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Objectivos Adquirir a noção de representação do conhecimento através de regras Descrever os componentes básicos e mecanismo de funcionamento de um sistema baseado em regras Sumário: Regras e representação do conhecimento Introdução Inferência em sistemas baseados em regras Componentes básicos Técnicas de resolução de conflitos Vantagens e desvantagens 2 Agentes baseados em conhecimento O componente central de um agente baseado em conhecimento é a sua base de conhecimento A base de conhecimento é formada por um conjunto de sentenças que representam afirmações acerca do mundo As sentenças se expressam numa linguagem de representação de conhecimento Regras e representação do conhecimento As regras constituem outro formalismo popular no campo da representação do conhecimento Podem ser vistas como uma aplicação dos sistemas de dedução em lógica proposicional ou de primeira ordem Regras e representação do conhecimento Constituem uma forma natural de representar a forma como os seres humanos resolvem problemas: Relação entre situação e acções Se tenho fome e tenho comida no frigorífico então desloco-me à cozinha para ir ao frigorífico buscar comida Relação entre premissa e conclusões Se tenho mais de 37o então tenho febre Relação entre causas e consequências Se não pago a renda de casa então sou desalojado Regras Representam associações entre padrões de dados existentes num sistema e acções que o sistema deve desempenhar como consequência Sintaxe Se <condição> então <acção> Se <premissa> então <conclusão> Se <proposição P1> e <proposição P2> são verdadeiras então <proposição P3> é verdadeira Também são chamadas regras de produção, regras condição-acção, … Regras Conjunto de condições na parte esquerda denominado antecedente e conjunto de acções na parte direita denominado consequente ou conclusão Exemplos Se o carro não pega então revisar a bateria Se paciente menor de 10 anos tem manchas vermelhas e febre então paciente com varicela Se prato principal é peixe então o vinho é branco Inferência Dado um conjunto de regras existem dois mecanismos fundamentais para gerar novo conhecimento Encadeamento para a frente Parte dos factos e verifica que regras aplicar Raciocínio guiado pelos dados Encadeamento para trás Parte das conclusões pretendidas e busca factos que as suportem Raciocínio guiado por objectivos Possível implementar estratégias mistas Exemplo Considerar o seguinte conjunto de regras: R1: Se C e D então G R2: Se C e B então F R3: Se E e G então H R4: Se E e F então I R5: Se A e F então H Exemplo: encadeamento para frente E D C B A R1 R2 R3 R4 R5 F G H I H Exemplo: encadeamento para trás E D C B A R1 R2 R3 R4 R5 F G H I H Encadeamento para frente vs. para trás Depende do problema e das propriedades do conjunto de regras Para trás: Quando existem hipóteses claras Quando há muitos factos e poucas conclusões com interesse Problemas de diagnóstico Problemas de classificação Sistemas especialistas em medicina Encadeamento para frente vs. para trás Para frente Quando as hipóteses não são claras e se pretende ver a que conclusões se pode chegar a partir da situação actual Quando há poucos factos conhecidos e muitas conclusões potencialmente interessantes Desenho e configuração de sistemas Monitorização e controlo Componentes básicos de um SBR Base de Conhecimento Conjunto de regras Base de factos Dados e factos Metas a alcançar Hipóteses Regras em espera… Motor de inferências Equiparação Resolução de conflitos Interface de usuário Fontes externas de dados Componentes básicos de um SBR Base de conhecimento Conjunto de regras Elemento estático Base de factos Memória de trabalho (elemento dinâmico) Armazena o conjunto de factos conhecidos sobre a situação actual, assim como a informação acerca da execução actual Base de factos (cont…) É examinada para verificar que condições são verdadeiras É actualizada quando as regras são executadas Motor de inferência Programa que controla a actividade do sistema, seleccionando as regras a aplicar e executando as correspondentes acções Ciclo de execução Regras Factos Equiparação de padrões Resolução de conflitos Agenda Disparo Resolução de conflitos Selecciona, a partir do conjunto conflito, a regra a aplicar Estratégias mais comuns: Tratar a agenda como uma pilha ou uma fila Escolha aleatória Regra mais específica (maior número de condições) Activação mais recente Regra menos utilizada Melhor regra (em função de pesos) Equiparação Busca do conjunto de regras que se podem aplicar à Base de Factos Consiste em seleccionar as regras cujas condições ou acções são compatíveis com os dados armazenados na Base de Factos num momento dado Equiparação A forma mais simples consiste em analisar as condições de todas as regras com base no conteúdo actual da memória de trabalho Processo com um custo elevado Para cada regra Ri fazer Para cada padrão de facto Pj em Ri fazer Para cada facto Hk na memória de trabalho fazer Comparar se Pj se equipara com Hk Se todos os padrões têm equiparação, incluir na agenda todas as ocorrências da regras Ri Equiparação Para tornar mais eficiente o processo de equiparação se tem em conta as seguintes propriedades Semelhança estrutural: uma mesma condição aparece com frequência em mais de uma regra Redundância temporal: o disparo de uma regra geralmente altera poucos factos e são poucas as regras afectadas por essas alterações O algoritmo RETE aproveita estas características para limitar o esforço requerido para calcular o conjunto conflito depois do disparo de uma regra Vantagens Conveniência notacional: as regras constituem uma forma fácil de expressar o conhecimento. São fáceis de entender Homogeneidade: todas as regras têm a mesma estrutura básica Independência e modularidade: as regras são independentes umas das outras e só comunicam entre si através do intérprete. Fácil introduzir/retirar regras Representam o conhecimento de forma declarativa. Separação entre regras e intérprete … Desvantagens Expressividade limitada. Muitas peças de conhecimen-to não se ajustam neste padrão Ausência de estrutura no conjunto de regras dificuldade para gerir a base de conhecimento Possíveis interacções entre as regras Difícil seguir o fluxo de controlo na execução de um problema Bibliografia Palma Méndez & Marín Morales, pg. 83 – 120 Costa & Simões, pg. 170 – 178
