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6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos1 UPE – Caruaru – Sistemas de Informação Disciplina: Inteligência Artificial Prof.: Paulemir G. Campos Sistemas Especialistas.

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1 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos1 UPE – Caruaru – Sistemas de Informação Disciplina: Inteligência Artificial Prof.: Paulemir G. Campos Sistemas Especialistas

2 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos2 Roteiro da Aula Representando e Usando o Conhecimento de Domínio; Shells de Sistemas Especialistas; Explanação; Aquisição de Conhecimento; Aplicações; Referências.

3 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos3 Representando e Usando o Conhecimento de Domínio

4 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos4 Introdução Sistemas Especialistas (SE) podem ser definidos como programas de computador desenvolvidos para representar o conhecimento humano num domínio específico;

5 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos5 Introdução Sistemas Especialistas (SE) ou ainda, são programas computacionais que empregam o conhecimento para resolver tarefas que necessitam da presença de um especialista.

6 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos6 Introdução Sistemas Especialistas são programas complexos de IA; A técnica de representação de conhecimento de domínio mais largamente usada em SE é através de regras de produção tipo Se/Então.

7 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos7 Primeiros SE No início da década de 1970, pesquisadores em IA perceberam limitações: dos métodos gerais de solução de problemas; e, das técnicas de busca desenvolvidas na década anterior.

8 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos8 Primeiros SE Estes pesquisadores notaram que para resolver determinados problemas complexos era requerido conhecimento específico sobre o domínio de aplicação de interesse, em lugar de conhecimento amplo e geral que se aplica a inúmeros domínios.

9 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos9 Primeiros SE O primeiro SE bem sucedido foi o DENDRAL (1969): Inferia sobre estruturas moleculares de dados coletados por um espectrômetro.

10 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos10 Primeiros SE Já o segundo SE que destacou-se foi o MYCIN (1971): Continha regras para diagnosticar infecções de bactérias no sangue e meningite.

11 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos11 SE Comerciais A partir dos anos 1980, os SE construídos eram principalmente de uso comercial, como o: CATS-1 (General Electric): auxiliava o pessoal de manutenção de locomotivas; e, o XCON (DEC): ajudava a configurar sistemas de computadores.

12 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos12 Shells de Sistemas Especialistas

13 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos13 Introdução Os primeiros SE foram construídos usando alguma linguagem de programação: declarativa, como Prolog; ou, funcional, como LISP.

14 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos14 Introdução Percebeu-se que os SE desenvolvidos têm em comum: Um conjunto de representações declarativas, principalmente regras; E, um interpretador para essas representações.

15 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos15 Introdução Assim, foi possível separar o interpretador da representação do conhecimento de domínio específico, permitindo criar um sistema para construir novos SE por adicionar o conhecimento relativo ao novo domínio.

16 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos16 Introdução Esse sistema para criar SE é denominado de shell. Um influente exemplo de shell é o EMYCIN (Empty MYCIN) derivado do MYCIN. Outro exemplo de shell é o Expert SINTA.

17 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos17 Estrutura de um SE O desenvolvimento de um típico SE é constituído dos seguintes elementos básicos: Interface: um SE deve possuir duas interfaces: interface com o usuário; e, interface de desenvolvimento.

18 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos18 Estrutura de um SE O desenvolvimento de um típico SE é constituído dos seguintes elementos básicos (Cont.): Aquisição de Conhecimento: é o módulo do SE responsável por acumular, transferir e transformar o expertise do especialista para a Base de Conhecimento;

19 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos19 Estrutura de um SE O desenvolvimento de um típico SE é constituído dos seguintes elementos básicos (Cont.): Base de Conhecimento: todo o conhecimento de domínio está representado neste módulo;

20 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos20 Estrutura de um SE O desenvolvimento de um típico SE é constituído dos seguintes elementos básicos (Cont.): Motor de Inferência: contém o conjunto de métodos que selecionam e aplicam o conhecimento contido na Base de Conhecimento do SE.

21 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos21 Estrutura de um SE Personagens envolvidos no desenvolvimento de um SE: Engenheiro do Conhecimento: responsável por administrar o desenvolvimento de um SE; Especialista: tem o conhecimento de domínio, formula problemas e propõe soluções;

22 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos22 Estrutura de um SE Personagens envolvidos no desenvolvimento de um SE (Cont.): Programador: codifica o SE; Usuário: é o cliente do SE; e, Equipe Técnica: fornece suporte técnico ao usuário.

23 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos23 Estrutura de um SE Diagrama de Desenvolvimento de um Sistema Especialista

24 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos24 Explanação

25 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos25 Introdução Objetivando que um SE seja uma ferramenta efetiva, deve-se prover uma fácil interação entre usuário e sistema; Para facilitar esta interação, um SE deve ter as seguintes capacidades: Explanação; E, Atualização de Conhecimento.

26 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos26 Explanação Significa basicamente a capacidade que um SE deve ter de explicar com clareza o raciocínio empregado na obtenção de uma solução. Esta funcionalidade é imprescindível para a aceitação de SE em aplicações críticas, como domínios médicos, usinas nucleares, etc.

27 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos27 Atualização de Conhecimento Envolve a aquisição de novos conhecimentos e modificação do conhecimento antigo do SE; Isto é muito importante para manter a base de conhecimento de um SE tão completa e correta quanto possível.

28 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos28 TEIRESIAS Foi o primeiro programa contendo: Explanação; E, Aquisição de Conhecimento. Serviu como front-end para o SE MYCIN.

29 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos29 Aquisição de Conhecimento

30 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos30 Introdução Em SE, aquisição de conhecimento é: um processo de extração, transformação e transferência de informação de uma fonte de conhecimento para um programa de computador. A principal fonte de conhecimento de um SE é um especialista de domínio.

31 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos31 Introdução É um estágio fundamental no desenvolvimento de um SE, e também o mais problemático. Isto porquê, extrair conhecimento de um especialista de domínio não é uma tarefa fácil.

32 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos32 Principais Técnicas de Aquisição de Conhecimento As principais técnicas de aquisição de conhecimento são: Entrevistas; Protocolos; Análise; Aquisição Automática.

33 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos33 Entrevistas Existem dois tipos básicos de entrevistas para aquisição de conhecimento: as estruturadas; e, as desestruturadas.

34 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos34 Entrevistas Desestruturadas Entrevistas desestruturadas apresentam uma série de problemas: 1. Raramente fornecem descrições completas ou bem estruturadas do processo cognitivo; 2. Os especialistas no domínio comumente encontram dificuldade para se expressar devido à falta de estrutura do processo;

35 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos35 Entrevistas Desestruturadas Entrevistas desestruturadas apresentam uma série de problemas (Cont.): 3. Os dados obtidos neste tipo entrevistas de aquisição de conhecimento não são relacionados, aumentando assim o trabalho de estruturação, organização e análise de conhecimento realizados pelo engenheiro de conhecimento.

36 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos36 Entrevistas Estruturadas Resultam em conhecimento melhor relacionado e organizado. As principais diretrizes são: 1. O engenheiro de conhecimento deve estudar previamente o domínio especialista para estar mais familiarizado e melhor preparado com os conceitos para a entrevista;

37 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos37 Entrevistas Estruturadas As principais diretrizes são (Cont.): 2. O engenheiro de conhecimento deve analisar o estado atual do sistema especialista identificando os conceitos que faltam ser melhor aprofundados; 3. O engenheiro de conhecimento deve preparar previamente questões importantes a serem utilizadas além de utilizar técnicas de questionamento;

38 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos38 Entrevistas Estruturadas As principais diretrizes são (Cont.): 4. O engenheiro de conhecimento deve, antes da entrevista, expor ao especialista do domínio os pontos principais que serão elucidados. Desta forma, o especialista do domínio pode estruturar, com antecedência, os requisitos das principais questões; 5. O engenheiro de conhecimento deve utilizar técnicas de questionamento para conduzir de maneira lógica e estruturada as entrevistas para aquisição de conhecimento.

39 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos39 Protocolos Em aquisição de conhecimento, protocolos devem ser entendidos como registros externos usualmente em vídeo ou áudio, em tempo real ou retrospectivamente.

40 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos40 Protocolos Pode-se ter protocolos de descrição padrão de uma tarefa, como: a descrição da realização de uma tarefa; o que foi dito durante a realização da tarefa; e, os artefatos utilizados.

41 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos41 Protocolos Os principais modos de geração de protocolos são: pensar alto ou falar alto (relata conversas internas); redução comportamental (baseando-se em observações); e, registro retrospectivo (relatando aspectos lembrados de uma atividade).

42 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos42 Análise O objetivo da análise de material fornecedor de conhecimento é: construir representações de conhecimento para validação e construção do sistema. É usada para esclarecer situações problemáticas, considerações alternativas e conjuntos de soluções apropriadas.

43 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos43 Aquisição Automática Emprega técnicas de aprendizado de máquina (como RNAs, Regressão Logística, etc), para buscar novos conhecimentos a partir de bases de dados, textos, periódicos que serão digitalizados, analisados, sintetizados e incorporados a uma base de conhecimento inicial.

44 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos44 Aplicações

45 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos45 Algumas Aplicações de SE Os SE podem ser aplicados para: Estabelecer metas estratégicas; Alcançar objetivos gerais; Auxiliar em projetos de vários produtos; e, Buscar causas e soluções para problemas de diagnóstico.

46 6/11/2013IA - Prof. Paulemir Campos46 Referências Rich, E. e Knight, K. Artificial Intelligence. McGraw-Hill, (Capítulo 20). Notas de aulas da Profa. Lourdes Mattos Brasil sobre Sistemas Especialistas.


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