Sistemas de Razonamiento L

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Sistemas deRazonamientoLógico

• Capítulo X

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• Cómo construir programas eficientes que razonen
  de manera lógica?

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X.I Introducción

• Son sistemas que pueden representar el
  conocimiento y efectuar razonamientos sobre él.
• Ventajas
• Alto grado de modularidad
• Independiente la estructura de control de la
  estructura del conocimiento (independencia)
• Modifica el conocimiento con la experiencia
• Facilita el autoaprendizaje

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Sistemas de razonamiento automático

• Se clasifican en cuatro grupos
• Demostradores de teoremas y lenguajes de
  programación lógicos
• Sistemas de producción
• Sistemas de cuadro y redes semánticas
• Sistemas lógicos por descripción

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Demostradores de teoremas y lenguajes de
programación lógicos

• En los demostradores de teoremas se emplea la
  lógica de primer orden total. (utilizado para
  trabajos matemáticos o científicos)
• En los lenguajes de programación lógicos se
  restringe la lógica. Esto impide el manejo de la
  negación, la disyunción y la igualdad. (utiliza
  la estructura de control con encadenamiento hacia
  atrás)

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Sistemas de producción

• Al igual que en los lenguajes de programación
  lógicos utilizan la implicación como elemento
  primario de las representaciones. Intersección de
  los conocimientos de la base de datos con las
  entradas y salidas (utiliza la estructura de
  control con encadenamiento hacia adelante)

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Sistemas de cuadro y redes semánticas

• Los objetos representan nodos en una gráfica
  organizados de acuerdo con una estructura
  taxonómica y vinculados para representar
  relaciones binarias

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Sistemas lógicos por descripción

• La idea consiste en emplear como medio de
  expresión y de razonamiento las definiciones
  complejas de objetos y clases, así como sus
  relaciones entre ellos

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Técnicas para mantener una base de conocimiento

1. Implantación de oraciones y términos
2. Almacenar y recoger
3. Indización basada en tablas
4. Indización basada en árboles

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Implantación de oraciones y términos

• Para construir un sistema de razonamiento debe
  definirse
• Tipo de datos de las oraciones y los términos
• Definir las sintaxis de las oraciones
• Definir la representación interna en donde el
  sistema guardará y manejará las oraciones

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Almacenar y recoger

• Recoger(BC,Q) Debe recorrer todos los elementos
  de la base de conocimientos, de uno a la vez,
  hasta que coincida con Q o hasta llegar al final
• Guardar(BC,S) Representa añadir todos los
  conjuntos de la oración S a la base de
  conocimientos BC

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Indización basada en tablas

• Implantar la base de conocimientos como una tabla
  de dispersión.
• Las tablas de dispersión son estructuras de datos
  para guardar y recuperar información que se
  indiza por medio de llaves fijas.
• Los tiempos de acceso y almacenamiento son
  constantes aun cuando en dicha tabla exista una
  gran cantidad de elementos
• Las tablas son ideales cuando existen varios
  signos de predicado y pocas cláusulas por signo

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Indización basada en un arbol

• Hace posible una búsqueda más eficiente
• Es necesario indizar los argumentos como los
  signos de los predicados
• Esta estructura organiza la BC donde cada nodo es
  una tabla indizada por el valor correspondiente a
  una determinada posición de oración

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Indización basada en árboles
Ejemplo En el caso de una base de datos de
conocimientos, como la Oficina de Censos de
Estados Unidos en donde se utilizan
los números de afiliación al seguro social
para representar a las
personas. Se
desea conocer
la consulta Hermano (012-34-5678,x).
Predicado?
Hermano
Primer argumento?
012-34-5678
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X.III Sistemas deprogramación lógicos

• La programación lógica considera
• al programa y a sus entradas como aseveraciones
  lógicas acerca del mundo
• al procedimiento como el control y unificación de
  la inferencia
• La relación lógica y el algoritmo se resumen a la
  ecuación de Robert Kowalski
• ALGORITMO LOGICA CONTROL
• Los lenguajes de programación permiten escribir
  algoritmos al complementar las oraciones lógicas
  con información para control del procedimiento de
  inferencia

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El Lenguaje PROLOG

• PROLOG es un lenguaje de programación lógica que
  más se a utilizado.
• Aplicaciones
• Para elaborar prototipos
• En tareas donde hay que manejar signos
• En sistemas expertos en las áreas legales,
  medicina, financiera y otras

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PROLOG - Implantación

• Todas las inferencias se realizan por
  ENCADENAMIENTO-HACIA- ATRÁS. Cuando en el proceso
  de demostración de una oración se tope con un
  callejón sin salida, Prolog retrocederá al paso
  inmediato.
• El orden de búsqueda de un antecedente es siempre
  de izquierda a derecha
• Las cláusulas de la base de conocimientos se
  aplica en orden de primero al último
• La búsqueda es preferente por profundidad
• La ejecución de un programa se realiza por
  interpretación y por compilación.

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PROLOG - Ventajas

• El modelo de ejecución es lo suficientemente
  sencillo como para que un programador con la
  capacitación necesaria pueda incorporar
  información de control y producir así programas
  eficientes

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PROLOG MejorasPunto de elección

• En vez de construir la lista de todas las
  respuestas posibles para cada subtema, PROLOG
  genera una respuesta y una promesa o punto de
  elección. Una vez que la búsqueda preferente por
  profundidad concluye, retrocede hasta el punto de
  elección y se expande para producir una nueva
  submeta y un nuevo punto de elección.
• Ventajas
• Permite ahorrar tiempo y espacio
• Más sencilla la depuración puesto que trabaja con
  una sola ruta de solución

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PROLOG MejorasPista

• El Encadenamiento-hacia-atrás implica el consumo
  de mucho tiempo para sustituciones. PROLOG
  implementa variables lógicas capaces de recordar
  su vinculación actual. De esta manera se produce
  una sustitución a la vez. Si fallara una ruta de
  la búsqueda, PROLOG retrocederá a un punto de
  elección previo y posiblemente allí deba
  desvincular alguna variable. Para ello es
  necesario que lleve un registro de todas las
  variables vinculadas en una pila que se conoce
  con el nombre de pista

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PROLOG Recurso avanzados de control

• Metarrazonamiento Permite al programador
  escribir metarreglas donde se afirme que la meta
  que implica menos variables se resuelva primero
• Salto regresivo De esta manera se evita tener
  que hacer repeticiones inútiles dando un salto
  reversivo mediante la información que el
  compilador conserva y que llevaron a ir a un
  callejón sin salida.

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X.V Sistemas de producción por encadenamiento
hacia adelante

• Se aplican reglas de inferencia a la base de
  conocimientos. Este procedimiento se repite
  indefinidamente o hasta que se logra satisfacer
  un criterio de paro.

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Características

• Memoria de trabajo donde se guardan el conjunto
  de literales positivas que no tienen variables.
• Memoria de reglas Reglas del tipo
• p1, p2 gt act1, act2
• donde pi son literales y acti son acciones
• Fases
• Fase de cotejo
• Fase de resolución de conflictos
• Fase de actuación

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Fase de cotejo red rete

• Memoria de reglas
• A(x) and B(x) and C(x) gtanadir D(x)
• A(x) and B(y) and D(x) gtanadir E(x)
• A(x) and B(x) and E(x) gtborrar A(x)

• Memoria de trabajo
• A(1),A(2),B(1),B(2),B(3)

D
AD
añadir E
A
B
C
AB
añadir D
C(5)
A(1),A(2) B(2),B(3),B(4)
A(2) B(2)
D(2)
E
borrar A

• Ventajas
• Elimina la duplicación en las reglas (las tres
  comienzan por la conjunción A y B , parte que se
  puede compartir)
• Elimina el tiempo de duplicación

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Fase de solución de conflictos

• Esta fase es de control y determina cuales de las
  reglas de la fase de cotejo se ejecutarán.
• Criterios
• No duplicación No aplica dos veces la misma
  regla a los mismos argumentos
• Novedad Prefiere aquellas reglas más recientes
• Especificidad Prefiere reglas más específicas
• Prioridad de operación prefiere aquellas
  acciones que tienen mayor prioridad

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Fase de actuación

• Los sistemas de producción son sistemas expertos
  que aplican inteligencia artificial.
• Utilidad
• Para la resolución de conflictos
• Para guardar los resultados de los razonamientos
  para ser utilizados en el futuro

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Sistemas de Marco yRedes Semánticas

• Las redes semánticas son una representación por
  nodos y vínculos de la lógica. Esta lógica se la
  considera de primer orden
• Características
• Más fácil es su comprensión
• Modelo más sencillo
• Mejor visualización de los pasos que dará un
  procedimiento de inferencia
• Impide consultas complicadas porque el lenguaje
  es sencillo

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Sintaxis y semántica de las redes semánticas

• En las redes semánticas hablamos de
• Categorías de objetos
• Relaciones
• Notación Gráfica (redes semánticas)
• Gatos subconjunto Mamíferos
• Notación Normalizada
• x Gato(x) gt Mamífero(x)

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Herencia múltiple

• Se da cuando un objeto pertenece a más de una
  categoría, y por lo tanto, hereda propiedades de
  varias rutas.
• Pueden existir conflictos que produzcan
  conflictos. Para ello es necesario contar con una
  base de conocimientos para resolver estas
  situaciones

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Implantación deredes semánticas

• Las redes semánticas se implantan mediante
  lenguaje de programación lógica.
• Las distintas funciones y procedimientos van
  recorriendo los vínculos que corresponda hasta
  encontrar lo que se está buscando o hasta que se
  sale de los vínculos.

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Lógica para la descripción

• La lógica de la descripción permite efectuar
  operaciones lógicas directas en los predicados en
  vez de tener que crear oraciones que se unen por
  medio de conectores
• La lógica de la descripción carece de la negación
  y la disyunción ya que en la mayoría de los casos
  hacen que la función de tiempo de resolución sea
  exponencial

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Manejo de retracciones

• La capacidad de retractar una oración en la base
  de conocimientos corresponde a los siguientes
  casos
• Un hecho que ha perdido importancia se desea
  eliminarlo para aprevechar ese lugar.
• El sistema no le importa almacenar datos
  correspondientes al pasado.
• El sistema concluye que algo es verdad pero se
  desea suponer que es falso.

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Suposiciones

• Ofrecer explicaciones de las preposiciones puede
  no siempre ser posible.
• De ahí basarse en suposiciones para dar una
  acertada explicación

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Conclusión

• Existen distintos razonamientos y estos pueden
  ser representados y aplicados por diferentes
  métodos de acuerdo a la lógica que se aplique. Si
  bien hablamos en todo momento de una lógica de
  primer orden se puede optar por una
  representación gráfica o más bien algo más
  metodológico se puede optar por lógicas como
  puede ser la notación normalizada.
• El hecho de aplicar una programación a la
  interpretación de textos y oraciones hace
  posibles, independientemente del método que
  empleemos, la aplicación de los conocimientos en
  forma automatizada