Inteligência artificial - Aula 03

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INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL APLICADA A 
JOGOS DIGITAIS
REPRESENTAÇÃO DE CONHECIMENTO
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Olá!
Nesta aula, você irá:
1. Conhecer as condições necessárias sobre a representação de conhecimento computacional em inteligência
artificial;
2. Representar as diferentes formas do conhecimento utilizando: lógica, redes semânticas e quadros;
3. Saber as principais propostas de representação computacional do conhecimento.
Os psicólogos cognitivos gostariam de poder explorar e analisar como cada um de nós representa o
conhecimento, pena que os métodos empíricos são praticamente improváveis a curto e médio prazo. Já a
abordagem racionalista tenta deduzir logicamente a explicação mais razoável de como se representa esse
conhecimento. Na epistemologia clássica, os filósofos dividiam o conhecimento em duas classes de estruturas: o
conhecimento declarativo e o conhecimento procedural.
Para representar o conhecimento, devemos possuir formas de representar tanto as informações, como os
procedimentos (ações). Existem várias formas de representação do conhecimento, três delas são:
Lógica (procedimentais) - é a base para a maioria dos formalismos de representação de conhecimento, seja de
forma explícita, como nos sistemas especialistas baseados na linguagem Prolog, seja mascarada na forma de
representações específicas que podem facilmente ser interpretadas como proposições ou predicados lógicos.
Redes semânticas (declarativas) - é um nome utilizado para definir um conjunto heterogêneo de sistemas. Em
última análise, a única característica comum a todos estes sistemas é a notação utilizada: uma rede semântica
consiste em um conjunto de nós conectados por um conjunto de arcos. Os nós em geral representam objetos e os
arcos, relações binárias entre esses objetos. Mas os nós podem também ser utilizados para representar
predicados, classes, palavras de uma linguagem, entre outras possíveis interpretações, dependendo do sistema
de redes semânticas em questão.
Quadros/frames (declarativas) - e sua variação, os roteiros (.scripts.), foram introduzidos para permitir a
expressão das estruturas internas dos objetos, mantendo a possibilidade de representar herança de
propriedades como as redes semânticas. As ideias fundamentais destes métodos foram introduzidas por Marvin
Minsky, em seu artigo: A framework to represent knowledge.
Entretanto, para que possamos compreendê-las, é necessário entender com quais entidades eles lidam.
Fundamentalmente, podemos falar em duas entidades: os fatos (ou seja, as verdades ou informações que
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possuímos sobre um determinado contexto) e a representação dos fatos (formalismo simbólico que permite
representar e manipular o conhecimento em um determinado contexto).
A IA deve ter mecanismos para a representação de fatos. A abordagem mais comum para este fim é usar a
linguagem da lógica. A prova de teoremas foi um dos primeiros domínios nos quais as técnicas de IA eram
exploradas.
1 Lógica matemática
Para a representação do conhecimento através da lógica utilizam-se os seguintes símbolos lógicos padrões:
• Símbolos lógicos
Pontuação: (,)
• Conectivos
negação: ~ (Não)
conjunção: Ʌ (e)
disjunção: V (ou)
implicação: → (se-então)
bi-implicação ou bi-condicional: ↔ (se-somente-se)
2 Lógica de primeira ordem ou cálculo proposicional
A Representação Lógica (também conhecida como Lógica de Primeira Ordem) é baseada em uma notação que
procura representar os fatos evitando as ambiguidades da linguagem natural e permite realizar inferências de
novos fatos. O problema é que nem sempre o conhecimento pode ser mapeado em uma relação um-para-um,
como em:
•
•
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Por vezes, é necessário utilizar representações de muitos-para-muitos, como em:
As declarações um-para-um são tratadas com uma área da lógica chamada de Cálculo Proposicional e as
declarações muitos-para-muitos são tratadas por uma área chamada Cálculo de Predicados. Para representar o
conhecimento de um mundo que um sistema de IA necessita, usa-se a lógica proposicional. Representa- se os
fatos do mundo real através das proposições lógicas.
3 Semântica das linguagens proposicionais
As fórmulas de urna linguagem proposicional, incluindo os símbolos proposicionais, terão como significado os
valores-verdade: FALSO (F) ou VERDADEIRO (V). A letra v indica o valor-verdade da proposição:
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4 O método da tabela-verdade
Para combinarmos os valores possíveis com os conectivos definidos, precisamos definir os valores resultantes
das operações lógicas. Estes valores estão representados na Tabela Verdade, que é objeto de deduções que
podem ser provadas, através de procedimentos da Lógica de Primeira Ordem. Esta é uma tabela base de consulta
das combinações. Ela é largamente utilizada na matemática pura, engenharia elétrica e na programação
(principalmente nos testes das estruturas de seleção e repetição if-else while.
4.1 Construção da tabela-verdade
Para saber quantas linhas a tabela verdade terá, basta contar quantas proposições existem (n) e aplicar na
fórmula: 2n.
Exemplo:
2 proposições = 4 linhas
3 proposições = 8 linhas.
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4 proposições = 16 linhas
Posicione as proposições nas primeiras colunas. Exemplo: Para as 3 proposições p, q, r
Para a primeira coluna, pegue o total de linhas (8) e divida por 2 que resultará 4. Preencha-a com quatro V da
metade das linhas para cima e com quatro F da metade pra baixo.
Para a segunda coluna, pegue o total de linhas (8) e divida por 4 que será igual a 2. Ou seja, preencha com dois V
a metade da quarta parte para cima e com dois F a metade da quarta parte pra baixo. Faça isso novamente com a
outra metade que sobrou.
Para a terceira coluna, pegue o total de linhas (8) e divida por 8 que resultará em 1. Preencha de V e F
alternadamente. Começando com V.
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Primeira e segundas colunas preenchidas. Colocar em modo de animação V e F da terceira coluna respeitando o
que está escrito no item 5.
5 Lógica de predicados
Nas proposições lógicas que vimos até agora, lidávamos apenas com um único objeto. Proposições acerca de
vários objetos, tais como “Todos os Homens são mortais” ou “Os times do Rio são os melhores”. Os objetos destas
proposições são “homens”, no primeiro caso e “times”, no segundo caso. Já “mortais” e “melhores” são as
propriedades.
Aos objetos chamamos sujeitos e às propriedades chamamos predicados.
Na lógica de Predicados representamos, por exemplo, a proposição “Marcos nasceu em Pompéia” como:
Pompeano (Marcos). Essa proposição é dita fechada, porque pode ser avaliada como verdadeira ou falsa.
Nesta mesma lógica, quando o sujeito não é conhecido, pode ser substituído por uma variável. Por exemplo,
representamos a proposição “Alguém governava Pompéia” como: Governador(x). Resumidamente, pode ser
escrita na forma G(x), ou ainda Gx. Essa proposição é dita aberta porque não é possível avaliá-la, uma vez que
não conhecemos o valor de x.
A transformar a proposição aberta em fechada, é chamado de instanciação ou especificação.
Universo de uma variável é o conjunto de todos os valores que ela pode assumir.
Os valores do Universo que tornam a proposição verdadeira constituem o seu Conjunto Verdade.
6 Redes semânticas
Uma rede semântica é uma forma de representação do conhecimento para modelos computacional de memórias
humana (memória semântica). Ela é um conjunto ou um grafo de nós conectados por ligações. Os vértices (nós
/nodos) representam objetos, situações ou conceitos (elementos), as arestas (arcos) representam relações
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semânticas entre os conceitos e as ligações podem ser quaisquer mas devem transmitir a semântica de maneira
mais fiel possível. Elas são consideradas uma forma comum de um dicionário legível por uma máquina.
A semântica é o estudo do significado de conceitos individuais utilizados na linguagem. É uma tentativa de
descrever os significados das palavras e as condições sob as quais eles podem interagir para serem compatíveis
com outros aspectos de uma linguagem.Os tipos mais comuns de ligações em uma rede semântica são: “é-parte-de” e “é-um” ou “é-uma”.
As divisões e tipos básicos de ligações em redes semânticas
Propriedade
Relaciona um nó com outro.
Subparte
Indica que um nó é subparte ou componente de outro (“é parte-de”).
Subclasse
Exprime que um nó é uma subclasse (representada por outro nó).
Relacionamento
Informa que os nós envolvidos se relacionam de alguma forma.
Tipos de semântica
Procura mostrar o quanto a descrição se aproxima da realidade representada.Semântica Descritiva: 
 Procura estabelecer equivalências entre a representação efetuada e uma outraSemântica de Equivalência:
forma de representação do conhecimento.
Semântica Procedural: Usa programas para exprimir o significado (exige entendimento de uma linguagem de
programação).
7 Frames
Modelo de representação de conhecimento onde um elemento de um domínio é representado por um conjunto
de características. “Um frame possui um nome que identifica o conceito por ele definido e um conjunto de
atributos (slots). Um frame é uma estrutura de dados complexa, útil para modelar objetos do mundo real.
Assemelham-se a registros de um banco de dados porém mais poderosos e expressivos.”
Frames são conjuntos de slots (campos) e de valores, cuja estrutura contém informações referentes a
determinados objetos, as quais são armazenadas de forma hierárquica.
Os frames podem ser criados a partir de uma coleção de frames (já existentes) conectados entre si. Isto se torna
possível uma vez que um atributo de um frame pode ser outro frame.
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"Um frame é uma coleção de atributos, em geral chamados de escaninhos (slots), e valores a eles associados (e
possivelmente restrições a estes valores) que descrevem alguma entidade do mundo."
O que vem na próxima aula
Na próxima aula, você estudará sobre os assuntos seguintes:
• Na próxima aula, você irá estudar resolução de problemas em Inteligência Artificial.
• A aula conterá definições e caracterização de problemas como: o problema das jarras, o problema das 8 
rainhas, o problema do quebra-cabeças de 8 peças, os problemas de roteamento e de tour, o problema do 
caixeiro viajante, os problemas relacionados a jogos de computador, o problema da pesquisa na Internet 
e outros problemas relacionados à Indústria.
• Compreenderá que podem existir várias soluções para um problema e que a solução ótima é aquela que 
tem o caminho de menor custo.
CONCLUSÃO
Nesta aula, você:
• Conheceu as diferentes formas de representação do conhecimento.
• Percebeu que poderá utilizar estas formas de conhecimento para organizar melhor os procedimentos de 
um jogo.
• Compreendeu a importância do cálculo proposicional e de predicados para a representação do 
conhecimento.
• Aprendeu a distinguir as diferentes formas de representação do conhecimento e analisar cada uma delas.
Saiba mais
Para saber mais sobre os tópicos estudados nesta aula, pesquise na internet sites, vídeos e
artigos relacionados ao conteúdo visto. Se ainda tiver alguma dúvida, fale com seu professor
online utilizando os recursos disponíveis no ambiente de aprendizagem.
Histórico da Lógica:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%B3ria_da_l%C3%B3gica
Minsky (representação do conhecimento - Frames)
www.media.mit.edu/people/minsky///web.media.mit.edu/~minsky/papers/Frames/frames.
html
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https://pt.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%B3ria_da_l%C3%B3gica
http://www.media.mit.edu/people/minsky/web.media.mit.edu/~minsky/papers/Frames/frames.html
http://www.media.mit.edu/people/minsky/web.media.mit.edu/~minsky/papers/Frames/frames.html
	Olá!
	
	1 Lógica matemática
	Símbolos lógicos
	Conectivos
	2 Lógica de primeira ordem ou cálculo proposicional
	3 Semântica das linguagens proposicionais
	4 O método da tabela-verdade
	4.1 Construção da tabela-verdade
	5 Lógica de predicados
	6 Redes semânticas
	7 Frames
	O que vem na próxima aula
	CONCLUSÃO