Title:
1Sistema para el análisis y verificación de
Sistemas Basados en Conocimientos
- Tesista Grettel Barceló Alonso
- Director de tesis Dr. José Oscar Olmedo Aguirre
- Co Director Dr. Argelio Víctor de la Cruz
Rivera
28 de Octubre del 2004
2Contenido
- Introducción
- Antecedentes y motivación
- Lenguaje de representación del conocimiento
HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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Sistemas Basados en Conocimientos
3Sistemas Basados en Conocimientos (SBC)
- Son programas de computadora que contienen la
experiencia, conocimiento y habilidad propios de
una persona o grupo de personas especialistas en
un área particular del conocimiento humano. - Permiten resolver problemas específicos de dicha
área de manera inteligente y satisfactoria, en
forma de diagnósticos, instrucciones,
predicciones o consejos ante las situaciones
reales que se planteen. - Tienen la capacidad de justificar su propia línea
de razonamiento. El estilo adoptado para alcanzar
estas características es la programación basada
en reglas, que es una de las particularidades
fundamentales de este tipo de sistemas.
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4Estructura de los SBC
- En un sistema basado en conocimientos se deben
incluir dos tipos de conocimiento - "conocimiento acerca del problema particular" y
- "conocimiento acerca de cómo obtener más
conocimiento - a partir del que ya se tiene".
- Los componentes principales de un SBC son
- Base de Conocimientos (BC) y
- Programa de Inferencia
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5Formas de Representación del Conocimiento
- El punto de partida de los sistemas basados en el
conocimiento, es la búsqueda de estructuras,
procedimientos, métodos, etc. - Las Formas de Representación del Conocimiento
(FRC) son estructuras con características
especiales, que permiten expresar situaciones del
mundo real y su almacenamiento en las
computadoras. - Permiten formalizar el conocimiento de un dominio.
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6Contenido
- Introducción
- Antecedentes y motivación
- Lenguaje de representación del conocimiento
HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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7Antecedentes y motivación
- La construcción de SBC complejos requiere modelar
y representar grandes cantidades de conocimiento,
por lo que se pueden introducir errores
potenciales inadvertidamente. Por lo cual
últimamente se ha prestado mucha atención en la
verificación de los mismos. - Cuando los SBC están siendo verificados, deben
considerarse sus principales componentes, es
decir, su Máquina de Inferencia y su Base de
Conocimientos (BC) - A pesar de que las definiciones de verificación
de SBC varían en la literatura, es común a todas
que la verificación de la base de conocimientos
incluye el chequeo del conocimiento para detectar
anomalías lógicas, semánticas y estructurales. - El tipo de situaciones conflictivas que pueden
aparecer cuando una BC es inconsistente depende
de las características del lenguaje de
representación del conocimiento que se esté
utilizando.
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8Contenido
- Introducción
- Antecedentes y motivación
- Lenguaje de representación del conocimiento
HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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9HAries
- HAries es un lenguaje de representación del
conocimiento, que posibilita el desarrollo de
sistemas inteligentes en diversos dominios del
conocimiento. Consta de varias herramientas en
aspectos tales como la Representación de
Conocimientos (RC), las Estrategias de Control,
el Razonamiento con Incertidumbre, el Aprendizaje
Automático y otras. - Atendiendo a su concepción general, los
principales componentes de HAries son - Sistema de Control General (HAries).
- Sistema de Adquisición y Manipulación de
Conocimientos (HAriesA). - Sistema Consultante para el Desarrollador
(HAriesC). - Sistema Consultante para Explotación de
Aplicaciones (HAriesCI). - Utilitarios.
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10HAries
Estructuras de Representación de Conocimientos en
HAries
Conceptos
Relaciones
Reglas de Producción Generalizadas
Relaciones Contextuales
Relaciones de Eval. Alternativa
Reglas de Conclusión y Apoyo
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11Proposiciones
- Es un planteamiento o aseveración que expresa
nuestro criterio, opinión, juicio o descripción
sobre el objeto de estudio que puede, en un
momento determinado, resultar verdadero o falso. - Una proposición se caracteriza por
- Representar un concepto de la realidad.
- Tener asociado un valor de certidumbre, que
exprese el grado de veracidad con que se cumple
la situación planteada. - Estructura de la proposición
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12Variables
- La diferencia entre las proposiciones y las
variables radica en que las primeras indican el
grado de certeza que se tiene sobre un
conocimiento, mientras que las variables
representan el valor en sí, que toma dicho
conocimiento. - De acuerdo a la naturaleza del valor que se le
vaya a asignar a la variable, se clasifican en
Tj - Textos Prj - Proposiciones asociadas Vrj -
Valores Cj - Certidumbre asociada ACj - Acciones
asociadas Fj - Fórmula Oj - Opciones Drj -
Definición de la relación Erj - Error
permitido GPrj - Grupos de proposiciones Ij -
Lista de imágenes Zj - Zonas sensibles
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13Base de Control
- Es una estructura a nivel jerárquico superior que
puede ser considerada como meta-conocimiento,
puesto que se utiliza para indicarle al sistema
como utilizar su conocimiento. Permite dividir un
problema en partes, posibilita cambiar el flujo
de ejecución del sistema y controla el proceso de
elaboración de las conclusiones. - Se denomina Base de Control al par lt Rg , E gt
donde - Rg representa un conjunto de Reglas Asociadas y
- E un conjunto de t estructuras (ei)
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14Reglas de Producción Generalizadas
Constituyen un modelo natural de la manera en que
los humanos representan los problemas, en
términos de la notación SI...ENTONCES Se llama
Regla de Producción Generalizada (RPG) a toda
relación de la forma
Si se está absolutamente seguro de que se cumple
el antecedente A entonces se puede afirmar que
esto contribuye en WS11 al grado de certidumbre
global de S1, en WS21 al grado de certidumbre
global de S2, y así sucesivamente para los r
sucedentes, y si por el contrario se está
absolutamente seguro de que No se satisface A
entonces eso contribuye en WS12 al peso de S1,
en WS22 al peso de S2 y de la misma forma
hasta Sr.
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15Relaciones
- Contextuales
- Se llama Relación Contextual con respecto a la
proposición Pj a la expresión - Pj(W) _at_ Cond
Y significa que tiene sentido la evaluación de
Pj si y solo si se cumple la condición de
análisis expresada en Cond y en caso contrario Pj
toma el peso altermo W.
Evaluación Alternativa Constituye un tipo de
relación que afecta solamente la forma de evaluar
Pj, ya que ésta puede variar en correspondencia
con una condición, que de cumplirse determinará
que Pj se evalúe como si fuera una pregunta,
independientemente de si existen o no relaciones
con otras proposiciones que posibiliten su
deducción. Mientras que de no cumplirse la
condición dada, entonces no se modifica el modo
de evaluación natural.
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16Reglas de Conclusión y Apoyo
- Conclusión
- Están relacionadas con la inclusión de los textos
libres o las proposiciones, como parte de los
resultados. - Se llama Regla de Conclusión a una expresión que
tiene la siguiente estructura - ANT ? SucA ParámetrosA
- SucN ParámetrosN
Reglas de Apoyo Son aquellas que permiten la
introducción de variaciones externas a los
esquemas globales de control, de forma tal que se
pueda expresar en qué momento y bajo qué
condiciones, se necesita un cambio al esquema
interno y cuál debe ser. Se tienen seis tipos
de reglas de apoyo Visualización parcial de los
resultados, Interrupción del proceso de
elaboración de las conclusiones, Saltos en la
evaluación de las reglas, Regla de acción en el
sucedente, Asignación de pesos y Reevaluación.
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17Contenido
- Introducción
- Antecedentes y motivación
- Lenguaje de representación del conocimiento
HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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18Planteamiento del problema
- Cuando se construyen SBC, es usual que la
información llevada a la base esté integrada por
grandes cantidades de conocimiento. Esto conduce
a la introducción de múltiples anomalías y
errores en su estructura. - El proceso de verificación de los SBC busca la
detección y corrección de estos errores y al
mismo tiempo, es una parte importante en el
aseguramiento de la confiabilidad para estos
sistemas. - Se plantea el desarrollo de un sistema de
verificación y análisis de sistemas basados en
conocimiento aplicado al lenguaje de
representación HAries, el cual permitirá
confirmar que el sistema es lógicamente
consistente, tras la detección de errores
lógicos, semánticos y estructurales en su base de
conocimientos. - Extracción de características para el análisis de
la estructura teórica de las bases, mediante la
construcción de tablas de parámetros estadísticos
simples y gráficos, que muestren la composición
de las mismas.
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19Contenido
- Introducción
- Antecedentes y motivación
- Lenguaje de representación del conocimiento
HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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20Objetivos
- General
- Desarrollar un sistema que permita analizar y
verificar la estructura teórica de Sistemas
Basados en Conocimiento de tipo HAries. - Específicos
- Extracción de parámetros generales y particulares
de sistemas basados en conocimiento. - Búsqueda de errores lógicos, semánticos y
estructurales. - Análisis de inconsistencias en las relaciones
entre las estructuras de representación del
conocimiento.
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21Contenido
- Introducción
- Antecedentes y motivación
- Lenguaje de representación del conocimiento
HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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22Metodología
- Recopilación bibliográfica y análisis detallado
de los métodos y herramientas de verificación
existentes. - Estudio del lenguaje de representación del
conocimiento HAries. - Diseño del módulo de extracción, análisis de los
parámetros involucrados e implementación
computacional. - Aplicación del módulo de extracción en casos
prácticos. - Establecimiento de los criterios a tomar en
cuenta en el módulo de verificación para cada una
de las estructuras de representación del
conocimiento en HAries y las relaciones entre
ellas. - Implementación computacional del módulo de
verificación. - Aplicación de los conceptos de verificación
implementados en sistemas reales. - Escritura de artículos relacionados con el
trabajo.
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23Contenido
- Introducción
- Antecedentes y motivación
- Lenguaje de representación del conocimiento
HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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24Cronograma de actividades (1er Cuatrimestre)
No. Descripción de actividad Sep. Oct. Nov. Dic.
1 Revisión del estado del arte
2 Estudio del lenguaje de representación del conocimiento HAries
3 Definición y análisis de los parámetros a extraer de la base de conocimiento
4 Diseño del módulo de extracción de parámetros
5 Implementación computacional del módulo de extracción
6 Extracción de los parámetros especificados en bases de conocimiento de casos prácticos
7 Documentación del módulo de extracción
8 Establecimiento formal de los criterios de verificación
9 Diseño del módulo de verificación
- Elaboración del documento de tesis
25Cronograma de actividades (2do Cuatrimestre)
No. Descripción de actividad Ene. Feb. Mar. Abr.
10 Búsqueda de los errores lógicos establecidos
11 Exploración para la localización de errores o inconsistencias semánticas (valores legales y relaciones entre estructuras)
12 Rastreo de errores estructurales (duplicación, redundancia y ciclos)
13 Desempeño del módulo en aplicaciones reales
- Elaboración del documento de tesis
26Cronograma de actividades (3er Cuatrimestre)
No. Descripción de actividad May Jun. Jul. Ago.
-(12) Rastreo de errores estructurales (duplicación, redundancia y ciclos)
-(13) Desempeño del módulo en aplicaciones reales
14 Integración de los criterios implementados en el módulo de verificación
15 Documentación del módulo de verificación
16 Redefinición de algunos aspectos del trabajo
17 Elaboración del documento de tesis
18 Revisiones y correcciones del documento de tesis
19 Presentación final de tesis
27Contenido
- Introducción
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HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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28Trabajos relacionados
- Métodos Herramientas
- Tabulares RPC, CHECK,
IMVER - Redes de Petri
PREPARE - Grafos ARC, COVER,
SVEPOA - Generación de Niveles
KB-REDUCER, COVADIS, IN-DEPTH - Interpretaciones Algebraicas
KIV - Meta Conocimiento
TEIRESIAS, EVA, CRIB
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29Contenido
- Introducción
- Antecedentes y motivación
- Lenguaje de representación del conocimiento
HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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30Resultados esperados
- Al culminar este trabajo y en correspondencia con
los objetivos definidos, el lenguaje de
representación del conocimiento HAries contará
una herramienta que permita de forma automática - Estudiar los sistemas desarrollados con este
lenguaje. - Detectar errores e inconsistencias.
- La herramienta estará dividida en dos módulos
principales - Módulo de extracción de parámetros
- Módulo de verificación
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31Resultados esperados
- Módulo de extracción de parámetros
- Construcción de tablas de parámetros estadísticos
simples y gráficos. Brindará al programador
información sobre la composición de las bases de
conocimiento. Se mostrarán parámetros generales,
el estado de los archivos e información
específica de las estructuras Proposición,
Reglas de Producción, Variables y Base de
Control. - Módulo de verificación
- Brindará algunas facilidades en el proceso de
desarrollo de las aplicaciones con la detección
de los siguientes errores - Estructurales Redundancia, Duplicación y Ciclos
(locales, particulares y globales) - Lógicos Conflictos en las reglas
- Semánticos Valores legales, Relaciones entre las
estructuras
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32Contenido
- Introducción
- Antecedentes y motivación
- Lenguaje de representación del conocimiento
HAries - Planteamiento del problema
- Objetivos
- Metodología
- Cronograma de actividades
- Trabajos relacionados
- Resultados esperados
- Referencias
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33Referencias
- Alonso M. A., De la Cruz A. V., Gutiérrez A.,
HAries A Knowledge Representation Language. In
Proceedings of the 8th World Multi-Conference on
Systemics, Cybernetics and Informatics, Florida,
USA. Vol.2, pp. 358-361 (2004) - De la Cruz, A.V., Valdés J.J., Jocik E., Balsa
J., Rodríguez A., Fundamentos y Práctica de la
Construcción de Sistemas Expertos. Editorial
Academia, La Habana, Cuba (1993) - Cardeñosa J., Juristo N., General Overview of
the Valid Project. In Proceedings European
Symposium on the Validation and Verification of
Knowledge Based Systems, EUROVAV93, pp.53-67
(1993) - Coenen F., An Advanced Binary Encoded Matrix
Representation For Rulebase Verification.
Department of Computer Science, Liverpool
University, Chadwick Building (1998) - De Antonio A., Una interpretación Algebraica de
la Verificación de Sistemas basados en el
Conocimiento, Facultad de Informática,
Universidad Politécnica de Madrid (1994) - Meseguer P. and Verdaguer A., Verification of
Multi-level Rule-based Expert Systems Theory and
Practice. In International Journal of Expert
Systems, Vol. 6 No. 2, pp.163-192 (1993) - Nazareth D.L., Investigating the applicability
of petri nets for rule-based system
verification. In IEEE Transactions on Knowledge
and Data Engineering, Vol. 4 No. 3, pp.402-415
(1993) - Nguyen T. A., Perkins W. A. and Pecora D.,
Knowledge Base Verification. In AI Magazine,
Vol.8, No.2, pp. 69-75 (1987) - Suwa M., Scott A.C., and Shortliffe E.H., An
approach to verifying completeness and
consistency in a rule based expert system. In AI
Magazine, Vol. 3, No. 4, pp.16-21 (1982)
Sistema para el análisis y verificación de
Sistemas Basados en Conocimientos