Disciplina: Inteligência Artificial

Apresentação em tema: "Disciplina: Inteligência Artificial"— Transcrição da apresentação:

1 Disciplina: Inteligência Artificial
Curso: Sistemas de Informação Período: 7º Prof.: Fábio Martins de Oliveira Sistemas Baseados em Conhecimento

2 Conceitos e Definições
Para permitir que os problemas sejam tratáveis em tempo hábil, necessita-se de conhecimento. Quanto maior a quantidade e a qualidade de conhecimento específico (relativo ao problema), melhor será a sua performance.

3 Conceitos e Definições
Sistemas Baseados em Conhecimento são programas de computador que usam conhecimento representado explicitamente para resolver problemas.

4 Conceitos e Definições
Modelagem da realidade:

5 Conceitos e Definições
Um sistema de representação de conhecimento deve ter: Adequação Representacional: a habilidade de representar todos os tipos de conhecimento que são necessários no domínio. Adequação Inferencial: a habilidade para manipular as estruturas representacionais, de modo a derivar novas estruturas correspondentes ao novo conhecimento, inferido do velho.

6 Conceitos e Definições
Eficiência Inferencial: a habilidade de incorporar na estrutura de conhecimento, uma informação adicional que pode ser usada para direcionar a busca, nos mecanismos de inferência, para regiões mais promissoras. Eficiência Aquisitiva: a habilidade de, facilmente, adquirir novas informações. O caso mais simples é o de uma pessoa inserir, diretamente, o conhecimento na base de conhecimento. O ideal seria o programa ser auto-suficiente no controle da aquisição do conhecimento.

7 Aplicações de SBCs Interpretação: processamento de imagens, reconhecimento de fala e manuscritos, etc. Classificação: determinação de falhas em um sistema, dado um conjunto de sintomas.

8 Aplicações de SBCs Monitoramento: observação contínua do comportamento de um sistema a fim de realizar ações quando alguma situação específica acontece. Planejamento: determinação da seqüência de ações que devem ser realizadas para atingir uma dada meta.

9 Aplicações de SBCs Projeto: desenvolvimento das especificações de um objeto, de maneira a satisfazer um dado conjunto de requisitos (exemplo: sistemas de CAD – Computer Aided Design).

10 Estrutura de um SBC

11 Estrutura de um SBC Shell: programa responsável pelos mecanismos de inferência, composto de: Módulo de aquisição de dados: é responsável pela interação com o usuário, obtendo informações do problema em questão, através de sucessivas perguntas ao usuário. Motor de inferência: responsável pelo desenvolvimento do raciocínio. Módulo de explicações: responsável pela explicação, ou justificativas, das conclusões obtidas e dos motivos pelos quais o SBC fez determinadas perguntas.

12 Estrutura de um SBC Base de Conhecimento: onde está armazenado todo conhecimento sobre um determinado domínio descrito por um formalismo processável computacionalmente. Base de Dados: contém os dados / informações que caracterizam o problema.

13 Estrutura de um SBC Memória de Trabalho: onde são armazenadas as conclusões intermediárias de um processo de raciocínio e as respostas fornecidas pelo usuário durante a interação. Interface: responsável pela obtenção de informação junto ao usuário, além da apresentação de resultados e explicações.

14 Representação do Conhecimento
Uma Representação de Conhecimento pode ser entendida como uma forma sistemática de estruturar e codificar o que se sabe sobre uma determinada aplicação, devendo ser:

15 Formas de Representação do Conhecimento
Representação Lógica: representação do conhecimento através formalismo fornecido pela Lógica Matemática. homem(Sócrates) homem(Platão) V (para todo) x: homem(x) →mortal(x) A linguagem PROLOG é a mais usada e conhecida que utiliza os princípios da lógica matemática.

16 Formas de Representação do Conhecimento
Sistemas de Produção: sistemas baseados em pares condição-ação denominados regras de produção. São compostos de: Base de Dados: contém dados informados pelo usuário sobre o problema ou gerados pelas próprias regras durante a execução (estado). Regras de Produção: conjunto de regras que operam sobre a base de dados, modificando-a. Estratégia de Controle: também denominado interpretador de regras, é o módulo responsável pela execução do sistema e pela identificação da solução sinalizando quando o sistema deve parar.

17 Formas de Representação do Conhecimento
Exemplo de SP: Base de Dados: par de valores (x,y), onde o primeiro elemento representa o volume de água contido na jarra de 4 litros e o segundo elemento representa o volume de água contido na jarra de 3 litros. Assim, o estado inicial (as duas jarras vazias) é representado como (0,0) e o estado final como (x,2).

18 Formas de Representação do Conhecimento
Regras de Produção:

19 Formas de Representação do Conhecimento
Sistemas Baseados em Regras: surgiram a partir dos Sistemas de Produção e evoluíram utilizando resultados das pesquisas em lógica. As regras têm a forma geral se <condições> então <conclusões> e os mecanismos de inferência utilizados para gerarem novos fatos são baseados na lógica.

20 Formas de Representação do Conhecimento
Árvore de Decisão: estrutura que consiste de uma hierarquia de nós internos e externos que são conectados por ramos. O nó interno, também conhecido como nó intermediário, é a unidade de tomada de decisão que avalia através de teste lógico qual será o próximo nó descendente ou filho. Em contraste, um nó externo, também conhecido como folha ou nó terminal, está associado a um rótulo ou a um valor.

21 Formas de Representação do Conhecimento
Árvore de Decisão

22 Processo de Desenvolvimento de um SBC
Planejamento: levantamento das informações necessárias ao desenvolvimento do SBC. Aquisição do Conhecimento: adquirir os conhecimentos que serão armazenados na Base de Conhecimento. Implementação: representação formal do conhecimento. Validação e Refinamento: verificação do funcionamento correto do sistema e da satisfação do cliente.

23 Tipos de Ferramentas de Suporte à Construção de SBCs
Ferramentas de Apoio: interfaces que possibilitam o desenvolvimento de SBCs. Shells: oferecem um esquema de Representação de Conhecimento e Motor de Inferência.

24 Aquisição de Conhecimento
O processo de Aquisição de Conhecimento é o gargalo na construção dos SBCs. É a fase mais importante da construção de um SBC. Aquisição de conhecimento é “a transferência e transformação do conhecimento especializado com potencial para a resolução de problemas de alguma fonte de conhecimento para um programa”.

25 Fases do Processo de Aquisição de Conhecimento
Fase Identificação: O objetivo desta fase é definir o escopo de atuação, a classe de problemas envolvidos, o tipo de tecnologia que pode ser usada, a complexidade da tarefa e a viabilidade financeira de construção do sistema. O projetista do sistema deve identificar: A classe do problema que o SBC deverá resolver; Os dados sobre os quais o sistema irá operar; Os critérios para classificar as soluções nos contextos de funcionamento do sistema; A maneira como o problema deve ser resolvido.

26 Fases do Processo de Aquisição de Conhecimento
Fase Conceituação: O objetivo desta fase é a formulação dos conceitos importantes do problema e as relações entre esses conceitos (causa-efeito, por exemplo). O projetista deve: Fazer entrevistas estruturadas seguindo um conjunto de perguntas formuladas pela análise do material coletado na fase anterior; Coletas casos para serem usados para modelagem e teste do SBC; Observar o especialista no trabalho.

27 Fases do Processo de Aquisição de Conhecimento
Fase Formalização: O objetivo desta fase é a modelagem computacional do problema em questão, onde o projetista define a natureza do espaço de busca e como a busca deve ser conduzida. O projetista deve: Escolher o formalismo que melhor se adapte para representar o problema/solução; Definir o espaço de busca do problema; Definir o espaço de soluções para o problema; Definir os métodos de busca a serem utilizados; Identificar as limitações do SBC.

28 Fases do Processo de Aquisição de Conhecimento
Fase Implementação: O objetivo desta fase é obter um protótipo de sistema que deve ser validado pelo especialista. O projetista deve: Desenvolver ou orientar a codificação do SBC em uma linguagem de programação.

29 Fases do Processo de Aquisição de Conhecimento
Fase Teste: O objetivo desta fase é verificar se o SBC atende ao propósito para o qual foi desenvolvido. O projetista deve: Avaliar junto com os especialistas o desempenho do SBC, submetendo-o a um conjunto representativo de casos de teste.

30 Fases do Processo de Aquisição de Conhecimento
Fase Manutenção: O objetivo desta fase é permitir alterações no SBC durante seu período de uso para lidar com as novas demandas, com modificações do ambiente de uso do sistema, etc. Ou seja, atualizar o sistema para atender novas demandas. O projetista deve: Implementar as devidas alterações no SBC, dentro do possível, e a um custo razoável para ambas as partes (desenvolvedor/cliente), para ao caso de novas funcionalidades.

31 Perguntas???