Sistemas Baseados em Conhecimento Técnicas para Representação de Conhecimento Continuação Universidade Estadual do Oeste do Paraná Curso de Bacharelado em Ciência da Computação Inteligência Artificial
Sistemas Baseados em Conhecimento
Técnicas para Representação de Conhecimento
Continuação
Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Curso de Bacharelado em Ciência da Computação
Inteligência Artificial
Roteiro
Retomada sobre Técnicas e Lógica Lógica
Regras de produção
Redes semânticas
Frames
Árvores de Decisão
Scripts
Sistemas híbridos
Processo de desenvolvimento do um SBC
Modelos ou Técnicas para RC
Regras de Produção:
Se (lado 1 do triângulo A) = (lado 2 do triângulo A)
e = (lado 3 do triângulo A)
Então
escreva “Triângulo Eqüilátero”.
Métodos de RC (Elaine Rich)
Frames:
Um frame é uma coleção de atributos, em geral,
chamados de escaninhos (slots), e valores a eles
associados, que descrevem alguma entidade do
mundo.
Métodos de RC (Rezende - USP)
Frames:
Animal faz comer
pássaro É um
Cão É um
Mamífero É um Tem
pelos
Métodos de RC (Rezende - USP)
Frames:
“Totó” – uma instância da classe “Cão”:
Cão É um
Nome
Raça
Pelo
Sexo
mamífero
Pastor alemão
Longo
Macho
Slo
ts
valo
res
Totó
Algumas técnicas p/representação de conhecimento:
Lógica
Regras de produção
Redes semânticas
Frames
Árvores de Decisão
Scripts
Esquemas Híbridos
Representação do Conhecimento
Métodos de RC
Árvores de Decisão: Uma árvore de decisão é formada por um conjunto
de nós de decisão (perguntas) que permitem
encontrar uma resposta (se
existente).
Árvore: Jogar vôlei?
sim não
Métodos de RC
Árvores de Decisão:
Uma árvore de decisão utiliza a estratégia dividir-
para-conquistar:
Um problema complexo é decomposto em sub
problemas mais simples.
Recursivamente a mesma estratégia é aplicada a
cada sub problema.
Métodos de RC
Árvores de Decisão:
As árvores de decisão tomam como entrada uma
situação descrita por um conjunto de atributos e
retorna uma decisão, que é o valor predito para o
valor de entrada.
Dada uma entrada/pergunta, qual é a melhor saída /
resposta?
Métodos de RC
Árvores de Decisão:
São hierarquicamente arranjadas.
Cada nó corresponde a uma situação ou a uma
ação.
Os arcos são rotulados com os valores possíveis do
teste.
Em cada nó ocorre um teste tendo como resposta
sim ou não.
Métodos de RC
O fator crítico nas Árvores de Decisão: Decidir que propriedades ou atributos estão
disponíveis para descrever os fatos e as regras
domínio;
É preciso pensar em como gerar a árvore, ou seja,
como organizar as regras, considerando sua
importância, tendo em vista o objetivo final.
Métodos de RC
Aplicações das Árvores de Decisão:
CONHECIMENTO COM HIERARQUIA
Exemplos
Diagnóstico médico
Defeito de equipamento
Credito bancário
...
Métodos de RC
Exemplo de uso de Árvores de Decisão: Escolha de um
Restaurante
Existem alternativas?, existe um bar no local?, dia
da semana, estado da fome, estado do restaurante,
preço, chuva, reserva, tipo de comida, tempo de
espera....
Esperar por uma mesa?
Alternativa
Fome
Reservas Dia
Alternat.
Bar Chove
Sim Sim
Não Sim
Vazio Medio
Cheio Estado rest.
Espera
Não Não
Não
Sim
Sim Sim
Sim
Sim
Sim
0-10 30-60
>60 10-30
Não Sim
Não Sim
Não Sim
Não Sim
Não Sim
Não Sim
Semana Final
Métodos de RC
Árvores de Decisão:
Além da facilidade para representar conhecimento
hierárquico, o uso de árvores para representar o
conhecimento possui como vantagem a existência
de várias técnicas de buscas que operam em
árvores e, consequentemente, tem obtido sucesso
em diversas aplicações.
Métodos de RC
Árvores de Decisão
Vantagens:
Estrutura de fácil manipulação e visualização;
Produzem modelos que podem ser facilmente
interpretados por humanos;
Dispõem de diversas técnicas para
manipulação
Métodos de RC
Árvores de Decisão:
Desvantagens:
Um mesmo conceito pode ser representado por
árvores diferentes;
Árvores muito grandes se tornam difíceis de
interpretar, alterar e consultar;
Dificultam a representação de conhecimento
não hierárquico;
Métodos de RC
O que fazer quando duas ou mais regras entram em
conflito? Nenhuma conclusão? Informar?
Usar a regra mais importante/genérica?
O que fazer quando nenhuma regra se aplica? Nenhuma conclusão? Informar?
Usar a regra mais frequente?
Métodos de RC
Árvores de Decisão: Valores Ausentes
Têm algum significado?
Sim “ausente” é um valor a parte
Não “ausente” deve ser tratado especialmente
S1: associar a instância ao ramo mais popular
S2: dividir a instância em partes
Usar pesos?
Métodos de RC (Elaine Rich)
Scripts/Roteiros:
Um script (Schank e Abelson, 1977), ou roteiro
é uma estrutura que descreve uma sequência
esteriotipada (pré concepção) de eventos em
um determinado contexto;
Scripts são uma especialização de frames,
projetados para manipular situações (além de
objetos).
Métodos de RC (Elaine Rich)
Scripts/Roteiros:
Os scripts são úteis porque, no mundo real, os
eventos ocorrem segundo padrões.
Esses padrões aparecem por causa do
relacionamento causal entre os eventos;
Os eventos descritos em um script formam uma
cadeia causal (geralmente grande); Um evento aciona outro.
Métodos de RC (Elaine Rich)
Scripts/Roteiros:
O começo da cadeia é o conjunto de condições de
entrada que permitem a ocorrência dos primeiros
eventos do script.
O final da cadeia é o conjunto de resultados que
podem permitir a ocorrência de eventos posteriores
ou de sequências de eventos.
Métodos de RC (Elaine Rich)
Scripts/Roteiros:
Dentro da cadeia, os eventos são conectados a
eventos anteriores (que o ativam) e a eventos
posteriores (que são ativados por ele);
Em scripts, os nós são eventos, e os links entre
eles são elementos causais (um evento provoca a
ação de outro evento a ele ligado).
Métodos de RC (Morimoto - USP)
Scripts/Roteiros: Considere a frase: “Vovó levou Piu-Piu ao veterinário
depois que ele brigou com Frajola. Concluída a visita ao veterinário, ela voltou para casa”
De nosso conhecimento sobre pássaros e veterinários, podemos inferir alguns detalhes: Piu-Piu estava doente/machucado; O veterinário tratou de Piu-Piu; Vovó pagou o veterinário; Vovó voltou para casa com Piu-Piu;
O cenário acima é mais “provável” que: Vovó olhou para o veterinário, não gostou dele e voltou
para casa (com ou sem o Piu-Piu).
Métodos de RC
Scripts/Roteiros:
Um script é como um roteiro de cinema, e como tal, é
preciso considerar alguns elementos, como:
Quais são os papéis dos objetos/pessoas no
script;
Quais objetos de cena se relacionam ao script;
Quais são as motivações ou entradas condicionais
para a execução do script;
Quais cenas devem ocorrer;
Em qual ordem elas devem ocorrer.
Métodos de RC
Scripts/Roteiros:
Antes de se projetar um script, é necessário ter uma
sequência básica inicial;
Por exemplo, na ida a um restaurante, há uma
sequência de eventos que se pode esperar:
Entrar no restaurante
Pedir refeição
pagar comer sair
Métodos de RC
Scripts/Roteiros:
É possível detalhar cada um dos eventos básicos
em uma série de sub-eventos.
Por exemplo, no caso de “entrar no restaurante”,
pode-se prever:
Estacionar
o carro Entrar no
restaurante
Esperar por Uma mesa
Ler o cardápio Ir até a mesa
Métodos de RC (Rezende, USP)
Scripts/Roteiros:
O script do restaurante poderia ser pensado como:
Papéis: cliente, garçon, cozinheiro;
Objetos de cena: mesas, cadeiras, garfos, facas,
pratos,copos, garrafas de bebida, toalhas...;
Entradas condicionais: se há o prato solicitado, se há a
bebida solicitada, se o cliente não se comportar, se o
cliente fiou satisfeito...;
Cenas que devem ocorrer: recepção ao cliente,
instalação em uma mesa, pedido da refeição, pedido da
bebida, serviço de refeição e bebida, pagamento da
conta, saída do restaurante.
Em qual ordem elas devem ocorrer...
Métodos de RC (Rezende, USP)
Scripts/Roteiros:
O script do restaurante poderia ser pensado como:
Cena 1: entrar no restaurante:
Estacionar o carro;
Entrar no restaurante;
Instalar-se em uma mesa;
Cena 2: pedir a refeição:
Ler o cardápio;
Escolher pela refeição;
Escolher a bebida;
Cena 3: ...
Métodos de RC: comentários
Scripts/Roteiros:
Os scripts ou roteiros podem ser utilizados em
conjuntos com outras técnicas, incluindo OO e
regras de produção
Métodos de RC: Esquemas Híbridos
Esquemas híbridos:
Envolvem a utilização de dois ou mais modelos ou
técnicas de representação de conhecimento.
Considerações finais
Técnicas de representação de conhecimento são
propostas visando contribuir na melhor organização e
caracterização do conhecimento para fins
computacionais
O primeiro passo para representar conhecimento é
identificar a cadeia de eventos/situações que podem /
devem ser representadas (texto)
Tecnicamente, as representações de conhecimento
podem ser consideradas equivalentes
Considerações finais
Algumas representações são mais adequadas /
convenientes para alguns tipos de problemas /
domínios
A herança é uma forma importante de inferência,
permitindo que as propriedades de objetos sejam
deduzidas a partir de sua pertinência a categorias.
Processo de Desenvolvimento de um SBC (Rezende)
O processo de desenvolvimento de um SBC compreende:
Gerenciamento de atividades: planejamento, escalonamento,
registro e análise
Gerenciamento de configuração: gerenciamento do produto e
de mudanças
Gerenciamento de recursos: previsão, aquisição e
otimização do uso dos recursos.