre uma parte do

mundo real para obtenção de uma abstração dela (i.e. é o

resultado da atividade de modelagem).

• A expertise deve ser descrita em um bom

nível de abstração, na fronteira entre uma representação formal

(para uma implementação) e um nível “cognitivo”.

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Processo de AC

1 2

4

3

Esquema do Modelo Conceitual

ModeloConceitual

Problema

Artefato

ACExpertise Parcial

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• Objetivo: Análise das atividades do especialista e dosfuturos usuários do sistema, para:

– Caracterizar (identificar) a expertise(representação parcial da expertise)

– Definir os objetivos do sistema

(definição da interação sistema-usuário)

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1: AC dirigida por Dados

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• Duas abordagens:

– Exploração do discurso do experto; e

– Foco sobre o modelo conceitual.

86

1: AC dirigida por Dados

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• Foco na análise do discurso pouco dirigido do experto(monólogo) para coletar o máximo de conhecimentos não“preconceituados”!

• Estes servirão depois como base para a fase de modelagem.grande esforço de análise lingüística!

• Exemplo : a metodologia KOD.

87

Exploração do Discurso

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• Focalizar diretamente a definição do MC.

• O MC serve para filtrar e estruturar os conhecimentosadquiridos:

É um guia eficiente para o processo de AC:

“Qual é o tipo da tarefa? ”, “Quando terminar”, etc.

• Exemplo: a metodologia KADS

88

Foco no Modelo Conceitual

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• É a definição de um vocabulário abstrato que permite adescrição e a estruturação dos conhecimentos do experto eque serão usados pelo sistema.

• É um quadro para a conceitualização composto por:

– primitivas epistimológicas que servirão como base conceitualpara a modelagem.

– estruturas correspondentes a algumas formas genéricas.

• Objetivo: facilitar a tarefa de modelagem.89

2. Construção do Esquema do MC

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• Quais as primitivas realmente adequadas para uma aplicação

específica?

• Quais são as primitivas universais? Se existem!

90

Dificuldades

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• O processo é progressivo:

– A construção do MC completo pode mostrar alguns defeitos do

esquema: várias idas e voltas entre os diferentes níveis de

abstração.

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Processo Iterativo

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• Aquisição dirigida por Modelo!

O esquema do MC identifica os conhecimentos aserem adquiridos e seus papéis no processo deresolução de problemas.

• Construir um MC completo Instanciar o Esquema.

92

3. Instanciação do Esquema do MC

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• É a fase de implementação que operacionaliza o modelo

(torná-lo executável no sistema final).

• A passagem do MC para o artefato apresenta vários

problemas de ordem conceitual.

93

4. Operacionalização do MC

Prof. Dr. Sofiane Labidi

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• A fase de implementação do MC passa pela definição de ummodelo de concepção (Design Model). Exemplo: KADS.

• As estruturas de modelagem são codificadas em umalinguagem (que combina as programações : a objeto, lógica,e funcional). Exemplo:

• Construção de modelos operacionais em uma arquitetura

multiagentes. Exemplo: MAPS.

94

Soluções

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• Ela é muito mais complexa do que uma simples codificação.

• Deve satisfazer as exigências que:

– A base de conhecimento (BC) deve refletir o MC; e

– A existência de regras de mapeamento entre a BC e o MC.

95

As Exigências da Operacionalização

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• A Necessidade de Atualização da Base de Conhecimentos; e

• Explanação do Raciocínio.

96

Importância do Mapeamento

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• A Manutenção da BC necessita de várias feedbacks nas fasesda concepção:

• Isto seria facilitado se o modelo operacional reflete, pelomenos parcialmente, o MC.

• Assim, caso haja uma inconsistência no sistema, podemosidentificar o componente do modelo conceitual que precisaser atualizado.

97

Necessidades de Atualização

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• A explanação e justificação do raciocínio é uma necessidadepara a aceitação dos SBCs. A maioria se baseia nos traços deraciocínio.

• Graças ao modelo conceitual, explicações melhores podemser geradas colocando mais informações sobre as estratégiasde raciocínio dentro do MC Exploração mais rigorosa do

traço!

98

Necessidades de Explanação

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• A maioria dos trabalhos sobre a operacionalização do MCsão baseados neste princípio (Reinders et al., 91) :

• A cada tipo de conhecimento usado na modelagem deuma expertise (tarefa, inferência, conhecimentos dodomínio) corresponde uma estrutura de dadosadequada!

99

Princípios da Correspondência Estrutural

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100

Analogia: Arquitetura Ansi-Sparc

Nível Externo O que? Usuário

Nível Conceitual O que? SGBD (Administrador)

Nível Interno Como? SGBD (Administrador) e

Onde? Sistema Operacional

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• A AC é a fase mais importante na construção de SBC.

• Ela condiciona o grau de aceitação do artefato pelousuário.

• É uma fase muito complexa (“the Bottleneck”):

– Dificuldade de exteriorização explicitação do conhecimentopelo especialista experto;

– Dificuldade de modelagem e de operacionalização101

Conclusão

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Parte 4. REPRESENTAÇÃO DE CONHECIMENTO

102

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• Conhecer: É uma operação ativa que precisa da:

– memorização de Informações; e do

– bom uso dessas informações.

Procurar representar os conhecimentos

103

IA Conhecimento

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 104

Engenharia de Conhecimento

AQUISICÃO DECONHECIMENTO

REPRESENTAÇÃODO CONHECIMENTO

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 105

Exemplo de Representação

CONHECIMENTO

SE

ENTÃO

NÃO HOUVER FISCALIZAÇÃO

NÓS PODEMOS POR EM UM CARRO

INFORMAÇÃO

8 PESSOAS

DADO

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• “Knowledge representation (KR) is the study of how

knowledge about the world can be represented and what

kinds of reasoning can be done with that knowledge”.

106

Representação do Conhecimento

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• Visa levar o “conhecimento” para a máquina e dotá-la de

alguma capacidade de raciocínio (reasoning).

107

Representação do Conhecimento

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• Convenção sintática e semântica para descrição das

informações.

• Ela deve :

– Explicitar o conhecimento e

– Ser manipulável.

108

Representação?

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Page 109: Ia labidi p1

• Convenção sintática e semântica para descrição das

informações.

• Ela deve :

– Explicitar o conhecimento e

– Ser manipulável.

109

Representação?

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– Conhecimento não é estático

– Conhecimentos estão interligados

– Conhecimento cresce ou se acumula

– algo novo deve ser relacionado com o velho

– Não existe um melhor tipo de representação,independentes do contexto, do conhecimento e do uso.

110

Representação?

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111

Variedade do Conhecimento

• Duas Visões:

– Declarativo Vs. Processual

Prof. Dr. Sofiane Labidi

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112

Variedade do Conhecimento

• Conhecimento Declarativo:

– Conhecimento sobre o domínio

• Conhecimento Processual:

– Conhecimento sobre a resolução de problema

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113

Variedade do Conhecimento

• Conhecimento Declarativo:

• O homem quando se comunica usa freqüentemente EnunciadosDeclarativos, por exemplo :

– “Paris é a capital da França”

– “Meu irmão tem 25 anos”

– “O Maranhão fica no norte do Brasil”

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114

Variedade do Conhecimento

• Conhecimento Processual (Imperativo):

• Nós precisamos também passar ordens (informaçõesimperativas):

– São ordens que devem ser executadas

– Os comandos são ordenados (execução seqüencial)

– O interlocutor não tenta interpretar, ele deve somenteexecutar.

Prof. Dr. Sofiane Labidi

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115

Variedade do Conhecimento

• Conhecimento Processual (Imperativo):

– São enunciados simples

– São independentes de seus contexto de utilização

– Não são verificados como verdadeiros ou falsos (isto éfeito depois).

Prof. Dr. Sofiane Labidi

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116

Variedade do Conhecimento

• Conhecimento Superficial: (shallow knowledge)

– Combinação dos conhecimentos processuais edeclarativos para resolução rápida de problemas comuns.

• Conhecimento Profundo: (deep knowledge)

– É o conhecimento fundamental de um domínio:definições, axiomas, leis gerais, princípios, relaçõescausais, etc.

Prof. Dr. Sofiane Labidi

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117

Variedade do Conhecimento

• Conhecimento Superficial: (shallow knowledge)

– Combinação dos conhecimentos processuais edeclarativos para resolução rápida de problemas comuns.

• Conhecimento Profundo: (deep knowledge)

– É o conhecimento fundamental de um domínio:definições, axiomas, leis gerais, princípios, relaçõescausais, etc.

Prof. Dr. Sofiane Labidi

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118

Variedade do Conhecimento

• Objetos Complexos

• Fatos, leis, teorias, enunciados

• Crenças, pontos de vista

• Ambigüidade, incerteza, incompletude

• Evolução

• Quantificação

• Espaço-TemporalProf. Dr. Sofiane Labidi

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119

Exceção

• Toda lei geral tem suas exceções:

• Exp: Os pássaros voam, exceto os “avestruzes” e os “pingüins”

• Elas devem ser armazenadas como as leis gerais? ou devemter uma representação específica?

Prof. Dr. Sofiane Labidi

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120

Evolução

• O que fazer das informações que não estão mais válidas?

• Elas devem ser retiradas? Como então, explicar decisõesanteriores?

• Como achar as informações deduzidas a partir delas?

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 121

Continuidade, Transitividade

• Exemplos :

– Se X é vizinho de Y e Y é vizinho de Z, então X é vizinho de Z.

• A transitividade não é sempre verdadeira!

• Precisa de modelos onde a dedução não é fortemente

transitiva.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 122

Conhecimento Espaço-Temporal

• Detalhamento implícito de algo em relação às noções de

instante e de posição.

• Por exemplo:

– “O livro está em cima da mesa”

– “O clima é chuvoso durante o inverno”

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 123

Quantificadores

• Na linguagem natural: algumas, a maioria, todos, ...

geralmente, sempre, às vezes, ...

• Esses quantificadores são difíceis de traduzir!

• Na lógica temos especificamente os quantificadores :

• Existencial

• Universal

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 124

Representação de Conhecimentos

• Uma representação não tem um significado a priori.

• A semântica é dada pelo uso.

• A representação de conhecimentos envolve:

• As ciências cognitivas; e

• A Informática.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 125

Uma Boa Representação

• Adequação da Representação

• Adequação da Inferência

• Eficiência da Inferência

• Eficiência da Aquisição

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 126

Adequação da Representação

• É o poder da representação (expressividade).

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Adequação da Inferência

• Uma representação deve permitir fazer inferências, ou

seja, deduções de novos conhecimentos.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 128

Eficiência da Inferência

• Favorecer (usando algumas informações adicionais)

alguns caminhos de pesquisa.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 129

Eficiência da Aquisição

• Facilitar a aquisição de novos conhecimentos pelo

usuário e/ou pelo sistema.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 130

Formalismos de Representação

• Lógica

• Sistemas de Produção

• Redes Semânticas

• Frames

• Grafos Conceituais

• Imperativo / Processual

• Árvore de Decisão

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131

Representação “Lógica”

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 132

Lógica

• A Lógica é baseada na definição de primitivas

conceituais associadas a um conjunto de predicados.

• O conhecimento de um domínio é organizado em

Cláusulas.

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133

Exemplo de Representações

• Está ChovendoCHOVENDO

• Bimbo é um Gato

Gato(Bimbo)

• Adriana gosta de nadarGosta (Adriana,Nadar)

• Todo Homem é Mortal

X: Homem(X) Mortal(X)Prof. Dr. Sofiane Labidi

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 134

Lógica: Limitações

– A inferência lógica não é sempre o modo de raciocínioprivilegiado pelo ser humano;

– Os conhecimentos humanos são contextuaisporém a lógica não permite representar isso;

– Parcelamento do conhecimento;

– Pouca estruturação das informações;

– Variedade de tipos de lógica.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 135

Lógica Clássica

– Lógica proposicional(ou de ordem 0: lógica sem variáveis)

– Lógica de primeira ordem(lógica de predicado, com variáveis)

– Lógica de segunda ordem(com novos operadores: , ).

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 136

Críticas

• A Lógica Clássica:– Mundo fechado

– Inadequação à resolução de problemas complexos (exceção, ...)

Lógica Não-Clássica

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 137

Lógica Não-Clássica

– Lógica Multi-Valorada

– Lógica Modal

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 138

Lógica Multi-Valorada

• Além dos valores existentes Verdadeiro e Falso, usa-se

também outros valores, como:

Desconhecido, Intermediário, Absurdo, ...

poder tratar as informações incertas e transitórias.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 139

Lógica Modal

• Operadores:de necessidade: (ou L) e de possibilidade: ◊ (ou M)

Exemplo: A formula: ◊ x sse ( x)

“x é possível se e somente se não x não é necessário”

• Implicação do “bom senso”

A B = ◊ (A ^ B )

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 140

Vantagem

• A Formalização

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 141

Sistemas de Produção

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 142

• É o formalismo de representação de conhecimentomais familiar:

IF <Premissas> AND / OR

THEN <Conclusões>

Falamos de Sistemas de Produção.

Formalismo de Regras

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 143

Par condição-ação

AÇÃOCONDIÇÃO

SE CONDIÇÃO ENTÃO AÇÃO

Antecedente Conseqüente

Formalismo de Regras

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 144

SE X é animal e

X tem pele e

X “amamenta”

ENTÃO X é mamífero.

Exemplo

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 145

• Regras de Ordem 0

• Regras de Ordem 0+

• Regras de Ordem 1

• Regras de Ordem Superior

Tipos de Regras

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 146

• Tudo é constante (não tem variáveis)

(Uso da lógica proposicional)

• Exemplo:animal, mamífero, etc.

Regras de Ordem 0

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 147

• Uso de <Objetos, Atributos, Valores>

Exemplo:

Se Temperatura da Sala > 28

Então Estado do Ar-Condicionado = Ligado

Regras de Ordem 0+

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 148

• Uso da lógica de predicados (variáveis quantificadas)

• Exemplo:

SE existe uma Pessoa X , uma Pessoa Y, e uma Pessoa Z

e X é o Pai de Z e Z é o Pai de Y

ENTÃO X é o avô de Y.

Regras de Ordem 1

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 149

• Uso da lógica de variáveis e quantificadores incluindo os

operadores:

– Existencial e

– Universal .

Regras de Ordem Superior

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 150

• Memória de Trabalho:

– Contém objetos definidos por seus valores e atributos.

– Eles representam:

• fatos (observados ou inferidos); e

• hipóteses (que podem ser modificadas ou removidas).

• Memória de Regras:

– Contém regras que direcionam o comportamento do sistema.

Componentes de um SP

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 151

(Patient-ID ’4531)

(Patient-Name ’Edilson)

(Patient-Temperature ’40)

(Patient-... ’...)

Exemplo de SP

IF (Patient-Temp ’40) AND (Patient- ....) ...

THEN (assert (Patient-Complaint ’Dengue))

IF (Patient-Complaint ’Dengue)

THEN (assert (Remedy ’Thylenol))

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 152

• Exemplo:

SE Veículo é Velho eProblema para ligar o motor

ENTÃO aplicar em prioridade as regras sobre a bateria

....

Meta-Regras

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 153

Sistemas de Produção com Meta-Regras

Dados Observados

Saída

“Match”

“Fire”

Selecionar Alterar

Memóriade Trabalho

Interpretação

Meta-Regras

Memóriade Regras

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 154

Estratégias de Controle

– Encadeamento para frente

– Encadeamento para trás

– Sistema híbrido

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 155

Gestão da Incerteza

• FC: Fator de Certeza (Mycin)

FC(Regar) = FC(Premissa) * FC(Conclusão)

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 156

• Combinação dos Fatores de Certeza:

FC (P1 P2) = MIN (FC (P1) , FC (P2))

FC (P1 P2) = MAX (FC (P1) , FC (P2))

FC ( P) = 1 - FC (P)

Se FC(Premissa) < 0.2, então eliminar a regra.

FC da Premissa

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 157

Conclusão: Vantagens

• Modularidade• independência entre as regras

• Quais são as regras ligadas a este tipo de ações? Pacotes de regras!

• Formalismo “Like-English”.

• Mecanismo de inferência similar aos mecanismos utilizados peloser humano.

• Atualização fácil de novos conhecimentos: Evolução eExplanação, etc.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 158

Conclusão: Desvantagens

• O conhecimento de controle não é claro;

• Parcelamento do conhecimento;

• Os pacotes de regras não têm uma estrutura específica: a

gerência das grandes bases de regras fica complexa;

• Validação/Teste difíceis (explosão combinatória).

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Conclusão

Modularidade Tempode execução

Uniformidade

NaturalidadeFluxo de controle

complexo

VANTAGENS DESVANTAGENS

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 160

Redes Semânticas

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 161

Redes Semânticas

• Redes Semânticas:

– São Grafos representando os conceitos de

um domínio e seus relacionamentos semânticos.

• Origem:

– Trabalhos de (Quilan, 62)

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 162

Exemplo

idade

Eduardo Pessoais-a

25

Adriana

mãe

is-a

possuiCarro

cor

Cinza

Veículo

ako

Motorpart-of

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 163

Variedade de Relações

• Não é definido um conjunto específico de relações.

• As relações mais usadas:

– is-a (é-um)Permite agrupar objetos na mesma classe (Instanciação)

– ako (a-kind-of: tipo-de)Refinamento de um conceito em um mais específico (Sub-Tipagem)

– part-of (parte-de) (relação de: pertence a ...)

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 164

Exemplo: Herança (isa, ako)

cor

ako

is-a

ako

part-of

ako

isa

Part-of

tem

akoObjeto

Meio-Transporte

Meu-Carro

Cavalo Motor

Vermelho Cor

Velocidade

Carro

Rodas

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 165

Exemplo: Filtragem

• Request:

- “Qual é a idade de Eduardo?”

- “Existe uma pessoa que possui um carro?”

25idade

Eduardo Pessoaé-umpossui

Carro

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 166

Exemplo: Filtragem

• Resolução usando o princípio da correspondência:

“Qual é a idade de Eduardo?”Eduardo -- idade--> idade?

“Existe uma pessoa que possui um carro?”

pessoa? --é-um--> Pessoa

pessoa? --possui--> carro? --é-um--> Carro

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 167

Correspondência com a LPO

• Uma rede semântica pode ser mapeada em umaRepresentação na LPO (Lógica da Primeira Ordem):

nós termos

retas relações

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 168

Exemplo

Homem Animalako

18idade

Carla Mulheris-a

Mulher(Carla)

Idade(Carla,18)

X: Humano(X) Animal(X)

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Bimbo voa?

Solução:

A sob-classe deve mascara a super-classe!?

Prof. Dr. Sofiane Labidi 169

Herança!

ako

is-a

ako

Objeto-Voador

bimbo

Pingüim

Pássaro

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Problemática

• Semântica exata de um nó e das ligações?

• Representações canônicas em um domínio específico?

• Representação do tempo? crenças, hipóteses? etc.

• Definição da herança!

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 171

Arco (Winston, MIT)

isa

isa

isa

pospos

pos

suportasuporta

Não-contato

B1B2

BLOCO

B3

B1 B2

Vertical

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Exemplo de Representação

• Ako (Cavalo, Meio-transporte)

• Ako (Veículo, Meio-transporte)

• Ako (Carro, Veículo)

• Propriedade (Meio-transporte, Velocidade)

• Isa (meu-carro, Carro)

• Herdar (X,P) :- propriedade (X,P).

• Herdar (X,P) :- isa(X,Y) propriedade (Y,P).

• Herdar (X,P) :- ako(X,Y) propriedade (Y,P).

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173

Frames

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 174

Modelo

• Origem:

Trabalhos de Minsky no MIT, em 1975, visando a Extensão do

Modelo de Redes Semânticas.

• Características:

Uso de nós, chamados Frames, para representar as estruturascomplexas.

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Estruturas complexas

• Objetos estruturados (compostos)

• Categorias de Objetos.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 176

Frame

• Um Frame (ou moldura) é um objeto complexo descrito por umconjunto de campos (atributos, propriedades, etc.), chamados “slots” ede valores.

• Para cada slot é associado um conjunto de facetas que definem suas

características.

• As ligações entre os frames são realizadas graças ao fato de que o

valor de um slot pode ser um outro frame.

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Exemplo

Criança

ako : Pessoa

Sexo : Masculino

Idade : Domínio: [0..12]

End. : Domínio {SL,SP,...} André

isa : Criança

Idade : 8

End. : São Luís

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 178

Exemplo

Banana

ako : Fruta

Cor : Amarela

Providência : Bananeira

Macaco

ako : Animal

Sexo : Domínio: {M,F}

Idade : Integer

Mora. : Defaut: selva

Alimento : Defaut: banana

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Slots

• Hierarquia:Ako, Isa

• Propriedades:Idade, Cor, Sexo, possui, ...

• Propriedades Estruturais:part-of

• Relações entre Objetos:perto-de, acima, ...

• Papéis:pai, servidor, ...

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Valores por Defaut

• Exp.

Em FRL

Reunião

Date $DEFAULT (hoje)

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 181

Restrições: Exp. (em FRL)

FRAME Slots Facetas

Reunião

AKO: Atividade

Participantes

Duração

$REQUIRE:

(existe ?Participante

(papel „Presidente))

$PREFER:

(not (> ?Duração 1h30))

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Demônios

• Procedimentos executados automaticamente na leitura ou

modificação do valor do atributo, ao qual ele está associado

(Event-based Execution).

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 183

Ex. em FRL

FRAME Slots Facetas

Atividade

AKO: Objeto

Participantes

Duração

$REQUIRE: (AKO Pessoa)

$If-Needed (pedir)

(preencher relação-participantes)

$REQUIRE: (AKO Intervalo)

$If-Added (adicionar-ao-plano)

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KEE

• Em KEE (Sistema de Frames)

– Valores Ativos:

Métodos aplicados automaticamente

na modificação ou leitura de um slot.

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Herança

• Os frame podem ser organizados em uma hierarquia.

• Temos herança de:

• Valores,

• Estruturas, e

• Demônios.

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Herança das Estruturas

• Questão:Como as estruturas são transmitidas?

Transmissão de todos os atributos ou de alguns ? De todas as facetas

ou de algumas?

• Em KEEHerança de tudo na criação de uma Sub-classe, e somente dos Member-Slots que ficam Own-Slots da instância em uma instanciação.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 187

Herança dos Valores

• Questão:

Como os valores dos atributos e de suas facetas sãotransmitidos?

• Em KEE

Na instanciação (ligação Member.of), temos: Herança das

restrições e das descrições por defaut dos Member-Slots.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 188

Mecanismo de Inferência

• Herança

• Restrições

• Demônios

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Exp. Sistemas de Frames

• FRL : MIT 77.

• RLL : Lenat, 80.

• SRL : Fox, 85.

• KRL : Xerox.

• KEE

• Units, KL-One

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Aplicações

• Análise de cenas

• Compreensão da percepção visual

• etc.

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Conclusão

• Mais adaptado ao modo de raciocínio do ser humano.

• Uso mais fácil e mais formal.

• Mecanismo de Herança muito poderoso.

• Ganho em flexibilidade e eficiência.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 192

Conclusão

• Modelo Híbrido:

Não tem contradição com o formalismo de regras.

• Em KEE

As regras são representadas como frames, usando os

atributos: Conditions, Conclusions, Actions, etc.

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Regras e Frames

• Representação Híbrida:

• Os frames podem ser referenciados por uma Regra;

• As regras podem ser definidas como frames , agrupadas em

classes;

• Alguns Slots de um Frame podem conter regras.

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Grafos Conceituais

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 195

Origem (Sowa 84)

• Trabalhos de John Sowa nos anos 80 sobre o tratamento da

linguagem natural (modelo psicológico da percepção).

• É uma extensão das redes semânticas tentando uma boa

formalização do modelo.

• É um modelo que se baseio muito na lógica de primeira ordem e

que teve a preocupação de suportar as inferências lógicas (LPO).

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 196

Grafo Conceitual

• É um grafo bipartido onde os nós representam:

• Conceitos ; ou

• Relações entre conceitos.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 197

Grafo Conceitual: Primícias

• Para criação de Grafos conceituais precisamos definir

antecipadamente:

– Os Tipos de Conceitos;

– Os Conceitos; e

– As Relações Conceituais.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 198

Primícias

– Tipos de Conceitos:

Definição de uma hierarquia de tipos.

– Conceitos:

Instancias dos tipos de conceitos.

– Relações Conceituais:

Ligações semânticas entre os diferentes conceitos, definidas em uma hierarquia.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 199

Tipos de Conceitos

• Representam:Classes de entidades, Estados, ou Eventos.

• Exp.Gato, Comer, Preço, Ler, etc.

Eles correspondam a: nomes, verbos, adjetivos, etc. na linguagem natural.

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Tipos predefinidos

• Para cada sistema de Grafos Conceituais (GC) existe umasérie de tipos predefinidos.

• Uma relação < é definida sobre os tipos exprimindo o fatoque alguns tipos de conceitos são incluídos em outros.

• Exp:

Gato < Mamífero < Animal < Objeto-Físico

Sob-Tipo Super-Tipo

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Lattice : Propriedade

• A hierarquia de tipos de conceitos não é organizada sob forma de

arvore mas defina um lattice:

• Lattice é uma hierarquia onde Cada dois tipos devem ter no

máximo :

– um sob-tipo máximo comum, e

– e um super-tipo mínimo comum.

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Exp. de Lattice

Esta hierarquia não obedece às regras de um lattice

Animal

TigreElefante

MamíferoAnimal Silvestre

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Exp. de Lattice

Há herança múltipla.

Animal

TigreElefante

Animal Doméstico

Animal Silvestre

Top

Bottom

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Referentes

• Referente Genérico

• Referente Individual

GATO: *

Significado: , <<qualquer gato>> ou <<um gato>>

GATO: #25

Significado: <<O indivíduo # 25 é um gato>><<o gato n. 25>> <<o gato chamado Bimbo>>

Há unicidade do referente

GATO: Bimbo

Prof. Dr. Sofiane Labidi

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 205

Relações conceituais

• Mostram os papeis que os conceitos têm em relação aos outrosconceitos. Exemplo:

ATTR GRANDE é um atributo de HOMEM

AGNT HOMEM é um agente de BEBER

OBJ WHISKY é um objeto de BEBER

MANR DEVAGAR é uma maneira de BEBER

LOC um EVENTO acontece em um LOCAL

• Geralmente uma relação conceitual liga dois conceitos, mas existe relaçõesunárias (o NOT), triplas (BETW), etc.

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Hierarquia de Relações

• As relações também são organizadas em uma hierarquia.

• Esta hierarquia não é um lattice como é o caso para os

tipos de conceitos.

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Representação

• Os grafos conceituais podem ser representados sob duasformas :

– Literal (notação linear); ou

– Gráfica.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 208

Exemplo de GC

A frase <<João vai a Fortaleza>> é representada em um GC:

[ IR: *] --

{

(AGENTE) [PESSOA:João] ;

(DESTINO) [CIDADE:Fortaleza] ;

}

Representação Linear:

PESSOA: João AGENTE IR:* DESTINO CIDADE: Fortaleza

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Exemplo de GC

A frase <<João vai a Fortaleza de Moto>> é representada em um GC:

[ IR: *] --

{

(AGENTE) [PESSOA:João] ;

(DESTINO) [CIDADE:Fortaleza] ;

(INSTRUMENTO) [MOTO:*] ;

}

PESSOA: João AGENTE IR:* DESTINO CIDADE: Fortaleza

Representação Linear:INSTRUMENTO MOTO:*

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Exemplos de GC

• O que representa este grafo?

PESSOA AGENTE COME OBJETO TORTA

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Exemplos de GC

• Defina as representações em GC das seguintes afirmações :

– “O Professor Labidi ensina Inteligência Artificial para a Turma A”.

– “Um gato preto está sentado na mesa”.

– “João está olhando para seus pés”.

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GC e LPO

• John Sowa definiu o operador para conversão de

Grafos Conceituais em Formulas da Lógica de Primeira

Ordem.

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Afirmações / Operador

Conceito C sem referente x, C(x)

Conceito C com referente A C(A)

Uma relação R ligando os conceitos C(x) e C(y) R(x,y)

• : Transformação em uma formula lógica de primeira ordem:

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GATO: Bimbo AGENTE SENTADO LOCAL MESA

ATRIBUTO PRETO

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Afirmações / Operador

<<O gato preto bimbo está sentado na mesa>>

x,y,z Gato(“Bimbo”) Agente(“Bimbo”,x) Sentado(x)

Local(x,y) Mesa(y) Atributo(“Bimbo”,z) Preto(z)

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Operador (2)

<<Um homem está olhando para seus pés>>

x,y,z Homem(x) Agente(x,y) Olhar(y)

Objeto(y,z) Pés(z) PartOf(z,x)

HOMEM: * AGENTE OLHAR OBJETO PÉS

PART-OF

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Operador (3)

• A hierarquia de tipos implica algumas afirmações lógicas:

– Homem Sob-Tipo Pessoa

– x, Homem(x) Pessoa(X)

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Modalidades

• Indicação de possibilidades, necessidades, etc. :

“João pensa que um gato está sentado no tapete”

OBJETO

PESSOA: JOÃO AGENTE PENSA

PROPOSIÇÃO: GATO:* AGENTE SENTA LOCAL TAPETE

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Negação

Não

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Exemplo

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Abstração/Grafos Canônicos

• Uma Grafo Canônico defini uma abstração gabarito por um

conceito ou uma relação conceitual.

• Um grafo Canônico defini as restrições sobre as relações que podemocorrer.

• Exp. Para o conceito ir são associadas as relações: destino, agente e

instrumento.

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Exp. O conceito “Ensinar”

Grafo canônico associado ao tipo de conceito ensinar

PROFESSOR AGENTE ENSINA RECEPTOR ALUNO

OBJETO Disciplina

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Restrição / Especialização

• A restrição/especialização pode ser feita de duas formas:

• Substituindo um conceito por um sob-tipo de conceito dele, ou

• adicionando um referente onde não tem.

• Exp. Animal pode ser restringido por Gato ou Gato:“Bimbo” !

• Se G2 Restrição (Especialização) de G1

G1 Generalização de G2

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Exemplo de Especialização

GAROTA AGENTE COME OBJETO TORTA

restrição

PESSOA AGENTE COME OBJETO TORTA

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União / Junção

• Toma-se dois GCs simples com um conceito comum e

juntar-os com base nesse conceito ligando os arcos dos

dois grafos para construir um grafo único.

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Simplificação

• Exclua qualquer relação duplicada entre dois conceitos.

• Isto pode acontecer depois de uma junção (união).

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Exp.

MANEIRA

GAROTA AGENTE COME OBJETO TORTA

RÁPIDA

AGENTE

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Ferramentas

– CP (PFEIFFER & HARTLEY, 1992),

– DEAKIN TOOL SET (GARNER et al., 1992),

– LOUGHBOROUGH TOOLSET (HEATON & KOCURA, 1993),

– UNE-CG-KEE (MUNDAY et al., 1994),

– PEIRCE (ELLIS, 1993) (PEIRCE, 1994)

– CoGITo (HAEMMERLÉ, 1995).

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Conclusão

• Formalização.

• Operadores sobre os grafos conceituais interessantes parapermitir o raciocínio.

• Um méodo para a realização de deduções (em lógica deprimeira ordem).

• Notação bem definida e muito flexível.

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Orientação a Objeto

(em anexo)

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Árvores de Decisão

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Arvore de Decisão

• É um caso específico de sistemas de produção onde regras de

produção de ordem 0 são representadas sob forma de uma

árvore.

• Pode-se usar operadores de conjunção ou disjunção para ligar

as premissas (fatos).

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O crime

aconteceu na

biblioteca da

vítima

A Vitima conheça o assassino

e o faz confiança 0,72

V 1

Não há traços

de pés levando

do exterior ao

corpo

A porta de entrada e as

janelas estavam fechados e

intatosV 1

Além do

ferimento não

há marcas de

agressão

Os móveis

não mudarem

de lugar

V 1 V 0,8

0,9

Não há sinal

de rombamento 1

O Crime aconteceu na casa

da vítima 1A Vitima

não “lutou” 0,8

1 1 1

F 1

O crime

aconteceu

no quarto

da vítima

O crime

aconteceu

no salão da

vítimaF 1 F 1

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Imperativo ou Processual

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 234

Procedimentos

function Pessoa(X) return boolean is

if (X = ''Socrates'') or (X = ''Hillary'')

then return true

else return false;

Function Mortal(X) return boolean is

return Pessoa(X);

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Exercício

• Construa as representações lógicas e GC dessas firmações:

• “Brasileiro Gosta de Futebol”

• “Jorge é casado”

• “O irmão de Jorge tem 20 anos”

• “Um gato preto está sentado sobre a mesa”

• “O gato está olhando para seus pés”

• Qual é a diferença entre as redes semânticas e o modelo de Frames?

• Dar uma representação em Frames de um domínio da sua escolha!

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Conclusão

• Cada formalismo oferece excelentes ferramentas de

representação.

• Contudo, todos esses formalismos obrigam o usuário a usar:

• um único modo de expressão;

• um tipo pré-estabelecido de raciocínio.

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Prof. Dr. Sofiane Labidi 237

Conclusão

• O objetivo não é só representar mas, também permitir o raciocínio (a

inferência) pelo computador (Computer-Based Reasoning).

• Diversidade de modelos com características diferentes.

• Dificuldade de gestão das exceções, incompletude, incerteza, etc.

• Necessidade de modelos híbridos.

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Conclusão Geral

• Coleta de conhecimentos a partir de especialistas que não sãoexpertos em IA ou em Informática.

• Permitir a presença simultânea de vários tipos de representaçõese de raciocínio.

• Superar os detalhes das linguagens de programaçãoKnowledge Level.

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239

Obrigado!

Fim da Primeira Parte