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Especificação de uma Base de Conhecimento. Fred Freitas CIn - UFPE. Roteiro. Níveis de Conhecimento Engenharia de Conhecimento Vocabulário Classes, objetos e relações Herança Fatos terminológicos Objetos abstratos (reificação) Dedução O que não especificar numa BC. - PowerPoint PPT Presentation
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Especificação de uma Base Especificação de uma Base de Conhecimentode Conhecimento
Fred FreitasFred Freitas
CIn - UFPECIn - UFPE
RoteiroRoteiroNíveis de ConhecimentoNíveis de ConhecimentoEngenharia de ConhecimentoEngenharia de ConhecimentoVocabulárioVocabulárioClasses, objetos e relaçõesClasses, objetos e relaçõesHerançaHerançaFatos terminológicosFatos terminológicosObjetos abstratos (reificação)Objetos abstratos (reificação)DeduçãoDeduçãoO que não especificar numa BCO que não especificar numa BC
Para termos um SBC, precisamos de...Para termos um SBC, precisamos de...
Uma (ou mais) base(s) de conhecimento, que Uma (ou mais) base(s) de conhecimento, que expresse(m) o universo de discurso expresse(m) o universo de discurso modeladomodelado– Vocabulário, terminologia, conceitos, relações Vocabulário, terminologia, conceitos, relações
entre eles, objetos, situações, etcentre eles, objetos, situações, etc
Um motor de inferência que atue sobre esta Um motor de inferência que atue sobre esta base, que devebase, que deve– Ser bem fundamentado em termos lógicos Ser bem fundamentado em termos lógicos
(formalismo de representação de conhecimento)(formalismo de representação de conhecimento)– Ele deve ser capaz de explorar o máximo a Ele deve ser capaz de explorar o máximo a
expressividade da BC para a deduçãoexpressividade da BC para a dedução
Sistemas Baseados em Sistemas Baseados em ConhecimentoConhecimento
Conceito básico: Separação entre o Conceito básico: Separação entre o conhecimento e o processo conhecimento e o processo dedutório ou inferênciadedutório ou inferência
A concepção passa por 3 A concepção passa por 3 especificações consecutivas:especificações consecutivas:– O nível de conhecimento ou O nível de conhecimento ou
epistemológico epistemológico – O nível lógicoO nível lógico– O nível de implementação O nível de implementação
Engenharia de ConhecimentoEngenharia de ConhecimentoNível de
Conhecimento
Nível Lógico
Nível de Implementação
BC
AQUISIÇÃO
FORMALIZAÇÃO
IMPLEMENTAÇÃO
REFINAMENTO
linguagem natural
linguagem de representação deconhecimento
linguagens de programação
Engenharia de conhecimentoEngenharia de conhecimento
Objetivo: transformar o conhecimento Objetivo: transformar o conhecimento que temos acerca do domínio em que temos acerca do domínio em sentenças manipuláveis pelo motor de sentenças manipuláveis pelo motor de inferênciainferência– Deve favorecer o reuso de conhecimento Deve favorecer o reuso de conhecimento – Como em qualquer sistema, possui um Como em qualquer sistema, possui um
ciclo de desenvolvimento, engenheiros, etcciclo de desenvolvimento, engenheiros, etc– Detalhes quando vermos sistemas Detalhes quando vermos sistemas
especialistas especialistas
O que especificar??O que especificar??Sempre pensar em domínio restritoSempre pensar em domínio restritoExemplo: novela Exemplo: novela , numa cidade pequena e , numa cidade pequena e cheia de escândaloscheia de escândalosPrecisamos especificar:Precisamos especificar:– VocabulárioVocabulário– Classes de objetosClasses de objetos– RelaçõesRelações– Fatos (objetos, instanciações de relações e Fatos (objetos, instanciações de relações e
axiomas)axiomas)– Conhecimento terminológico (o que Conhecimento terminológico (o que significamsignificam as as
classes e relações)classes e relações)
VocabulárioVocabulárioClassesClasses– Na novela, pessoas, homens, mulheres, Na novela, pessoas, homens, mulheres,
animais, fantasmas, corporações, lugares, animais, fantasmas, corporações, lugares, objetos estranhos, ...objetos estranhos, ...
Objetos (ou Objetos (ou indivíduos nomeados indivíduos nomeados ouou símbolos de constantesímbolos de constante))– Maria e João Carlos, Fido (animal), faca1, Maria e João Carlos, Fido (animal), faca1,
SeguradoraCorrupta, apóliceDeZé, ...SeguradoraCorrupta, apóliceDeZé, ...– Podem haver múltiplos identificadores Podem haver múltiplos identificadores
(João Paulo e Macaxeira,...)(João Paulo e Macaxeira,...)
Vocabulário (cont.)Vocabulário (cont.)
Atributos – rico, bonito, falido, ...Atributos – rico, bonito, falido, ...
Relações – predicados n-áriosRelações – predicados n-ários– casadoCom(JoãoPaulo, Maria), casadoCom(JoãoPaulo, Maria),
mora(Maria,end1), cabelereira(Tonha, mora(Maria,end1), cabelereira(Tonha, JoãoPaulo),...JoãoPaulo),...
Funções – melhorAmigo(Maria),...Funções – melhorAmigo(Maria),...– Retorna só um objeto ou valorRetorna só um objeto ou valor– Se não houver essa garantia, é melhor Se não houver essa garantia, é melhor
fazer um predicadofazer um predicado
FatosFatos
Propriedades dos objetosPropriedades dos objetos– rico(João), rico(João), ¬¬bemCasado(Zé), bemCasado(Zé),
fechadaParaReparos(RestRangão),...fechadaParaReparos(RestRangão),...
IgualdadesIgualdades– Sinonímia: emp1 = seguradoraCorruptaSinonímia: emp1 = seguradoraCorrupta– Pode ser uma função:Pode ser uma função:
JoãoPaulo = CEO(emp1)JoãoPaulo = CEO(emp1)
melhorAmigo(Zé)=JoãomelhorAmigo(Zé)=João
Fatos ComplexosFatos ComplexosFórmulas em LPOFórmulas em LPO y rico(y)^homem(y) y rico(y)^homem(y) ama(y,Jane) ama(y,Jane)
Representando exceções:Representando exceções: y mulher(y)^y ≠ Jane y mulher(y)^y ≠ Jane ama(y,João) ama(y,João)
Fatos gerais:Fatos gerais: xxy ama(x,y) y ama(x,y) ¬chantageia(x,y) ¬chantageia(x,y) x adulto(x)^chantageia(x,João)x adulto(x)^chantageia(x,João)
Disjunções de fatos:Disjunções de fatos:– ama(Jane,João) v ama(Jane,Zé)ama(Jane,João) v ama(Jane,Zé)
Fatos ComplexosFatos Complexos
Fechos:Fechos: y advogado(y) y advogado(y) y=Jane v y=Zé v … y=Jane v y=Zé v … xxy casadoCom(x,y) y casadoCom(x,y) (x=tonha ^ (x=tonha ^
y=Tonho) v …y=Tonho) v …
DesigualdadesDesigualdades– Jane ≠ JoãoJane ≠ João
Todos estes fatos são importantes na Todos estes fatos são importantes na inferênciainferência
Fatos terminológicos Fatos terminológicos
Disjunções de classes:Disjunções de classes: y homem(y) y homem(y) ¬mulher(y) ¬mulher(y)
Subclasses:Subclasses: y cirurgião(y) y cirurgião(y) médico(y) médico(y)– Tudo o que é válido para médicos, o é tb Tudo o que é válido para médicos, o é tb
para cirurgiões, mas não o contráriopara cirurgiões, mas não o contrário
ExaustividadeExaustividade y adulto(y) y adulto(y) homem(y) v mulher(y) homem(y) v mulher(y)
Fatos terminológicosFatos terminológicosSimetria:Simetria: x,y casadoCom(x,y) x,y casadoCom(x,y) casadoCom(y,x) casadoCom(y,x)
Inversos:Inversos: x,y filho(x,y) x,y filho(x,y) genitor(y,x) genitor(y,x)
Restrições de tipos:Restrições de tipos: x,y casadoCom(x,y) x,y casadoCom(x,y) pessoa(y) ^ pessoa(y) ^
pessoa(x)pessoa(x)
Definições completas:Definições completas: x homemRico(x) = homem(x) ^ rico(x)x homemRico(x) = homem(x) ^ rico(x)
DeduçãoDedução
Anteriormente, deve-se especificar que Anteriormente, deve-se especificar que questões de competência uma BC deve questões de competência uma BC deve responderresponder– ““João é casado com John?” – Fácil!João é casado com John?” – Fácil!– ““Existe alguma companhia cujo CEO ama Existe alguma companhia cujo CEO ama
Jane?” – precisa de dedução...Jane?” – precisa de dedução...BC |=BC |= x Companhia(x)^ama(CEO(x), Jane)?x Companhia(x)^ama(CEO(x), Jane)?
Toda interpretação I que satisfaz BC deve Toda interpretação I que satisfaz BC deve satisfazer também esta sentença satisfazer também esta sentença (conseqüência lógica)(conseqüência lógica)
Dedução (cont.)Dedução (cont.)
Supondo que na BC estão as sentenças:Supondo que na BC estão as sentenças:– Rico(João), homem(João), CEO(fic)=JoãoRico(João), homem(João), CEO(fic)=João y rico(y)^homem(y) y rico(y)^homem(y) ama(y,Jane) ama(y,Jane) – Portanto, deduz-se que ama(CEO(fic), Jane)Portanto, deduz-se que ama(CEO(fic), Jane)– Temos ainda que fic=seguradoraCorrupta e Temos ainda que fic=seguradoraCorrupta e
Companhia(seguradoraCorrupta)Companhia(seguradoraCorrupta)– Portanto, em todas as interpretações,Portanto, em todas as interpretações,
BC |=BC |= x Companhia(x)^ama(CEO(x), Jane) é Tx Companhia(x)^ama(CEO(x), Jane) é T
Pois Companhia(fic)^ama(CEO(fic), Jane) Pois Companhia(fic)^ama(CEO(fic), Jane)
Possibilidades de Dedução Possibilidades de Dedução
Satisfatibilidade de uma sentençaSatisfatibilidade de uma sentença
Que objetos a satisfazemQue objetos a satisfazem
......
Consulta de uma sentença complexaConsulta de uma sentença complexa– ““Se nenhum homem está chantageando Se nenhum homem está chantageando
João, então ele está sendo chantageado João, então ele está sendo chantageado por alguém que ele ama?”por alguém que ele ama?”
Dedução mais complexaDedução mais complexa
x (homem(x) x (homem(x) ¬chantageia(x,João)) ¬chantageia(x,João)) y ama(João, y)^chantageia(y,João)?y ama(João, y)^chantageia(y,João)?
Então se supomos Então se supomos x (homem(x) x (homem(x) ¬chantageia(x,João)) ¬chantageia(x,João))
chegaremos a chegaremos a y ama(João, y)^chantageia(y,João)?y ama(João, y)^chantageia(y,João)?
Nossa BC atual e Nossa BC atual e algumas inferências algumas inferências
x adulto(x)^chantageia(x,João)x adulto(x)^chantageia(x,João)y adulto(y) y adulto(y) homem(y) v mulher(y) homem(y) v mulher(y) x (homem(x) x (homem(x) ¬chantageia(x,João)) (por ¬chantageia(x,João)) (por suposição)suposição)– |= |= y mulher(y)^chantageia(y,João)?y mulher(y)^chantageia(y,João)?
ama(João,Jane)ama(João,Jane)y mulher(y)^y ≠ Jane y mulher(y)^y ≠ Jane ama(y,João) ama(y,João)xxy ama(x,y) y ama(x,y) ¬chantageia(x,y) ¬chantageia(x,y)– |= |= y mulher(y)^y ≠ Jane y mulher(y)^y ≠ Jane ¬chantageia(x,y) ¬chantageia(x,y)– |= chantageia(Jane,João)|= chantageia(Jane,João)– |= ama(João,Jane)^chantageia(Jane,João)|= ama(João,Jane)^chantageia(Jane,João)– |= |= y ama(João, y)^chantageia(y,João)?y ama(João, y)^chantageia(y,João)?
ReificaçãoReificação
Transformar uma relação numa classe Transformar uma relação numa classe para ter mais flexibilidade em termos de para ter mais flexibilidade em termos de aridadearidade
Original: compra (Zé, carro1) ou Original: compra (Zé, carro1) ou compra(Zé, carro1, C&A) ou compra(Zé, compra(Zé, carro1, C&A) ou compra(Zé, carro1, C&A, 10000)...?carro1, C&A, 10000)...?
Refificado: compra(cp) ^ agente(cp)=Zé Refificado: compra(cp) ^ agente(cp)=Zé ^ objeto(cp) = carro1 ^...^ objeto(cp) = carro1 ^...
Dando significado às definiçõesDando significado às definições
casadoCom(x,y) é suficiente?casadoCom(x,y) é suficiente?
E casadoAnteriormenteCom(x,y)?E casadoAnteriormenteCom(x,y)?
E reCasado(x,y)?E reCasado(x,y)?
Como separá-los? Como separá-los? – Reificando casamento(c) com uma Reificando casamento(c) com uma
relação data(c) e relação data(c) e – Reificando divórcio(c)Reificando divórcio(c)– Redefinir casadoCom, reCasado, etc em Redefinir casadoCom, reCasado, etc em
função de casamento(c) e divórcio(c)função de casamento(c) e divórcio(c)
Dando precisão à inferênciaDando precisão à inferência
Ontologias (gerais) garantem inferências Ontologias (gerais) garantem inferências precisas, por fornecerem um vocabulário precisas, por fornecerem um vocabulário semântico básico de coisas do dia-a-diasemântico básico de coisas do dia-a-dia– Quantidades, dimensões, tempo, locais, ...Quantidades, dimensões, tempo, locais, ...
Melhora também a modelagemMelhora também a modelagem– Opção 1: idadeAnos(suzy) = 14 e Opção 1: idadeAnos(suzy) = 14 e
idadeMeses(suzy) = 172idadeMeses(suzy) = 172– Opção 2: anos(idade(suzy)) =14 e meses(x) = Opção 2: anos(idade(suzy)) =14 e meses(x) =
12*anos(x)12*anos(x)– Opção 3: ontologias especificas de matemática Opção 3: ontologias especificas de matemática
(com quantidades, operações, etc), tempo (com quantidades, operações, etc), tempo (pontosNoTempo, duração, intervaloDeTempo, (pontosNoTempo, duração, intervaloDeTempo, etc) e as conversões são automáticasetc) e as conversões são automáticas
O que não está na nossa BCO que não está na nossa BCFatos estatísticos e probabilísticos:Fatos estatísticos e probabilísticos:– Metade das companhias fica no Recife Metade das companhias fica no Recife
Antigo.Antigo.– Quase nenhum empregado é confiável.Quase nenhum empregado é confiável.
Fatos prototípicos e exceções:Fatos prototípicos e exceções:– Carros têm 4 rodas.Carros têm 4 rodas.– Pássaros geralmente voam.Pássaros geralmente voam.
Fatos intencionais:Fatos intencionais:– João acredita que Onofre o chantageia.João acredita que Onofre o chantageia.