Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología

Universidad Nacional de Tucumán Mg. Ing. Gustavo E. Juárez -

De#iniciones.FasesdelProceso.Arquitectura.Aplicacionesdelossistemas

expertos.Estrategiasdeencadenamiento.Encadenamientohaciaadelante.

Encadenamiento hacia atrás. Sistemas de Producción. Reglas de

producción. Métodos y motores de Inferencias. Estructuras de datos.

Estados y espacios de problemas. Ejercitación con espacios de estado.

Razonamiento con incertidumbre. Tipos de Errores. Sistemas expertos

basados en el conocimiento de razonamiento (Knowledge-Based Expert

System).De#iniciones.Adquisiciónautomáticadereglas(ID3,AQ11,otros).

SISTEMAS EXPERTOS

La Inteligencia Arti#icial tiene muchas áreas de interés, entre los cuales se

desarrollaráacontinuaciónSistemasExpertos

SISTEMAS EXPERTOS. DOMINIO

Inteligencia Artificial

Visión

Lenguaje Natural

Comprensión

Sistemas Expertos

Sistemas Neuronales

Habla

Robótica

Introducción

LosSistemasExpertosBasadosenelConocimientofueelprimeravanceenel

campo de la Inteligencia Arti#icial, como una forma de tecnología del

software.

Las tareas de clasi#icación y diagnóstico son las primeras en bene#iciarse

desdequesurgiólatecnologíaKBES.

SISTEMA EXPERTO. BASADO EN EL CONOCIMIENTO

QueeselKBES?

LosprogramasparacomputadorasdeltipoKBESsondiseñadosparaactuar

comoexpertosen la solucióndeunproblemaenundominioparticular.El

programaUsaelconocimientocodi#icadodeldominioensi,yunaestrategia

especi#icadecontrolparaarribaralassoluciones.

Unpormenorizadoanálisisdelprocesodetomadedecisionesporexpertos

revelaqueEl/ellausanhechosyheurísticaparaarribaraunadecisión.

SISTEMA EXPERTO. KNOWLEDGE-BASED EXPERT SYSTEM

“UnSistemaExpertoesunprogramabasadoenconocimientoqueincorpora

deformacomputacionalelconocimientodeunexpertohumanopararealizar

unatareaXenundominioY,demodoqueparaesatarea,lae#icienciadel

programaescomparablealaquemuestraelexpertohumano”.

(PajaresySantos).

SISTEMAS EXPERTOS. DEFINICIÓN

Base de Conocimientos

Mecanismos de inferencia

Usuario

SISTEMAS EXPERTOS. FUNCIONAMIENTO BASICO

SISTEMAS EXPERTOS. DEFINICIÓN

Dominio del Conocimiento

Dominio del Problema

SISTEMA EXPERTO. BASADO EN EL CONOCIMIENTO COMPONENTES

Basedeconocimientos

Esunabasededatosdeconocimientodeconfundamentosteóricos,

hechos,reglas,fórmulasyexperiencia.Esunaestructuradealmacenamientode

fácilacceso.

Mecanismodeinterfaz

Esunaherramientaparainterceptarelconocimiento

disponibleyrealizardeduccioneslógicas.

Mecanismodecontroldeusuario

Esunaherramientadelmecanismodeinterfazparaseleccionar,

interpretarydeduciroinsercion.Este

mecanismoutilizaconocimientosparaguiarelprocesode

interfaz

SISTEMAS EXPERTOS. VENTAJAS

LasventajasenelusodeunSistemaExpertoson:

•  Lossistemasnuncaseretiran

•  Laspersonaspuedenhacerensayosinicialessinsalirdesuscasas

•  Fácildedesarrollarymodi#icar

•  Usaheurísticas(conocimientoempíricodelexperto)

•  Tiempoderespuestaadecuado

•  Comprensible,yaquepuedeexplicarsuspasosderazonamiento

Base de Conocimientos Posee información sobre el dominio de conocimientos a que viene referido el sistema experto. Contiene conocimiento declarativo (hechos) y procedimental (reglas).

Base de Hechos Memoria auxiliar que contiene información sobre el problema a resolver (datos iniciales) y el estado del sistema a lo largo del proceso de inferencia (datos intermedios).

Motor de Inferencias Es la Sección del S. E que realiza los procesos de inferencia que relacionan la información contenida en la memoria de trabajo con la base de conocimientos, para sacar conclusiones.

Modulo de Adquisición del Conocimiento Facilita el ingreso del conocimiento en la base y de los mecanismos de inferencia en el motor de inferencia. Valida la veracidad y coherencia de los hechos y reglas que se introducen.

Módulo de Explicación Explica los pasos realizados por el motor de inferencias para lograr las conclusiones, justificando las acciones (por qué utiliza ciertas reglas)

Interfaz del Usuario Es quien facilita la comunicación entre el usuario y el motor de inferencias. Permite ingresar información para el sistema y comunicar al usuario las respuestas del S.E:

ARQUITECURA DE UN SE BASADO EN REGLAS

SISTEMA EXPERTO

Unodelosresultadosmassigni#icativosdemostradosporNewellySimon

fue que gran parte de la solución humana de problemas o cognición,

puedenexpresarseconreglasdeproduccióndeltipoSi…Entonces.

Lossistemasexpertosmásreconocidossonaquellosbasadosenreglas,por

motivostalescomo:

•  Naturaleza Modular: fácil encapsulamiento y gran capacidad de

expansión.

•  Medios de explicación: sencillez en la construcción debido a la

exactituddelasreglas.

•  Semejanzaconelprocesocognitivohumano:conbaseeneltrabajo

de Newell y Simon, las reglas aparecen como un modelo natural de la

maneraenqueloshumanosresuelvenlosproblemas.

SISTEMA EXPERTO. SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

SI La luz es roja ANTECEDENTE, PATRON o LADO IZQUIERDO

ENTONCES Detenerse CONSECUENTE o LADO DERECHO

Regla: Luz_Roja

SI La luz es verde ANTECEDENTE, PATRON o LADO IZQUIERDO

ENTONCES Avanzar CONSECUENTE o LADO DERECHO

Regla: Luz_Verde

SISTEMA EXPERTO. ESPECIFICACION DE REGLAS

Gideon (Global Infectious Disease & Epidemiology Network) es una

aplicación Web, un sistema experto en línea, útil para el diagnóstico de

las enfermedades infecciosas, su conocimiento, manejo clínico y

epidemiológico; así como para la identificación de cientos de

microorganismos patógenos.

SISTEMA EXPERTO. TAREA GIDEON WEB

Gideon, un producto de Gideon Informatics, fundada en 1992, posee

actualmente miles de usuarios alrededor del mundo y soporta una

inmensa red de organizaciones, especialistas y recursos que actúan

como proveedores de información sólida y confiable. Con una interfaz

fácil de utilizar, atractiva y sencilla, y bases de datos actualizadas

semanalmente.

Gideon mejora significativamente la exactitud del diagnóstico y amplía la

base de conocimientos de la que dispone un experto mediante el acceso

al vasto campo de esta clase de enfermedades y su microbiología

actualizados semanalmente.

Una advertencia importante: Gideon es un sistema para profesionales de

la salud.

SISTEMA EXPERTO. GIDEON WEB

Trabajo Grupal (presentacion: Martes 11/4/2017)

Tarea:

Investigar y documentar el sistema Gideon (Global Infectious Disease &

Epidemiology Network). Aplicación Web de un sistema experto en línea, útil

para el diagnóstico de las enfermedades infecciosas, su conocimiento, manejo

clínico y epidemiológico; así como para la identificación de cientos de

microorganismos patógenos.

Contenido: documentar caracteristicas, estrategias, lenguaje de implementacion,

otros conceptos relevantes. Integracion de Contenidos

Formato: Presentacion (.pptx, otros)

Fuente: http://web.gideononline.com/web/diagnosis/index.php

SISTEMA EXPERTO. GIDEON WEB TAREA

“Tomemoscomoejemploelproblemadedecidirelcrucedeunacalle”.

Laproducciónparalasdosreglasseindicamediante#lechassigni#icanque

elsistemaejecutarálasaccionesqueseencuentranaladerechadela#lecha,

cuandolascondicionesalaizquierdaseanverdaderas:

Laluzesroja→Detenerse

Laluzesverde→Avanzar

SISTEMA EXPERTO. EJEMPLO

SISTEMA EXPERTO. EJEMPLOS

SISTEMA EXPERTO DESARROLLOS

En el sistema experto MYCIN (Stanford University), es un sistema

experto desarrollado a principios de los años 70 por Edward Shortliffe, en

la Universidad de Stanford, y constituye uno de los primeros sistemas

expertos.

Fue escrito en LISP, Su principal función consistía en el diagnóstico

de enfermedades infecciosas de la sangre; además, MYCIN era capaz de

“razonar” el proceso seguido para llegar a estos diagnósticos, y de recetar

medicacionespersonalizadasacadapaciente(segúnsuestatura,peso,etc.).

SISTEMA EXPERTO. APLICACIÓN DE MYCIN

El sistema expertoMYCIN es utilizado para la detección de enfermedades

infeccionesdelasangre,unaporcióndecódigoseríaasí:SI

Elmediodecultivoeslasangre,Y Laidentidaddelorganismonoesconocidaconcerteza,YLacoloracióndelorganismoesgramnegativa,YLamorfologíadelorganismoesdebastoncillos,YElpacientepresentaelevacióndelatemperatura

ENTONCES

Hayunadébilevidenciaquesugierequelaidentidaddelorganismoespseudomona

SISTEMA EXPERTO. APLICACIÓN DE MYCIN

Definición

“Los árboles son una estructura jerárquica de datos conformada por nodos que

almacenan la información o conocimiento, y por ramas que conectan a los

nodos, manteniendo para ello una Ruta o Dirección, la cual en los árboles

orientados siempre apuntan hacia abajo. A veces las ramas se denominan

vínculos o bordes, y los Nodos vértices”.

SISTEMA EXPERTO. ESTRUCTURACIÓN DE LOS DATOS EN ARBOLES

Nodo Raíz

Hojas

Ramas

Nivel 1

Nivel 2

Nivel 3

Nivel 4

Ruta o Dirección

SISTEMA EXPERTO. ELEMENTOS DE UN ÁRBOL BINARIO

A

B C

D

Un Circuito o Ciclo es una ruta que recorre la grafica y que se inicia y finaliza en el mismo

nodo.. A

B

C

Una Grafica conectada tiene vínculos con todos sus nodos.

A

B C

D

Rejilla

A

B

CA

B

C

A

B

C

Arboles Binarios degenerados de tres nodos

SISTEMA EXPERTO. TIPIFICACION

Producción y productividad mayores. Los sistemas expertos pueden

trabajarmásrápidoquelohumanos.Porejemplo,unsistemallamadoXCON

lehapermitidoaDigitalEquipmentCorporation(DEC) incrementarcuatro

veces la producción de la preparación demicrocomputadoras adaptadas a

las necesitas de los clientes. El sistema planea la con#iguración de los

componentes para cada pedido adaptado de microcomputadoras y es un

ejemplodelaadaptaciónmasiva.

Mayorcalidad:Los sistemasexpertosdan laprobabilidaddeaumentar la

calidadproporcionandoasesoríaconsistenteyreduciendolastasasdeerror.

Porejemplo,XCONreducelatasadeerrordelacon#iguracióndepedidosde

computadorasenDECdeun35%aun2%.

SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS

Captacióndeexperienciaescasay sudimensión.Unode los principales

bene#iciosdelossistemasexpertosessufacilidaddetrasmitirexperienciaa

travésdefronterasinternacionales.Unejemplodeloanterioresunsistema

expertodecuidadodelosojosparadiagnósticoytratamientorecomendado,

quesecreóenRutgersUniversity.Elprogramasehapuestoenprácticaen

EgiptoyenArgelia,dondeprevalecenseriasenfermedadesdelosojosyson

escasoslosoftalmólogos.Elprogramapuedeoperarlounmedicoasistenteo

unaenfermera.

Operaciónenentornospeligrosos.Lossistemasexpertosque interpretan

la información relevadamediante sensores, posibilita a los seres humanos

evitarentornoscalientes,húmedos,tóxicos,etc.

SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS

Accesibilidadalconocimientoyescritoriosdevida.Lossistemasexpertos

hacenaccesibleelconocimiento(ylainformación)amuchagenteendiversos

lugares.Lagentepuedepreguntaralossistemasyobtenerconsejos.Unárea

de aplicación corresponde al apoyo a escritorios de ayuda. Más de 30

millones de empleados trabajan en Calls Centers en USA proporcionando

informaciónalosconsumidoresqueacudenaellosoquellamanporteléfono.

Por ejemplo, el Internal Revanue Service proporciona ayuda a los

contribuyentes, una biblioteca ofrece asistencia a los estudiantes, una

recepcionista en una o#icina a auxiliar a los visitantes. Un sistema experto

puede aumentar la productividad de los empleados o incluso automatizar

éstos.

SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS

ConOiabilidad.los sistemas expertos prestan atención de manera

consistenteatodoslosdetallesynopasanporaltoinformaciónpertinentey

solucionespotenciales.

Funcionesincrementadasdeotrossistemasexpertos.Laintegraciónde

unsistemaexpertoconotrossistemasexpertoshacenqueestosúltimosse

vuelvanmáse#icientes,abarcandomásaplicaciones,trabajandomásrápido

yproduciendomejoresresultados.

Capacidadpara trabajarcon información incompletao inconcreta.Un

sistemaexpertopuedetrabajarconinformaciónincompletaaligualquelos

expertoshumanos.Elusuariopuede responderconun “nosé”o “noestoy

seguro”aunaomáspreguntasdelsistemadurantelaconsulta,yelsistema

expertosegurasiendocapazdeproducirunarespuesta.

SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS

Imparticióndecapacitación.Esfactiblequeunsistemaexpertofacilitela

capacitación.Lafusióndeexplicaciónpuedeservircomoundispositivode

enseñanzaydeesemodopuedeefectuarapuntesquetalvezseinsertenen

labasedeconocimiento.

Reduccióndel tiempopara la tomadedecisiones.Conelempleode la

recomendacióndelsistema,unserhumanopuedetomardecisionesmucho

másrápido.Porejemplo,elpersonalquedalasautorizacionesenAmerican

Express lo hace en menos de 30 segundos en comparación con los 3

minutosquetardabaantesdelaimplementacióndelsistemaexperto.

SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS

Reducción del tiempo fuera de servicio. Muchos sistemas expertos

operacionales se emplean para diagnosticar malos funcionamientos y

prescribir reparaciones. Mediante el empleo de los sistemas expertos es

posible reducir considerablemente el tiempo fuera de servicio de las

máquinas. Por ejemplo, un día de trabajo perdido en una instalación

petroleracuestacercade$250mildólares.Unsistemaexpertodenominado

DrillingAdvisor se creóparadetectar fallas en las instalacionespetroleras.

Este sistema ahorra un cantidad muy grande de dinero a la compañía

implicadaalreducirdemanaraimportanteeltiempofueradeoperación.

SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS

•  Nosiempreseencuentradisponibleelconocimientoquesevaacaptar

•  Resultadi#ícilextraerlaexperienciadelossereshumanos

•  Elenfoquedecadaexpertoanteunsituacióntalvezesdiferente,aunque

correcto.

•  Es di#ícil, incluso para un experto altamente capacitado, valorar con

exactitud,lassituacionesbajopresionesdetiempo.

•  Los usuarios de sistemas expertos tienen límites, cognoscitivos naturas,

porloquetalveznoaprovechenalmáximolosbene#iciosdelsistemas

•  Los sistemas expertos trabajan sólo con áreas temáticas, de#inidas

perfectamente,poreldiagnósticodeunafalla,enunamáquina

SISTEMA EXPERTO. LIMITACIONES

•  Lamayoríadelosexpertosnotienemediosindependientesdeveri#icarsi

susconclusionessonrazonablesocorrectas

•  El vocabulario, o jerga, que utiliza los expertos para expresar hechos y

relaciones,confrecuenciaeslimitadoynocomprendidoporotros.

•  En la construcción de los sistemas expertos, a menudo se requiere la

ayudadeingenierosdeconocimientos,loscualesescasean,ademásdeque

susserviciosresultancaros

•  Lafaltadecon#ianzadelosusuarios#inales,talvezseaunabarreraparael

usodelossistemasexpertos.

•  Latrasferenciadeconocimientosesujetaaprejuiciosdepercepciónyde

criterio.

SISTEMA EXPERTO. LIMITACIONES

Libros

•  “SistemasExpertos.PrincipiosyProgramación”.GiarratanoJ.–RileyG.

InternationalThomsonEditores.SerieCiencias:Ingenierías.Cengage2001

–Capítulo1.

•  “Inteligenciaarti=icialeingenieríadelconocimiento”

Gonzalo PajarezMartinsanz,Matilde Santos Peñas –Alfaomega – 2005 –

Capítulo4.

SitiosWebs

•  http://web.gideononline.com/web/diagnosis/index.php

•  http://bvs.sld.cu/revistas/aci/vol18_4_08/aci91008.htm

REFERENCIAS

http://www1.herrera.unt.edu.ar/intar