Representação do conhecimento (rc)

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  • 1.
    • Representao do Conhecimento (RC)
    • Fazel Mobini Kesheh

2.

  • Representao do Conhecimento
  • Introduo

3. Conhecimento 4. Tipos de Conhecimento 5. Nveis de Conhecimento 6. Representao do Conhecimento

    • Caractersticas de RC
  • 7. Principais Formas de RC

8. Armazenamento e Manipulao

  • Lgica (LPO)

9. Redes Semnticas 10. Frames 11.

  • Introduo
  • Representao do conhecimento pode ser definido como um conjunto de convenes sintticas e semnticas que torna possvel descrever objetos e comportamentos;

12. Tentam reproduzir caractersticas do raciocnio humano. 13.

  • Introduo
  • A pesquisa na rea de RC tenta resolver diversas perguntas como:
    • Como representamos o conhecimento?
  • 14. As pessoas representam o conhecimento da mesma maneira?

15. Existe alguma forma de representar qualquer objeto? 16. Como programasinteligentesdevem representar conhecimento? 17. Como usar este conhecimento representado? 18. E se possvel como extrair um novo conhecimento? 19.

  • Conhecimento
  • Termo abstrato usado para capturar a compreenso de um indivduo num domnio especfico.

20. Dados -> Informao Estruturada 21. Informaes Estruturadas -> Conhecimento 22. Conhecimento -> Competncia 23. Competncia -> Deciso/Ao 24.

  • Tipos de Conhecimento
  • Conhecimento Procedural
      • Regras, Estratgias, Procedimentos
    • 25. So mais eficientes, mas so mais difceis de manter
  • Conhecimento Declarativo
      • Conceitos, Objetos, Fatos
    • 26. mais transparente, mais facilmente entendido e mais fcil de manter.
  • Meta Conhecimento
      • Meta-Regras
    • 27. Conhecimento sobre o conhecimento e como us-lo
  • Conhecimento Heurstico
      • Regras debom-senso, conhecimento emprico
  • Conhecimento Estrutural
      • Conjunto de Regras, Relaes entre Conceitos, Relaesentre objetos

28.

  • Conhecimento Procedural
  • Conhecimento que descreve como o problema resolvido;

29. Regras, estratgias e procedimentos so representaes tpicas para este tipo de conhecimento. 30. Exemplo

    • Receita de Bolo

31.

  • Conhecimento Declarativo
  • Descreve o conhecimento sobre o problema;

32. Inclui declaraes que so assumidas como verdadeiras ou falsas e que descrevem um objeto ou conceito. 33. Exemplo:

    • Fumar pode provocar cncer no pulmo.
  • 34. Raiz quadrada de um nmero positivo um nmero positivo.

35.

  • Meta Conhecimento
  • Conhecimento do prprio conhecimento;

36. usado para determinar conhecimentos mais especficos para resolver determinado problema; 37. Aumenta a eficincia de resoluo de problemas dirigindo o raciocnio para o subconjunto de conhecimento adequado. 38. Representao

    • Meta-Regras
    • Regras que descrevem como usar outras regras.
  • Exemplo
      • Se o carro no pega
    • 39. E o sistema eltrico est funcionando
  • 40. Ento usar regras relativas ao sistema de injeo.

41.

  • Conhecimento Heurstico
  • obtido pela experincia prvia na resoluo de um grande nmero de problemas de uma determinada especialidade, essencialmente emprico;

42. Muitas vezes assume o aspecto de regras de bom senso ou de Rules of Thumb . 43. Exemplo:

    • Para elaborar horrios considerando salas devemos comear com as salas que impes mais restries.

44.

  • Conhecimento Estrutural
  • Descreve as estruturas de conhecimento;

45. Descreve um modelo global de conhecimento sobre um problema; 46. Pode indicar conceitos e sub-conceitos na estruturao do conhecimento. 47.

  • Nveis de Conhecimento
  • Conhecimento Superficial
    • Faz uma descrio superficial do conhecimento.
  • Conhecimento Profundo
    • Considera a estrutura causal e interna de um sistema e contempla a interao entre os componentes desse sistema.
  • Conhecimento do Perito
    • Geralmente no baseado em definies claras nem em algoritmos precisos;
  • 48. Composto por teorias de carter geral, regras de dedo, estratgias e truques aprendidos com a experincia.

49. Sistema Pericial = Conhecimento + Inferncia. 50.

  • Representao do Conhecimento
  • Mtodos usados na codificao do conhecimento contido na base de Conhecimento do Sistema Pericial;

51. No existe uma representao nica para todos tipos de conhecimento. 52.

  • Representao do Conhecimento
  • Objetivos do Formalismo :
    • Ser utilizado em Computadores;
  • 53. Descrever o conhecimento do perito;

54. Facilitar as operaes de busca (recuperao), organizao, manuteno e validao. 55.

  • Caractersticas de RC
  • Qualidades, que segundo Winston, caracterizam as RC:
    • Explicitar as coisas importantes;
  • 56. Revelar restries naturais, facilitando algumas classes de computao;

57. Completude: Capacidade de representar tudo o que deve ser representado; 58. Conciso: Usar o mnimo de recursos possvel, mantendo a eficincia; 59. Transparncia:Deve ser de fcil entendimento; 60. Recuperao e armazenamento rpido; 61. Supresso de pormenores e informaes raramente usadas; 62. Permitir fcil aquisio de conhecimento; 63. Acesso fcil e rpido ao conhecimento; 64. Coerncia. 65.

  • Representao do Conhecimento
  • Alguns Formalismos:
      • Redes Semnticas
        • Implementao em prolog no arquivo exercicios-sbc.pdf
      • Frames
    • 66. Regras de Produo
  • 67. Lgicade Primeira Ordem

68.

  • Redes Semnticas
  • Mtodo de representao do conhecimento atravsde grafos direcionados, compostos por ns e arcos
    • Osnsrepresentamobjetoscom suas propriedades e valores.
  • 69. Osarcosrepresentam asrelaesentre osns .
  • Mquina de inferncia
    • Busca e casamento de padres

70.

  • Funcionamento da Rede Semntica
  • Quando se coloca uma questo a um N esse procura nos seus arcos locais por uma etiqueta que coincida com a questo

71. Se no existir procura a resposta em suas ligaesisaeako , ou seja, passa a questo at um n que contenha um arco com a resposta. 72.

  • Redes Semnticas

73.

  • Exemplo de Busca de Informaes em Redes Semntica
  • Paraprovocar a declarao Ces comem pode-se usar busca sobre a rede para provar a hiptese.

74. Buscando a partir do n Co, temos:

    • Co um mamfero
  • 75. Mamfero um animal

76. Animalfazcomer

    • Isto prova que: Ces comem

77.

  • Busca Exaustiva
  • Para derivar todo o conhecimento sobre Ces, usa-se Busca em Largura a partir do n Co
    • Ces so Mamferos
  • 78. Ces tm Plos

79. Ces so Animais 80. Ces comem 81.

  • Caractersticas de Redes Semnticas
  • Simplicidade de representao devido as caractersticas de herana;

82. Permitem uma reduo no tempo de pesquisa, visto que os ns esto diretamente ligados aos ns vizinhos com interesse; 83. As redes semnticas esto na origem da Programao Orientada a Objetos. 84.

  • Limitaes de Redes Semnticas
  • Busca em redes semnticas grandes podem ser muito ineficientes;

85. No h homogeneidade na definio de ns e links. 86. Hereditariedade pode causar dificuldades no tratamento de excees; 87. Pode haver conflito entre caractersticas herdadas. 88. No tem uma norma de interpretao, a interpretao depende dos programas que a manipulam; 89. Podem permitir inferncias invalidas; 90. Menos expressiva que Lgica de Primeira Ordem.

    • No h quantificadores.

91.

  • Frames
  • Caractersticas :
    • Um frame identificado por um nome e descreve um objeto complexo atravs de um conjunto de atributos;
  • 92. UmSistema de Frames um conjunto de frames organizados hierarquicamente.

93. So uma evoluo das Redes Semnticas:

  • Nsso substitudos porframes

94. Arcosso substitudos poratributos( slots ) 95. Procedimento podem ser embutidos a umframe 96.

  • Exemplo deFrame

97.

  • Frames
  • Atributos ( slots )
    • Umframepossui pelo menos dois atributos:
    • Nome
  • 98. Um ako ou isa

A fim de melhorar a estruturao (hierarquia), privilegiaram dois tipos de relaes:

  • Ako : relao entre classe e sub-classe

99. Isa : relao entre classe e instncia Cada Atributo

  • Aponta para um outro frame ou para um tipo primitivo

100. Consiste em um conjunto de facetas (atributos de atributos). 101.

  • Representao Abstrata de umFrame

102.

  • Frames
  • FramesPodem:
    • Reconhecer que uma dada situao pertence a uma certa categoria;
    • Ex.: reconhecimento visual de uma sala de aula

Interpretar a situao e/ou prever o que surgir em termos da categoria reconhecida;

  • Ex.: pessoa com revolver (revolver arma -> perigo)

Capturar propriedades de senso comum sobre pessoas, eventos e aes.

  • Foi a primeira tentativa de estruturar conhecimento declarativo sem usar regras.

103.

  • Exemplo deFrame
  • Representao de um Mvel.

104.

  • Framesem Prolog
  • demo(Frame,Slot,Valor):-frame(Frame,Slot,Valor).

105. demo(Frame,Slot,Valor):-super_frame(Frame,Superframe),demo(Superframe,Slot,Valor). 106. super_frame(Frame,Superframe):-frame(Frame,isa,Superframe). 107. super_frame(Frame,Superframe):-frame(Frame,ako,Superframe). 108. frame(movel,tem,quatroPernas). 109. frame(movel,feitoDe,madeira). 110. frame(cadeira,ako,movel). 111. frame(cadeira,tem,corBranca). 112. frame(cadeiraDoZ,isa,cadeira). 113.

  • Questes a se fazer
  • Do que feita a cadeira do Z?

114. Quantas Pernas tem um Mvel? 115.

  • FrameProlog

116.

  • Frames
  • Framespermitem uma rpida modelagem do domnio, uma vez que as estruturas de representao so extensas e flexveis;

117. Permitem obter um modelo descritivo do domnio de uso genrico; 118. Permitem o encapsulamento dos mtodos de manipulao e procedimentos, garantindo modularidade e consistncia do sistema mesmo em domnios complexos; 119. Na maioria dos domnios de aplicao necessrio combinar o mecanismo de inferncia por herana de atributos com regras de produo, aumentando a complexidade da soluo. 120.

  • Regras de Produo
  • Modelo psicolgico do comportamento humano:
    • Estmulo -> Aes
  • uma forma de conhecimento Procedural;

121. Neste modelo, um processador cognitivo tenta disparar as regras ativadas pelos estmulos adequados. 122. Exemplo:

    • Atravessar o pastor, o lobo, a ovelha e o repolho ao outro lado do rio, usando um bote com 2 lugares.
    • Resolvido na ultima prova.

123.

  • Tipos de Regras de Produo
  • Relao
    • Se bateria descarregada
  • 124. ento o automvel no arrancar
  • Orientao
    • Se o automvel no arranca e sistema de alimentao = OK
  • 125. ento verificar o sistema eltrico
  • Estratgia
    • Se o automvel no arranca
  • 126. Ento primeiro verificar sistema de alimentao em seguida o sistema eltrico
  • Recomendao
    • Se o automvel no arranca
  • 127. Ento arranjar cabos
  • Heurstica
    • Se o automvel no arranca e carro modelo Ford, 1975
  • 128. Ento Verificar circuito de alimentao

129.

  • Lgica de Primeira Ordem
  • Forma de representao do conhecimento mais usada ao nvel de computao.
      • Na Compreenso de um texto em Lngua Natural usual transformar as frases em representaes em lgica
  • Lgicas mais usuais:
    • LgicaProposicional
  • 130. Lgica de Predicados ( ou Clculo de Predicados)
  • Outras Lgicas:
    • Lgica Modal
  • 131. Lgica Temporal

132.

  • Questes
  • 1) No planeta dos Ets Vzorgs, as naves s servem para transportas Ets do tipo Vzorgs.

133. Nesse planeta existem naves martimas e terrestres: as primeiras tm um leme verde, enquanto que as segundas tm 3 rodas. 134. Mais Tardeforam inventadas as naves hibridas, que se movem no mar e em terra, tendo por isso um leme verde e tambm 3 rodas. 135. O Vzor Vz comprou uma nave hibrida, que pintou de vermelho e lhe chamou Vzenfica.

    • Represente a Base de Conhecimento Utilizando Enquadramento (Frames). Utilize somente as propriedades: Transporta, is-a,ako,cor e tem.

136.

  • Questes
  • 2) A propriedade mais importante de um avio que voa. Para o fazer, um avio pode ter um motor do tipo hlice. Neste caso, classificado pelo nmero de motores (monomotor ou bimotor). Em alternativa, se for um jato, o motor do tipo turbina.
    • Represente o Problema com Rede Semntica
  • 137. Represente o problema com Frame

138.

  • Referncias
  • Apresentao de Representao do conhecimento de Murilo Tonelli de Oliveira
      • http://www.din.uem.br/~jmpinhei/IIA/07RC.pdf
      • Inteligncia Artificial (S. Russel e P. Norvig)
  • http://www.slidefinder.net/c/conhecimento/10823532/p2