Unidad1.- Ing. Conocimiento

INGENIERIA DEL CONOCIMIENTO

2/13/2014

UNIDAD 1 . Introducción

1

UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN  1 .1 Antecedentes.  1 .2 Diferencia entre dato, Información y conocimiento.  1 .3 Análisis y representación del conocimiento.

 1 .4 La Ingeniería del conocimiento y sus aplicaciones. 2/13/2014

2

1.1. ANTECEDENTES  A mitad de los 70 comienzan a tomar cuerpo dos ideas claves.  Se trata del paradigma del sistema experto  el paradigma del conocimiento.

 La expresión Ingeniería del Conocimiento se acuñó en los años 70 para referirse al diseño y construcción de SBC (Sistemas Basados en Conocimientos):  Se admite que el conocimiento que se puede extraer de los expertos puede ser incompleto, inconsistente, impreciso, incierto y no dogmático.  Las respuestas del sistema puedan ser inseguras, matizadas por un grado de confianza o de creencia. 2/13/2014

3

1.1. ANTECEDENTES  Además, el conocimiento puede evolucionar tanto en la fase de desarrollo como en la de uso del sistema.  Por tanto, la responsabilidad del desarrollo y del mantenimiento no recae sólo en los ingenieros, sino también en los ex per tos y en los usuarios finales , que inter vienen a lo largo de todo el ciclo de vida.  Como consecuencia, no es aplicable el ciclo de vida clásico, porque no pueden establecerse unas especificaciones definitivas desde el principio.  Esto implica un proceso continuo de depuración de la base de conocimientos , que muchas veces se prolonga durante toda la vida del sistema. 2/13/2014

4

1.1. ANTECEDENTES Sistemas Basados en el Conocimiento (SBC)  Programas que resuelven problemas usando un determinado dominio de conocimiento  Terminología :  Sistema basado en el conocimiento  Sistema experto  Sistema experto basado en el conocimiento

 Sistemas basados en el conocimiento vs sistemas exper tos:  SBC: conocimiento no necesariamente experto.  SE: conocimiento experto + interacción.  SE ⊆ SBC. 2/13/2014

5

1.1. ANTECEDENTES

2/13/2014

6

1.1. ANTECEDENTES Sistemas Expertos  Un sistema experto puede definirse como un sistema informático (hardware y software) que simula a los exper tos humanos en un área de especialización dada.  Los sistemas expertos son máquinas que razonan como lo haría un exper to de una cier ta especialidad o campo. 2/13/2014

7

1.1. ANTECEDENTES Sistemas Exper tos Ejemplo:  U n s i s te ma ex p e r to e n d i a g n ó s t i c o m é d ic o r e q u e r i r í a c o m o d a to s :  los síntomas del paciente  los resultados de análisis clínicos  otros hechos relevantes  Utilizando éstos datos, buscaría la información necesaria para poder identificar la correspondiente enfermedad.

 Un Sistema Experto no sólo maneja grandes cantidades de datos, sino que también los manipula de forma que el resultado sea inteligible y tenga significado para responder a preguntas incluso no completamente especificadas .

2/13/2014

8

1.1. ANTECEDENTES

2/13/2014

9

1.1. ANTECEDENTES

EJEMPLOS Transacciones b ancarias .

 No hace muc ho, para hacer una transacción bancaria, tal como de positar o sac ar dinero de una cuenta, uno tenía que visitar el banco e n horas de oficina.  Hoy en día, esas y otras muc has transacci ones pueden realizar se en c ualquier momento del día o de la noch e usando l os cajeros automáticos que son eje mplos sencillos de sis temas expe r tos . De hec ho, se pueden realiz ar estas transacci ones desde casa comuni cándo se con el sistema exper to vía tfno. o Internet . 2/13/2014

10

1.1. ANTECEDENTES

EJEMPLOS Control de Tráfico

 El control de tráfico es una de las aplicaciones más impor tantes de los sistemas exper tos.  No hace muc ho tiempo, el fluj o de tráfi co e n l as calles de una ciudad se control aba mediante guardi as de tráfi co que controlaban el mi smo e n las inter secciones .  Hoy se utilizan sistemas exper tos que operan auto máticamente los semáforos y regulan el fluj o del tráfico e n las calles de una ciudad y e n l os ferrocarriles . 2/13/2014

11

1.1. ANTECEDENTES Problemas de Planeación La organización y asignación de aulas para exámenes finales en una gran universidad; condiciones:  Eliminar las coincidencias de asignación simultanea de aulas: Solo se puede realizar un examen en cada aula al mismo tiempo.  Asientos suficientes: Un aula asignada para un examen debe tener al menos dos asientos por estudiante.  Minimizar conflictos temporales: no alumnos con exámenes coincidentes.  Eliminar sobrecarga de trabajo: Ningún alumno mas de 2 exámenes en 24 h.  Minimizar exámenes realizados durante las tardes. 2/13/2014

12

1.1. ANTECEDENTES EJEMPLOS  Planificación de doctores y enfermeras en un gran hospital  Planificación en una gran empresa o fabrica

 Planificación de autobuses para las horas de congestión o de días festivos. 2/13/2014

13

1 .2. DIFERENCIA ENTRE DATO, INFORMACIÓN Y CONOCIMIENTO.

Trabajo de Investigación para los alumnos

2/13/2014

14

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Conocimiento Según (Vázquez , 2009, p.59) “Desde el punto de vista de la Inteligencia Artificial(IA), el conocimiento se puede interpretar como la combinación de esquemas o estructuras de datos y procedimientos interpretativos que confieren algún comportamiento inteligente y está formado por hechos, conceptos, procedimientos, ideas abstracciones, reglas y asociaciones utilizadas para modelar el mundo real.” 2/13/2014

15

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Tipos de conocimiento Conocimiento declarativo: según (Pech, 1999, p.29) se puede expresar desde un hecho o atributo poseído por un objeto, persona o concepto abstracto y una o varias relaciones entre estos

2/13/2014

Conocimiento procedural: consiste en un conjunto de reglas (basadas en conocimiento) que los expertos usa en la solución de los problemas. Consiguiendo así la generación de más conocimiento.

Metaconocimiento: es el conocimiento sobre el propio conocimiento y la experiencia, forma parte del Motor de inferencia. En IA el metaconocimiento se refiere al conocimiento sobre la operación de los sistemas basados en conocimiento, es decir, sobre sus capacidades de razonamiento.

16

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Ingeniero de Conocimiento (ICO)

2/13/2014

es un especialista informático, el cual tiene los conocimientos profundos sobre el desarrollo y ejecución de sistemas basados en el conocimiento, debe conocer las herramientas de su desarrollo, estrategias efectivas de comunicación y contar con conocimientos mínimos de psicología para poder interpretar las expresiones y manifestaciones del experto humano

17

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

La Ingeniería del Conocimiento tiene que ver con la adquisición, representación, validación, inferenciación, explicación y mantenimiento del conocimiento

2/13/2014

18

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO La ingeniería del conocimiento permite construir aplicaciones informáticas en dominios difíciles para la informática convencional como lo son los SE (sistemas basados en el conocimiento), donde los algoritmos empleados nos son de tipo formal, debido a que el conocimiento, en general, no está bien estructurado, puede ser inconsistente, incompleto e impreciso.

2/13/2014

19

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO  la Ingeniería del Conocimiento está constituida por tres procesos fundamentales:

2/13/2014

20

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO Adquisición del conocimiento: Representación del conocimiento Base de Conocimiento 2/13/2014

•fase en la cual mediante expertos humanos se obtiene el dominio del conocimiento.

•en la cual interviene de manera fundamental el ingeniero del conocimiento encargado de codificar y hacer explícitas las reglas u otros procedimientos

•La información puede ser representada mediante reglas de producción. Las reglas de producción constituyen el método más utilizado para construir bases de conocimientos. Llamadas también implicaciones lógicas. Su estructura es la siguiente: para unas ciertas causas, unos efectos; o, para determinadas condiciones, ciertas consecuencias.

21

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO Procesos Fundamentales de la Ingeniería del Conocimiento:  Adquisición del Conocimiento:



El pro ceso de Adq uisición del co nocimien to se de fine como la la bo r de ex t ra c c i ón de l c o n o c imie nto d e l a s fue n te s d e In fo rm ac ión .

 Po r lo tan to , la Adq uisición del Cono cimien to es el pro ceso ce n t ral e n la crea ción de sis temas basa dos e n el c ono cimien to . El ingenie ro del c ono cimien to se en ca rga de c rea r y o rga niza r un sis tema d e a dq uisición d e c ono cimien to, c on s u res pec tiva base de cono cimiento, a par t i r d e la ca pt ac ión e i n te rro gac ión d e l a ex pe ri en cia prev i a de l ex pe r to 2/13/2014

22

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO Es impor tante saber que este proceso requiere de fuentes de conocimiento: a) Fuente de Conocimiento Estatica (Fuente Secundaria) : el contenido no se puede variar por lo cual se debe seleccionar las fuentes mas apropiadas que estan relacionadas con el problema para adquirir los conocimientos basicos del dominio, todo aquel conocimiento tangible a nosotros, por ejemplo un libro, una revista, un ar ticulo, una pelicula, etc. b) Fuente de Conocimiento Dinamica (Fuente Primaria) : variable, cambiante e inexacta, basado en la experiencia, entre otros. El hombre realiza par te de este tipo de fuente, en par ticular, el Exper to

2/13/2014

23

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO Etapas de la Adquisición del Conocimiento

2/13/2014

24

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO  Etapas de la Adquisición del Conocimiento:

2/13/2014

Identificación

•el problema y sus características principales son reconocidos. El problema se divide en subproblemas, los participantes son identificados, y se describen los recursos. El IC aprende de la situación y lo plasma todo cumpliendo con el propósito de la aplicación de IA.

Entendimiento

•El conocimiento importante para una situación de decisión puede estar diferenciado. Por tanto, esto es necesario para determinar los conceptos y las relaciones usadas. Estas y muchas otras cuestiones son respondidas durante el entendimiento, por ejemplo: ¿Cuál información es usada y cómo puede ser representada en la Base de conocimiento? ¿Son las reglas un buen medio de representación? ¿Cómo extraer los conocimientos de manera segura?

Formalización.

•La forma en la cual el conocimiento es organizado y representado puede determinar la metodología de adquisición.. En esta etapa la Adquisición del conocimiento en realidad es mezclada con la Representación del conocimiento. Aquí, varias piezas de software y hardware también son examinadas. Esta etapa es muy difícil porque en ella está involucrada la extracción del conocimiento de los expertos humanos

Implementación.

•Esta etapa involucra la programación del conocimiento en la computadora. Sin embargo, las mejoras del conocimiento están hechas con adquisiciones adicionales o cambios. Un prototipo de SE es desarrollado en esta etapa

Pruebas

•En la etapa final, el Ingeniero de conocimiento prueba el sistema por medio de ejemplos. Los resultados son mostrados al experto humano y las reglas (o cualquier Representación del conocimiento) son revisadas de ser necesario. En otras palabras, se examina la validez del conocimiento.

25

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO Representación del Conocimiento (KR): Proceso que consiste en llevar el conocimiento extraído de las fuentes y representarlo en una forma inteligible, es decir, que sea entendible para quienes lo utilicen. La representación del conocimiento propone diferentes clases de estructuras y esquemas para organizar y almacenar el conocimiento en un sistema inteligente artificial. La elección de un esquema en particular dependerá del tipo de problema que se quiere resolver y de los métodos de inferencia que se utilizarán. 2/13/2014

26

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO Según (Vázquez, 2009 p.73). La selección correcta de la representación del conocimiento, debe cumplir con los siguientes puntos: Sencilla. Fácil de modificar y manipular por procedimientos manuales o mediante técnicas automáticas.

2/13/2014

Fácil de modificar. Permitir la incorporación de nuevo conocimiento de forma sencilla.

Relacional. Permita establecer relaciones entre los conocimientos.

Transparente. Facilitar la detección de incoherencias y faltas de consistencia.

Independiente. Facilitar la reutilización de sentencias, procedimientos, etc. Así como permitir, la inclusión, modificación o exclusión de una unidad de conocimiento sin que afecte al resto de la Base de conocimiento ni al resto del SE.

27

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO L o s e s qu em a s K R (Rep r es e nt ac i ó n d el C o no c im i e nto ) c o n s i s te n d e : r eg l a s d e l ó g i c a si m b ó l i c a, r ed es s em á n t i c as , r e d e s d e p ro d uc c i ó n , g r áfi c o s c o nc ept u al e s, ár bo l es d e d e c i s i o n e s , f r a m e s o s l o t s y d i a g r am a s l ó g i co s

2/13/2014

28

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

2/13/2014

29

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Lógica proposicional

Lógica de Predicados

2/13/2014

•La forma más básica de representar el conocimiento •AND, OR, Modus Ponen

•La relación de sintaxis de las frases lógicas •Lenguaje formal con sintaxis y gramática propias

30

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

2/13/2014

31

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Una red semántica, también llamada red asociativa, se basa en la representación gráfica de las relaciones entre los elementos de un dominio los componentes básicos son los nodos y los enlaces

2/13/2014

Los nodos son usados para representar elementos del dominio, un atributo, un estado, una entidad o un evento y gráficamente se muestran como rectángulos rotulados con los nombres de los elementos representados. Los enlaces (ligas o arcos) simbolizan las relaciones entre los elementos, la forma gráfica de ubicar un enlace es como un vector desde un nodo a otro, titulado con el nombre de las relaciones representadas.

32

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

2/13/2014

33

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Están compuestos por nodos que representan las metas y por ramas que representan decisiones (conclusiones o resultados).

Se conceptualiza como la representación de los espacios de búsqueda de soluciones a un problema, donde el tamaño de cada espacio de búsqueda esta dado por el número de nodos (ramas) en el árbol.

La traficación de estos arboles de decisión sigue el orden que se explica a continuación. El nodo inicial se grafica a la izquierda, y los efectos parciales o finales a la derecha. Un efecto parcial se constituye en una causa(rama de un arbol) hasta llegar al nodo final que da los resultados o conclusion al problema.

2/13/2014

34

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

2/13/2014

35

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Los marcos están organizados jerárquicamente, conectados entre sí, estableciendo un mecanismo de herencia. “consiste en una colección de atributos que definen el estado de un objeto y su relación con otros objetos. Los atributos también son llamados slots, ranuras, casillas o campos y hacen referencia a los valores de los datos..

2/13/2014

Los marcos se emplean para organizar nuestra comprensión básica de las cosas que típicamente son ciertas para algunas clases generales de elementos. Pero antes de que se pueda utilizar un marco, es necesario verificar que sea aplicable a la situación actual.

36

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

2/13/2014

37

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Representación del conocimiento se puede clasificar en dos clases de esquemas: declarativos y procedimentales

Esquemas Declarativos.- La representación del conocimiento hace énfasis en la acumulación de hechos estáticos junto con una información limitada que describe cómo se va a emplear el conocimiento.

Esquemas Procedimentales.- Enfatiza la representación del conocimiento en forma de reglas dinámicas que describen procedimientos para usar el conocimiento.

2/13/2014

38

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

2/13/2014

39

1 .3 ANÁLISIS Y REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Son representaciones o expresiones gráficas que incluyen el conocimiento requerido para la solución de un problema, en los cuales se expresa el conocimiento en forma de relaciones secuenciales de precedencia, de jerarquía que se dan en los factores relevantes que afectan el problema y su solución

2/13/2014

55Por lo general relaciones de tipo causa- efecto..

El tamaño de cada mapa de conocimiento depende del nivel de detalle que se quiera dar al análisis y solución del problema.

40

1 .4 LA INGENIERÍA DEL CONOCIMIENTO Y SUS APLICACIONES..

FIN DE LA CLASE

2/13/2014

41

1 .4 LA INGENIERÍA DEL CONOCIMIENTO Y SUS APLICACIONES..

Trabajo de Investigación para los alumnos

2/13/2014

42

FIN DE LA CLASE

GRACIAS X SU ATENCIÓN

2/13/2014

43