Ciclos de Vida de los Sistemas Expertos

1
Ciclos de Vida de los Sistemas Expertos

• Inteligencia Artificial
• Profesor Gonzalo Villarreal Farah

2
Consideraciones Previas

• Se basan principalmente en procesos heurísticos
  antes que algorítmicos
• Si bien los software convencionales, involucra la
  representación de procedimientos algorítmicos
  bien defibnidos y conocidos
• Los SE involucran representación de conocimiento
  heurístico (amplio, impreciso, mal definido al
  alcance de pocos expertos)
• Se debe utilizar técnicas de transferencia
  denominada Adquisición del Conocimiento
• La naturaleza y cantidad de conocimiento para
  resolver sistemas convencionales puede ser bien
  estimada, no así en los SE

3
Dilema del Cambio

• Durante el desarrollo, puede suceder que se
  descubre que la estructura de representación del
  conocimiento, la herramienta u otros aspectos de
  diseño del sistema resultan inadecuados.
• Sucede por falta de comprensión inicial de las
  complejidades del dominio del problema o por
  haber subestimado su magnitud.
• Dilema continuar con la infraestructura
  inadecuada, o volver a iniciar el desarrollo.
• Cualquiera que sea la decisión, sin lugar a
  dudas, se retardará la ejecución del proyecto.
• Si el dilema del cambio aparece en las etapas
  iniciales del proceso, puede ser beneficioso ya
  que permitiría corregir los errores
  identificados, antes de que se invierta demasiado
  tiempo y recursos en el paradigma inicial.

4
Desarrollo de prototipo

• Se desarrolla un prototipo funcional del sistema
  final
• Este permitirá realimentar en forma temprana
  aspectos de profundidad y tipo de conocimiento,
  de las necesidades de los usuarios, así como
  ayudará a verificar la validez de las decisiones
  tomadas durante la etapa de diseño. Con esto, si
  se presenta un dilema de cambio, su impacto será
  mínimo debido a lo temprano de su ocurrencia.

5
Ciclo de Vida de un Sistema Experto
6
Desarrollo Incremental

• Al ser el prototipo del sistema evaluado, se
  realiza su diseño final y se lo somete a un ciclo
  continuo de modificaciones para que mejore sus
  características y su calidad.
• La estrategia que se sigue, puede ser definida
  como
• Un proceso iterativo de extracción,
  representación y confirmación del conocimiento en
  un limitado subconjunto del dominio del problema
  con el objetivo de construir en forma incremental
  el SE en segmentos autocontenidos.

7
Desarrollo Incremental

• Se centra en dos conceptos
• Dividir para reinar, donde un segmento de
  conocimiento manejable pero completo, es
  seleccionado y desarrollado.
• Desarrollo iterativo, donde el concepto de
  dividir para reinar es aplicado iterativamente
  sobre los diferentes segmentos que conforman el
  problema completo.

8
Etapas en el ciclo de vida de un SE

• Análisis del problema
• Especificación requerida
• Diseño preliminar
• Prototipo inicial (rápido) y evaluación
• Diseño final
• Implementación
• Pruebas
• Ajuste de diseño
• Instalación, Implantación y Mantenimiento

9
Análisis del Problema

• Evaluar el problema y los recursos disponibles
  para determinar la aplicación de una solución
  basada en conocimiento.
• Desarrollar análisis costo-beneficio del SE
• Se puede requerir de una investigación de
  mercadoo un examen profundo del propósito del
  sistema pedido, para determinar la efectividad
  del costo del sistema.

10
Especificación de Requerimientos

• Formalizar y poner por escrito lo que fue
  adquirido durante la fase de análisis.
• Determinar los objetivos del proyecto, y
  establece los medios para obtener dichos
  objetivos.
• La experiencia demuestra que sin tener
  especificaciones no es posible diseñar un SE de
  real utilidad.
• El documento de especificaciones debe plantear
  claramente y discutir los objetivos y las
  características del sistema, el entorno del
  usuario, y las limitaciones.

11
Diseño Preliminar

• Considera las decisiones de alto nivel necesarias
  para preparar y desarrollar rápidamente el
  prototipo inicial.
• Determina la herramienta escogida para construir
  el prototipo, y la selección de los expertos.
• Puede ser necesaria una considerable recopilación
  de conocimiento tanto de los expertos, como de
  fuentes impresas/electrónicas, para poder tomar
  decisiones sólidas.

12
Prototipo inicial (Rápido) y evaluación

• Etapa clave debido a que todas las decisiones
  tomadas en el diseño preliminar deben ser ya sea
  confirmadas, rectificadas o desechadas, sobre la
  base del conocimiento recopilado de los expertos
  en el proceso hasta completar esta etapa.
• El prototipo inicial debe verse como el sistema
  completo, excepto que estará limitado en su
  cobertura.
• Debe incluirse una bien definida interfaz con el
  usuario y un robusto subconjunto de conocimiento
  de tal forma que los usuarios puedan juzgar su
  aceptabilidad.
• Lo anterior no significa que el prototipo debe
  ser altamente robusto, simplemente debe reflejar
  la forma que tendría el sistema final que será
  construido.

13
...Prototipo inicial (Rápido) y evaluación

• Se recomienda que el prototipo inicial sea
  desechado una vez que se haya completado su
  evaluación.
• El desarrollo del sistema final debe partir, en
  lo posible desde el inicio.
• La clave en la etapa del prototipo es que se debe
  extraer tanto conocimiento y opiniones de
  expertos y usuarios como sea posible para poder
  validar satisfactoriamente las decisiones de
  diseño.
• Cualquier error cometido en las etapas anteriores
  debería ser detectado y corregido en esta etapa.

14
Diseño Final

• Selección de las herramientas y de los recursos
  necesarios para desarrollar el sistema a ser
  entregado.
• Selección del modelo para representar el
  conocimiento.
• Lo anterior inside en la herramienta que será
  seleccionada.
• Se recomienda realizar una descripción gráfica
  de los diferentes módulos del sistema.
• Para cada uno de estos módulos el diseño debe
  incluir las especificaciones de las entradas
  típicas y las salidas o conclusiones esperadas.
• Como es muy factible que una misma entrada se
  use en más de un módulo, es primordial preparar
  una descripción del subsistema de interfaces.

15
Implementación

• Puede consumir la mayor parte del tiempo del
  ciclo de vida de un SE, aun cuando exista un
  excelente diseño.
• La implementación comprende el proceso completo
  de adquisición del conocimiento para todos los
  módulos o subsistemas.
• En esta etapa tiene lugar el desarrollo
  incremental.

16
Pruebas

• Se desea asegurar la calidad del SE,
  especialmente a medida que el SE es más grande y
  complejo, o es de aplicación crítica.
• El Plan de Prueba debe incluir procesos de
  verificación y validación.
• En general, tres tipos de errores pueden
  introducirse en un SE, y cada uno de ellos puede
  ser detectado ya sea por la verificación o la
  validación
• Insatisfacción de las especificaciones dadas para
  el sistema (Verificación).

17
...Pruebas

• Errores semánticos y sintácticos introducidos
  durante la implementación del sistema
  (Verificación).
• Representación incorrecta del dominio del
  conocimiento, resultando en soluciones erróneas o
  en inhabilidad de encontrar solución a un
  problema (Validación).

18
...PruebasVerificación

• La verificación puede ser definida como una ayuda
  para que el sistema sea construido correctamente.
  Consiste de dos procesos básicos
• El chequeo de la concordancia del sistema con las
  especificaciones dadas.
• El chequeo de la consistencia y la solidez de la
  base de conocimientos (errores semánticos y
  sintácticos).

19
...PruebasValidez

•  La validación se define como el proceso que nos
  indica si hemos construido el sistema correcto
  para las necesidades planteadas. Para ello se
  debe incluir y discutir aspectos importantes
  como
• Que es lo que se está validando.
• La metodología de validación.
• Los criterios de validación.
• Cómo y cuándo aplicar la validación.

20
...Pruebas

•  Sobre la base de los resultados de las pruebas
  realizadas al sistema, el grupo responsable del
  desarrollo y el usuario deberán determinar
  finalmente si el sistema está listo para ser
  aceptado.
• Si el sistema esta listo el SE debe ser empacado
  como un sistema funcional.
• Además, deberá suscribir un documento de
  aceptación preliminar y consignar cualquier
  ajuste final que debe ser realizado, en caso de
  existir alguno.

21
Ajuste de diseño

• A medida que el trabajo avanza y los ingenieros
  cognoscitivos o del conocimiento, tienen a la
  vista los problemas detectados, deben realizar
  los ajustes necesarios al inicio de cada
  iteración.
• Si estos ajustes cada vez son relativamente más
  pequeños y no son retroactivos, se tiene una
  buena medida de que se está progresando, de lo
  contrario, puede representar un serio retardo al
  proyecto y posiblemente requerir un cambio de
  modelo.

22
Instalación, Implementación y Mantenimiento

• En la etapa final del ciclo de vida de un SE se
  traslada el sistema desarrollado, como un
  producto operativo hacia el entorno de los
  usuarios.
• Se deben realizar varias actividades de
  instalación, implementación y mantenimiento
  similares a las de un sistema de software
  convencional.

23
Empacado del producto final

• Durante esta etapa, se debe completar todo el
  trabajo que falte. Por ejemplo
• Preparar los programas para instalación del SE.
• Completar la documentación del sistema,
  especialmente el Manual del Usuario.
• Identificar los cambios procedimentales que
  pueden ser requisitos necesarios para que el SE
  se incorpore fácilmente al flujo de trabajo de
  las áreas operacionales de los usuarios.
• Si es del caso, preparar la interfaces necesarias
  para que el SE se comunique con otros sistemas de
  la organización.

24
Entrenamiento a los usuarios del producto final

• El plan de entrenamiento para los usuarios debe
  incluir los siguientes aspectos
• Presentación del producto final, exponiendo los
  aspectos más importantes del sistema
  desarrollado.
• Entrega del Manual de Usuario.
• Explicación de los procedimientos
  organizacionales requeridos.
• Entrenamiento en el producto. En lo posible debe
  realizarse con el sistema integrado dentro del
  flujo de trabajo normal de la organización.

25
Pruebas de aceptación de los usuarios finales

• Luego que los usuarios están debidamente
  capacitados, se pueden realizar pruebas para
  determinar si el sistema está operando
  satisfactoriamente dentro de su ambiente normal
  de trabajo.
• Cualquier potencial problema que sea identificado
  por el usuario, debe ser resuelto previo a la
  aceptación final del sistema.

26
Constancia de aceptación de los usuarios finales

• Una vez que los usuarios han completado su
  entrenamiento y las pruebas realizadas los ha
  convencido que el sistema está listo para
  operación normal.
• Se debe suscribir un documento de aceptación
  final.

27
Implementación y Mantenimiento

• Finalmente, el dueño del SE debe ejecutar las
  acciones requeridas para que el sistema aceptado
  entre en producción.
• Asesoramiento y consultoría especializada pueden
  ser necesarios para planificar y ejecutar la
  implementación y el mantenimiento del sistema. A
  medida que se gane en experiencia y conocimiento
  acerca del problema que ayuda a resolver el SE,
  debe irse incorporando en el mismo, a través de
  las actividades previstas en el plan de
  mantenimiento.