Representacion Del Conocimiento Prolog

8/12/2019 Representacion Del Conocimiento Prolog

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Area de Computacin e InteligenciaArtificial

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Representacin del conocimientomediante lgica formal

Introduccin a PROLOG


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Representacin del conocimiento

Lo que nos interesa es la representacin, es decir,la modelizacin del conocimiento

Orientaciones:

Simblica: la descripcin del comportamiento inteligente se

basa en sistemas simblicos, ms o menos formalizados

Conexionista: para describir el comportamiento inteligentese modelizan sistemas neuronales


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Representacin del conocimiento

Tratamos de encontrar la forma de modelizar quesea apropiada para el tratamiento computacional

de la inferencia.

Debe tener en cuenta que la inferencia se realizasobre conocimiento incompleto o incierto

(aproximado o con incertidumbre): No sabemos si el paciente tiene paludismo

Muy posiblemente el paciente tiene una

infeccin en la faringe


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Sistemas basados en el

conocimiento El componente principal de un sistema basado en

conocimiento (en adelante, SBC) es su base de

conocimientos, o BC.

En realidad slo es un conjunto de representaciones

de ciertos hechos acerca del mundo. A cada una de

estas representaciones se le denomina oracin. Lasoraciones se representan en un lenguaje llamado

lenguaje para la representacin del conocimiento,

que puede ser un lenguaje natural (como el queusamos nosotros) o un lenguaje formal (por ejemplo

un lenguaje de programacin).


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conocimiento Sobre esta base de conocimientos podra hacer varias

acciones, como tratarla para llegar a una conclusin

(proceso llamado inferencia) o incluso modificarla(aprendizaje) para adaptarla a otros planteamientos.

Esquemticamente se pueden describir las acciones que

puede realizar un SBC de la siguiente forma:1.El SBC informa a la BC lo que percibe.

2. Se le pregunta a la BC cul es la accin que debe emprender. Esta puede

estar decidida por un conjunto de reglas preestablecidas, o necesitar de un

proceso de inferencia para llegar a la decisin.

3. El agente realiza la accin que haya decidido de acuerdo a ese proceso de

inferencia.

4. Aprender y posiblemente modificar su BC de acuerdo a lo realizado y a si se

ha conseguido el objetivo perseguido o no.


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conocimiento Estas acciones se corresponden con las siguientes funciones cognitivas:

Percepcin, o cmo es la entrada de informacin sensorial del mundo que nosrodea.

Conocimiento, o cmo representamos esa informacin proveniente de lossentidos.

Memoria, o de qu forma almacenamos esa informacin en nuestro sistemacognitivo.

Razonamiento, o cmo tratamos esa informacin para realizar inferencias y llegara conclusiones vlidas.

Bsqueda de soluciones

Accin, o cual va a ser la respuesta que se va a dar en funcin quiz del proceso deinferencia realizado.

Lenguaje natural Procesos de consciencia, o cmo somos conscientes de que tratamos con

informacin, de cmo realizar una metacognicin de nuestro sistema cognitivo (sieso es posible) y de cmo puedo saber que yo soy yo y no la persona con la que

estoy hablando.


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conocimiento Aqu trataremos de los procesos de representacin del

conocimento (tanto desde el punto de vista simblico

como conexionista), de los procesos de razonamientotanto formal como informal (o con incertidumbre) y delos procesos de aprendizaje.


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Formalismos de representacin

Lgicas (clsica, multivaluadas, modales ydifusa)

Reglas de produccin (con incertidumbre -

MYCIN)

Redes semnticas y causales (bayesianas)

Marcos y guiones

Redes neuronales y sistemas neuroborrosos.


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Construccin de una base deconocimientos mediante la lgica

formal En principio, un lenguaje de representacin del

conocimiento consta de dos aspectos bsicos: Sintxis, que explica cmo es la forma en que se construyen las

oraciones como combinacin de estructuras ms sencillas (porejemplo las palabras en un lenguaje natural). As podemos decirque la oracin Un bueno ser jefe justoest sintcticamente malconstruida, debido a los signos o elementos de esta oracin estnmal ordenados.

Semntica, que explica la correspendencia entre los elementos o

signos que componen un lenguaje y los objetos que representan.Por ejemplo podemos decir que la palabra juez designa a unapersona que imparte justicia.


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formal Podramos hacer una analoga entre forma y contenido

respectivamente.

Y a partir de aqu podemos definir el concepto deinferenciacomo el proceso que lleva de unas premisas auna conclusin, y que en principio puede ser vlida o no.

Pero, qu entendemos por validez, o por una oracinvlida? Se dice que una oracin es vlida si y slo si esverdadera en todos y cada uno de los casos posibles,

independientemente del objeto que representen.


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formal As tambin se suele hablar de validez formalo de que un

razonamiento es formalmente vlidocuando dadas unas

premisa necesariamentese obtiene una conclusinconcreta. A stas oraciones que son necesariamenteverdaderas se les conoce con el nombre de tautologas

Por ejemplo, si decimos que Todos los perros ladrany quePipo esun perro, de sto podr concluir quePipo ladra.


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Tipos de razonamiento

Asu vez, un razonamiento puede ser deductivo, si la informacincontenida en la conclusin no aporta ningn conocimiento que no se

pueda deducir de forma inmediata de las premisas (como es el casoanterior) o inductivocuando de la informacin contenida en laspremisas no se infiere de forma inmediata la conclusin.

Por ejemplo deMercurio gira en una rbita elptica, Venus gira en

una rbita elptica, la Tierra gira en una rbita elpticapodemosinferir quePlutn gira en una rbita elptica, pero eso no esnecesariamente verdadero. A lo sumo ser verdadero con una ciertaprobabilidad o plausibilidad, y as llamaremos a estos razonamientos

razonamientos probabilsticoso plausibles. stos razonamientos sonlos que se usan en ciencia y los que aportan de verdad conocimiento.


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Tipos de razonamiento

Por ltimo, llamaremos modeloa un mundo en el que una oracin esverdadera bajo una determinada interpretacin. Y as, habr oraciones

que sern verdaderas en un determinado modelo y otras que no. Por lo tanto disponemos de un lenguaje formal, que ser independiente

del modelo en el que se site, y que nos permitir representar todos loselementos u objetos de un modelo (o mundo) mediante signosde

forma no ambigua, un conjunto de reglas (reglas de formacin) paramanipular esos signos y efectuar inferencias para llegar a conclusionesy un conjunto de reglas de transformacinque permitir transformaruna combinacin bien construida en otra igualmente bien construida.

Estos elementos constituyen lo que se denomina lgica.


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Lgica

Podemos distinguir dos tipos dentro de lo que se llama lgica clsica(aquella que la conclusin, si es verdadera lo es con certeza, es decir, sin

ningn grado de probabilidad, mientras que hay otros tipos de lgicas noclsicas, como puede ser la lgica difusa -o Fuzzy Logicen el que unaconclusin slo es verdadera con un cierto grado de certeza)

Lgica propositivao lgica de enunciadoscuando los signos que

manejamos son proposiciones completas (por ejemplo, apodrasignificar el perro de Juan es negro, y usaremos smbolos llamadosconectorespara hacer oraciones ms complejas, como por ejemplo elperro de Juan es negro y no lleva correa.

Lgica de predicados de primer orden, en el que manejamos objetos ypredicados sobre objetos, as comopropiedades(hermano de, padre de),cuantificadores(algunos, todos, ningn) y conectores.


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Lgica

Lgica de predicados de orden superioren el que podemos hacerinferencias sobre la lgica, es decir, tener un conocimiento que

podramos llamar metalgico. Lgicas multivaluadas, en las que tratamos con varios valores de

verdad, como por ejemplo las trivaluadas de Kleen y de Lukasiewiczdonde se introduce el valor 1/2para las proposiciones cuyo valor de

verdad es indeterminado (por ejemplo las proposiciones futuras). stas sern las herramientas de que dispondremos para

representar el conocimiento. As que vamos a ver cmo construiruna base de conocimientos en base al lenguaje utilizado para

representar los conceptos. En principio elegiremos la lgica depredicados como un buen lenguaje para hacerlo.


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Elementos de una base de

conocimientos Predicados: atributos de los elementos

Elementos: proposiciones.

Constantes:se escriben en minsculas, por ejemplopedro,

gripe.

Variables lgicas: Las vriables en Prolog no son

variables en el sentido habitual, por eso las llamamosvariables lgicas. Se escriben como una secuencia de

caracteres alfabticos comenzando siempre por mayscula

o subrayado. Por ejemplo Persona, X, _

La variable annima: todas ellas se representan medianteel smbolo de subrayado _.

Operadores.El operadorY se representa por ,


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Elementos de una base de

conocimientos Hechos: expresan relaciones (predicados) entre

elementos (proposiciones). Deben acabar en punto.

Por ejemplo es(juan,alto).

Reglas: condiciones si-entonces. Se escribe primero el

consecuente y luego el/los antecedentes.

Por ejemploes(X, espaol):-nacio(X,madrid).


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Proceso de razonamiento

Base de conocimiento: hechos y reglas.

Objetivos

Unificacin


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El shell de Prolog

?- El smbolo ?- nos indica la zona donde podemos escribir losobjetivos a ejecutar.

Mi primer objetivo Swi-Prolog 1.4 #0: Sat Nov 27 19:27:11 1999

?- t(X,3) = t(4,Z).

X = 4,

Z = 3

yes

Observese que los objetivos acaban en un punto (.), si pulsamos intro

antes de escribir el punto

ocurre un salto de lnea, pero nada ms. Cuando escribimos el punto y

pulsamos INTRO es cuando

se ejecuta el objetivo.


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El shell de Prolog

A continuacin, el shell nos dice si el objetivo tiene xito o no, y cualesson las ligaduras de lasvariables. Despus aparece un signo de interrogacin (?). En estemomento es cuando le podemospedir que nos muestre otra solucin tecleando un punto y coma (;) ypulsando INTRO:

Swi-Prolog 1.4 #0: Sat Nov 27 19:27:11 1999 ?- t(X,3) = t(4,Z).

X = 4, Z = 3 ? ;

no ?-


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El shell de Prolog

Como no hay ms soluciones en nuestro ejemplo, el shell dice "no" ynos permite escribir otro objetivo.

Compilando y cargando codigo ?- consult(c:/prog1.pl').

yes

?-

Obsrvese que el nombre del fichero fuente (y su ruta, si es necesario)

se escribe en un trmino entre comillas simples. Esta es la forma

habitual de escribir nombres de fichero.


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Eficiencia

Ordenacin de clusulas:

1 las ms especficas

2 las ms generales (con recursividad)Ejemplo:

antecesor(X,Y):-padre_de(X,Y).

antecesor(X,Y):-padre_de(X,Y),antecesor(Z,Y).

Ordenacin de trminos dentro de una clusula:

1 los trminos ms especficos

2 los trminos ms generales (recursivos)

Ejemploantecesor(X,Y):-padre_de(X,Y),antecesor(Z,Y).


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Operadores

Desigualdad \== Comprueba si dos trminos son distintos

Desigualdad aritmtica =\= Verifica la desigualdad de dos expresiones

Operadores lgicos y aritmticos: < > =< >= Aritmticos: + - * / abs ^(potencia) max min

Asignacin [is]. Evala la segunda expresin e intenta asignar el valor

obtenido a la variable. No es conmutativo!

Ejemplo: Incremento(X,Y):-Y is X+1 Negacin: not millonario(X), o not(X=:=0)

Agregar hechos: assert(padre_de(luis,pepe)).

NOTA: deben ser procedimientos dinmicos, no estticos. Para convertir

un trmino en dinmico debo agregar a la BC el siguiente procedimiento::-dynamic padre_de/2.

Eliminar hechos:retract(padre_de(luis,pepe)).


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Listas

[a,b,c] Lista con tres elementos

[ ] Lista vaca

[a|L] Lista con el elemento a en la cabecera y el resto en la variable L (cola) [a,b|L]

[X|L] Lista con el primer elemento instanciado en la variable X y el resto en lavariable L (cola)

[X,Y|L]

di d l j d


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Predicados para el manejo delistas

N de elementos de una lista: longitud (Lista,N): longitud([ ],0).

Pertenencia a una lista: pertenece(X,Lista).

Concatenar dos listas: concatenar(L1,L2,L3).

Eliminar un elemento X de una lista L, y como

consecuencia se obtiene la nueva lista L2:

elimina(X,L1,L2). Invertir los elementos de una lista: invertir(L1,L2).


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Estructuras de datos en Prolog

Ejemplo:

reino(juan,portugal).

reino(juan,suecia).

aos_de_reinado(reino(duarte,portugal),1433,1438).

aos_de_reinado(reino(juan,portugal),1481,1495).

aos_de_reinado(reino(duarte,suecia),1568,1592).

?-aos_de_reinado(reino(juan,portugal),X,Y).

X=1481.

Y=1495.

?- aos_de_reinado(reino(juan,Pais),X,Y).P = portugal

X = 1481

Y = 1495


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Estructuras de datos en Prolog

Cmo podra saber si un rey ha estado reinando en algn pasdurante un cierto ao?

reino(juan,portugal).

reino(juan,suecia).aos_de_reinado(reino(duarte,portugal),1433,1438).

aos_de_reinado(reino(juan,portugal),1481,1495).

aos_de_reinado(reino(duarte,suecia),1568,1592).

en_el_trono(X,P,Ao):-aos_de_reinado(reino(X,P),A,B),Ao>=A,Ao=

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