MODELOS DE DIAGNOSTICO PARA SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO

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MODELOS DE DIAGNOSTICO PARA SISTEMAS BASADOS EN
CONOCIMIENTO

• R. Marín
• Grupo de Inteligencia Artificial e Ingeniería del
  Conocimiento (AIKE)
• Dept. de Informática, Inteligencia Artificial y
  Electrónica (INTELEC)
• Universidad de Murcia

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SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO

• Tareas de los Sistemas Basados en Conocimiento
  (SBC) ? diagnóstico

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CommonKADS

• CommonKADS
• Inteligencia Artificial Ingeniería del Software

• Desarrollo de un SBC
• Construcción de un conjunto de modelos
  interrelacionados

4
CommonKADS

• Componentes de un modelo de conocimiento

5
CommonKADS

• Componentes de un modelo de conocimiento

• Tareas
• Actividades

• Inferencias
• Actividades básicas

• Conocimiento del Dominio
• Elementos del dominio de aplicación

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CommonKADS

• Ejemplo de Conocimiento del Dominio

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CommonKADS

• Conocimiento del Dominio
• Esquema del Dominio
• Conceptos
• Relaciones
• Reglas

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CommonKADS

• Concepto Similar a clase de objetos
• Relación Estilo E-R

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CommonKADS

• Ejemplo Otros tipos de relaciones ? dependencias
  entre conceptos

DEPOSITO-GASOLINA.estado vacío ?
GASOLINA-EN-MOTOR.estado falso
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CommonKADS

• Esquema del Dominio
• Reglas Representar dependencias mediante
  relaciones entre expresiones

RULE-TYPE regla-dependencia-estados ANTECEDENT
estado CARDINALITY 1 CONSEQUENT
estado CARDINALITY 1 CONNECTION-SYMBOL
causa END RULE-TYPE regla-dependencia-estados
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CommonKADS

• Componentes de un modelo de conocimiento

• Tareas
• Actividades

• Inferencias
• Actividades básicas

• Conocimiento del Dominio
• Elementos del dominio de aplicación

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CommonKADS

• Conocimiento de Inferencias Pasos básicos en el
  razonamiento
• Tipo de Inferencia seleccionar, cubrir,
  comparar, ...
• Roles Nombres abstractos conectados a objetos
  del dominio
• Roles Dinámicos Entradas y salidas
• Roles Estáticos Conocimiento aplicado en la
  inferencia

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CommonKADS
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CommonKADS
Estructura de inferencias
indicador de gasolina normal
false
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CommonKADS

• Componentes de un modelo de conocimiento

• Tareas
• Actividades

• Inferencias
• Actividades básicas

• Conocimiento del Dominio
• Elementos del dominio de aplicación

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CommonKADS

• Conocimiento de Tareas
• Describe el objetivo de la actividad y cómo
  alcanzarlo

• Descomposición en subtareas y/o inferencias

• Control orden de ejecución

método generar y probar
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DIAGNOSTICAR OBJETIVO Y ROLES
Rol estático Modelo de Comportamiento
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QUE ES UNA EXPLICACION DIAGNOSTICA?

• Explicación Consistente
• La hipótesis no genera contradicción con los
  hallazgos

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QUE ES UNA EXPLICACION DIAGNOSTICA?
FA piloto-aceiterojo, piloto-temperaturaro
jo, respuesta-aceleradorretardada,
gasolina-en-escapeT FN gases-escapenormale
s
h1 camisa-cilindromuy-gastada NO
CONSISTENTE

• desgaste-bujíasalto

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QUE ES UNA EXPLICACION DIAGNOSTICA?
FA piloto-aceiterojo, piloto-temperaturaro
jo, respuesta-aceleradorretardada,
gasolina-en-escapeT FN gases-escapenormale
s

• desgaste-bujíasalto

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QUE ES UNA EXPLICACION DIAGNOSTICA?
FA piloto-aceiterojo, piloto-temperaturaro
jo, respuesta-aceleradorretardada,
gasolina-en-escapeT FN gases-escapenormale
s
h2 uso-bujíasexcesivo CONSISTENTE

• desgaste-bujíasalto

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QUE ES UNA EXPLICACION DIAGNOSTICA?
FA piloto-aceiterojo, piloto-temperaturaro
jo, respuesta-aceleradorretardada,
gasolina-en-escapeT FN gases-escapenormale
s

• desgaste-bujíasalto

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QUE ES UNA EXPLICACION DIAGNOSTICA?
FA piloto-aceiterojo, piloto-temperaturaro
jo, respuesta-aceleradorretardada,
gasolina-en-escapeT FN gases-escapenormale
s

• desgaste-bujíasalto

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QUE ES UNA EXPLICACION DIAGNOSTICA?
h3 cárterperforado, uso-bujíasexcesivo
COBERTURA INTERMEDIA
FA piloto-aceiterojo, piloto-temperaturaro
jo, respuesta-aceleradorretardada,
gasolina-en-escapeT FN gases-escapenormale
s

• desgaste-bujíasalto

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QUE ES UNA EXPLICACION DIAGNOSTICA?
h3 cárterperforado, uso-bujíasexcesivo
COBERTURA INTERMEDIA
FA piloto-aceiterojo, piloto-temperaturaro
jo, respuesta-aceleradorretardada,
gasolina-en-escapeT FN gases-escapenormale
s

• desgaste-bujíasalto

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MODELOS DE COMPORTAMIENTO

• Modelos basados en conocimiento superficial
• Describe los fallos Caja negra con
  asociaciones hallazgos-diagnóstico
• Conocimiento empírico
• Adquisición de conocimiento laboriosa
• Sólo diagnostica fallos descritos
• Explicaciones poco detalladas

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MODELOS DE COMPORTAMIENTO

• Modelos basados en conocimiento profundo
• Describe el mecanismo de funcionamiento del
  dispositivo
• Usa el modelo para simular fallos y predecir
  hallazgos
• Adquisición más simple (estructura
  comportamiento)
• Permite diagnosticar fallos no descritos
  explícitamente
• Explicaciones detalladas
• Reusabilidad y multiuso

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MODELOS DE COMPORTAMIENTO

• Modelos centrados en componentes
• Describe
• Componentes del dispositivo
• Interconexiones entre componentes
• Comportamiento local de cada componente
• Comportamiento global emerge del comportamiento
  local
• Principio No función en la estructura

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MODELOS DE COMPORTAMIENTO

• Modelos causales
• Describe
• Estados del dispositivo (correctos o incorrectos)
• Relaciones causa-efecto

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MODELOS DE COMPORTAMIENTO

• Modelos cualitativos
• Describe mediante Ecuac. Diferenciales
  Cualitativas (QDE)
• QDE
• Variables cualitativas q ? ? Q -, 0,
• Operaciones cualitativas
• Cambios cualitativos T ?? ? C v
• Permite razonar con conocimiento incompleto

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METODOS DE DIAGNOSTICO

• Plantilla CommonKADS

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METODOS DE DIAGNOSTICO

• Inferencia cubrir
• Modelo de Peng y Reggia problema de cobertura de
  conjuntos
• Encontrar causas
• Ensamblar coberturas irredundantes

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METODOS DE DIAGNOSTICO

• Diagnóstico basado en primeros principios (DBPP)
• Describe dispositivo mediante fórmulas lógicas
• C componentes
• SD descripción del sistema
• O observaciones

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METODOS DE DIAGNOSTICO

• Diagnóstico conjunto minimal de componentes
  defectuosos ? ? C que no genera inconsistencias

SD ? O ? normal(c) c ? C\? es consistente

• Para encontrar todos los diagnósticos
• Encontrar todos los conjuntos conflicto minimales
• Seleccionar uno o más componentes de cada conjunto

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METODOS DE DIAGNOSTICO

• Librería de métodos de Benjamins

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APLICACIONES VMBD

• VMBD (Vehicle Model Based Diagnosis)
• Diagnóstico de averías en automóviles Subsistema
  de inyección diesel

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APLICACIONES VMBD

• Basado en
• modelo cualitativo ? restricciones ? causal

??p ?fin ? ?fout
??p ? ?fin ? ?fout
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APLICACIONES VMBD

• Arquitectura para diagnóstico on-board

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APLICACIONES DIAGNOSTICO EN UCIC

• Diagnóstico de complicaciones en pacientes con
  infarto agudo de miocardio
• Método de diagnóstico causal
• Incremental Construye una explicación
  progresivamente mejor, mediante sucesivas
  aplicaciones de la tarea
• Se dispara cuando aparecen nuevos eventos
  significativos
• La solución en cada ciclo es pasada como entrada
  al siguiente ciclo la refina y le incorpora
  nueva evidencia

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APLICACIONES DIAGNOSTICO EN UCIC

• Red causal conjunto de patrones temporales FTCN

41
DIAGNOSTICO (UM)

• Implementación del método en CLIPS
• Herramientas basadas en Java y CORBA
• Edición de la base de conocimiento de TP

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DIAGNOSTICO (UM)

• Implementación del método en CLIPS
• Herramientas basadas en Java y CORBA
• Edición de la base de conocimiento de TP
• Visualización gráfica de la explicación
  diagnóstica

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CONCLUSIONES

• Perspectiva general de herramientas metodológicas
  de la Ingeniería del Conocimiento
• Introducción a algunos métodos disponibles para
  resolución de problemas de diagnóstico
• Algunas aplicaciones prácticas

Tecnología madura para aplicaciones de interés
práctico
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INFORMACION ADICIONAL

• Grupo
• http//intelec.dif.um.es/aike/docs/index.html
• http//intelec.dif.um.es/gdia/Asignaturas/V33/
• CommonKADS, Librería de Benjamins
• http//swi.psy.uva.nl/CommonKADS
• Causal, simulación cualitativa, VMBD
• http//www.di.unito.it/lconsole/
• Diagnóstico basado en modelos
• Readings in Model-Based Diagnosis. Ed.
  Morgan-Kaufmann, 1992