CARRERA: ING. EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

ASIGNATURA: INTELIGENCIA ARTIFICIAL

DOCENTE: ING. LUCA MARTNEZ ESPINOZA

PARTICIPANTES:

MARIO A. RAMREZ ARANDA ALBERTO J. BARBOSA TREJO KEMISH M. SALINAS GUILLERMO

FECHA DE ENTREGA: 07/MAYO/2015

Ingeniera en Sistemas ComputacionalesResumen | Sistemas Basados en el Conocimiento

Nombre de la asignatura: Inteligencia ArtificialNombre del profesor: Ing. Luca Martnez Espinoza

Unidad: 3Representacin del conocimiento y razonamientoActividad: No. 1Resumen | Sistemas basados en el conocimiento

Fecha de entrega: 07/Mayo/15Equipo:Mario Alfonso Ramrez ArandaKemish Marvin Salinas GuillermoAlberto Jess Barbosa Trejo

Fuentes de informacin:

(s.f.). Obtenido de http://ocw.uc3m.es/ingenieria-telematica/inteligencia-en-redes-de-comunicaciones/material-de-clase-1/03-sistemas-basados-en-conocimientoMorales, E. (25 de Agosto de 2009). Sistemas Basados en Conocimiento. Obtenido de http://ccc.inaoep.mx/~emorales/Cursos/Representa/node14.htmlPea Ayala, A. (2006). Sistemas basados en Conocimiento. Obtenido de INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL: http://www.wolnm.org/apa/articulos/Sistemas_Basados_Conocimiento.pdf

Ttulo:

SISTEMAS BASADOS EN EL CONOCIMIENTO

Introduccin:

En el siguiente trabajo hablaremos acerca de los Sistemas Expertos, o ms bien conocidos como Sistemas Basados en el Conocimiento, los cuales son sistemas que resuelven problemas utilizando una representacin simblica del conocimiento humano.

La importancia de estos radica en que basan su rendimiento en la cantidad y calidad del conocimiento de un dominio especfico, y no tanto en las tcnicas de solucin de problemas. Esto representa un paso delante de los sistemas de informacin convencionales al pretender representar funciones cognitivas del ser humano como aprendizaje y su razonamiento.

Esta clase de aplicaciones se hacen presentes en las contribuciones de la Inteligencia Artificial; ellos representan el conocimiento de los especialistas de una rama en la que se procura su aprovechamiento para tareas de diagnstico, enseanza y control. Estn conformados por un mecanismo de aprendizaje, una base de conocimientos, un motor de razonamiento y medios de comunicacin hombre mquina. Por tal motivo, en este ejemplar abarcaremos ms acerca del tema describiendo las caractersticas y los componentes del mismo.

Contenido:

Un Sistema Basado en el Conocimiento o Sistema Experto se puede definir como un sistema que resuelve problemas utilizando una representacin simblica del conocimiento humano.

Un Sistema Experto es un sistema computacional que adquiere conocimiento especializado en un campo especfico para explotarlo mediante mtodos de razonamiento que emulan el desempeo del experto humano en la solucin de problemas.

Generalmente un Sistema Experto puede comprender:

Amplio conocimiento especfico a partir del campo de inters. Aplicacin de tcnicas de bsqueda y heursticas. Habilidad para inferir nuevos conocimientos a partir de los actuales y de las experiencias obtenidas durante su operacin. Procesamiento simblico. Capacidad para explicar su propio razonamiento. Empleo de diversas tcnicas de solucin de problemas.

Para destacar la naturaleza de un Sistema Experto, se debe apreciar los rasgos del experto humano: l es una persona competente en un rea determinada del conocimiento que cuenta con un largo periodo de preparacin y prctica, la cual al aprovecharse se traduce al siguiente desempeo en comparacin con otra persona no especializada.

En su desempeo los Sistemas Expertos, deben resolver los problemas como lo hacen sus smiles humanos, es decir en menor tiempo, con mayor eficacia y precisin.

Cualidades de los Sistemas Expertos

Entre los rasgos ms relevantes de los Sistemas Expertos destacan:

El proceso de buscar los conocimientos apropiados y a partir de stos deducir nuevos conocimientos constituye un elemento clave del procesamiento de un Sistema Experto. Capacidad de representacin simblica del conocimiento y razonamiento. Referencia a un dominio de conocimiento tcnico y altamente especializado. Capacidad de proceder heursticamente ms que algortmicamente en la bsqueda de soluciones. Est obligado a explicar sus razonamientos, preguntas y conclusiones. Alto grado de efectividad en la resolucin de problemas. Genera mltiples soluciones por contemplar varias hiptesis. Puede usar datos errneos, reglas inciertas, manejo de incertidumbre. Emplea generalmente interfaz de lenguaje natural. Interaccin con el humano o con el medio que controlan.

reas De Desarrollo Entre los campos donde se aplican los Sistemas Expertos destacan:

Medicina. Gran parte de los Sistemas Expertos que se han desarrollado se aplican en el rea de la medicina, donde su funcin es realizar diagnsticos de enfermedades basados en el clculo de probabilidades. Finanzas. Es un campo importante debido a las grandes inversiones realizadas por entidades financieras, bancarias y aseguradoras. Industria: El reto de los Sistemas Expertos industriales se centra en la necesidad de que se comuniquen con dispositivos sensores, bases de datos, dispositivos de mando y accionamiento en tiempo real. Electrnica. Se orientan al diseo, diagnstico y reparacin. El uso de Sistemas Expertos se debe a la creciente complejidad de los circuitos y al gran nmero de parmetros a considera en los mismos. Militar. En actividades de monitoreo, diseo, planeacin, educacin y control. Agricultura. Diagnstico y tratamiento de tierras, control de plagas y creacin de nuevos herbicidas. Arqueologa. Para determinar la antigedad de los restos arqueolgicos, composicin de las piedras. Geologa. Se emplea en la exploracin de suelos, bsqueda de recursos, etc. Meteorologa. Se aplica en la previsin meteorolgica, control y administracin de recursos hidrogrficos. Qumica. Estudio de las propiedades de compuestos, interpretacin de los resultados obtenidos en los anlisis, planificacin de los procesos de sntesis.

Arquitectura

Los Sistemas Expertos emplean una amplia variedad de arquitecturas especficas a las aplicaciones, sin embargo se puede generalizar un mdulo de componentes que normalmente se deben integrar en cualquier mbito.

Figura 1: Arquitectura general de los componentes de un Sistema Experto

El usuarioEl usuario de un Sistema Experto puede operar la aplicacin en cualquiera de las siguientes modalidades:

Verificador: Intenta comprobar la validez del desempeo del sistema. Tutor: Brinda informacin adicional al sistema o modifica el conocimiento. Alumno: Busca rpidamente desarrollar pericia personal relacionada con el rea especfica mediante la recuperacin de conocimientos organizados y condensados del sistema. Cliente: Aprovecha la pericia del sistema en el desempeo de tareas especficas.

Interfaz hombre-mquinaEs el subsistema responsable de:

Interactuar con el usuario: Inicia, desarrolla, suspende, reanuda y la sesin. Establecer el protocolo de dilogo: Mediante parmetros, mens, conos, lenguaje natural o cualquier otro medio de expansin, como el reconocimiento de voz y sensores y servomecanismos que operan en tiempo real. Explicar el comportamiento del sistema: Debe ser capaz de argumentar las razones por las que formula cierta pregunta, hace un razonamiento y llega a una conclusin especfica.

Mquina de inferencia Conocida como motor, se encarga de:

Representar los mecanismos de solucin: Son los procedimientos que identifican y resuelven el problema, adems de evaluar las alternativas de solucin. Implementar los criterios de bsqueda: Conforme a la naturaleza del problema, disea bsqueda ciegas, heursticas o aplica mtodos ms ad-hoc, como agenda, alfa-beta y pizarrn. Fundamentar la inferencia: Congruente al tipo de conocimiento representado en la base de conocimiento establece el mtodo de inferencia correspondiente; por ejemplo; al emplear reglas de predicados entonces har uso de la resolucin unificacin.Base de conocimientos Constituye el acervo de conocimiento especializado del Sistema Experto, consta de:

El formalismo para representar conocimiento: Emplea una o varias tcnicas que permiten caracterizar y organizar conocimiento especfico; por ejemplo; frames, redes semnticas y scripts. Un administrador: Responsable del almacenamiento, recuperacin y actualizacin en las estructuras de representacin correspondientes. Servicio: Es el mecanismo encargado de responder a las demandas de acceso a elementos especficos de conocimiento (reglas, hechos, objetos, etc.) efectuados por el motor de inferencia y el mdulo de aprendizaje.

Mecanismo de aprendizaje Es el mdulo responsable de adquirir nuevo conocimiento y actualizar el existente, alterando a los subsistemas:

Base de conocimientos: Modifica las declaraciones de conocimiento, agrega nuevas, verifica la consistencia entre ellas, resolviendo los conflictos. Mquina de Inferencia: Puede cambiar los mecanismos de inferencia, depurar las heursticas y mtodos de bsqueda, en aras de hacer ms eficiente la solucin de problemas, aprovechando la experiencia en la solucin de problemas semejantes Interface Hombre-Mquina: Entre ms refinado sea el conocimiento y los mecanismos de inferencia, ms eficiente deber ser la comunicacin con el usuario. Tambin sufrirn alteracin los argumentos de explicacin Inclusive, se puede personalizar el lenguaje en funcin al usuario y problema, como fruto de las sesiones previas.

Base de datos Es el depsito de conocimiento complementario a la base de conocimientos que por su naturaleza, representacin y manipulacin se concibe como dato o informacin. El empleo que se deriva de este mdulo es:

Almacenamiento de datos. Todos aquellos elementos del dominio de conocimiento del Sistema Experto, los especficos al problema y los particulares del usuario pueden registrarse en archivos o tablas convencionales. Administracin: Ofrece los servicios de insercin, acceso, actualizacin y borrado de datos, seguridad, integridad, confiabilidad, respaldo y restauracin y monitoreo de la informacin.

Memoria de trabajoEs el depsito de almacenamiento del cdigo, conocimiento y resultado de las inferencias que se genera a lo largo de la sesin, donde se desarrolla la solucin del problema. En esta rea se realiza:

La representacin del Espacio de estados: Que corresponda a la bsqueda de la solucin La administracin de la red o estructura de conocimientos: Que se emplea para representar a los estados iniciales, intermedios y finales del problema.

Normalmente la memoria de trabajo se implementa en la memoria principal del ordenador con el posible respaldo del almacenamiento secundario.

Perfil General Del Funcionamiento De Un Sistema Experto

La interface Hombre mquina es el modulo responsable de controlar la operacin del sistema experto. Activa el inicio de la sesin, su desarrollo y conclusin. De acuerdo al procedimiento que define el problema de la interface expresa las preguntas al usuario o se encarga de extraer los parmetros que permitan aclarar y justificar la interrogacin.

Durante la bsqueda de soluciones, establecer la comunicacin que haya lugar entre el motor de inferencia y el mecanismo de aprendizaje con el usuario.

Ejemplos De Sistemas Expertos

A continuacin se presenta algunos ejemplos de sistemas expertos

DartSistema inteligente de autodiagnstico contenido.

DeltaExperto en reparacin de locomotoras elctricas y disel.

Director IdealDel banco Santander. Valoracin de la situacin financiera de una empresa o cliente.

DrendalEs un sistema que determina la estructura molecular de los compuestos qumicos a partir de una informacin primaria, procedente de ensayos.

Eao GuidonEnseanza asistida por ordenador.

EmycinEs una versin independiente del dominio de Mycin, que contiene todo lo de este ltimo, excepto su conocimiento sobre enfermedades infecciosas de la sangre, facilitando el desarrollo de aplicaciones de diagnsticos de otros tipos, como es el caso de Puff para enfermedades pulmonares.

ExpertEs un lenguaje de construccin de sistemas expertos que evoluciona a partir de Casnet. Se ha utilizado principalmente, para construir modelos de consulta en oftalmologa, endocrinologa y reumatologa.

Expert EdgeConcesin de crditos y prstamos.

FreshPlaneacin estratgica y de misiones de sensores.

Hearsay IIInterpretacin del lenguaje hablado.

IGCDiagnsticos de control de calidad.

MacsymaDesarrollado en el MIT para la realizacin de clculos matemticos clsicos (integracin de funciones, ecuaciones diferenciales y clculo matricial).

MetadrendalAade conocimiento de anlisis a Drendal, para proponer y seleccionar reglas de fragmentacin de estructuras orgnicas.

MycinDiagnstico y terapia de enfermedades infecciosas bacterianas.

NeomycinBasado en Mycin, para la enseanza en medicina.

NeurologistNeurologa.

Pilots AssociatesManejo de vehculos y proyectiles semiautomticamente.

PlanpowerPlanes de inversin.

PoliticsEstrategia a utilizar en las conversaciones de desarme.

La ingeniera de conocimientoLa Ingeniera de Conocimiento es la disciplina orientada a la creacin de sistemas basados en conocimiento para el anlisis y solucin de problemas de un dominio especfico como la visin, el lenguaje y el aprendizaje.rea del expertoSistema ExpertoFUENTE DECONOCIMIENTOSINGENIERADE CONOCIMIENTOSISTEMABASADO EN CONOCIMIENTOSTransformacin derepresentaciones

Aunque los conocimientos pueden conseguirse de una variedad de fuentes, incluyendo la documentacin y los sistemas de informacin existentes, la mayor parte se obtiene de personas expertas. El conocimiento suministrado por el experto, tiene un alto grado de especializacin orientada hacia un tema especfico.

El Ingeniero de Conocimientos Es la persona que obtiene los conocimientos del experto y los representa en el sistema basado en conocimientos. El ingeniero plantea las preguntas al experto, estructura sus conocimientos y los implementa en el sistema. En la creacin de la aplicacin, el ingeniero y el experto trabajan muy unidos.

El primer paso consiste en identificar los problemas que deben ser resueltos por el sistema, es decir, se precisa el mbito de trabajo. Aqu se incluye ya al usuario, sus requerimientos tcnicos y operacionales.

Una vez delimitado el dominio, hay que extraer y representar los conocimientos del experto. l debe comprobar constantemente si su conocimiento ha sido transmitido de la forma ms conveniente. El ingeniero del conocimiento es responsable de una implementacin correcta, pero no de la exactitud del conocimiento. La responsabilidad de esa precisin recae en el experto.

El conocimiento representa la piedra angular de la capacidad de un Sistema Experto, entre los tipos de conocimiento que se pueden representar estn: Objetos: nieve blanca

Sucesos: maana llover

Ejecucin: probar teoremas

Metaconocimiento: conocimiento del conocimiento

Objetos: Representan clases y describen objetos: Por ejemplo Los pjaros tienen alas, la nieve es blanca. Sucesos: Son las acciones y eventos del mundo, por ejemplo: El sol se eclipsar maana. De manera que es necesaria la representacin de una secuencia de sucesos y sus relaciones causa-efecto. Ejecucin: Es el conocimiento de cmo hacer las cosas, envolviendo objetos y sucesos. Por ejemplo: componer sentencias o probar teoremas involucra un conocimiento de ejecucin. Metaconocimiento: Es el conocimiento acerca de lo que nosotros conocemos. Por ejemplo, a menudo sabemos la extensin y origen de nuestro conocimiento sobre un objeto particular, el grado de confianza de cierta informacin o la importancia relativa de hechos especficos del mundo.

Tipo De Software Apropiado A La Creacin De Sistemas Expertos

Existen varias clases de herramientas para crear Sistemas Expertos, con opciones de funcionalidad y requerimientos de equipo. En general, las herramientas para Sistemas Expertos se pueden pensar como cubriendo un espectro. Este espectro se mueve desde el nivel ms inferior de los lenguajes de programacin de propsito general hasta niveles ms grandes de desarrollo, como se describe a continuacin:

Paradigmas

Pueden desarrollarse Sistemas Expertos en diferentes lenguajes de programacin, sin embargo hay algunos que son especialmente adecuados en funcin al paradigma de programacin al que pertenecen. Entre los principales enfoques de programacin estn:

Procedimiento: Esta definicin cubre la programacin algortmica. Declarativos: Se especifica la naturaleza del problema y sus caractersticas, dejando la eleccin del procedimiento de solucin a los mecanismos de operacin contenidos en la propia herramienta, que interpreta las especificaciones y genera la solucin o genera un programa ad-hoc responsable de producirla. Lgica: Es la descripcin de un problema con hechos y reglas. Funcional: La solucin de un problema se consigue con la aplicacin de funciones. Orientada al objeto: Las entidades del problema se definen como objetos y su funcionamiento se especifica como mtodos. Estos mtodos producen resultados especficos.

Lenguajes de programacinSi bien se pudiera considerar el empleo de lenguajes convencionales como C, Pascal o Fortran en la creacin de un Sistema Experto, es mucho ms recomendable emplear aquellos pertenecientes al campo de la Inteligencia Artificial, como es el caso de:

LISPEs el lenguaje ms popular de la Inteligencia Artificial, orientado al proceso simblico de conocimiento mediante el empleo de funciones y listas; a partir de una coleccin mnima el usuario construye sus propias funciones para crear aplicaciones complejas que usan la recursividad y el macroproceso.

PrologPresenta el conocimiento en forma de predicados que aparecen en forma de hechos, reglas y preguntas. Los hechos y reglas definen la base de conocimientos. Las preguntas son tratadas por el demostrador de teoremas que comprueba si el predicado a demostrar puede deducirse de la base de conocimientos. Este mecanismo de control usa la unificacin y backtrack.

INTERLISP-DEs un sistema de programacin LISP interactivo desarrollado para terminales de trabajo con capacidad de realizacin de grficos, abarca funciones predefinidas y un entorno de programacin, dispone de un intrprete y un compilador de gran ayuda en la programacin de procesos paralelos y en la conexin de terminales de trabajo a una red de ordenadores. La interfaz de usuario usa ventanas y mens.

Shell

Un shell es un Sistema Experto que contiene una base de conocimientos vaca, contiene el mecanismo de inferencia, el componente explicativo y a la interfaz de usuario. Ya que el mecanismo de inferencia depende del problema, no existe ningn shell para todas las aplicaciones, sino que hay que buscar un shell apropiado para cada aplicacin. Tambin es posible que haya que desarrollar adicionalmente partes del mecanismo de inferencia. Segn el tamao de esta parte tendr que pensar si la aplicacin de un shell determinado sigue siendo apropiada. Cuando el ingeniero del conocimiento conoce bien el shell, es decir, sabe exactamente cmo son procesadas las reglas, entonces slo tendr que concentrarse en la creacin de la base de conocimientos.Conclusin:

Debido a que la adquisicin de conocimientos es una tarea difcil que consume tiempo, resulta til auxiliar al ingeniero de conocimientos una herramienta que le permita junto con el experto construir el sistema conjuntamente. Tal herramienta posibilita que un experto que no est familiarizado con las complejidades del diseo de un Sistema Experto construya un sistema casi en la misma forma en que la introduccin del Fortran permiti a la comunidad cientfica escribir programas sin entender a los equipos de cmputo o lenguaje de mquina.

Tradicionalmente se considera la creacin de un Sistema Experto como un proyecto de investigacin o acadmico, sin embargo cada vez aparecen aplicaciones orientadas al ambiente comercial, sobre todo aquel donde existe gran inversin informtica y se reconoce el lmite de los sistemas en cuanto a la evaluacin de grandes cantidades de informacin y la toma de decisiones.

Por ejemplo, en el mbito financiero existe el bur de crdito que se alimenta de los crditos y cobros que las instituciones otorgan a los clientes, estas aplicaciones evalan cada compromiso del usuario, su comportamiento en el pago de sus obligaciones en comparacin a los trminos de plazo e inters. Con base al registro de cada operacin se determina el nivel de cumplimiento del interesado y sirve como antecedente para otorgar un nuevo prstamo.

Ante el empleo de recursos computacionales ms poderosos, el acceso a diversos bancos de informacin en cualquier parte del mundo, se hace evidente la falta de asimilacin de tanto conocimiento que est disponible a las empresas y personas usuarias. Es por ello, que se requieren sistemas sofisticados capaces de aprovechar ese cmulo de informacin, haciendo la interpretacin y uso adecuados, conforme al mbito de aplicacin al cual estn orientados. Por tales motivos, se considera que los Sistemas Expertos representan una alternativa para atender esta clase de demandas.