Fundamento de

Sistemas Expertos

Tópicos

●Definición

●Características

●¿Cuándo usar y no usar un SBC?

●Aplicaciones

●Ventajas y desventajas

●Es un programa de

computación Inteligente

que usa el conocimiento y

los procedimiento de

inferencia para resolver

problemas que son

suficientemente difíciles

como para requerir

significada experiencia

humana para su solución. Edward Feigenbaum (1982)

●Los programas de IA que consiguen una capacidad a nivel de experto en la resolución de problemas mediante la reproducción de un cuerpo de conocimiento se denominan sistemas basados en conocimiento, o sistemas expertos.

Feigenbaum, McCorduck y Nii (1988)

●Los sistemas basados en conocimiento denotan los programas que razonan utilizando grandes bases de conocimiento. Nils J. Nilsson(2000)

●Los sistemas expertos son

una rama de la IA que hace

un amplio uso del

conocimiento especializado

para resolver problemas

como un especialista

humano (persona que tiene

experiencia desarrollada en

cierta área). Giarratano – Riley

(2001)

●Alto desempeño. El sistema debe tener la capacidad de

responder a un nivel de competencia igual o superior al

de un especialista en el campo. Esto significa que la

calidad del consejo dado por el sistema debe ser muy

alta.

●Comprensible. El sistema debe ser capaz de explicar los

pasos de su razonamiento. Este rasgo es importante

porque: proporciona una revisión del razonamiento y

permite asegurar en la fase de desarrollo de que el

sistema ha adquirido el conocimiento y lo está usando de

manera correcta.

●Flexibilidad. Debido a la gran cantidad de conocimiento

que puede albergar un SE es importante contar con un

mecanismo eficiente para añadir, modificar y eliminar el

conocimiento.

●Tiempo de respuesta adecuado. El sistema debe actuar

en un tiempo razonable, comparable o mejor al tiempo

requerido por un especialista para alcanzar una decisión.

●Confiabilidad. El sistema experto debe ser confiable y no

propenso a fallos.

¿ Cuando usar un SE ? ●EL problema puede ser resuelto usando conocimiento y/o

experiencia

●El conocimiento debe ser claro, preciso y bien definido.

●El conocimiento debe ser colocado en forma explícita

(conocimiento tácito).

●El conocimiento debe proporcionar soluciones

satisfactoria.

¿ Cuando NO usar un SE ? ●Problemas de optimización.

●Cantidad de conocimiento inconmensurable

●Problemas basados en búsqueda (juegos inteligentes)

●Problemas basados en conocimiento no explícito.

Recordar:

●Se trata de apoyar al experto humano

(quien toma decisión)

●Se trata de criticar las decisiones del

experto humano.

●Se trata de suplantar al experto humano

Industria:

●Identificación de materiales

●Sistemas de detección de fallas

●Sistemas de clasificación

●Monitoreo y administración de la producción

●Control de sistemas críticos

Servicio:

●Diagnóstico de enfermedades

●Segmentación

●Tutor inteligente

●Software Educativo

●Auditoria

●Control estratégico

●Alineamiento de presupuestos

Desventaja

●No tiene capacidad de aprender.

●No tiene capacidad de generalizar conocimiento.

●No tiene capacidad de hacer analogías.

5. Ventajas y Desventajas

Ventajas

●Peligro reducido. Los sistemas expertos pueden usarse en ambientes que podrían ser peligrosos para un ser humano.

●Experiencia Permanente. La experiencia es permanente y no depende de causas externas.

●Experiencia múltiple. El conocimiento de varios especialistas puede estar disponible de manera simultánea.

●Mayor confiabilidad. Al proporcionar una segunda opinión los sistemas expertos incrementan la confianza en que un especialista ha tomado la decisión correcta.

5. Ventajas y Desventajas

Ventajas

●El conocimiento que tiene es fácil de actualizar.

●Es capaz de utilizar grandes cantidades de conocimiento.

●Son fáciles de duplicar.

●Son consistentes.

●Son documentables.

●Explicación. El sistema experto puede explicar de forma

clara y detalladamente el razonamiento que conduce a

una conclusión aumentando la confianza.

●Respuesta rápida. Respuesta en tiempo real.

5. Ventajas y Desventajas

Ventajas

●Respuestas sólidas, completas y sin emociones. El

sistema experto siempre funciona a plena capacidad sin

tener presión ni fatiga.

●Inteligente. El sistema experto puede actuar como un

tutor inteligente, dejando que el estudiante ejecute

programas de ejemplo y explicando el razonamiento del

sistema.

●Base de datos inteligente. Los sistemas expertos pueden

usarse para tener acceso a una base de datos en forma

inteligente.

5. Ventajas y Desventajas

Arquitectura

Tópicos

●La Arquitectura y Funcionamiento●La Base de Conocimiento.●La Base de Hechos.●El Motor de Inferencia.●El Módulo de Adquisición del

Conocimiento. ●El Módulo de Explicación●La Interface Usuario.

Módulo de

Adquisición

de

Conocimient

o

Módulo de

Explicación

Motor de

Inferencia

Interfase

Usuario

Adquisición de

Conocimiento

Representación del

ConocimientoTratamiento del

Conocimiento

Utilización del

Conocimiento

Base de

Hechos

Base de

Conocimiento

Los componentes principales de todo sistema experto son:

●La Base de Conocimiento. Es un repositorio en donde se almacena el conocimiento y la experiencia asociada al problema a resolver.

●La Base de Hechos. Es un repositorio temporal en donde se almacenan los hechos del problema a resolver.

●El Motor de Inferencia. Es el programa que tiene por objetivo resolver el problema, esto adquirido los hechos, usa la base conocimiento y algún mecanismo de inferencia, y con ello obtiene la solución al problema.

Las componente importantes pero no indispensables de un sistema expertos son:

●El módulo de Interface de Usuario. A través del cual el usuario interactúa con el sistema

●El módulo de Adquisición de Conocimiento. A través del cual el responsable del conocimiento actualiza el conocimiento de la Base de Conocimiento.

●El módulo de Explicación. Este módulo tiene por finalidad explicar el raciocinio del sistema en la obtención de la solución al problema.

Arquitectura de los Sistemas Expertos1.

Arquitectura y Funcionamiento

●El usuario (quien usa el sistema), interactúa con el sistema experto a través del módulo de interfase de usuario. Esto se consigue a través del motor de inferencia, quien a su vez interactúa con la Base de Conocimiento y la Base de Hechos.

●El usuario también puede solicitar información sobre como el sistema obtuvo sus conclusiones, esto se consigue gracias al módulo de explicación.

●La adquisición y actualización del conocimiento del sistema, lo realiza el responsable del conocimiento (que puede ser un experto o un usuario designado por la organización).

Arquitectura de los Sistemas Expertos

Arquitectura y Funcionamiento

●La Base de Conocimientos de un Sistema Experto contiene el conocimiento y o experiencia de los expertos en un dominio o área del saber determinado.

●La base de conocimientos es independiente del mecanismo de inferencia que se utiliza para resolver los problemas. De esta forma, cuando los conocimientos almacenados se han quedado obsoletos, o cuando se dispone de nuevos conocimientos, es relativamente fácil añadir nuevas reglas y eliminar las antiguas sin necesidad de modificar el motor de inferencia.

Arquitectura de los Sistemas ExpertosLa Base de Conocimiento

La Base de Conocimiento está constituido de:

●Objetos y sus relaciones

●Situaciones particulares (meta – conocimiento,

meta-reglas)

●Estrategias de resolución y sus condiciones

(en algunos casos)

Arquitectura de los Sistemas ExpertosLa Base de Conocimiento

●La base de hechos o base de datos es una

memoria auxiliar que se utiliza para almacenar

los datos asociado al problema que se desea

resolver.

●Al memorizar todos los resultados intermedios,

conserva el vestigio de los razonamientos

efectuados; por lo tanto, se puede utilizar

explicar las deducciones y el comportamiento

del sistema.

Arquitectura de los Sistemas Expertos

La Base de Hechos

●La base de hechos es temporal, salvo

necesidades del usuario, y depende

exclusivamente de la situación estudiada.

Arquitectura de los Sistemas ExpertosLa Base de Hechos

●El motor de inferencia (o mecanismo de inferencia) es

la componente principal del SE cuya misión es obtener

conclusiones mediante la aplicación del conocimiento

abstracto (metodología de inferencias) sobre al

conocimiento concreto (base de conocimiento) y los

datos (base de hechos).

●La metodología de inferencia puede ser:

oEncadenamiento hacia delante (forward chaining,

progresivo o deductivo)

oEncadenamiento hacia atrás (backward chaining,

regresivo o inductivo)

Arquitectura de los Sistemas ExpertosEl Motor de Inferencia

●Si el motor de inferencia no puede obtener

conclusión, el sistema podrá solicitar a través del

modulo de adquisición de conocimiento más

conocimiento o través del módulo de interfase

con el usuario más hechos, a fin de obtener

alguna conclusión válida.

Arquitectura de los Sistemas ExpertosEl Motor de Inferencia

●Es un subsistema que ayuda a la estructuración e

implementación del conocimiento en la Base de

Conocimiento. Este módulo permite que se puedan

añadir, eliminar o modificar elementos de conocimiento en

el sistema experto.

●El proceso de construir la Base de Conocimiento

(transferir conocimiento del experto para el SE) es

conocido como cognimática; las personas que realizan

este proceso son llamados de cognimáticos o ingenieros

de conocimiento.

Arquitectura de los Sistemas Expertos5. El

Módulo de Adquisición de Conocimiento

Algunas Consideraciones:

1. El conocimiento se debe introducirse de la forma

más sencilla posible.

2. Posibilidades de representación clara de todas

las informaciones contenidas en una base de

conocimientos.

3. Comprobación automática de la sintaxis.

4. Posibilidad constante de acceso al lenguaje de

programación.

Arquitectura de los Sistemas Expertos

El Módulo de Adquisición de Conocimiento

●Está diseñado para aclarar al usuario la línea de razonamiento seguida en el proceso de inferencia.

●Si el usuario pregunta al sistema cómo ha alcanzado una conclusión, éste le presentará la secuencia completa de reglas usada. Esta posibilidad de explicación es especialmente valiosa cuando se tiene la necesidad de tomar decisiones importantes amparándose en el consejo del sistema experto.

●El subsistema de explicación también puede usarse para depurar el sistema experto durante su desarrollo.

Arquitectura de los Sistemas Expertos6. El

Módulo de Explicación

●También denominado de sistema de consulta, es la

componente que gobierna el dialogo entre el usuario y el

sistema. Su objetivo es permitir un dialogo casi–natural

con la máquina.

●El interfaz de usuario permite que el usuario pueda:

describir el problema al sistema experto, interpretar sus

preguntas, los comandos y la información ofrecida.

●Esta componente posibilita que la respuesta

proporcionada por el sistema sea inteligible para el

interesado.

Arquitectura de los Sistemas ExpertosLa Interface de Usuario

Requisitos o Características de la interfaz

●El aprendizaje del manejo debe ser rápido.

●Debe evitarse en lo posible la entrada de datos

errónea.

●Los resultados deben presentarse en una forma

clara para el usuario.

●Las preguntas y explicaciones deben ser

comprensibles.

Arquitectura de los Sistemas ExpertosLa Interface de Usuario