UNIDAD 4. SISTEMAS DE RAZONAMIENTO

Sistemas de Producción.

Un sistema de Producción consiste en la búsqueda de las soluciones posibles dentro de un Espacio de Estados, utilizando un sistema de búsqueda llamado: “Motor de Inferencia”, conocido también como “Estrategia de Control” (Aunque esto es uno de los componentes del Motor de inferencia).

Si particularizamos la definición de “problema” dada en el apartado anterior del siguiente modo:

•Entrada: una descripción del estado inicial del mundo.

•Salida: una descripción (parcial) del estado del mundo deseado.

•Medios: una descripción de acciones que puedan transformar un estado del mundo en otro, acciones que son consideradas como operadores o reglas.

tendremos el marco conceptual que permite resolver el problema por medio de un sistema de producción.

Un sistema de producción consiste en:

• Una base de datos/hechos/conocimiento con información sobre el problema (BC);

• Un conjunto de reglas (operadores);

• Una estrategia de control;

• Un aplicador de reglas: ciclo de reconocimiento-actuación.

La parte más importante de los Sistemas de Producción es la estrategia de control (motor de inferencia). Es la que establece el proceso de búsqueda de la solución. Un sistema de producción es empleado para una  búsqueda en un espacio de estados. Con esta perspectiva, uno de los cometidos de la estrategia de control consiste en decidir qué operador aplicar en cada momento:

•¿Se puede aplicar?

•¿Produce algún cambio en el estado?

•¿Qué estado elegir para aplicar los operadores?

•¿Qué sucede si hay varios operadores posibles a aplicar? (resolución de conflictos)

Los operadores, que admiten una interpretación como reglas, son acciones simples que pueden transformar un estado en otro.

(Ver Figura 4)

 

                                           Figura 4. Arquitectura de un sistema de producción

Tarea: 

Descargar el material complementario "Sistema de Producción"

Elementos del Sistema de Producción:

·         Base de conocimientos. Es la parte del sistema de producción que contiene el conocimiento sobre el dominio, hay que obtener el conocimiento del experto y codificarlo en la base de conocimientos. Una forma clásica de representar el conocimiento en un sistema de producción son lar reglas.

·      Base de hechos. Contiene los hechos sobre un problema que se han descubierto durante una consulta. Durante una consulta con el sistema experto, el usuario introduce la información del problema actual en la base de hechos.  (En este punto se produce un estado inicial).

·         Motor de inferencia. El sistema de producción modela el proceso de razonamiento humano con un módulo conocido como el motor de inferencia. Dicho motor de inferencia trabaja con la información contenida en la base de conocimientos y la base de hechos para deducir nuevos hechos. (Nuevos posibles estados).

·       Subsistema de explicación. Una característica de los sistemas de producción es su habilidad para explicar su razonamiento. Usando el módulo del subsistema de explicación, un sistema de producción puede proporcionar una explicación al usuario de por qué está haciendo una pregunta y/o cómo ha llegado a una conclusión.

·       Interfaz de usuario. La interacción entre un sistema experto y un usuario se realiza en lenguaje natural. También es altamente interactiva y sigue el patrón de la conversación entre seres humanos. Un requerimiento básico del interfaz es la habilidad de hacer preguntas.

·       Memoria activa: Es el área en donde se realiza todo el proceso de inferencia. El lugar en donde el motor de inferencia utiliza las reglas y las aplica a los hechos para generar nuevos hechos (Estados).

MOTOR DE INFERENCIA.

 

Es el componente de un Sistema Experto, encargado de gerenciar y controlar lógicamente el manejo y utilización del conocimiento almacenado en la base. El paradigma del motor de inferencia es la estrategia de búsqueda para producir el conocimiento demandado.(Ver figura 5)

 

                                                Figura 5. Motor de Inferencia

El sistema sigue los siguientes pasos:

1. Evaluar las condiciones de todas las reglas respecto a la base de datos

2. Si no se puede aplicar ninguna regla, se termina sin éxito; en caso contrario se elige cualquiera de las reglas aplicables y se ejecuta su parte acción.

3. Si se llega al objetivo, se ha resuelto el problema; en caso contrario, se vuelve al paso 1

El Motor de Inferencia realiza dos tareas principales:

·    Examina los hechos y las reglas, y si es posible, añade nuevos hechos

·   Decide el orden en que se hacen las inferencias. Esto puede llevar a la deducción de nuevos hechos (estados).

Para realizar estas tareas, el motor de inferencia utiliza mecanismos de inferencia y estrategias de control, que son los dos elementos básicos del motor de inferencia:

1.        Interprete de reglas o mecanismo de inferencia o estrategias de inferencia.

Mecanismo de razonamiento que determina qué reglas de la BC (Base de Conocimiento) se pueden aplicar para resolver el problema.

2.        Estrategia de control o estrategia de resolución de conflictos, selecciona las reglas a aplicar.

Las estrategias de inferencia que más se emplean en sistemas expertos están basadas en la aplicación de las reglas lógicas denominadas “modus ponens” y modus tollens”.

Modus Ponens.

Es quizá la regla de inferencia más utilizada. Se utiliza para obtener conclusiones simples, en ella se analiza la premisa de la regla, y si es cierta, la conclusión entra a formar parte del conocimiento. Como ilustración supóngase que se tiene la regla, “ Si A es cierto, entonces B es cierto”, y que se sabe además que “A es cierto”. La regla Modus Ponens, concluye que “B es cierto”. (Ver figura 6)

                                                      Figura 6. Modus Ponens

                                                     

Modus Tollens.

Se utiliza también para obtener conclusiones simples. En este caso se examina la conclusión, y si es falsa, se concluye que la premisa también es falsa. Por ejemplo, supóngase de nuevo que “Si A es cierto, entonces B es cierto” pero se sabe que “B es falso”. Entonces, utilizando la regla Modus Ponens no se puede obtener ninguna conclusión pero la regla Modus Tollens concluye que “A es falso”. (Ver figura 7)

                                             Figura 7. Modus Tollens

FASES DEL CICLO BÁSICO.

1.      Detección (filtro): Reglas pertinentes

Interprete de reglas: Obtención, desde la BC (Base de Conocimiento), del conjunto de reglas aplicables a una situación determinada (estado) de la BH (Base de Hechos).

• Formación del conjunto de conflictos

2.      Selección:                   ¿Qué regla?

Estrategia de control: Resolución de conflictos.

• Selección de la regla a aplicar

3.      Aplicación

Aplicación de la regla a una situación determinada (estado) de la BH (Base de Hechos). Modificación de la memoria de trabajo.

 4.      Actualización.

• Modificación de la memoria de trabajo.

5.      Vuelta al punto 1, o parada si el problema está resuelto 

• Si no se ha encontrado una solución y no hay reglas aplicables: fracaso.

 ACTIVIDADES:

a) Revisa el siguiente enlace sobre el teme "Lógica de Inferencia"

b) Revisa el material de complemento con el tema: REGLAS DEL MOTOR DE INFERENCIA