MODELADO DE CONOCIMIENTO GUIA DE PREGUNTAS Material "MODELADO DE CONOCIMIENTO" Autor: Ramón García-Martínez.

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE LANUS LICENCIATURA EN SISTEMAS Ingeniería de Software III Prof. Tit.: Dr. Ramón García-Martínez Prof.Aso.: M.Ing. Eduardo Diez JTP: Lic. Darío Rodríguez GUÍA DE TRABAJOS PRACTICOS MODELADO DE CONOCIMIENTO GUIA DE PREGUNTAS Material "MODELADO DE CONOCIMIENTO" Autor: Ramón García-Martínez. 1. Defina el modelado de conocimiento y enuncie tipos de conocimiento. 2. Defina conocimiento fáctico, las técnicas con que se modela, y de un ejemplo de aplicación de cada una distinta de la dada en el del apunte. 3. Defina conocimiento táctico, la técnica con que se modela, y de un ejemplo de aplicación distinta de la dada en el del apunte. 4. Defina conocimiento estratégico, la técnica con que se modela, y de un ejemplo de aplicación distinta de la dada en el del apunte. 5. Defina grafo arquetípico y grafo causal, la técnica con que se modela, y de un ejemplo de aplicación distinta de la dada en el del apunte. 6. Defina mapa de conocimiento, la técnica con que se modela, y de un ejemplo de aplicación distinta de la dada en el del apunte. 7. De un esquema de relación entre las distintas técnicas de modelado de conocimiento.

2 MODELADO DEL CONOCIMIENTO El Modelado del Conocimiento tiene como propósito dar forma automáticamente manipulable a los distintos tipos de conocimientos del dominio que maneja el experto. En esencia la mayoría de los dominios admiten que el conocimiento asociado se modele en términos de tres tipos de Conocimiento: (a) Fácticos, (b) Tácticos y (c) Estrátégicos. Ha parecido prudente sumar a la descripción de cada tipo de conocimiento, la herramienta con la que puede ser modelado y ejemplificar el uso de dicha herramienta a partir del siguiente ejemplo de cuerpo de conocimiento:... en el problema de la determinación de electrodos para la soldadura eléctrica, juegan un papel importante distintas características finales que la soldadura debe tener, como ser: penetración, propiedades mecánicas, operatividad, contenido de hidrógeno, terminación del cordón. Los tipos de electrodos a tener presente son: rutílicos, básicos, celulósicos y rutilcelulósicos. Los rutilcelulósicos tienen penetración media, propiedades mecánicas entre regulares y malas, operatividad buena, contenido de hidrógeno entre medio y alto y terminación del cordón entre buena y regular. Los rutílicos tienen penetración baja, propiedades mecánicas malas, operatividad buena, contenido de hidrógeno medio y terminación del cordón buena. Los celulósicos tienen penetración alta, propiedades mecánicas regulares, operatividad buena, contenido de hidrógeno medio y terminación del cordón mala. Los básicos tienen penetración media, propiedades mecánicas buenas, operatividad mala, contenido de hidrógeno bajo y terminación del cordón regular... 1

3 1. CONOCIMIENTOS FÁCTICOS Este tipo conocimiento es el relacionado con la descripción de los objetos conceptuales del universo de discurso del dominio de conocimiento sobre el que se pretende hacer un sistema experto. Este tipo de conocimiento se modela principalmente mediante dos técnicas: Tabla CAV (Concepto-Atributo-Valor) y Diccionario Tabla CAV (Concepto-Atributo-Valor) La tabla CAV proporciona una lista de los conceptos que se manipulan en el dominio de conocimiento relacionados con la familia de problemas que resolverá el Sistema Experto a desarrollar. Cada concepto quedará descripto en términos de los atributos que definen a cada concepto y de los valores que cada atributo puede tomar. En nuestro ejemplo la tabla CAV quedaría: CONCEPTO ATRIBUTO VALOR ELECTRODO NOMBRE S HIDRÓGENO DADO DEL CORDON BÁSICOS RUTÍLICOS CELULOSICOS RUTILCELULÓSICOS ALTA MEDIA BAJA ALTO MEDIO BAJO 2

4 SOLDADURA ALTA MEDIA BAJA S HIDRÓGENO REQUERIDO ALTO MEDIO BAJO DEL CORDON REQUERIDO 1.2. Diccionario El diccionario debe dar una descripción de cada uno de los conceptos, atributos y valores que forman parte de la tabla CAV. Queda articulado mediante la cita del término y su definición ordenado lexicográficamente. En nuestro ejemplo el diccionario quedaría: TERMINO ELECTRODO HIDRÓGENO DADO HIDRÓGENO DADO ALTO HIDRÓGENO DADO BAJO HIDRÓGENO DADO MEDIO HIDRÓGENO REQUERIDO DEFINICIÓN Se define como ELECTRODO al elemento que... Los electrodos se caracterizan por, S,, HIDRÓGENO DADO y la DEL CORDON. Los electrodos pueden ser: BÁSICOS, RUTÍLICOS, CELULOSICOS y RUTILCELULÓSICOS El HIDRÓGENO DADO mide la cantidad de... relacionada con el ELECTRODO. Puede tomar como valores: ALTO, MEDIO O BAJO. El HIDRÓGENO DADO ALTO significa que el electrodo suministra... El HIDRÓGENO DADO BAJO significa que el electrodo suministra... El HIDRÓGENO DADO MEDIO significa que el electrodo suministra... El HIDRÓGENO REQUERIDO mide la cantidad de... relacionada con la SOLDADURA. Puede tomar como valores: ALTO, MEDIO O BAJO. 3

5 HIDRÓGENO REQUERIDO ALTO HIDRÓGENO REQUERIDO BAJO HIDRÓGENO REQUERIDO MEDIO ALTA BAJA MEDIA ALTA BAJA MEDIA S S S S S El HIDRÓGENO REQUERIDO ALTO significa que la SOLDADURA necesita... El HIDRÓGENO REQUERIDO BAJO significa que la SOLDADURA necesita... El HIDRÓGENO REQUERIDO MEDIO significa que la SOLDADURA necesita... Se define la de un ELECTRODO como... Puede tomar como valores:, o La significa que el electrodo suministra... La significa que el electrodo suministra... La significa que el electrodo suministra... Se define la de una SOLDADURA como... Puede tomar como valores:, o La significa que la SOLDADURA necesita... La significa que la SOLDADURA necesita... La significa que la SOLDADURA necesita... Se define la de un ELECTRODO como... Puede tomar como valores: ALTA, MEDIA o BAJA La ALTA significa que el electrodo suministra... La BAJA significa que el electrodo suministra... La MEDIA significa que el electrodo suministra... Se define la de una SOLDADURA como... Puede tomar como valores: ALTA, MEDIA o BAJA La ALTA significa que la SOLDADURA necesita... La BAJA significa que la SOLDADURA necesita... La MEDIA significa que la SOLDADURA necesita... Se definen las S de un ELECTRODO como... Puede tomar como valores: S, ES o S Las S S significa que el electrodo suministra... Las S S significa que el electrodo suministra... 4

6 S ES S S S S S S ES DEL CORDON DEL CORDON DEL CORDON DEL CORDON DEL CORDON DEL CORDON DEL CORDON DEL CORDON Las S ES significa que el electrodo suministra... Se definen las S de una SOLDADURA como... Puede tomar como valores: S, ES o S Las S S significa que la SOLDADURA necesita... Las S S significa que la SOLDADURA necesita... Las S ES significa que la SOLDADURA necesita... Se define la DEL CORDON de un ELECTRODO como... Puede tomar como valores:, o La DEL CORDON significa que el electrodo suministra... La DEL CORDON significa que el electrodo suministra... La DEL CORDON significa que el electrodo suministra... Se define la DEL CORDON de una SOLDADURA como... Puede tomar como valores:, o La DEL CORDON significa que la SOLDADURA necesita... La DEL CORDON significa que la SOLDADURA necesita... La DEL CORDON significa que la SOLDADURA necesita CONOCIMIENTOS TACTICOS Este tipo conocimiento es el que se refiera a las relaciones que vinculan los objetos conceptuales del universo de discurso del dominio de conocimiento sobre el que se pretende hacer un sistema experto. En esencia, la relación de más interés es la de causalidad entre conceptos, en particular, de que modo se pueden inferir los valores de determinados atributos de determinados conceptos a partir de los valores que tienen otros atributos de otros conceptos (eventualmente los mismos). Este tipo de conocimiento se modela principalmente mediante el uso de reglas y se documenta mediante el uso de Tablas PER (Palabras del Experto-Regla). En una tabla PER se 5

7 plantea el cuerpo del conocimiento (que contiene las relaciones de causalidad explícitas ó implícitas identificadas) y la regla o reglas que lo modelan. En nuestro ejemplo hay: (a) relaciones de causalidad que se infieren directamente de las palabras del experto y (b) relaciones de causalidad que estan implicitamente definidas en las palabras del experto. El conjunto de tablas PER para el caso (a) quedaría: IDENTIFICADOR DE LA REGLA PALABRAS DEL EXPERTO REGLA DETERMINACION DE ELECTRODOS RUTILCELULÓSICOS...los rutilcelulósicos tienen penetración media, propiedades mecánicas entre regulares y malas, operatividad buena, contenido de hidrógeno entre medio y alto y terminación del cordón entre buena y regular... SI ELECTRODO PENETRACIÓN MEDIA Y ((ELECTRODO MECÁNICAS S ES) ó (ELECTRODO MECÁNICAS S S)) Y ELECTRODO Y ((ELECTRODO HIDRÓGENO DADO MEDIO) ó (ELECTRODO HIDRÓGENO DADO ALTO)) Y ((ELECTRODO DADO ) ó (ELECTRODO DADO )) ELECTRODO NOMBRE RUTILCELULÓSICOS IDENTIFICADOR DE LA REGLA PALABRAS DEL EXPERTO REGLA DETERMINACION DE ELECTRODOS RUTILICOS...los rutílicos tienen penetración baja, propiedades mecánicas malas, operatividad buena, contenido de hidrógeno medio y terminación del cordón buena... SI ELECTRODO PENETRACIÓN BAJA Y ELECTRODO MECÁNICAS S S Y ELECTRODO Y ELECTRODO HIDRÓGENO DADO MEDIO Y ELECTRODO DADO ELECTRODO NOMBRE RUTILICOS 6

8 IDENTIFICADOR DE LA REGLA PALABRAS DEL EXPERTO REGLA DETERMINACION DE ELECTRODOS CELULOSICOS...los celulósicos tienen penetración alta, propiedades mecánicas regulares, operatividad buena, contenido de hidrógeno medio y terminación del cordón mala... SI ELECTRODO PENETRACIÓN ALTA Y ELECTRODO MECÁNICAS S ES Y ELECTRODO Y ELECTRODO HIDRÓGENO DADO MEDIO Y ELECTRODO DADO ELECTRODO NOMBRE CELULOSICOS IDENTIFICADOR DE LA EGLA PALABRAS DEL EXPERTO REGLA DETERMINACION DE ELECTRODOS BASICOS...los básicos tienen penetración media, propiedades mecánicas buenas, operatividad mala, contenido de hidrógeno bajo y terminación del cordón regular... SI ELECTRODO PENETRACIÓN MEDIA Y ELECTRODO MECÁNICAS S S Y ELECTRODO Y ELECTRODO HIDRÓGENO DADO BAJO Y ELECTRODO DADO ELECTRODO NOMBRE BASICOS El conjunto de tablas PER para el caso (b), en el que las relaciones de causalidad estan implicitamente definidas en las palabras del experto, quedaría: IDENTIFICA- DOR DEL GRUPO DE EGLAS PALABRAS DEL XPERTO DETERMINACION A PARTIR DE LAS S DE LA SOLDADURA DE LAS QUE DEBE SATSFACER LOS ELECTRODOS... en el problema de la determinación de electrodos para la soldadura eléctrica, juegan un papel importante distintas características finales que la soldadura debe tener, como ser: penetración, propiedades mecánicas, operatividad, contenido de hidrógeno, terminación del cordón. Los tipos de electrodos a tener presente son: rutílicos, básicos, celulósicos y rutilcelulósicos......los rutilcelulósicos tienen penetración media, propiedades mecánicas entre regulares y malas, operatividad buena, contenido de hidrógeno entre 7

9 REGLAS medio y alto y terminación del cordón entre buena y regular......los rutílicos tienen penetración baja, propiedades mecánicas malas, operatividad buena, contenido de hidrógeno medio y terminación del ordón buena......los celulósicos tienen penetración alta, propiedades mecánicas regulares, operatividad buena, contenido de hidrógeno medio y terminación del cordón mala......los básicos tienen penetración media, propiedades mecánicas buenas, operatividad mala, contenido de hidrógeno bajo y terminación del cordón regular... SI SOLDADURA PENETRACIÓN ALTA ELECTRODO PENETRACIÓN ALTA SI SOLDADURA PENETRACIÓN MEDIA ELECTRODO PENETRACIÓN MEDIA SI SOLDADURA PENETRACIÓN BAJA ELECTRODO PENETRACIÓN BAJA SI SOLDADURA MECÁNICAS S S ELECTRODO MECÁNICAS S S SI SOLDADURA MECÁNICAS S ES ELECTRODO MECÁNICAS S ES SI SOLDADURA MECÁNICAS S S ELECTRODO MECÁNICAS S S SI SOLDADURA ELECTRODO SI SOLDADURA ELECTRODO 8

10 SI SOLDADURA HIDRÓGENO REQUERIDO MEDIO ELECTRODO HIDRÓGENO DADO MEDIO SI SOLDADURA HIDRÓGENO REQUERIDO BAJO ELECTRODO HIDRÓGENO DADO BAJO SI SOLDADURA REQUERIDO ELECTRODO DADO SI SOLDADURA REQUERIDO ELECTRODO DADO SI SOLDADURA REQUERIDO ELECTRODO DADO Observar que en el caso de SOLDADURA y SOLDADURA si bien existe en el cuerpo de conocimiento dado como ejemplo la referencia al valor, no hay relacion de causalidad que lo involucre y en consecuencia no aparece ninguna regla que lo contenga. 3. CONOCIMIENTOS ESTRATÉGICOS Este tipo conocimiento es el relacionado con la manera en que las distintas partes del dominio de conocimiento sobre el que se pretende hacer un sistema experto, son aplicadas para la resolución de una tarea. Con distintos niveles de granularidad, describe: (a) que es lo que hay que hacer, (b) bajo que condiciones puede hacerse y (c) que postcondiciones resultaran de lo que se haga. Este tipo de conocimiento se modela principalmente mediante la técnica Diagrama Jerárquico de Tareas. En el Diagrama Jerarquico de tareas quedan especificados: (a) que subtarea compone cada tarea y (b) que información recibe y entrega cada tarea/subtarea. 9

11 En nuestro ejemplo el Diagrama Jerárquico de Tareas quedaría: TAREA 1. SELECCIONAR ELECTRODO PRECONDICIONES CARACTERISTICAS REQUIERIDAS POR LA SOLDADURA POSTCONDICIONES TIPO DE ELECTRODO TAREA 1.1. ESTABLECER A PARTIR DE LAS CARACTERISTICAS S POR LA SOLDADURA, LAS CARACTERISTICAS S DEL ELECTRODO TAREA 1.2. INFERIR EL TIPO DE ELECTRODO A UTILIZAR PRECONDICIONES POSTCONDICIONES PRECONDICIONES POSTCONDICIONES CARACTERISTICAS REQUIERIDAS POR LA SOLDADURA CARACTERISTICA S POR EL ELECTRODO CARACTERISTICAS S POR EL ELECTRODO TIPO DE ELECTRODO Observar que las precondiciones de la Tarea 1.1. son las precondiciones de la Tarea 1. y las postcondiciones de la Tarea 1.2. son las postcondiciones de la Tarea MAPA DE CONOCIMIENTO El mapa de conocimiento encapsula la estructura general de razonamiento del experto. Para su construcción se realiza una generalización sobre el grafo causal del dominio que constituye un detalle de los mecanismos de razonamiento del experto. En nuestro ejemplo el Grafo Causal quedaría integrado por los siguientes cuatro Subgrafos Causales: 10

12 NOMBRE RUTILCELULOSICO MEDIA S ES S S DADO MEDIO DADO ALTO MEDIA S ES S S REQUERIDO MEDIO REQUERIDO ALTO SOLDADURA <- SOLDADURA <- 11

13 NOMBRE RUTILICOS BAJA S S DADO MEDIO BAJA S S REQUERIDO MEDIO SOLDADURA <- 12

14 NOMBRE CELULOSICOS ALTA S DADO MEDIO MALO ALTA S REQUERIDO MEDIA SOLDADURA <- 13

15 NOMBRE BASICOS MEDIA S S DADO BAJO MEDIA S S REQUERIDO BAJO SOLDADURA <- 14

16 SISTEMAS EXPERTOS En nuestro ejemplo a partir del Grafo Causal (cuatro Subgrafos Causales), el Mapa de Conocimientos quedaría: REQUERIDO DADO S NOMBRE S SOLDADURA <- 5. GRAFOS ARQUETÍPICOS En muchos dominios de conocimiento, puede reconocerse una estructura de representación de la causalidad que es isomorfa con la estructura del dominio. En los problemas de diagnóstico o de clasificación, esta estructura recibe el nombre de grafo arquetípico. El grafo arquetípico de un dominio será el grafo compuesto por los subgrafos asociados a cada problema de ese dominio. Una vez producida la licitación de conocimiento, los componentes de esa estructura son rotulados y la estructura se 15

17 SISTEMAS EXPERTOS transforma en un grafo casual. El grafo casual es una representación automáticamente manipulable del conocimiento asociado a los procesos deductivos del experto de campo. El grafo arquetípico tiene tres clases de nodos: Nodos problemas Nodos solución Nodos precondición A continuación se muestra un esquema posible para el grafo arquetípico parta un dado problema: PROBLEMA 1 PROBLEMA N SOLUCION 1.1 SOLUCION 1.T CONDICION CONDICION 1.M CONDICION CONDICION 1.1.J CONDICION 1.T.1.. CONDICION 1.T.P 6. RESUMEN ARTEFACTOS PARA MODELAR CONOCIMIENTO Resumen de Artefactos Modelos de Conocimiento: 1. Estáticos 1. Dinámicos i. CAV. Tablas Concepto Atributo Valor ii. PER. Palabras del Experto Reglas iii. DJT. Diagramas Jerárquico de Tareas iv. GA. Gráficos Arquetípicos v. MP. Mapas de Conocimiento 16

18 SISTEMAS EXPERTOS En el siguiente grafico se muestra la relación entre los diferentes modelos: 1) Los Concepto-Atributo-Valores de CAV forman se utilizan en la parte izquierda y derecha de la reglas en PER 2) Un subconjunto de reglas en PER se utilizan para resolver una tarea en DJT 3) Todo las reglas tablas PER se utilizan para confeccionar el Grafo Causal (GC es por definición un Grafico Arquetípico) 4) El MC surge como una simplificación del GC y permite ver cuales son todos los caminos posibles para alcanzar el objetivo (solución), de una forma mas sencilla 17