10 mo Ciclo

SISTEMAS

REALIZADO POR: Maria José Flores Z.

CATEDRÁTICO: Ing. Pablo Mora.

Representan un paso delante de los

sistemas de información convencionales al

pretender representar funciones cognitivas

del ser humano como el aprendizaje y el

razonamiento.

Su orientación es la automatización del

análisis de problemas, la búsqueda de

soluciones, la toma de decisiones y el

empleo de conocimiento especializado en

un campo específico de aplicación.

Dentro de estos se encuentran los

Sistemas Expertos, los cuales están

encargados de representar el conocimiento

de los especialistas de una rama en la

procura de su aprovechamiento para tareas

de diagnóstico, enseñanza y control.

La composición de los Sistemas basados

en Conocimiento consta de: Un

mecanismo de aprendizaje, una base de

conocimientos, un motor de razonamiento,

y medios de comunicación hombre-

máquina.

SISTEMAS

BASADOS

EN EL

CONOCIMIENT

O

Los sistemas basados en conocimiento se

consideran una extensión - un paso tecnológico - de los sistemas de

información cuyos alcances y complejidad

son mayores.

La tecnología representada por los S.E actuales, surge de las

técnicas de I.A. que han sido objeto de amplias e intensivas

investigaciones desde finales de los 50’s, estas comenzaron en las

matemáticas para apoyar el razonamiento simbólico.

La investigación en el campo los S.E. comenzó a mediados de los

años sesenta con un alcance limitado y se orientaron hacia juegos o

temas altamente académicos. Luego en los campos de la medicina,

química, industria y la administración.

Los S.E. captan el conocimiento básico que permite a una persona

desempeñarse como un experto frente a problemas complicados.

Las características más relevantes de los S.E., es su capacidad

para enfrentar problemas que constituyen un reto del mundo real, por

medio de la aplicación de procesos que reflejan el discernimiento y la

intuición humana.

LA

ELIT

E D

E L

OS S

IST

EM

AS B

ASA

DO

S

EN

CO

NO

CIM

IEN

TO

Es un sistema computacional que adquiere

conocimiento especializado en un campo

específico para explotarlo mediante métodos de

razonamiento que emulan el desempeño del

experto humano en la solución de problemas.

DEFINICIÓN

ARQUITECTURA

ARQUITECTURA

El Verificador: Intenta comprobar la validez del

desempeño del sistema.

Tutor: Brinda información adicional al sistema o

modifica el conocimiento que va estar presente en el

sistema

Alumno: Busca rápidamente desarrollar pericia

personal relacionada con el área específica mediante la

recuperación de conocimientos organizados y

condensados del sistema.

Cliente: Aprovecha la pericia del sistema en el

desempeño de tareas específicas.

ARQUITECTURA

Interactuar con el usuario: Inicia, desarrolla,

suspende, reanuda y concluye la sesión.

Establecer el protocolo de diálogo: Mediante

parámetros, menues, íconos, lenguaje natural o

cualquier otro medio de expansión, 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

conclusión específica.

ARQUITECTURA

Representar los mecanismos de

solución: Son los procedimientos que

identifican y resuelven el problema,

además de evaluar las alternativas de

solución.

Implementar los criterios de búsqueda:

Conforme a la naturaleza del problema,

diseña búsqueda ciegas, heurísticas o

aplica métodos más ad-hoc, como

agenda, alfa-beta y pizarrón

Fundamentar la inferencia: Congruente

al tipo de conocimiento representado en

la “base de conocimientos” establece el

método de inferencia correspondiente; por

ejemplo; al emplear reglas de predicados

entonces hará uso de la resolución

unificación.

El motor es considerado el núcleo del

Sistema Experto donde descansa la

parte “procedural”.

ARQUITECTURA

El formalismo para representar conocimiento:

Emplea una o varias técnicas que permiten caracterizar

y organizar conocimiento específico; por ejemplo;

“redes semánticas” y “scripts”.

Un administrador: Responsable del almacenamiento,

recuperación y actualización en las estructuras de

representación correspondientes.

Servicio: Es el mecanismo encargado de responder a

las demandas de acceso a elementos específicos de

conocimiento (reglas, hechos, objetos, etc.) efectuados

por el motor de inferencia y el módulo de aprendizaje.

ARQUITECTURA

Mecanismo de Aprendizaje

Es el módulo 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.

Máquina de Inferencia: Puede cambiar los mecanismos de inferencia,

depurar las heurísticas y métodos de búsqueda, en aras de hacer más

eficiente la solución de problemas, aprovechando la experiencia en la solución

de problemas semejantes.

ARQUITECTURA

Base de Datos

Es el depósito de conocimiento complementario a la “base de conocimientos”

que por su naturaleza, representación y manipulación se concibe como dato

o información.

Almacenamiento de datos. Todos aquellos elementos del dominio de

conocimiento del S.E., los específicos al problema y los particulares del

usuario pueden registrarse en archivos o tablas convencionales.

Administración: Ofrece los servicios de inserción, acceso, actualización y

borrado de datos, seguridad, integridad, confiabilidad, respaldo y restauración

y monitoreo de la información.

ARQUITECTURA

Memoria de Trabajo

El depósito de almacenamiento del

código, conocimiento y resultado de

las inferencias que se genera a lo

largo de la sesión, donde se

desarrolla la solución del problema.

En esta área se realiza.

La representación del “espacio de

estados”:

La administración de la red o

estructura de conocimientos:

Normalmente la “memoria de

trabajo” se implementa en la

“memoria principal” del

ordenador con el posible respaldo

del almacenamiento secundario.

Metodología

Construcción

S.E

Se representa como un modelo de “ciclo de vida”, que se divide a su vez en varios más

pequeños que pretenden alcanzar metas muy concretas sujetas a revisión y corrección,

como se muestra en la Figuras 4 y 5:

Metodología

Construcción

S.E

Mediante la investigación de campo, análisis

documental, observación, entrevistas y

sesiones de “Lluvia de ideas” se procede a

identificar los tipos de problema a resolver.

REVISIÓN DEL PROBLEMA

Metodología

Construcción

S.E

Para seleccionar aquellos candidatos, cada uno

de los elementos en la lista original se evalúa con

relación a un conjunto de criterios de filtración.

REVISIÓN DEL PROBLEMA

Metodología

Construcción

S.E

Es un análisis detallado de lo adecuado que resulta el dominio para la aplicación de un

S.E.

Criterios:• La tarea demanda razonamiento experto.

• Los problemas del dominio se solucionan usando principalmente conocimiento

simbólico.

• La tarea primariamente debe ser cognoscitiva y no debe requerir manejo físico extenso.

REVISIÓN DEL PROBLEMA

Metodología

Construcción

S.E

• Debe existir un experto que esté posibilitado para resolver problemas del dominio del tema.

• El experto debe ser capaz de describir el conocimiento del dominio y cómo se aplica.

• El experto debe disfrutar de buena reputación entre los potenciales usuarios del sistema.

• Múltiples expertos deben estar de acuerdo sobre las técnicas de solución de problemas.

REVISIÓN DEL PROBLEMA

Metodología

Construcción

S.E

Alcance del problema: Se deben dimensionar los alcances del proyecto sobre un tema

específico

Análisis de costo/beneficio: Es necesario hacer un análisis del costo de construir el sistema

comparando con el benéfico esperado. Cada costo incluye la contratación del experto y del

ingeniero de conocimientos, además del costo del equipo requerido y software.

REVISIÓN DEL PROBLEMA

Metodología

Construcción

S.E

REVISIÓN DEL PROBLEMA

Los pasos en este proceso son:

• Adquisición del conocimiento inicial

• Modelo de consulta general

• Selección del mecanismo de inferencia

• Determinación del modelo de la representación de conocimientos

• Selección de herramientas

• Implementación del prototipo

• Prueba del prototipo

• Demostración del prototipo

• Revisión del proyecto

Los propósitos específicos del prototipo son:• Ganar un entendimiento más profundo de la naturaleza y alcance del problema y de las técnicas asociadas

en la solución de problemas.

• Demostrar la funcionalidad general del sistema.

• Probar las decisiones de diseño iniciales

Metodología

Construcción

S.E

REVISIÓN DEL PROBLEMA

Inicia cuando el ing. de conocimiento hace una investigación global intensiva del dominio

mientras busca aprender tanto sea posible acerca de los aspectos críticos del tema.

Después ing. se reúne con el experto para comenzar a discutir los estudios de casos específicos y

clarificar el entendimiento del conocimiento obtenido.

Inicia el proceso de desarrollar un enfoque del problema básico, el modelo de consulta general,

el paradigma de inferencia y la representación del conocimiento.

Selecciona una herramienta que operará con eficiencia el paradigma seleccionado y se escoge la

representación del conocimiento adecuada para ejemplificar la implementación del prototipo.

Determinar la validez tanto del problema elegido como la de las técnicas de implementación.

Finalmente se procede a realizar los ajustes necesarios.

Metodología

Construcción

S.E

REVISIÓN DE FORMALISMOS

Los propósitos principales de la fase de formalización son:

• Captar y registrar la comprensión clave que se desarrolló durante a fase de prototipo.

• Forzar a que la planeación se haga, antes de comenzar la implementación completa.

• Registrar las decisiones respecto a las estrategias de implementación.

• Ofrecer visibilidad a todo tipo de pensamiento corriente para posibilitar que más gente

contribuya al proyecto.

• Ofrecer visibilidad de los puntos de verificación para posibilitar a la administración del

proyecto y al usuario, a involucrarse en el proyecto.

• Posibilitar el desarrollo concurrente de pruebas, el despliegue y el soporte de medios a

largo plazo.

Metodología

Construcción

S.E

Metodología

Construcción

S.E

REVISIÓN DE FORMALISMOS

El ing. de conocimiento y el grupo de desarrolladores interpretan las especificaciones

funcionales y del diseño del producto establecidas en la “formalización” para crear los

programas y editar las bases de conocimiento y de datos necesarias en el

funcionamiento del S.E.

De acuerdo con las políticas, estándares y técnicas de programación, se codifican y

prueban cada uno de los módulos, depurando las fallas y errores que se detecten

gracias a los casos de prueba considerados en el plan.

Es responsabilidad del grupo de trabajo que se cumpla eficazmente con las

especificaciones y procure aprovechar eficientemente los recursos.

Metodología

Construcción

S.E

REVISIÓN DE FORMALISMOS

Una vez creado el S.E. y habiendo realizado las pruebas pertinentes, se procede a

integrar el “cuerpo” completo de conocimiento y datos a las bases respectivas. También

se realizan las pruebas “piloto” del sistema completo bajo condiciones “reales” de

trabajo, procediendo a los ajustes finales.

Se elabora la documentación técnica, operativa y promocional del producto y se hace su

presentación ante los usuarios e interesados.

Metodología

Construcción

S.E

REVISIÓN EVOLUTIVA

Comparando las respuestas que brinda a problemas específicos con las ofrecidas

por el experto humano.

También es posible evaluar la estructura en vez de la función del sistema, esta

clase de prueba se centra en la verificación de la completitud y consistencia del

sistema por medio de la evaluación de la implementación interna.

Finalmente las críticas del usuario son consideradas en cuanto a la facilidad de

operación, claridad de la comunicación y credibilidad de sus respuestas.

Metodología

Construcción

S.E

REVISIÓN EVOLUTIVA

Lo más significativo resulta del efecto que tiene sobre un experto ya que su

beneficio indirecto es que un S.E. obliga al experto a articular y estructurar

conocimientos.

La presencia de este cuerpo estructurado de conocimientos posibilitará al experto la

revisión de su propio pensamiento para producir mejores soluciones.

Esta E.L.P es crecimiento combinado del experto y del sistema.

Evolución a largo plazo

S.E. evoluciona a lo largo de su vida

motivado por las siguientes razones:

• Incremento de la funcionalidad.

• Correcciones.

• Adiciones a la base de conocimientos

para hacer una base más completa.

• Expansión del dominio del sistema.

• Revisiones requeridas por los expertos.