ALGORITMOS PARA SISTEMAS BASADOS EN
REGLAS: ALGORITMOS RETE Y RETE-OO
Jose Antonio Ciccio C.
Juan Diego Oviedo O.
2
Agenda Sistemas expertos
Definición Tipos Estructura básica
Algoritmo Rete Características Componentes Funcionamiento básico
Algoritmo Rete-OO Características Funcionamiento
Herramientas Conclusiones Referencias
3
Definiciones de sistema experto
Un sistema experto, se puede definir como un sistema informático que simula a los expertos humanos en un área de especialización dada [1].
Un sistema experto es una aplicación que contiene conocimiento no algorítmico para resolver cierto tipo de problemas [2].
4
Tipos de sistemas expertos Sistemas expertos basados en casos
Sistemas expertos basados en probabilidad
Sistemas expertos basados en reglas
5
Tipos de sistemas expertos (cont.)
Sistemas expertos basados en reglas
Utiliza reglas deterministas para resolver problemas
Utiliza una base de conocimiento, hechos y motor de inferencia para inferir sobre las reglas.
Se encuentra basado en la lógica de primer orden
6
Estructura básica
7
Base de conocimiento
Es el componente que almacena el conocimiento extraído al experto
Durante la ejecución del sistema es estática
Es modificada a través del sistema de adquisición de conocimiento
8
Base de conocimiento Tipos de bases dependen de la forma de
representación del conocimiento:
Pares atributo-valor○ Ej: nacionalidad: costarricense
Tripletas Objeto – atributo – valor○ Ej: Carro:
- Marca: Fiat- Modelo: Palio- Color: Gris
9
Base de conocimientoRedes Semánticas:
○ Serie de objetos o conceptos conectados○ Cada conexión representa las relaciones
entre conceptos○ Generaliza las tripletas Objeto – Atributo –
Valor
Ejemplo de Red Semántica [3].
10
Base de conocimiento
Redes Neuronales:○ Aún en desarrollo○ Redefine la visión del cerebro como un
procesador de símbolos a través de las neuronas.
Reglas de producción:○ Representación más común○ Serie de declaraciones if – then○ Pueden ser difusas o deterministas
11
Base de hechos
Es la memoria de trabajo para cada caso.
Se crea a partir de la información brindada por el usuario y de las inferencias hechas.
Es volátil.
12
Motor de inferencia (cont.)
Algoritmos para inferir conclusiones:
Encadenamiento hacia adelante○ A partir de las premisas se infiere la conclusión.
Encadenamiento hacia atrás.○ A partir de la conclusión se infiere la premisa.
Híbrido
Utilizan el pattern-matching.
13
Motor de inferencia (cont.) Los tipos de búsqueda pueden ser:
Desinformada ○ Se utiliza la fuerza bruta, hasta llegar a la
conclusión esperada.
Informada ○ Se utilizan heurísticos para aumentar la
probabilidad de hallar la solución más rápido.
14
Algoritmo RETE
Creado por el Dr. Charles L. Forgy (CMU)
‘rete’ red (latín)
Sirve para implementar sistema de producción de reglas
Utilizado como base para SE famosos como: CLIPS, JBOSS Rules, BizTalk, etc.
15
Algoritmo RETE (cont.)
Implementación eficiente para un SE.
Nodos representan el LHS (left hand side) de una regla
Regla camino desde el nodo raíz hasta la hoja
Cada nodo tiene memoria
16
Algoritmo RETE (cont.)
Componentes:WM (Working memory) contiene hechosWME (Working memory elements)
Ejemplo de WM [4]
17
Algoritmo RETE (cont.)
Componentes:PM (Production memory) producciones
(reglas)
Condición Acción
Notación:○ (nombreProducción
LHS RHS
)
18
Algoritmo RETE (cont.)
Componentes:PM (Production memory) producciones
(reglas)Ejemplo:
Ejemplo de Producciones[4]
19
Algoritmo RETE (cont.)
Rete se compone de dos subredes:
Red alfa○ Maneja constates○ Contiene memoria alfa (AM)
Red beta○ Contiene nodos “join”○ Contiene memoria beta (BM)
20
Algoritmo RETE (cont.)
Red Alfa y red Beta generado por Rete [4]
21
Algoritmo RETE (cont.)
VentajasProcesamiento más rápido ya que guarda
estados.Nodos compartidos (AM) no hay
duplicación de estados.
DesventajasAlto uso de memoria cada estado en
memoria.
22
Algoritmo RETE-OO
Adaptación hecha por Bob McWhirter [10] para trabajar con RETE en lenguajes orientados a objetos.
Tipos de nodos adicionalesPara extraer atributosPara agregar columnas a las tuplas
23
Algoritmo RETE-OO (cont.) Diferencia de representación de LHS
entre lenguajes declarativos y orientados a objetos lo hace necesario.
No hay un mapeo claro entre reglas declarativas y reglas en lenguajes OO.
24
Algoritmo RETE-OO (cont.)
RETE RETE-OO
25
Algoritmo RETE-OO (cont.) Tipos de nodos:
Objeto: para diferenciar y filtrar por tipo de objeto.
*Parámetro: Crean tuplas asociando un objeto con un nombre.
Condición: Revisan una condición booleana en una tupla.
*Extracción: Extrae nuevos atributos, crea columnas nuevas y guarda los resultados.
Unión: Une tuplas consistentes de dos nodos de entrada.
Terminal: Indica que hay correspondencia(s) para la regla evaluada.
26
Herramientas Muchas herramientas hacen uso de RETE y RETE-
OO. Entre ellas:JessDroolsOPS (Official Production System) originalmente
desarrollado por Charles ForgyNRuler (C#)CLIPSSoarBizTalk (de Microsoft)
Se usan principalmente para desarrollar sistemas expertos (shells).
27
Conclusiones Algoritmos como RETE y RETE-OO son
ampliamente utilizados para sistemas de producción basados en reglas.
RETE trae consigo un mejor desempeño para este tipo de sistemas en cuanto a velocidad.
La importancia del algoritmo radica en la forma en que trabaja; busca realizar deducciones de forma más natural, a diferencia de enfoques como fuerza bruta.
28
Conclusiones
RETE-OO es un ejemplo importante de cómo ajustar un algoritmo para un ambiente de desarrollo diferente.
Tal y como RETE-OO surgió para adaptar RETE, muchas otras versiones de RETE pueden desarrollarse en el futuro para no limitarse al paradigma declarativo.
29
Referencias [1] Castillo, E., Gutiérrez, J.M. and Hadi, A.S. (1997) Expert Systems and Probabilistic Network
Models. Springer Verlag, New York.
[2] Merritt D.,(2001), Building Expert Systems in Prolog. Amzi!, Ohio.
[3] Pacheco A.(1999) Representación del Conocimiento. URL:” http://www.depi.itch.edu.mx/apacheco/ai/repconoc.htm”, 1999.
[4] Doorenbos R, (1995) Production Matching for large learning systems, Pittsburg, PA
[5] http://es.wikipedia.org/wiki/Algoritmo_Rete
[6] http://www.mty.itesm.mx/dtie/centros/csi/materias/ia-4003/sistemasproduccion.pdf
[7] http://www.infor.uva.es/~calonso/IAI/Tema9-Sistemas%20de%20Produccion/Rete.pdf
[8] http://iaaa.cps.unizar.es/curriculum/09-Otras-Publicaciones-Congresos/cong_1997_CAEPIA_Comparacion.pdf
[9] http://en.wikipedia.org/wiki/Rete_algorithm
[10] http://legacy.drools.codehaus.org/
30
Muchas Gracias
Jose Antonio Ciccio C. Juan Diego Oviedo O.
Recommended