ASIGNATURA: Introducción a la Inteligencia Artificial y los Sistemas Expertos. FECHA DE ENTREGA AL ESTUDIANTE: Adjunto a la Primera Prueba Parcial

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1 347 TP Lapso /14 TRABAJO PRÁCTICO ASIGNATURA: Introducción a la Inteligencia Artificial y los Sistemas Expertos CÓDIGO: 347 FECHA DE ENTREGA AL ESTUDIANTE: Adjunto a la Primera Prueba Parcial FECHA DE DEVOLUCIÓN POR PARTE DEL ESTUDIANTE: Adjunto a la Prueba Integral NOMBRE DEL ESTUDIANTE: CÉDULA DE IDENTIDAD: CORREO ELECTRÓNICO DEL ESTUDIANTE: TELÉFONO: CENTRO LOCAL: CARRERA: 236 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA VICERRECTORADO ACADÉMICO AREA: INGENIERÍA LAPSO ACADÉMICO: NUMERO DE ORIGINALES: FIRMA DEL ESTUDIANTE: UTILICE ESTA MISMA PÁGINA COMO CARÁTULA DE SU TRABAJO PRÁCTICO RESULTADOS DE CORRECCIÓN: OBJ. N 9 0:NL 1:L

2 347 TP Lapso /14 ESPECIFICACIONES: Este trabajo práctico se basará en el Módulo IV, correspondiente al objetivo N 9. En él se evidencia rá las destrezas y habilidades adquiridas por el estudiante, al momento de implementar componentes de un Sistema Experto. TRABAJO PRÁCTICO INTRODUCCIÓN A LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL Y SISTEMAS EXPERTOS (347) Caso de estudio: Determinación del tipo de serpiente de Venezuela dadas ciertas características. Un centro asistencial requiere del apoyo de un sistema experto que lo ayude a determinar el tipo de serpiente, dado que se haya observado un ejemplar en la región o que haya ocurrido una mordedura. Interesa conocer su ubicación dentro de una taxonomía, dadas sus características, para así obtener información de la especie y el grado de toxicidad. Las serpientes, como todo ser vivo desempeñan un papel importante en el medio ambiente, de ahí se deriva la necesidad de conocer sus hábitos y tomar conciencia de los daños que podrían causar su extinción. Se estima que sólo 20% de las serpientes son venenosas. El envenenamiento ocasionado por la mordedura que causan algunos ofidios es en algunos casos letal y es considerado un problema de salud pública en muchos países tropicales. Las mordeduras de las serpientes no venenosas pueden ocasionar heridas profundas que son una puerta de entrada a las infecciones. Los ofidios, Ophidia (Serpientes o culebras) son reptiles sin extremidades, de cuerpo largo y cilíndrico, cabeza aplastada, boca grande y piel escamosa, generalmente de distintos colores. En general las serpientes son cazadoras sumamente ágiles y un grupo de ellas posee, quizás, el más efectivo sistema de inoculación de veneno del reino animal. A continuación se describen algunos tipos de dentaduras de estos ofidios. Dentadura Aglifa: Esta dentición es propia de las culebras, boas y pitones. Estas serpientes no poseen ningún tipo de sistema inoculador de veneno, se valen de su dentadura para atrapar a sus presas y de la fuerza de su cuerpo

3 347 TP Lapso /14 para someterlas por constricción. Los dientes son macizos, no presentan acanaladuras y están curvados hacia atrás para evitar que la presa escape una vez que es mordida y poder someterla con sus fuertes anillos mediante constricción. Dentadura Opistoglifa: Esta dentición es propia de los colúbridos pertenecientes a la subfamilia Boiginae, esto es, aquellas culebras dotadas de glándulas venenosas conectadas a colmillos inoculadores. Se trata posiblemente del sistema más primitivo de inoculación de veneno y quizá el menos preciso. Los colmillos están situados en la parte media-trasera de la boca y están profundamente acanalados, el veneno más que ser inyectado se introduce en la víctima por capilaridad. La verdad es que en realidad se trata más de dientes largos y acanalados que de colmillos destinados a la inoculación de veneno. Al efectuar una mordedura las serpientes opistoglifas usualmente mastican a sus presas para asegurarse que sus colmillos se claven y el veneno escurra por el canal del colmillo y dentro de la piel de la víctima. Dentadura solenoglifa: Se trata del más avanzado de los sistemas de inoculación. Los colmillos son huecos, muy largos (el record de longitud lo posee la víbora de Gabón Bitis con 5,5 cm de longitud) y gozan de movilidad ya que los huesos maxilares donde están fijados basculan hacia delante levantando los colmillos, los cuales permanecen en posición de reposo plegados contra el paladar, cuando no son usados. Las mordeduras son muy rápidas y el veneno es inoculado profundamente en los tejidos de manera similar a una inyección intramuscular profunda. La capacidad de elevar los colmillos en su boca junto con la amplitud con la que la abren, hasta unos 170 grados o más, capacita a estos animales para poder morder superficies verticales. Dentadura proteroglifa: Se trata de un sistema más avanzado y eficaz al momento de la inoculación del veneno. Dichos colmillos presentan un canal interior cerrado por el que circula el veneno y las mordeduras pueden ser tanto rápidas como muy marcadas, con la serpiente masticando repetidamente para asegurarse de que clava los colmillos e inocula el veneno. Los colmillos están situados en la parte frontal de la boca, son pequeños (11 mm en una cobra real de 3.83 m), cortos y fijos aunque en algunas especies como las mambas (Dendroaspis), taipanes (Oxyuranus) y víboras de la muerte (Acanthophis)

4 347 TP Lapso /14 presentan cierta movilidad así como mayor longitud, estrechez y curvatura que los presentes en cobras (Naja), kraits (Bungarus) y serpientes marinas (Laticauda, Pelamis y otras). Otro aspecto anatómico de los ofidios, que cabe mencionar es una fosa que presentan algunas especies de serpientes que indica la presencia de mecanismos inoculadores de veneno y es la foseta loreal termorreceptora. Se trata de un orificio situado entre la nariz y el ojo de la serpiente por lo que la serpiente popularmente recibe el nombre de "cuatro narices". Ver la Figura N 4. En Venezuela existen aproximadamente ciento cincuenta especies y se encuentran algunas altamente venenosas. En este estudio se hace énfasis en ocho familias: Typhlopidae, Leptotyphlopidae, Aniliidae, Colubridae, Boidae, Elapidae, con su único género Micruridae, Viperidae y Crotalidae. Desde el punto de vista médico y taxonómico, las especies de mayor interés son las de las familias Viperidae y Crotalidae, con especies como cascabel (Crotalus durissus cumanensis), mapanare (Bothrops colombiensis), mapanare Guayacán (Bothrops asper), mapanare verde (Bothrops bilienatus bilienatus), tigra mariposa (Bothrops venezuelensis), cuaima concha de piña (Lachesis muta), entre otras y las de la familia Elapidae como las corales, así como algunas especies de la familia Colubridae (culebras cazadoras) de dentadura opistoglifa. De los géneros de serpientes venenosas descritos en Venezuela están: Bothrops, Bothriechis, Bothriopsis, Porthidium, Crotalus y Lachesis, todos pertenecen a la familias Viperidae y Crotaliadae; y el género Micrurus que pertenece a la familia Elapidae y Micruridae. Cada uno de estos géneros, posee características propias que facilitan su identificación. A continuación se describen las diferentes familias. Familias TYPHLOPIDAE Y LEPTOTYPHLOPIDAE Los miembros de estas familias son ofidios muy primitivos, con aspecto de lombrices y tamaño relativamente pequeño. Tienen hábitos subterráneos y son totalmente inofensivos al ser humano. Otro carácter importante es que la escama ocular les cubre casi la totalidad del ojo, lo cual les reduce ostensiblemente la visibilidad; es por este factor que se han ganado el nombre de cieguitas, ver Figura N 1. A continuación se p resentan las características de estas familias.

5 347 TP Lapso /14 Características: Cabeza: No se diferencia del resto del cuerpo Ojos: Pupila circular. Coloración: Generalmente son grisáceas en el dorso y en el vientre. Piel: Escamación hexagonal y mosaicada. Dentición: Aglifa. Cola: Corta y poco diferenciada del resto del cuerpo. Familia ANILIIDAE: Figura 1. Detalle de la cabeza, familias Typhlopidae y Leptotyphlopidae. Fuente [1] En su mayoría los miembros de esta familia son ofidios de pequeño tamaño e inofensivos al hombre, de hábitos minadores, con cola corta y cilíndrica. Los ojos están ocultos bajo la escama ocular; poseen hocico romo y anillos transversales de colores, que cubren solamente el dorso; esta última característica ha originado que muchas veces la confundan con las corales (de la Familia Elapidae), por ello se les llama corales falsas. Ver la Figura N 2. A continuación se presentan las características de esta familia. Características: Ojos: Pupila circular Piel: Brillante Escamación: hexagonal y mosaicada Dentición: Aglifa Hábitos: Minadores

6 347 TP Lapso /14 Figura 2. Detalle de la cabeza, familia Aniliidae Fuente [1] Una de las especies que se destaca es la Scytale, cuya especificación se muestra a continuación: GENERO DESTACABLE GENERO ESPECIE NOMBRE VULGAR Anilius Scytale Coral Falsa Familia COLUBRIDAE: La familia Colubridae abarca más del 90% de las especies existentes en Venezuela y es la que posee mayor número de géneros y especies. En su mayoría son culebras inofensivas, pero muchas tienen dientes posteriores con surcos acanalados, por donde escurren pequeñas cantidades de veneno (opistoglifas).sus coloraciones, dimensiones y hábitos tienen una amplia variedad. Poseen grandes escamas cefálicas (de la cabeza), ojos muy grandes abultados y por lo tanto muy visibles. La cola se va estrechando progresivamente a partir del orificio anal; es prensil y no poseen fosetas termorreceptoras. La mayoría de las especies son aglifas, también se encuentran algunos géneros con dentición opistoglifa. Características: Cabeza: Ovalada, poco diferenciada del cuello Ojos: Grandes y abultados, pupila circular Piel: Brillante, escamación hexagonal y mosaicada, las escamas de la cabeza amplias y en forma de placa. Dentición: Aglifa u Opistoglifa Cola: Prensil, termina progresivamente a partir del ano

7 347 TP Lapso /14 Las especies que se destacan se muestran a continuación: GENERO DESTACABLE GENERO ESPECIE Dentición NOMBRE VULGAR Chironius Carinatus Aglifa Verde Gallo Erythrolamprus Bizona Aglifa Falsa Coral Philodryas Viridissimus Opistoglifa Culebra Lora Clelia Clelia Aglifa Culebra Ratonera o Tuqui Leimadophis Melanotus Aglifa Reinita Amarilla Thamnodynastes Strigilis Opistoglita Epilotes Pullatus Aglifa Tigra Cazadora Familia BOIDAE: Son serpientes que pueden alcanzar grandes dimensiones. Su dentición es Aglifa; su mordedura ocasiona lesiones considerables, dado a que sus dientes son fuertes, potentes y bien desarrollados. No son Venenosas. Su principal característica es la fuerza que desarrollan, lo que les permite asfixiar, estrangular y triturar a sus víctimas (animales que cazan para su alimentación). Sus escamas son mosaicadas y la piel algo brillante. Tienen cabeza triangular, pupila vertical y la cola es corta, puntiaguda y prensil. Estas tres últimas características las hacen muy parecidas a las representantes de la Familia Viperidae (solenoglifas). La diferencia más importante de la Familia Boidae es que no poseen fosetas termorreceptoras. Otra diferencia se puede encontrar en las escamas de la cabeza las cuales son muy pequeñas y numerosas; esta característica corresponde de igual manera a las hileras de escamas dorsales. Las especies más conocidas de esta familia son: anaconda verde (Eunectes murinus) y la tragavenados o macaurel (Boa constrictor). A continuación se presenta un cuadro con las características de esta familia. Características: Cabeza: triangular Ojos: Pequeños, pupila vertical Piel: Brillante; escamación mosaicada Dentición: Aglifa dientes grandes y potentes Cola: Prensil y corta

8 347 TP Lapso /14 Familia ELAPIDAE Son serpientes ponzoñosas poco agresivas. No poseen foseta loreal. Son serpientes de difícil identificación, las cuales se caracterizan por presentar varios colores dispuestos en forma de anillos alternos donde predominan el rojo, el negro y/o amarillo. La mejor manera de identificar a las corales venenosas, es verificando la presencia de dos colmillos inoculadores de venenos a nivel de la segunda escama supralabial en el maxilar superior, los cuales son pequeños y no retráctiles, ver la Figura N 3. Las representantes más notables de esta familia son la Cobras de Asia y de Africa, y las famosas serpientes de Coral (Micrurus) en América. Características: Cabeza: Ovalada y poco diferenciada del cuello Ojos: Pequeños, pupila circular Piel: Brillante; escamación mosaicada Dentición: Proteroglifa Cola: Poco prensil Figura 3 La gráfica corresponde a un ejemplar del género Micruridae. Fuente [1].

9 347 TP Lapso /14 A continuación se presentan algunas características de las corales que permiten diferenciarlas : CORALES VERDADERAS Dientes grandes (colmillos) presentes en la parte anterior superior de la boca y dispuestos perpendicularmente a ella. La cabeza no se destaca del cuello. Los anillos negros son completos, cubren también el vientre. Ojo pequeño usualmente. Número impar de anillos negros entre 2 anillos rojos consecutivos (1 o 3 anillos). CORALES FALSAS No hay colmillos, sino una serie de dientes pequeños en la maxila superior. La cabeza se destaca del cuello o no. Los anillos negros completos o no. Ojo grande o pequeño. Numero par (2 o 4) o impar (1) de anillos negros entre 2 anillos rojos consecutivos. En resumen, en las corales verdaderas no fallará ninguna de las características expuestas en el cuadro anterior, en tanto que entre las corales falsas pueden aparecer una o más características similares a las de las verdaderas, pero. no todas. Familia VIPERIDAE y CROTALIDAE Son serpientes muy ponzoñosas, que se caracterizan por tener huesos faciales movibles. La conformación del cuerpo (cabeza y cola) es muy parecida a la descrita en la Familia Boidae. Para diferenciarlas a simple vista, se debe recurrir a la escamación. Las representantes de la Familia Viperidae poseen las escamas supraoculares grandes, y se destacan del resto de las escamas cefálicas. Poseen un maxilar muy corto, perpendicularmente eréctil y soportando un par de largos colmillos curvados, que son potentes retráctiles y protráctiles, son además huecos e inoculadores de veneno, pero sin surco externo. Además poseen foseta loreal termorreceptora (ver Figuras 4 y 5), son serpientes de colores opacos. Presentan un par de colmillos retráctiles, inoculadores de veneno, hacia la parte anterior del maxilar.

10 347 TP Lapso /14 Es de vital importancia reconocer los géneros pertenecientes a esta familia, ya que existen marcadas diferencias entre ellos en lo relativo a modo de acción de la ponzoña; debido a esto su tratamiento, ya sea de primeros auxilios o sintomático, varía dependiendo del género que provocó el accidente. Características : Cabeza: triangular Ojos: Pupila vertical Piel: Escamas superpuestas y aquilladas. Esto le da un aspecto áspero y opaco a la piel. Dentición: Solenoglifa Cola: Corta Figura 4. Detalle de la cabeza. Fuente [1]

11 347 TP Lapso /14 Figura 5. Tipos de cola de algunos géneros de la familia Viperidae. Fuente[1] Sobre la base de la información presentada, desarrolle un componente de un sistema experto, de manera tal que dadas las características de un ejemplar de serpiente permita inferir sobre la familia y especie a la que podría pertenecer y la amenaza que podría ocasionar a los seres humanos. El estudiante implementará el componente, basado en reglas, bien sea empleando un lenguaje de programación imperativa, como Pascal, C, ó C++, un lenguaje de programación lógica como el LISP o alguno basado en reglas como el CLIPS. El CLIPS es un entorno para desarrollar Sistemas Expertos, que permite crear marcos y reglas de producción. Tiene una base de motor de inferencias con razonamiento hacia delante que facilita la creación de scripts para la manipulación del conocimiento. Si va a trabajar con CLIPS, puede acceder a las siguientes direcciones electrónicas: 1- En se ofrece una versión gratuita de CLIPS (Download Area)

12 347 TP Lapso /14 2- En se puede instalar la última versión CLIPS Al acceder a esta página, y seleccionar la opción de descarga (download) : CLIPS 6.30_Beta_Windows_Application_Installer_R3.msi 3- se muestran ejemplos realizados con CLIPS. Otra opción es emplear un Shell como el Expert Sinta, el cual es de descarga gratis. Se trata de un software desarrollado en Brasil con la tecnología Borland Delphi, para la creación de sistemas expertos basados en reglas. Está en el idioma portugués, pero es fácil de entender. El mismo permite crear una interfase, dada una base de conocimiento. Las siguientes direcciones electrónicas, permiten acceder a vídeos para la creación de la interfase. Recomendaciones Antes de realizar el componente, se recomienda estudiar la información que se va a introducir (base de conocimiento), contemplando todas las posibilidades que puedan considerarse del caso. Una vez desarrollado el módulo, pruebe todos los casos posibles a fin de asegurarse de su correcta ejecución. Instrucciones generales sobre el Trabajo Práctico El estudiante debe entregar lo siguiente: Un informe en donde explique la técnica de Inteligencia Artificial o de Sistemas Expertos empleada para resolver el problema planteado. Realice un esquema que facilite la organización de la información suministrada por los expertos (texto del problema). Si requiere más información puede consultar las fuentes bibliográficas. Adicionalmente responderá de manera razonada lo siguiente:

13 347 TP Lapso /14 1- Puede este componente particular formar parte de un Sistema Experto?. 2- Cuáles son las ventajas que ofrece la solución de este problema empleando este enfoque? Qué mejoras le haría? 3- Establezca las conclusiones. Las respuestas a estas preguntas estarán orientadas específicamente al componente desarrollado. No responda con aspectos generales tomados de alguna fuente, relacionada con los Sistemas Expertos, desarrolle conceptos propios. Especifique el lenguaje de programación empleado. Si va a emplear algún lenguaje de programación, entregue un listado documentado del programa fuente. En el encabezado de cada procedimiento, función o sección del código que lo requiera, debe incluir un breve comentario del proceso que se realiza. Igualmente es conveniente hacerlo en la definición de las estructuras de datos y variables utilizadas. Listado de los resultados, mostrando diferentes corridas. Un disco compacto (CD). El mismo debe contener el programa fuente y el programa ejecutable (.exe), en caso de requerir un compilador. Si empleó otro lenguaje deberá enviar las instrucciones para su ejecución. Si trabaja con CLIPS, debe enviar igualmente la copia del programa realizado en dicho entorno (archivo.clp). Si trabaja con otro lenguaje deberá enviar todos los componentes requeridos para ejecutarlo. En este caso procure ejecutarlo desde el CD, en otro computador, a fin de determinar si el programa funciona. De esta manera se evitan los retrasos en la entrega de calificaciones, ya que en algunos casos deben hacerse llamadas urgentes y en otros casos podrían perjudicar la calificación del trabajo. El CD debe estar libre de virus, rotulado con el nombre del estudiante, el Centro Local y entregarse en un sobre, conjuntamente con el listado del programa y los resultados.

14 347 TP Lapso /14 El trabajo se entregará completo, adjunto a la prueba integral. Recuerde incluir su dirección de correo electrónico, para establecer contactos, en caso que se requiera. Criterio de corrección Se considera logrado el objetivo si al menos se cumple con lo siguiente: El componente en referencia debe funcionar apropiadamente de acuerdo a lo indicado. Entrega de un informe que incluya todo lo solicitado en la sección anterior. Entrega del listado documentado del programa o código de implementación del componente. Entrega del listado de los resultados. Entrega de un CD que contenga lo especificado en la sección anterior. [1] Fuentes bibliográficas [2] [3] [4] [5] [6] [7] FIN DE LAS ESPECIFICACIONES DEL T.P NOTA: Los Trabajos Prácticos son estrictamente individuales y una producción inédita del estudiante, cualquier indicio que ponga en duda su originalidad, será motivo para su anulación. Queda a discreción del asesor o profesor corrector, solicitar una verificación de los objetivos contemplados en el mismo, únicamente en aquellos casos en los que se vea comprometida la originalidad de la autoría