Aula_IA_08_2022_SE_Agente_parte2_classroom

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Agente Baseado em Conhecimento:
Um olhar sobre Sistemas Especialistas
Evandro de Barros Costa
evandro@ic.ufal.br
Maceió, Alagoas
Agosto, 2022 11
mailto:evandro@ic.ufal.br
Agente baseado em Conhecimento
Parte 2: Engenho (Motor, Máquina) de Inferência
O que é um Engenho de Inferência?
Como construir um Engenho de Inferência?
Agente baseado em conhecimento
Am
biente
Sensores
Efetuadores Base de
Conhecimento
Engenho de
Inferência
Raciocínio 
Automático
Interface
Agente baseado em conhecimento 
via 
Regra do tipo SE antecedente ENTÃO consequente
Engenho de Inferência
Engenho de Inferência
• Contém métodos que selecionam e aplicam o 
conhecimento con0do na Base de Conhecimento.
• Aplica o conhecimento na solução de problemas
– Usa os conhecimentos abstrato (conjunto de regras) e concreto (fatos ou evidências)
para obter novas conclusões ou fatos.
– Controla a ordem na qual as regras de inferência são aplicadas para resolver o 
problema e resolve conflitos se mais do que uma regra se aplica no processo de 
raciocínio. 
Interação Motor de Inferência e BC
Motor de Inferência
• É essencialmente um interpretador da BC;
• MI executa o ciclo de controle reconhece-atua;
• Os procedimentos que implementam o ciclo de 
controle são separados das regras de produção
propriamente ditas;
• Separação entre a BC e o MI.
Máquina de Inferência
• Processo de raciocínio
• Há diferentes estratégias de controle para o sistema.
• Estrutura de controle (controle de inferência)
– Guiado por objetivo (Encadeamento para trás)
– Guiado por dados (Encadeamento para frente)
– Híbrido (Misto)
Encadeamento de Regras
If A and B then F
If C and D
and E then K
If F and K then G
If J and G then Goal
Temos: Encadeamento p/ frente
das Premissas p/ Goals
ou Encadeamento p/ trás Sai dos
Goals e tenta prová-los.
Encadeamento para Trás (regressivo): 
Backward Chaining
• Da hipótese aos dados – Da Conclusão para as 
condições
– Guiado por objetivos, raciocínio top down
– Parte da hipótese que se quer verificar, procurando regras na BR cujo
consequente satisfaz essa hipótese.
– Usa as regras da BR para responder a perguntas
– Busca achar fatos que sustente a hipótese
– Só processa as regras relevantes para a pergunta
Encadeamento para Trás: Algoritmo
• O MI funciona a par0r dum obje0vo inicial a ser 
provado, seguindo um ciclo de 3 fases:
– 1. Detecção das regras que tem o objeJvo em sua conclusão
– 2. Seleção da regra
– 3. Aplicar à regra selecionada (que consiste em considerar os elementos da premissa
como novos sub-objeJvos a serem verificados) o seguinte:
– Se já @verem na BF (ou MT), ok
– Senão, serão empilhados na pilha de obje@vos.
– Condição de parada: pilha vazia (sucesso) ou alguma regra trabalhada
na verificação dum elemento ficou num impasse. 
Encadeamento para Trás
R1: SE A = sim & B = sim ENTÃO C = sim
R2: SE A = sim ENTÃO D = sim
R3: SE C = sim & D = sim ENTÃO E = sim
R4: SE B = sim & E = sim & F = sim ENTÃO G = sim
R5: SE A = sim & E = sim ENTÃO H = sim
R6: SE D = sim & E = sim & H = sim ENTÃO I = sim
• Suponha uma MT inicial = {A=sim, B=sim, F=sim}
• Pergunta: H = sim ??
• Adaptado do Livro de IA por Ben Coppin, 216
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
A B F
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
A & B ® C 
A ® D
C & D ® E
B & E & F ® G
A & E ® H
D & E & H ® I
H?
H
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
A B F
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
A & B ® C 
A ® D
C & D ® E
B & E & F ® G
A & E ® H
D & E & H ® I
H?
H
Regra 5
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
A B F
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
A & B ® C 
A ® D
C & D ® E
B & E & F ® G
A & E ® H
D & E & H ® I
H?
H
E
Regra 3
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
A B F
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
A & B ® C 
A ® D
C & D ® E
B & E & F ® G
A & E ® H
D & E & H ® I
H?
H
E
C
D
Regra 1
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
A B F
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
A & B ® C 
A ® D
C & D ® E
B & E & F ® G
A & E ® H
D & E & H ® I
H?
H
E
C
D
Regra 2
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
A B F D
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
A & B ® C 
A ® D
C & D ® E
B & E & F ® G
A & E ® H
D & E & H ® I
H?
H
E
C
Regra 1
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
A B F D C
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
A & B ® C 
A ® D
C & D ® E
B & E & F ® G
A & E ® H
D & E & H ® I
H?
H
E
Regra 2
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
A B F D C E
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
A & B ® C 
A ® D
C & D ® E
B & E & F ® G
A & E ® H
D & E & H ® I
H?
H
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
A B F D C E H
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
A & B ® C 
A ® D
C & D ® E
B & E & F ® G
A & E ® H
D & E & H ® I
H?
Encadeamento para Trás
R1: SE F = sim E B = sim
ENTÃO Z = sim
R2: SE C = sim E D = sim
ENTÃO F= sim
R3: SE A = sim
ENTÃO D = sim
• Suponha MT inicial = {A=sim, B=sim, C=sim}
• Pergunta: Z = Sim ??
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
F & B ® Z
C & D ® F
A ® D
A B
C
Z?
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
F & B ® Z
C & D ® F
A ® D
A B
C
Z
Z?
Regra 1
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
F & B ® Z
C & D ® F
A ® D
A B
C
Z
F?
F
Regra 2
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
F & B ® Z
C & D ® F
A ® D
A B
C
Z
F
A? A!
D
Regra 3
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
F & B ® Z
C & D ® F
A ® D
A B
C
Z
F
D!
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
F & B ® Z
C & D ® F
A ® D
A B
D Z
CF!
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
F & B ® Z
C & D ® F
A ® D
A B
C
Z
Z?
Z!D F
Encadeamento para Trás
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos Pilha de Objetivos
F & B ® Z
C & D ® F
A ® D
A B
C
D F
Z
S.E para Diagnós0co de falhas num Motor
R1: Se motor está recebendo combusSvel E o motor tenta pegar
ENTÃO o problema é vela
R2: Se motor não tenta pegar E as luzes não acender
ENTÃO o problema é bateria ou cabo
R3: Se motor não tenta pegar E as luzes acender
ENTÃO o problema é motor de parJda
R4: Se houver combusSvel no tanque de combusSvel E houver combusSvel no carburador
ENTÃO o motor está recebendo combusSvel
• Adaptado do Livro do George Luger
S.E para Diagnós0co de falhas num Motor
R1: Se A = sim E B = sim
ENTÃO Problema = vela
R2: Se B = não E C = não
ENTÃO Problema = bateria OU Problema = cabo
R3: Se B = não E C = sim
ENTÃO Problema = motor de partida
R4: Se G = sim E H = sim
ENTÃO A = sim 
Glossário
A = motor está recebendo combusavel 
B = motor tenta pegar 
C = luzes acendem
G = há combusavel no tanque de combusavel
H = há combusavel no carburador
Problema = {vela, bateria, cabo, motor de parcda}
S.E para Diagnóstico
R1: SE Dor de cabeça = Sim E Garganta inflamada = Sim E Tosse = Sim 
ENTÃO DiagnósJco = Gripe 
R2: SE Cansaço = Sim E Dor de cabeça = Sim 
ENTÃO DiagnósJco = Mononucleose infecciosa
R3: SE Cansaço = Sim E Garganta inflamada = Sim
ENTÃO DiagnósJco = Amigdalite
R4: SE Cansaço = Sim ENTÃO DiagnósJco = Estresse
R5: SE Fadiga = sim E Dores_de_cabeça= sim E Dores_no_corpo = sim E
Ocasionais_dores_garganta = sim E Ocasionais_tosse = sim ENTÃO DiagnósJco = Covid19 
MT = {Dor de cabeça = sim} DiagnósJco = X
• Adaptado do Livro do Ben Coppin
Encadeamento para trás:
O caso da Expressão da Pergunta ser
COMPLEXA (combinação de
expressões), não necessariamentecorrespondendo diretamente com os
consequentes das regras
Encadeamento para Trás
Regras
R1: Se F = sim & D = sim ENTÃO A = sim
R2: Se E = sim ENTÃO (B = sim & C = sim)
R3: Se G = Sim ENTÃO D = sim
• Suponha uma Memória de Trabalho = {(G=sim & F=sim)}
• Pergunta: (A = sim ou (B=sim & C=sim))
• Adaptado do Livro do George Luger, 505
Encadeamento para Trás
Dica para iniciar: A pergunta feita pode ser imediatamente decomposta em duas sub-
perguntas combinadas pelo OU, isto é, Pergunta1: A = sim , Pergunta2 = (B=sim & 
C=sim)).
Encadeamento para trás:
O caso de + de 1 regra com a 
mesma conclusão
Encadeamento para Trás
R1: SE C = sim & D = sim ENTÃO G = sim
R2: SE C = sim & B = sim ENTÃO F = sim
R3: SE E = sim & G = sim ENTÃO H = sim
R4: SE E = sim & F = sim ENTÃO I = sim
R5: SE A = sim & F = sim ENTÃO H = sim
• Suponha uma MT inicial = {A=sim, B=sim, C=sim}
• Pergunta: H = sim ??
• Adaptado do Livro de IA por E. Costa e A. Simões
Encadeamento para Trás
R1: SE C = sim & D = sim ENTÃO G = sim
R2: SE C = sim & B = sim ENTÃO F = sim
R3: SE E = sim & G = sim ENTÃO H = sim
R4: SE E = sim & F = sim ENTÃO I = sim
R5: SE A = sim & F = sim ENTÃO H = sim
• Suponha uma MT inicial = {A=sim, B=sim, C=sim}
Encadeamento para Trás
1. Selecione regras com conclusões casando com o 
goal e crie uma árvore de busca, cada regra 
selecionada se tornará um nó na árvore de 
busca e terá uma pilha de objetivo associada 
com ela.
2. Selecione um desses nós como um sub-goal e 
repita passo 1.
3. Se um goal for provado acaba por disparar a 
string correta de regras.
Encadeamento para Frente
Encadeamento para Frente
(progressivo): Forward Chaining
• Dos dados para conclusão – Do antecedente
para o consequente
• Guiado por dados, raciocínio bottom-up
• Antecedente é quem determina a busca
• Trabalha para frente para achar quais soluções
seguem dos fatos.
Modos de Raciocínio 
Guiado por dados ou Encadeamento para frente
•A parte esquerda da regra (premissa) é comparada com a descrição da 
situação atual (dados), con@da na memória de trabalho
•A regra que sa@sfaz a descrição tem a sua parte direita (conclusão) 
executada (procedimentos e/ou inclusão de novos fatos na memória de 
trabalho) 
• ações possíveis: adicionar um dado, remover um dado ou
modificar um dado 
• No próximo passo as conclusões tornam-se dados a serem casados com 
premissas de regras
• processo con@nua até que nenhuma regra possa ser disparada
Encadeamento para Frente: Algoritmo
1. Armazena as regras da BR na máquina de inferência (MI) e os
fatos na memória de trabalho (MT);
2. Adiciona os dados iniciais à memória de trabalho;
3. Compara o antecedente das regras com os fatos na MT. As regras cujo antecedente
“casa” (unifica) com esses fatos podem ser disparadas (conjunto de conflito);
4. Usa o procedimento de resolução de conflito para selecionar uma única regra
desse conjunto;
5. Dispara a regra selecionada e verifica o seu conseqüente:
a) se for um fato, atualiza a MT
b) se for uma ação, chama o procedimento que ativa os
efetuadores do agente e atualiza a MT
6. Repete os passos 3, 4 e 5 até que o conjunto de conflito se torne vazio.
Exemplo de Encadeamento para Frente
Um conjunto de regras pode ser encadeadas conjuntamente, 
como segue:
Se A, então B (Regra 1) 
Se B, então C (Regra 2)
A (Dado conhecido) 
-------------------------------
C (Conclusão) 
EncadeamentoparaFrente
R1: Se F = sim E B = sim
ENTÃO Z = sim
R2: Se C = sim E D = sim
ENTÃO F= sim
R3: Se A = sim
ENTÃO D = sim
• Suponha MT inicial = {A=sim, B=sim, C=sim}
Encadeamentopara Frente
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos
F ∧ B⇒ Z
C ∧ D⇒ F
A ⇒ D
A B
C
Encadeamento para Frente
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos
F ∧ B⇒ Z
C ∧ D⇒ F
A ⇒ D
A B
D
C
Encadeamento para Frente
Motor de Inferência
Base de regras Base de Fatos
F ∧ B⇒ Z
C ∧ D⇒ F
A ⇒ D
A B
C
D F
Encadeamento para Frente
Motor de Inferência
Z
Base de regras Base de Fatos
F ∧ B⇒ Z
C ∧ D⇒ F
A ⇒ D
A B
C
D F
Máquina de Inferência
Base de Regras: 
R1: Se A = Sim & B = Sim Então C = Sim
R2: Se A = Sim Então D = Sim
R3: Se C = Sim & D = Sim Então E = Sim
R4: Se B = Sim & E= Sim & F= Sim Então G = Sim 
R5: Se A = Sim & E = Sim Então H = Sim
R6: Se D = Sim & E = Sim & H = Sim Então I = Sim 
Base de Fatos: A = Sim, B = Sim, F = Sim
ObjeJvo: H = Sim
Máquina de Inferência
Base de Regras: 
R1: A ^ B ® C // Se A = Sim & B = Sim Então C = Sim
R2: A ® D
R3: C ^ D ® E
R4: B ^ E ^ F ® G
R5: A ^ E ® H 
R6: D ^E ^ H ® I
Base de Fatos: A, B, F
ObjeJvo: H 
Máquina de Inferência: 
Encadeamento para Frente
Base de Fatos Regras Selecionadas AJvadas 
A,B,F R1, R2 R1
A, B, C, F R2 R2
A, B, C, D, F R3 R3
A, B, C, D, E, F R4, R5 R4
A, B, C, D, E, F, G R5 R5
A, B, C, D, E, F, G, H R6 PARAR
Máquina de Inferência: Encadeamento para Frente
Base de Regras: 
R1: C ® M
R2: A, D ® E 
R3: L ® H
R4: B, C ® G
R5: A, B ® C 
R6: G, D ® H, I
R7: C ® D
R8: E, K ® H 
Base de Fatos: A, B
ObjeJvo: H 
Máquina de Inferência: 
Encadeamento para Frente
Regra Aplicada. Base de Fatos
R5: A,B,C
R1: A, B, C, M
R4: A, B, C, M, G
R7: A, B, C, M, G, D
R2: A, B, C, M, G, D, E
R6: A, B, C, M, G, D, E, H, I
Encadeamento Misto
• Encadeamento para trás é usado em conjunto com
encadeamento para frente.
• Sempre que um novo fato for adicionado à Memória
de Trabalho (Base de Fatos), encadeamento para
frente será aplicado para verificar se mais alguns fatos
podem ser derivados.
Encadeamento Misto
• Encadeamento para trás será então usado para
tentar provar cada hipótese possível.
• Vamos pensar em um simples sistema especialista
na área médica, desenvolvido para diagnosccar e
tratar doenças de pacientes. As regras seriam
como segue no próximo slide.
Encadeamento Misto
• Regra 1: Se for dor de cabeça, então receitar analgésico
• Regra 2: Se for dor de cabeça, garganta inflamada e tosse, 
então diagnosccar gripe
• Regra 3: Se for cansaço e dor de cabeça, então diagnosccar 
mononucleose infecciosa
• Regra 4: Se for cansaço e garganta inflamada, então 
diagnosccar amigdalite
• Regra 5: Se for cansaço, diagnosccar estresse
S.E para Diagnós.co
R1: SE Dor de cabeça = Sim ENTÃO Receitar analgésico
R2: SE Dor de cabeça = Sim E Garganta inflamada = Sim E Tosse = Sim 
ENTÃO Diagnóstico = Gripe 
R3: SE Cansaço = Sim E Dor de cabeça = Sim 
ENTÃO Diagnóstico = Mononucleose infecciosa
R4: SE Cansaço = Sim E Garganta inflamada = Sim
ENTÃO Diagnóstico = Amigdalite
R5: SE Cansaço = Sim ENTÃO Diagnóstico = Estresse
• Adaptado do Livro do Ben Coppin
S.E para Diagnóstico
R1: SE Dor de cabeça = Sim ENTÃO Receitar analgésico
R2: SE Dor de cabeça = Sim E Garganta inflamada = Sim E Tosse = Sim 
ENTÃO DiagnósJco = Gripe 
R3: SE Cansaço = Sim E Dor de cabeça = Sim 
ENTÃO DiagnósJco = Mononucleose infecciosa
R4: SE Cansaço = Sim E Garganta inflamada = Sim
ENTÃO DiagnósJco = Amigdalite
R5: SE Cansaço = Sim ENTÃO DiagnósJco = Estresse
• Adaptado do Livro do Ben Coppin
Encadeamento Misto
• Suponha uma consulta entre o usuário (paciente) e o
sistema especialista, como se segue:
• Paciente: Estou com dor de cabeça (o que inicia a MT e aciona o 
encadeamento para frente)
• Sistema: Sugiro que você tome um analgésico. Você está com a 
garganta inflamada?
• Paciente: Sim, estou.
• Sistema: Você tem tossido?• Paciente: Não, por que você está perguntando?
Encadeamento Misto
• Sistema: Se você escvesse com dor de cabeça, garganta 
inflamada e escvesse tossindo, concluiria que você pode 
estar gripado. 
• Não me parece que você esteja gripado. Você tem se senKdo 
cansado ulKmamente?
• Paciente: Sim, tenho.
• Sistema: Parece-me que você pode estar com mononucleose 
infecciosa (ou tonsilite).
Encadeamento Misto
• Esse foi um exemplo bastante simplista, porém ilustra de 
que modo o sistema usa encadeamento para frente para 
derivar novos fatos e faz perguntas para prosseguir em sua 
análise usando encadeamento para trás.