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 IIC 2006–07 Cc Ia 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. IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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. IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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. IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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. IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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. IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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. IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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. IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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? IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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 IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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. IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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. IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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) IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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 IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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 = × × × × IIC 2006–07 pérdidas obligaciones (1 - responsabilidades) caracterı́sticas contexto Cc Ia Adquisición del conocimiento 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. ... IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 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” IIC 2006–07 Cc Ia Adquisición del conocimiento 3.18