REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTOALVA RUIZ 25.178462

REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO

• La representación del conocimiento y el razonamiento es un área de la inteligencia artificial cuyo objetivo fundamental es representar el conocimiento de una manera que facilite la inferencia (sacar conclusiones) a partir de dicho conocimiento. Analiza cómo pensar formalmente - cómo usar un sistema de símbolos para representar un dominio del discurso (aquello de lo que se puede hablar), junto con funciones que permitan inferir (realizar un razonamiento formal) sobre los objetos. Generalmente, se usa algún tipo de lógica para proveer una semántica formal de cómo las funciones de razonamiento se aplican a los símbolos del dominio del discurso, además de proveer operadores como cuantificadores, operadores modales, etc. Esto, junto a una teoría de interpretación, dan significado a las frases en la lógica.

CARACTERÍSTICAS

• Una buena representación del conocimiento cubre seis características básicas:• Cobertura, que significa que la representación del conocimiento cubre la

información en anchura y profundidad. Sin una cobertura amplia, la representación del conocimiento no puede determinar nada ni resolver ambigüedades.• Comprensible por humanos. La representación del conocimiento es vista como un

lenguaje natural, así que la lógica debería fluir libremente. Debería soportar la modularidad y la jerarquía de clases (los osos polares son osos, que son animales). Debería además contar con primitivas simples que se combinen de forma compleja.

CARACTERÍSTICAS

• Consistencia. Si Pedro ha cerrado la puerta, también puede ser interpretado como la puerta ha sido cerrada por Pedro. Siendo consistente, la representación del conocimiento puede eliminar conocimiento redundante o conflictivo.• Eficiencia.• Facilidad de modificación y actualización.• Soporte de la actividad inteligente que usa la base de conocimiento.Para entender mejor porque estas características representan una buena representación del conocimiento, piensa en como una enciclopedia está estructurada. Hay millones de artículos (cobertura), que están organizados en categorías, tipos de contenido, y temas similares.

MECANISMOS PARA REPRESENTAR EL CONOCIMIENTO• Organismos Biológicos: El conocimiento es almacenado como estructuras

complejas de neuronas interconectadas• Computadoras: El conocimiento es almacenado como estructuras

simbólicas (en forma de estados eléctricos y magnéticos)• Seres Humanos: El conocimiento es almacenado simbólicamente

(imágenes, lenguaje hablado, lenguaje escrito)

MECANISMOS PARA REPRESENTAR EL CONOCIMIENTO• Lógica Simbólica Formal: -Lógica Proposicional

-Lógica de Predicados-Reglas de Producción

• Formas Estructuradas: -Redes Asociativas-Estructuras Marcos-Guiones-Plantillas-Representación Orientada a Objeto

LÓGICA SIMBÓLICA FORMAL: LÓGICA PROPOSICIONAL• Es una sentencia simple que tiene un valor asociado que puede ser

verdadero (V) o falso (f).• La lógica Preposicional es la mas antigua y simple de las formas de lógica.• Utiliza una representación primitiva del lenguaje• Permite representar y manipular aserciones sobre el mundo que nos rodea• Permite el razonamiento , a través de un mecanismo que primero evalúa

sentencias simples y luego sentencias complejas, formadas mediante el uso de conectivos Preposicionales.

LÓGICA SIMBÓLICA FORMAL: LÓGICA PROPOSICIONAL• Conjunción (And Λ)• Disyunción (Or v)• Negation (Not ~)• Implication (If Then ═>)• Igual (=)

• Se rige por tablas de verdad y equivalencias (leyes Equipotenciales, Leyes Conmutativas, Asociativas, Absortivas y DeMorgan)• Permite la asignación de un valor verdadero o falso para la sentencia

completa• No tiene facilidad para analizar palabras individuales que compone la

sentencia

LÓGICA SIMBÓLICA FORMAL: LÓGICA DE PREDICADOS• Permite la representación de hechos del mundo real como.

sentencias escritas en forma de formulas bien formadas (fbf) de la siguiente forma:

predicado (objeto)• Expresan relaciones o acciones entre objetos, axial como también

cualidades y atributos de tales objetos. Los objetos puede ser: Personas, objetos Físicos, conceptos

Ejemplo: la sentencia marco es un hombre se representa como: HOMBRE(Marco)• Los predicados tienen un valor de veracidad, pero su valor de

veracidad depende de sus términos

LÓGICA SIMBÓLICA FORMAL: REGLAS DE PRODUCCIÓN• Reglas de Producción: Permiten la representación del conocimiento

fragmentado en dos partes:• La primera parte especifica las condiciones de aplicabilidad del conocimiento

contenido en la regla. Es el antecedente premisa, condición o situación.• La segunda parte especifica las acciones a ejecutar cuando la regla es aplicada.

Es el consecuente, conclusión, acción o respuesta.• Describe el problema y algún tipo de conocimiento sobre su solución• Con las reglas se tiene una serie de lineamientos que dicen lo que se

puede hacer o lo que se puede concluir en diferentes situaciones.• Son sencillas de implementar por su similitud con el razonamiento

humano

LÓGICA SIMBÓLICA FORMAL: REGLAS DE PRODUCCIÓN• Instancia de Reglas: Es un par constituido por las reglas y los

valores de las variables de la regla que satisfacen las condiciones de aplicabilidad de la regla• Ligaduras: Son las asociaciones variable-valor• Conjunto de Conflicto: Esta constituido por las instancias de

reglas

LÓGICA SIMBÓLICA FORMAL: SISTEMAS DE PRODUCCIÓNSon sistemas asados en reglas que se componen de:• Una serie de normas o reglas de producción• Una serie de hechos• Algún mecanismo interpretador que controle la aplicación de estas reglas dados

los hechos • Las reglas se encadenan unas a otras por ligas de asociación para

formar redes de reglas con el fin de crear alguna línea de razonamiento• Eficiencia baja, Modificalidad alta, Transparencia muy alta• Apropiada donde el control es muy complejo y el conocimiento muy

fragmentado• Generan nuevos elementos de información a partir de otros

LÓGICA SIMBÓLICA FORMAL: SISTEMAS DE PRODUCCIÓN• Encadenamiento hacia delante: Se basa en ejecutar aquellas reglas

cuyo antecedente sea cierto a partir de la información que hay en el sistema.• Encadenamiento hacia atrás: Se basa en ejecutar aquellas reglas

cuyo consecuente permitirá demostrar cierta condición, si esta no puede ser demostrada a partir de la base de afirmaciones.

Esquema General de Razonamiento• Emparejamiento• Resolución de Conflictos• Ejecución o aplicación de esa regla• Condición de Terminación

FORMAS ESTRUCTURADAS: REDES ASOCIATIVASUna red esta formada por un conjunto de nodos unidos entre si por enlaces de

diferentes tipos. Redes Asociativas (Semánticas)• Representan conocimiento en forma básica • Agrupan el conocimiento en dos partes• Objetos (nodos)• Relaciones entre objetos (enlaces o arcos)

• Apropiadas para representar conocimiento en forma jerárquica• El conocimiento puede ser de dos clases:• Conocimiento Asertivo: realizar afirmaciones particulares• Conocimiento Taxonómico: describe conceptos

FORMAS ESTRUCTURADAS: REDES ASOCIATIVAS• Toda red semántica también puede definirse como oraciones en una

lógica• Es fácil visualizar los pasos que se darán en el proceso de inferencia• El lenguaje de consulta es sencillo• Limitadas en expresividad: Negaciones, disyunciones, cuantificaciones• Permiten la declaración de importantes asociaciones en forma explicita• El tiempo que toma el proceso de búsqueda por hechos particulares

puede ser significativamente reducido (debido a que los nodos relacionados están directamente conectados)

FORMAS ESTRUCTURADAS: MARCOS

• Un frame es una plantilla de objetos que contiene un conjunto de slots. Cada slot puede ser de alguno de los siguientes tipos: • un atributo simple con un valor opcional de default • un procedimiento• una restricción• un apuntador a otro frame

• En programación ofrece uno de los mecanismos de estructuración más poderosos y flexibles que existen en Inteligencia Artificial • Puede implementar cualquier esquema de representación del conocimiento e

incluso diversos paradigmas de programación como orientado a objetos, orientado a accesos, etc

FORMAS ESTRUCTURADAS: MARCOS

• Complejidad de programar con frames puede fácilmente tornarse inadmisible e ineficiente cuando se posee poca habilidad, disciplina y conocimientos avanzados de programación con frames.

Existen dos tipos fundamentales de Marcos:• Las Clases: representan conceptos o entidades generales• Las Instancias: Que viene a ser ejemplos particulares de marcos clase

• La red jerárquica de Marcos es dotada de un mecanismo de herencia gracias mediante el cual cada marco hereda los campos de sus predecesores en la red.

FORMAS ESTRUCTURADAS: GUIONES

Es una estructura de conocimiento que organiza información referente a situaciones dinámicas estereotipadas; Ej. ir al cine, comer en un restaurante, ir de compras etc.• Elementos que componen un guion:• Escenas: Sucesos descritos en el guion en forma secuenciales manera que la

realización de una escena permita que tenga lugar la siguiente• Roles, Objetos y Lugares: Se corresponde con los personajes típicos que

interviene en el guion, los objetos que aparecen en los hechos descritos y los lugares donde acontecen las actividades propias del guion.

FORMAS ESTRUCTURADAS: GUIONES

• Cabeceras: permiten determinar si un guion es apropiado para explicar cierta situación, la cual no ha sido aun identificada. Existen varios tipos de cabecera:• La que da nombre al guion• La que representa condiciones• La que representa instrumentos

• Resultados: Conjunto de hechos que serán ciertos una vez que se hayan completado la secuencia de sucesos descritas en el guion

FORMAS ESTRUCTURADAS: OBJETOS

• Objeto: unidad atómica que encapsula estado y comportamiento. La encapsulación en un objeto permite una alta cohesión y un bajo acoplamiento• Un objeto puede caracterizar una entidad física (coche) o

abstracta (ecuación matemática) un objeto se representa por un rectángulo con un nombre subrayadoUn objeto

Otro objeto más

Otro objeto