Tema 3: Adquisición del conocimiento

Introducción a la Ingenierı́a del Conocimiento
Curso 2006–2007
Tema 3: Adquisición del
conocimiento
Miguel A. Gutiérrez Naranjo
Dpto. de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial
Universidad de Sevilla
IIC 2006–07
Cc Ia
Adquisición del conocimiento
3.1
Paradoja de la experiencia
B
B
B
“El éxito de los cientı́ficos, y puede extenderse
a cualquier verdadero experto, depende básicamente de un conocimiento tácito; es decir, el
adquirido a través de la práctica y la experiencia, y no puede expresarse de manera implı́cita”. (Polanyi)
La paradoja de la experiencia:
Los expertos más competentes son incapaces
de describir el conocimiento que usan para resolver los problemas
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Adquisición del conocimiento
3.2
Mecanización
B
B
B
B
B
La Ingenierı́a del Conocimiento ofrece una alternativa al azaroso y artesanal proceso de
construir y mejorar las bases de conocimiento
mecanizando al máximo esta tarea.
Tres pasos:
El usuario genera una representación formal
tosca del conocimiento que va a incorporarse
a la base de conocimiento
A continuación, un asistente informático toma
la información contenida en esa representación,
la analiza y agrupa en distintas categorı́as
Por último, estas categorı́as se comparan frente
a la base de conocimientos existente y genera
expectativas.
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3.3
Dificultades
B
B
B
B
B
Obtención del conocimiento mediante la interacción directa con el experto.
La interacción consiste en una serie prolongada
de intensas y sistemáticas entrevistas.
Raramente es efectivo preguntar al experto directamente acerca de qué reglas o métodos usa
para resolver un tipo de problema particular en
el dominio.
Los elementos del conocimiento básico se le
suponen y los combina tan rápidamente que es
difı́cil describir el proceso.
Cuando un experto examina un problema, no
puede articular fácilmente cada paso y puede
incluso ignorar cada uno de los pasos individuales dados para alcanzar una solución.
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3.4
Técnicas
B
B
B
B
B
B
El conocimiento de un experto parece compilado, es decir, rehecho y reducido a una forma
mı́nima y eficiente, que lo hace más difı́cil de
extraer.
Sin embargo . . .
. . . cuando los expertos se enfrentan con situaciones nuevas, se comportan como novatos inteligentes.
Tienden a aplicar principios generales y proceso
deductivos que proporcionan enlaces causales
entre varias etapas de una sucesión de subproblemas.
Método del protocolo:
Presentar situaciones nuevas, tal vez sugeridas
por otro experto, y anotar el proceso que sigue
el experto para resolver el problema.
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3.5
Técnicas
B
B
B
B
B
Método inductivo:
El ordenador induce procedimientos de solución generales a partir de soluciones dadas por
los expertos a casos particulares.
Aprendizaje automático
El dominio del conocimiento puede caracterizarse a través de ejemplos de soluciones dadas
por el experto humano.
El ejemplo humano puede dar esos ejemplos en
función de los atributos o los descriptores que
llevan a la solución.
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3.6
Técnicas
B
B
B
B
B
Método experimental:
Observar al experto resolviendo problemas realistas, siendo cuidadoso en no decir o hacer algo que pueda influenciar el enfoque del experto
en resolver el problema.
Un enfoque común es usar protocolos de pensamiento en voz alta para probar los mecanismos de solución de problemas.
Tales protocolos pueden proporcionar información acerca de la organización de la base
de conocimientos del experto, el conocimiento real que contiene y las estructuras de control empleadas para aplicar selectivamente ese
conocimiento.
Después de terminar la sesión, el protocolo es
analizado, posiblemente con la ayuda del experto.
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3.7
Técnicas
B
B
B
Método intuitivo:
El ingeniero del conocimiento estudia o interactúa con los expertos y la literatura del campo
con el fin de familiarizarse con sus principales
métodos de solución de problemas, llegando a
convertirse en un pseudo-experto.
Actuando de esta manera, el investigador desarrolla una representación de la experiencia
que luego es verificada frente a la opinión de
otros expertos y eventualmente incorporada en
un programa.
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3.8
Enfoques
B
B
B
Enfoques para la extracción y verificación del
conocimiento:
Observación pasiva.
Disección del problema. La meta es determinar
de qué manera el experto
organiza el conocimiento acerca de cada
problema,
representa los conceptos e hipótesis,
maneja el conocimiento y los datos inconsistentes, inexactos o imprecisos relativos al
problema.
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3.9
Enfoques
B
Entre las cuestiones que pueden surgir, están
¿En qué difiere el problema en curso de solución de los problemas tı́picos en el dominio?
¿Qué tipos de datos necesita el problema?
¿Qué tipos de soluciones son adecuadas para
el problema?
¿Puede el problema reducirse a subproblemas?
¿Qué clase de conocimiento se necesita para
solucionar el problema?
¿Qué constituye una adecuada explicación o
justificación de la solución del problema?
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3.10
Enfoques
B
B
B
Descripción del problema.
Descripción de un problema tı́pico para cada categorı́a importante que pueden surgir.
Este enfoque trabaja particularmente bien para
problemas de diagnóstico médico y mecánico.
Análisis del problema.
Se le pide al experto que resuelva una serie de
problemas, probando el razonamiento a medida que se resuelven los problemas. El experto
debe resolver problemas realistas, describiendo el proceso de solución en voz alta y dando
tantos pasos intermedios como sea posible. El
ingeniero del conocimiento cuestiona cada paso
para determinar la razón fundamental detrás
de cada uno de ellos.
Otros enfoques:
Refinamiento del sistema
Examen del sistema
Validación del sistema
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3.11
Tipos de conocimiento
B
B
B
B
B
La clasificación del conocimiento en base a
un principio general es una tarea difı́cil. Una
aproximación puede ser:
Conocimiento de conceptos.
Se describen las principales entidades y relaciones del dominio.
Conocimiento de procedimientos rutinarios.
Son técnicas estándar y procedimientos de trabajo.
Heurı́sticas.
Reglas prácticas utilizadas en la realización de
tareas.
Conocimiento clasificatorio.
Distinción fina entre conceptos similares.
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3.12
Método estructurado
B
B
B
B
B
Adquisición del conocimiento:
Inicial: Sólo se debe observar el trabajo del experto e influir lo menos posible. Es bastante
similar a la investigación antropológica. A continuación el trabajo del experto es analizado
conjuntamente por el ingeniero y el experto.
Metodológica: El conocimiento y las reglas recopiladas en la primera etapa son colocadas en
distintas partes del proceso de diseño. En esta etapa es necesaria una metodologı́a para el
diseño global del sistema.
Estructurada: Al romper el diseño en etapas, el
trabajo se puede realizar en paralelo sobre cada
una de las etapas. Para cada etapa se define un
posible formato de entrada y salida.
Evaluación: Después de que se implementen los
prototipos para cada una de las etapas, se inicia el proceso de integración y evaluación. La
evaluación continúa a lo largo de toda la vida
del sistema.
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3.13
Ejemplo
B
El 18 de diciembre de 1980 el demandante estaba
abriendo una botella de cava, embotellado por el asegurado, Bodegas Pepe. El demandante nunca habı́a abierto antes una botella de cava. Rara vez bebı́a, y la botella le habı́a sido regalada por un invitado. El demandante habı́a quitado en parte la red de alambre cuando
el tapón de corcho salió disparado violentamente de
la botella, hiriendo al demandante en el ojo derecho.
El golpe le produjo un gran dolor y ceguera inmediata en el ojo. El demandante mantenı́a el tapón hacia
su cara cuando estaba quitando la red. El demandante
fue llevado al hospital más cercano y posteriormente al
oculista, quien diagnosticó que habı́a sufrido un desprendimiento de retina. Los doctores lo operaron, pero
durante cuatro dı́as los médicos no supieron si recuperarı́a la visión. El estado del demandante es ahora
estable. Tiene una ligera pérdida de la agudeza visual y debe llevar gafas a todas horas. El demandante es
un varón de 30 años y con anterioridad no llevó gafas.
Debido a la lesión, el demandante tiene un 5 ó 10 por
ciento de posibilidades de sufrir glaucoma.
Daños especiales del demandante: 90.000 pts.
Ingenierı́a del Conocimiento de Maté Hernández y Pazos Sierra (p.125)
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3.14
Representación formal de conceptos
B
Afirmaciones:
f1: El demandante recibió una lesión ocular.
f2: La lesión afecta sólo a un ojo.
f3: La agudeza visual se reduce sensiblemente por
la lesión
f4: La lesión causó ceguera temporal en un ojo y
asigna a la duración de la ceguera el valor de 4
dı́as.
f5: Los médicos del demandante no estaban seguros
del carácter temporal de la ceguera.
f6: El demandante tiene posibilidad de contraer
glaucoma y esa posibilidad fue causada por la lesión
del demandante y asigna el valor de esa posibilidad
un 10 por ciento.
f7: La lesión obliga al demandante a llevar gafas.
f8: El demandante no llevaba gafas antes del accidente
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3.15
Representación formal de conceptos
B
Afirmaciones:
f9: El aspecto fı́sico del demandante es importante
para su trabajo.
f10: El glaucoma es una enfermedad seria.
f11: Cada uno de los siguientes conceptos:
• trauma de la lesión,
• aprensión,
• molestias,
• pérdida de facultades,
• desfiguración y
• futuros traumas
es un factor que contribuye al valor de la lesión.
B
Valor del caso:
Valor =
×
×
×
×
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pérdidas
obligaciones
(1 - responsabilidades)
caracterı́sticas
contexto
Cc Ia
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3.16
Reglas
B
B
B
B
R1:
Si al demandante se le ocasionó una lesión ocular
y esa lesión requiere cirugı́a
y la agudeza visual del demandante se ve reducida
sensiblemente por esa lesión
y la recuperación de la lesión es casi completa
y el estado fı́sico del demandante es estable
entonces incrementar el factor de trauma en
2.000.000 de pesetas.
...
R5:
Si la lesión del demandante requiere que lleve gafas
y el demandante no llevaba gafas antes de la
lesión entonces incrementar el factor de molestias en
500.000 de pesetas.
...
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3.17
Bibliografı́a
B
Maté Hernández, J.L. y Pazos Sierra, J. Ingenierı́a del Conocimiento. Diseño y construcción de sistemas expertos (Ed. SEPA)
u
Cap.2: “Adquisición del Conocimiento”
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3.18