TUTORIAL DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL Y SISTEMAS EXPERTOS

1、inteligencia artificial & sistemas expertos_indice1. inteligencia artificial1.1. inteligencia1.2. inteligencia artificial1.3. historia de la inteligencia artificial1.4. campos de la inteligencia artificial1.5. areas de aplicacion2. sistemas expertos, sistemas basados en conocimiento, sistemas con ba

2、se de conocimiento o sistemas inteligentes2.1. dato, informacion y conocimiento2.2. definiciones2.3. historia de los sistemas expertos2.4. sistemas expertos actuales2.5. porque construir un sistema experto?2.6. estructura de un sistema experto2.7. caracteristicas de los sistemas expertos2.8. partici

3、pantes en el desarrollo de un sistema experto2.9. clasificacion de sistemas expertos2.10. metodologias de desarrollo2.11. herramientas de desarrollo2.11.1. lenguajes de inteligencia artificial2.11.2. shells: exsys, webls, jess.etc3. desarrollo de sistemas expertos basados en reglas de produccion3.1.

4、 sistemas de produccion3.2. sistemas expertos basados en reglas de produccion3.3. ventajas y desventajas de los sistemas expertos basados en reglas de produccion4. ingenieria del conocimiento de jhon durkin5. herramienta de desarrollo: exsys professional6. proyecto de desarrollocapitulo i:inteligenc

5、ia artificial1.- inteligencia artificial1.1 inteligenciasabemos que una de las caractersticas de los seres vivos es la inteligencia, y sabemos que todos tienen una capacidad o grado distinto de inteligencia, que depende de factores biolgicos, psicolgicos y de desarrollo mental.todos sabemos esto, pe

6、ro; que entendemos realmente por inteligencia?:a continuacin revisemos algunos conceptos generales sobre inteligencia: inteligencia es la aptitud de crear relaciones. esta creacin puede darse de manera puramente sensorial, como en la inteligencia animal; tambin puede darse de manera intelectual, com

7、o en el ser humano, que pone en juego el lenguaje y los conceptos. inteligencia, tambin se la puede conceptuar como la habilidad para adquirir, comprender y aplicar conocimiento; o como la aptitud para recordar, pensar y razonar. inteligencia, podemos tambin decir que es la capacidad para solucionar

8、 problemas lo cual requiere de conocimiento y relaciones.como podemos observar, los conceptos de inteligencia son relativos y variables pero en general estn relacionados a la capacidad de crear relaciones y generar conocimiento para aplicarlos en la solucin de problemas; est tcitamente demostrado qu

9、e inteligencia y conocimiento son conceptos ntimamente ligados.finalmente podemos decir que el concepto de inteligencia es variable dependiendo del tipo de investigador; es decir los conceptos de inteligencia de un psiclogo, un antroplogo, un abogado u otro profesional pueden ser distintos y vlidos

10、para sus respectivas reas.1.2 inteligencia artificial(ia)como revisamos previamente, tenemos varios conceptos de inteligencia; a partir de eso que entendemos por inteligencia artificial o inteligencia creada:una buena definicin de ia es algo elusiva y controversial, fundamentalmente porque la inteli

11、gencia humana no est completamente entendida. cada libro de texto en ia propone una definicin que enfatiza las diferentes perspectivas que, cada autor cree, encierra el campo. a continuacin se transcriben algunas de ellas:segn jhon durkin:”es un campo de estudio en la ciencia computacional que busca

12、 el propsito de hacer que una computadora razone de una manera similar a los humanos” 01*para daniel cohen la inteligencia artificial se define como:”ciencia que estudia de manera sistemtica el comportamiento inteligente, con el fin de imitar o simular las actividades humanas mediante la creacin y u

13、tilizacin de mquinas y computadoras. estas actividades humanas podrn incluir: razonamiento, aprendizaje, capacidades mecnicas, capacidades sensoriales, etc.” 02segn el autor juan pablo snchez la inteligencia artificial es la “ciencia que trata de la comprensin de la inteligencia y diseo de mquinas i

14、nteligentes; es decir el estudio y simulacin de las actividades intelectuales del hombre.” 03para el dr. peruano nicols kemper valverde del laboratorio de sistemas inteligentes de la unam(universidad autnoma de mxico) la ia: “ es una rama de las ciencias computacionales que estudia la conducta o tam

15、bin llamado comportamiento inteligente, con el fin de emularlo o simularlo a travs de una computadora” otras definiciones variadas se describen a continuacin: la ia es una rama de la ciencia de computacin que comprende el estudio y creacin de sistemas computarizados que manifiestan cierta forma de i

16、nteligencia: sistemas que aprenden nuevos conceptos y tareas, sistemas que pueden razonar y derivar conclusiones tiles acerca del mundo que nos rodea, sistemas que pueden comprender un lenguaje natural o percibir y comprender una escena visual, y sistemas que realizan otro tipo de actividades que re

17、quieren de inteligencia humana. la ia es una ciencia que trata de la comprensin de la inteligencia y del diseo de mquinas inteligentes, es decir, el estudio y la simulacin de las actividades intelectuales del hombre (manipulacin, razonamiento, percepcin, aprendizaje, creacin). la ia es el estudio de

18、 las computaciones que permiten percibir, razonar y actuar. la ia es un campo de estudio que busca explicar y emular el comportamiento inteligente en trminos de procesos computacionales. la ia estudia las representaciones y procedimientos que automticamente resuelven problemas usualmente resueltos p

19、or humanos disciplina dedicada a desarrollar y aplicar enfoques computacionales al comportamiento inteligente.a pesar de la diversidad de conceptos propuestos para la ia, en general todos coinciden en que la ia trata de alcanzar inteligencia a travs de la computacin. nosotros podemos resumir que: “i

20、nteligencia artificial es el estudio de la inteligencia humana para comprenderla y crear maquinas que puedan simular/ imitar de manera real las habilidades y capacidades del ser humano”es importante culminar esta parte mencionando los dos propsitos que tiene la ia y que resume claramente jhon durkin

21、: “el propsito de la ia es hacer a las computadoras mas tiles para los humanos. esto puede lograrse produciendo programas de computadora que asistan a los humanos en sus decisiones, bsqueda inteligente de informacin o simplemente interfaces de comunicacin el lenguaje natural. un segundo propsito de

22、la ia, pero de igual importancia que el anterior, es mejorar el entendimiento de la inteligencia humana. construir una computadora inteligente requiere que entendamos como los humanos capturan, organizan y usan el conocimiento durante la solucin de sus problemas”. 01*analizando el prrafo tambin pode

23、mos nosotros afirmar que la ia cumple:-como ingeniera, el objetivo de la ia es resolver problemas reales, actuando como un conjunto de ideas acerca de cmo representar y utilizar el conocimiento, y de cmo desarrollar sistemas informticos.-como ciencia, el objetivo de la ia es buscar la explicacin de

24、diversas clases de inteligencia, a travs de la representacin del conocimiento y de la aplicacin que se da a ste en los sistemas informticos desarrollados.para usar la ia se requiere una comprensin bsica de la forma en que se puede representar el conocimiento y de los mtodos que pueden utilizar o man

25、ipular ese conocimiento.1.3 historia de la inteligencia artificialla inteligencia artificial no tiene un inicio claro pero el ms aceptado es que comenz en el ao 1956 luego de la conferencia “summer research project” efectuada en el darmouth collage en u.s y auspiciado por ibm en la cual el cientfico

26、 john mccarty estableci el trmino inteligencia artificial. de acuerdo a los investigadores se considera que la ia ha atravesado por 5 etapas desde su aparicin hasta la actualidad:1. etapa de inicio(1956-1965) juegos de ajedrez y programas que ayudaron a entendimiento de cmo introducir dentro de una

27、computadora la capacidad de razonamiento. newell y simmon desarrollaron la “l(fā)ogic theorist”: sistema capaz de probar teoremas de lgica matemtica. general problem solver(gps); desarrollado para solucionar una variedad de problemas desde juegos hasta integracin de smbolos. 2. etapa oscura(1965-1970)3.

28、 etapa de renacimiento(1970-1975)4. etapa de las sociedades(1975-1980)5. etapa de la comercializacion de la ia1.4 campos de la iala inteligencia artificial se divide en campos de estudio los cuales cohen resume en el siguiente esquema:_autor: heyner h. ninaquispe castro pg. 73figura 2. reas de estud

29、io e investigacin de la inteligencia artificialsimulacion sensorialodo, vista, tacto, gusto, olfato, etclenguajes naturalescomunicacin con computadorinteligencia artificialrobticaapoyo a trabajos mecnicos y repetitivossistemas expertosapoyo a decisionessimulacion sensorialrea de la ia que a travs de

30、 las computadoras persigue la imitacin de las capacidades o habilidades sensoriales humanas tales como vista, odo, habla y tacto. lo anterior incluye visin computacional, procesamiento de imgenes y reconocimiento de escenas.roboticaestudia la imitacin del movimiento humano a travs de robots, los cua

31、les son creados con el fin de apoyar procesos mecnicos repetitivos que requieren gran precisin. algunos procesos pueden ser: pintura y acabados, movimiento de materiales, reconocimiento de defectos, etc.lenguajes naturalesse enfoca en el diseo y desarrollo de software capaz de aceptar, interpretar y

32、 ejecutar instrucciones dadas por los usuarios en su lenguaje nativo.sistemas expertos, sistemas basados en conocimiento o sistemas con base de conocimientos.permiten cargar bases de conocimientos integradas por una serie de reglas de sentido comn o conocimiento heurstico; es decir conocimiento basa

33、dos u obtenidos a travs de la experiencia de un especialista o experto dentro de un dominio especfico del saber. una vez cargada esta base de conocimientos mltiples usuarios la pueden usar para consulta, apoyo a la toma de decisiones, capacitacin, etc.redes neuronalesrea de la inteligencia artificia

34、l que trata de simular el comportamiento biloggico de las neuronas del cerebro humano en la resolucin de problemas. principalmente, se usa en el campo de los pronsticos.algoritmos geneticosalgoritmos basados en principios de genetica como herencia, mejoramiento de especies los cuales tratan de encon

35、trar soluciones mejores a los problemas.con todo lo anterior, los campos diversos de la ia pueden comprender:aprendizaje: captacin automtica de conocimientos. razonamiento: sistemas basados en conocimientos o sistemas expertos. bases de datos inteligentes. prueba de teoremas y juegos. redes neuronal

36、es. algoritmos genticos.percepcin: comprensin de lenguaje natural. interpretacin de escenas visuales (visin por computadora). locomocin y manipulacin: realizar procesos mecnicos y tareas manuales (robtica). algunas de las tareas que estos sistemas realizan en el campo de la ia son:tareas generales p

37、ercepcin: visin, fonemas. lenguaje natural: comprensin, generacin y traduccin. razonamiento de sentido comn. control de robots. tareas formales juegos: ajedrez, damas. matemticas: geometra, lgica, clculo integral. tareas expertas ingeniera: diseo, localizacin de fallas, planeamiento. anlisis cientfi

38、co. diagnstico mdico. anlisis financiero.1.5 areas de aplicacinen general se puede considerar que las reas de aplicacin son mltiples y en casi cualquier rea del saber humano se puede utilizar la ia. adems las ramas de la ia se pueden utilizar simultneamente para resolver problemas especficos. por ej

39、m a un robot se le puede insertar un sistema experto para exploracin de pozos petrolferos y reducir el riesgo de prdidas humanas en la agricultura, controlar plagas y manejar cultivos en forma ms eficiente. en las fbricas, realizar montajes peligrosos y actividades tediosas (labores de inspeccin y m

40、antenimiento). en la medicina, ayudar a los mdicos a hacer diagnsticos, supervisar la condicin de los pacientes, administrar tratamientos y preparar estudios estadsticos. en el trabajo domstico, brindar asesora acerca de dietas, compras, supervisin y gestin de consumo energtico y seguridad del hogar

41、. en las escuelas, apoyar la formacin de los estudiantes, especialmente en aquellas materias consideradas complejas. ayudar a los expertos a resolver difciles problemas de anlisis o a disear nuevos dispositivos. aprender de los ejemplos para explorar bases de datos en busca de regularidades explotab

42、les. proporcionar respuestas a preguntas en lenguaje natural usando datos estructurados y texto librecapitulo ii:sistemas expertos, sistemas basados en conocimiento, sistemas con base de conocimientos o sistemas inteligentes2.- sistemas expertos (se)2.1 dato, informacion, conocimientoantes de defini

43、r el trmino sistema experto es necesario recordar que en captulo anterior identificamos que la inteligencia artificial ligaba ntimamente los trminos inteligencia y conocimiento; tambin mencionamos que la cantidad de conocimientos es lo que otorgaba, en gran parte, el nivel de inteligencia de los ser

44、es vivos. entonces es necesario e indispensable reconocer.que es el conocimiento?existen corrientes filosficas, ciencias como la gnoseologa y muchos cientficos que se encarga de estudiar las fuentes, tipos y formas de adquirir conocimiento. nosotros no entraremos a descubrir ni tratar estos temas a

45、fondo, nos concentraremos en aspectos prcticos que nos ayuden a comprender trminos muy relacionados como: dato, informacion, conocimiento para ver su aplicacin en la vida diaria. dato2.1.1 datopiense en una fecha, un nmero, un nombre cualquiera.ud. cree que es un dato?.efectivamente, de la forma ms

46、simple podemos decir que un dato es un hecho, que individualmente carece de valor para una persona. por ejemplo el nmero 7 carece de valor individualmente, la fecha de cumpleaos del presidente de la repblica del per; carecen de valor porque individualmente no significa nada para un tomador de decisi

47、ones frente a un problema, pues no generan acciones concretas.2.1.2 informacinel concepto de informacin nace cuando u dato o conjunto de datos es de utilidad para un tomador de decisiones, es decir cuando los datos son interpretados y tiles para una persona. por ejemplo, el color rojo en un semforo

48、constituye una informacin ya que tiene una interpretacin objetiva y universal para un grupo de personas-los automovilistas- y les sirve como apoyo para tomar una decisin: en este caso detener el automvil. otro ejemplo sera la fecha de cumpleaos de un familiar ya que llevara a una persona a tomar una

49、 accin como comprarle un regalo, darle una serenata, etc., es claro que un dato se convierte en informacin cuando le es til a una persona o tomador de decisiones. en el caso de una empresa, las utilidades, ganancias o prdidas de una empresa seran informacin para los ejecutivos o la alta direccin par

50、a tomar decisiones y generar cursos de accin.2.1.3 conocimientoel conocimiento, en contraste con los conceptos de datos e informacin, sugiere alternativas de accin o guas de actuacin especficas asociadas a la informacin. aqu podemos definir al conocimiento como el conjunto de reglas, hechos, verdade

51、s, razones y los datos heursticos recopilados por expertos, que han resultado y resultan tiles en la resolucin de problemas por ejemplo, el sueldo mensual de un cliente del banco de crdito le permitir al analista de crditos de dicho banco determinar el monto hasta el cual se le puede dar un prstamo

52、al cliente y un curso de accin correspondiente como el siguiente:si el sueldo mensual de un cliente es menor o igual a s/. 1000.00 entonces el monto del prstamo puede ser hasta s/. 3500.00 a una tasa de inters del 3% efectiva mensual.como se puede apreciar en el ejemplo anterior la informacin sirve

53、para el tomador de decisiones, en este caso el analista de crditos, el curso o accin a seguir de acuerdo al conocimiento del experto, polticas y reglas de la empresa. cabe sealar que las acciones dependen exclusivamente del conocimiento de los expertos que se adquieren por la experiencia y por regla

54、s de “sentido comn”.para finalizar esta parte vamos a representar todo lo aqu mencionado para que se vea las relaciones existentes en la llamada piramide del conocimiento:sistemas transaccionalesinformacionconocimientosabiduriadssnivel de abstraccion2.2 definicionessabemos que el campo de sistemas e

55、xpertos es un rea de la inteligencia artificial y a menudo tambin se le llaman sistemas basados en conocimiento, sistemas con base de conocimientos o sistemas inteligentes. existen varias definiciones sobre sistemas expertos los cuales se mencionan a continuacin:la primera definicin fue la de edward

56、 feingenbaum, considerado como el padre de los sistemas expertos y mencionaba que eran: “un programa de computador inteligente que usa el conocimiento y procedimientos de inferencia para resolver problemas que son lo suficientemente difciles como para requerir la intervencin de un experto humano para su resolucin.” inter 03para jhon durkin un sistema experto es “un programa de computadora diseado para modelar la habilidad de resolver problemas de un humano experto”. 01 daniel cohen afirma que “es un sistema computacional interactivo que permite la creacin de bases de conoci