miércoles, 13 de junio de 2012

Instituto Tecnológico Superior de Puerto Peñasco

Ing. Sistemas Computacionales

 



Inteligencia Artificial
 
Unidad 5

ISC Jorge Iván Gonzales Contrera

García Molina Carlos
Verdugo Camacho Enrique
Santoni Caballero José Carlo

5.6. Sistemas Expertos (SE).


Los sistemas expertos son llamados así porque emulan el razonamiento de un experto en un dominio concreto y en ocasiones son usados por éstos. Con los sistemas expertos se busca una mejor calidad y rapidez en las respuestas dando así lugar a una mejora de la productividad del experto.

5.6.1. Conceptos básicos.


Son programas de computación que se derivan de una rama de la investigación informática llamada Inteligencia Artificial (IA). El objetivo científico de la IA es entender la inteligencia. Está referida a los conceptos y a los métodos de inferencia simbólica, o de razonamiento por computadora, y cómo el conocimiento usado para hacer esas inferencias será representado dentro de la máquina.

El término  inteligencia cubre muchas habilidades conocidas, incluyendo la capacidad de solucionar problemas, de aprender y de entender lenguajes; la IA dirige todas estas habilidades. La mayoría de los esfuerzos en IA se han hecho en el área de solucionar los problemas, los conceptos y los métodos para construir los programas que razonan acerca de los problemas y que luego calculan una solución.

Los programas de IA que logran la capacidad experta de solucionar problemas aplicando las tareas específicas del conocimiento se llaman Sistemas Basado en Conocimiento o Sistemas Expertos. A menudo, el término sistemas expertos se reserva para los programas que contienen el conocimiento usado por los humanos expertos, en contraste al conocimiento recolectado por los libros de textos. Los términos, sistemas expertos (ES) y  sistemas basado en conocimiento (KBS), se utilizan como sinónimos. Tomados juntos representan el tipo más extenso de aplicación de IA. 

El área del conocimiento intelectual humano para ser capturado en un sistema experto se llama el dominio de la tarea. La tarea se refiere a una cierta meta orientada, actividad de solucionar el problema.  El dominio se refiere al área dentro de la cual se está realizando la tarea.
Las tareas típicas son el diagnóstico, hojas de operación (planning), la programación, configuración y diseño. Un ejemplo de dominio de una tarea es la programación del equipo de un avión.

La construcción de un sistema experto se llama ingeniería del conocimiento y sus médicos son los ingenieros del conocimiento. El ingeniero del conocimiento debe cerciorarse de que el ordenador tenga todo el conocimiento necesario para solucionar un problema. También debe elegir una o más formas en las cuales representar el conocimiento requerido en la memoria del ordenador, es decir, él debe elegir  una representación del conocimiento. Él debe también asegurarse de que la computadora pueda utilizar eficientemente el conocimiento, seleccionando de un conjunto de métodos de razonamiento.

El espectro de aplicaciones de la tecnología de los sistemas expertos a los problemas industriales y comerciales es tan amplio debido a la fácil caracterización del desafió. Las aplicaciones encuentran su perfil en la mayoría de las áreas del trabajo del conocimiento. Las aplicaciones se agrupan en siete clases importantes.


5.6.2. Clasificación.

Clasificación jerárquica:
  1. Análisis (interpretación)
    • Identificación
    • Monitoreo
    • Diagnóstico
    • Predicción
    • Control
  2. Síntesis (construcción)
    • Especificación
    • Diseño
    • Configuración
    • Planeación
    • Ensamble
    • Modificación
Análisis:
Identificación --------> predicción--------> control

Síntesis:
Especificación ----------> diseño ---------> ensamble



5.6.3. Desarrollos actuales y aplicaciones.

ÁREAS DE APLICACIÓN
Los SE, se aplican a una gran diversidad de campos y/o áreas. A continuación se listan algunas de las principales:
Militar
Informática
Telecomunicaciones
Química
Derecho
Aeronáutica
Geología
Arqueología
Agricultura
Electrónica
Transporte
Educación
Medicina
Industria
Finanzas y Gestión

VENTAJAS
Estos programas proporcionan la capacidad de trabajar con grandes cantidades de información, que son uno de los grandes problemas que enfrenta el analista humano que puede afectar negativamente a la toma de decisiones pues el analista humano puede depurar datos que no considere relevantes, mientras un SE debido a su gran velocidad de proceso analiza toda la información incluyendo las no útiles para de esta manera aportar una decisión más sólida.

LIMITACIONES
Es evidente que para actualizar se necesita de reprogramación de estos (tal vez este sea una de sus limitaciones más acentuadas) otra de sus limitaciones puede ser el elevado costo en dinero y tiempo, además que estos programas son poco flexibles a cambios y de difícil acceso a información no estructurada.

Debido a la escasez de expertos humanos en determinadas áreas, los SE pueden almacenar su conocimiento para cuando sea necesario poder aplicarlo. Así mismo los SE pueden ser utilizados por personas no especializadas para resolver problemas. Además si una persona utiliza con frecuencia un SE aprenderá de el.
Por otra parte la inteligencia artificial no ha podido desarrollar sistemas que sean capaces de resolver problemas de manera general, de aplicar el sentido común para resolver situaciones complejas ni de controlar situaciones ambiguas.

El futuro de los SE da vueltas por la cabeza de cada persona, siempre que el campo elegido tenga la necesidad y/o presencia de un experto para la obtención de cualquier tipo de beneficio.

5.5. Procesamiento de Lenguaje Natural (PLN).


5.5.1. Conceptos básicos.

El Procesamiento de Lenguaje Natural, es una rama dependiente de la Inteligencia artificial. El PLN, se encarga de desarrollar la comunicación entre hombres y máquinas de tal manera que esta pueda realizarse de un modo natural, es decir, como si fuese una comunicación entre humanos.


5.5.2. Desarrollos actuales y aplicaciones.


• Traducción automática: gracias al Procesamiento del Lenguaje Natural, ha  sido posible llevar a cabo esta tarea, la traducción de manera automática a  través de máquinas. Ha sido un pensamiento que ha estado presente desde la  aparición de los ordenadores.

• Resúmenes automáticos: el PLN, también se ha encargado de mejorar las  herramientas que intentan realizar resúmenes de manera automática de un texto dado. Gracias al Procesamiento del Lenguaje Natural, esta tarea puede ser mejorada con el paso de tiempo, aunque aún tiene algunas cuestiones pendientes.

• Recuperación de información.

5.4. Lógica difusa (Fuzzy Logic).


Básicamente una lógica que permite valores imprecisos, inexactos, intermedios o aproximados para poder definir evaluaciones convencionales entre sí/no, verdadero/falso, negro/blanco, etc. La inventó Lofti Zadeh en los años 60’s combinando los conceptos de la lógica y de los conjuntos de Lukasiewicz mediante la definición de grados de pertenencia. Expresiones como “bastante”,” mucho”, “poco”, ”casi”, ”muy” e inclusive valores numéricos inexactos (0.001, 0.999, 1.0, 2.052) se pueden formular matemáticamente y procesarse por medio del computador para así similar con mayor precisión la forma de pensar del cerebro humano. Por lo tanto, si la lógica clásica es la “ciencia que estudia las leyes, los modos y las formas del razonamiento“, entonces la lógica difusa es la “ciencia que estudia las leyes, los modos y las formas del razonamiento aproximado".
 

5.4.1. Conceptos básicos.

La lógica difusa o lógica heurística se basa en lo relativo de lo observado como posición diferencial. Este tipo de lógica toma dos valores aleatorios, pero contextualizados y referidos entre sí. Así, por ejemplo, una persona que mida 2 metros es claramente una persona alta, si previamente se ha tomado el valor de persona baja y se ha establecido en 1 metro. Ambos valores están contextualizados a personas y referidos a una medida métrica lineal.


5.4.2. Desarrollos actuales y aplicaciones.

La lógica difusa se utiliza cuando la complejidad del proceso en cuestión es muy alta y no existen modelos matemáticos precisos, para procesos altamente no lineales y cuando se envuelven definiciones y conocimiento no estrictamente definido (impreciso o subjetivo).
En cambio, no es una buena idea usarla cuando algún modelo matemático ya soluciona eficientemente el problema, cuando los problemas son lineales o cuando no tienen solución.
Esta técnica se ha empleado con bastante éxito en la industria, principalmente en Japón, y cada vez se está usando en gran multitud de campos. La primera vez que se usó de forma importante fue en el metro japonés, con excelentes resultados. A continuación se citan algunos ejemplos de su aplicación:

   
  • Sistemas de control de acondicionadores de aire
  • ·         Sistemas de foco automático en cámaras fotográficas
  • ·         Electrodomésticos familiares (frigoríficos, lavadoras...)
  • ·         Optimización de sistemas de control industriales
  • ·         Sistemas de escritura
  • ·         Mejora en la eficiencia del uso de combustible en motores
  • ·         Sistemas expertos del conocimiento (simular el comportamiento de un experto  humano)
  • ·         Tecnología informática
  • ·         Bases de datos difusas: Almacenar y consultar información imprecisa. Para este punto, por ejemplo, existe el lenguaje FSQL.
  • ·         Y en general, en la gran mayoría de los sistemas de control que no dependen de un Sí/No.