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Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa SPs Baseados em Regras Vantagens: Regras oferecem forma de representação.

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1 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa SPs Baseados em Regras Vantagens: Regras oferecem forma de representação intuitiva de muito conhecimento Mecanismos de Inferência aproximam-se de estratégias comuns de resolução de problemas Estrutura de Controlo simples e intuitiva Muitas Conchas de desenvolvimento

2 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Limitação Fulcral: Aquisição de Conhecimento é difícil Outras limitações: As Regras não constituem sempre a forma mais natural de representação do conhecimento Em certos domínios pouco estruturados, não existe um corpo explícito de conhecimento estabelecido que permita a construção de uma base de regras Experiência Regras

3 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Os Peritos... Exemplificam com Casos Citam Casos para persuadir Extrapolam a partir de Casos Interpretam regras com Casos Testam estratégias confrontando com Casos Aprendem com os Casos Ensinam novatos com Casos

4 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Solução CBR Experiência

5 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa CBR Adaptar soluções antigas a problemas novos Sistemas Baseados em Casos: Representação explícita de experiências documentadas CASOS Técnica particularmente apropriada quando existe um historial bem documentado de Casos resolvidos Representação de Conhecimento a um nível operacional

6 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Características Resolução de problemas por recordação de sutiações específicas, concretas antigas (casos) Aprendizagem por adaptação dos casos Aquisição de Conhecimento por retenção de novos casos Definição resolver um novo problema recordando uma situação velha semelhante e reutilizando informação e conhecimento dessa situação [Aamodt&Plaza94]

7 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Retrieve Suggested Solution Revise Retain Retrieved case(s) Reuse Solved case New case New case Problem Tested, Repaired case Confirmed Solution Previous cases Case memory General Knowledge Os 4Rs: Retrieve,Reuse,Revise,Retain (Aamodt and Plaza, 94) O Ciclo do CBR

8 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa O modelo Espaço do Problema Espaço das Soluções Revise Reuse Problema novo Retrieve Retain

9 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa O algoritmo Dado - um conjunto de casos C (case memory), (opcional) conhecimento genérico K um novo problema P Determinar - uma solução S para P, usando K e elementos adaptados de C, C i ; transformar S+P num novo caso. 1.(Retrieve) recolha de caso(s) relevante(s) para P; 2. Repete 2.1- (Reuse) reutilização dos caso(s) C i, produzindo S; 2.2- (Revise) Revisão de S S até estar_satisfeito 3. (Retain) Reter S+P, como novo caso, em C

10 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Retrieve Reuse Revise Retain Case Memory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: ???? P: CPU RAM Monitor Disco Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 Exemplo: escolher um computador

11 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Exemplo Retrieve Reuse Revise Retain CaseMemory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: ????

12 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Exemplo Retrieve Reuse Revise Retain CaseMemory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: ????

13 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Exemplo Retrieve Reuse Revise Retain CaseMemory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: ????

14 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Exemplo Retrieve Reuse Revise Retain CaseMemory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: ????

15 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Exemplo Retrieve Reuse Revise Retain CaseMemory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: Megacom >17 minus 4G P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: ????

16 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Exemplo Retrieve ReuseRevise Retain CaseMemory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: Megacom >17 minus 4G Bom?

17 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Exemplo Retrieve ReuseRevise Retain CaseMemory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: Megacom >17 minus 4G SIM!

18 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Exemplo Retrieve Reuse Revise Retain CaseMemory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: Megacom >17 minus 4G

19 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Exemplo Retrieve Reuse Revise Retain CaseMemory P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 17 4G 34Kb S: Interstar 300 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 21 4G+4G 56Kb S: Megacom 500 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 64M 15 4G 34Kb S: interstar 200 P: CPU RAM Monitor Disk Modem PIII 128M 17 4G 56Kb S: Megacom >17 minus 4G

20 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Alguns Aspectos Métodos de Reutilização Cópia (solução, método) Adaptação(solução, método) Representação de Casos Pares Atributo/Valor Redes Semânticas Métodos de Recolha Identificar as Características Procura (por índices) Correspondência (por semelhança) Selecção (por métrica)

21 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Alguns aspectos Métodos de Retenção Extracção (descriptores, soluções, justificações, método) Índices (quais?) Integração Métodos de Revisão Avaliação da Solução (por um perito, no mundo real, num modelo) Reparação (o próprio, o utilizador)

22 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Representação de Casos Caso: conhecimento contextualizado relativo a uma experiência Problema + Solução Tipos de informação num caso: Idênticos aos de uma base de dados Nome: Produções Milagre das Rosas Número de Contribuinte: Capital Social: contos Tempo de Actividade: 2 anos Facturação anual: contos Pedido de Empréstimo: contos Resultado do pedido: concedido Spread: 1,05% Nome: Produções Milagre das Rosas Número de Contribuinte: Capital Social: contos Tempo de Actividade: 2 anos Facturação anual: contos Pedido de Empréstimo: contos Resultado do pedido: concedido Spread: 1,05% Problema Solução Caracterís ticas (features)

23 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Tarefa crítica: construção e organização da Base de Casos Base de Casos: Conjunto representativo de Casos cobrindo os objectivos do raciocínio incluindo tentativas para atingir esses objectivos tentativas bem sucedidas propor soluções tentativas falhadas evitar falhas Casos: históricos desenvolvidos com um perito no domínio

24 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Indexação Para acelerar o processo de Recolha demasiadameste genérica demasiados Casos demasiadamente específica insucesso na Recolha Nome: Belmiro Serpa Tinhas Idade: 52 anos Número de Doente: 2035 Morada: R. do Bem Viver, 7878 ANJOS Foto: Sexo: masculino Peso: 83 Kg Tipo de Sangue: A- ……………………. Nome: Belmiro Serpa Tinhas Idade: 52 anos Número de Doente: 2035 Morada: R. do Bem Viver, 7878 ANJOS Foto: Sexo: masculino Peso: 83 Kg Tipo de Sangue: A- ……………………. Características indexadas Características não-indexadas Indexação

25 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Recolha de Casos Técnicas mais comuns: Vizinho Mais Próximo (Nearest Neighbor Retrieval) Distâncias calculadas de acordo com uma Métrica de Semelhança Indução (Inductive Retrieval) Recolha usa Árvore de Decisão criada off-line

26 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Recolha pelo Vizinho Mais Próximo Exemplo: Empréstimos Bancários Representação gráfica das características indexadas: Rendimento Mensal Pagamento Mensal Um Caso

27 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Recolha pelo Vizinho Mais Próximo Rendimento Mensal Pagamento Mensal Casos bem sucedidos Casos mal sucedidos Novo Caso Possível Métrica de Semelhança: A B

28 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Recolha por Indução A Base de Casos é analisada É construída por indução uma Árvore de Decisão Algoritmo mais comum: ID3 A Árvore é usada para escolher o(s) Caso(s) a recolher

29 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Recolha por Indução Exemplo: Empréstimos Bancários Pagamento Mensal < 50c.? Rendimento Mensal > 250c.?Situação Laboral NãoSim Caso 1Caso 3Caso 2Caso 4 Recibo VerdeAssalariado SimNão

30 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Adaptação Tipos de Adaptação: Nenhuma (ex.: empréstimo bancário) Estrutural Usar regras ou fórmulas de adaptação para preencher ou alterar características Derivacional Reutilizar no Caso Corrente as regras ou fórmulas que produziram a solução no Caso Recolhido

31 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Algumas aplicações Diagnóstico de Falhas em Máquinas Diagnóstico de Redes de Computadores Análise de Crédito Previsão de Depósitos Geológicops Planeamento (de batalhas...) Compreensão de Linguagem Natural Projecto Criativo

32 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Algumas Aplicações Gestão de Redes Raciocínio Legal Atribuição de Responsabilidades em Seguros Diagnóstico médico Previsão Meteorológica Detecção de Fraudes Planeamento e Escalonamento

33 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa Books Janet Kolodner, Case-Based Reasoning, Morgan Kaufmann, 1993 David B. Leake (Ed.), Case-Based Reasoning: experiences, lessons and future directions, MIT Press,1996 Web Links Introductory material A. Aamodt & E. Plaza, Case-Based Reasoning: foundational issues, methodlogical variations ans systems approaches, AI Communications, Vol. 7, Nr. 1, March 1994, pp I. Watson, An introduction to Case-Based Reasoning, in Progress in Case-Based Reasoning, I. Watson (Ed.), 1995, pp

34 Raciocínio Baseado em Casos (CBR) © Carlos Bento, Amílcar Cardoso, Ernesto Costa História Schank 82 (MOPs) Kolodner 84 (CYRUS) Gentner 83, Carbonell 83,86 (Analogy)


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