PDF de programación - Sistemas Expertos Orientados a Usuarios

Universidad Católica "Nuestra Señora de la

Asunción"

Facultad de Ciencias y Tecnología

Ingeniería Informática

Teoría y Aplicación de la Informática 2

Sistemas Expertos Orientados a Usuarios

Guillermo Adrián Arce Acosta

Asunción - Paraguay

Octubre - 2015

Abstract. Los Sistemas basados en Conocimiento representan un paso
delante de los sistemas de información convencionales al pretender rep-
resentar funciones cognitivas del ser humano como el aprendizaje y el
razonamiento. Su orientación es la automatización del análisis de prob-
lemas, la búsqueda de soluciones, la toma de decisiones y el empleo de
conocimiento especializado en un campo especíco de aplicación. Entre
los productos más signicativos de los Sistemas basados en Conocimiento
se encuentran los Sistemas Expertos, los cuales están encargados de rep-
resentar el conocimiento de los especialistas de una rama en la procura
de su aprovechamiento para tareas de diagnóstico, enseñanza y control.
La composición de los Sistemas basados en Conocimiento consta de: Un
mecanismo de aprendizaje, una base de conocimientos, un motor de ra-
zonamiento, y medios de comunicación hombre-máquina.[4]

Key words: sistemas expertos, sistema de conocimientos, inteligen-
cia articial, orientado a objetos, base de datos, base de conocimiento,
usuario

1

Introducción

El conocimiento es un activo cada vez mas apreciado por la sociedad contem-
poránea, sus instituciones académicas, de investigación y producción se esfuerzan
en adquirir mas conceptos, desarrollar modernas tecnologías, formular nuevas
teorías y aportar signicativos descubrimientos e invenciones en los todos los
campos de las ciencias con el propósito de proveer un mayor bienestar a la
población.

La informática como un campo de la actividad, está dedicada a ecientar
el ejercicio de diversas labores, por medio de la representación y empleo de
conocimiento especíco para la sistematización de las tareas, de tal forma que se
realicen con un mayor grado de rapidez, exactitud y simplicidad, contribuyendo a
elevar el bienestar de los usuarios. Para ello aplica un enfoque interdisciplinario,

2

Sistemas Expertos Orientados a Usuarios

procura mejorar sus instrumentos y metodologías detrabajo, aspira a optimizar
cada vez mas sus aplicaciones y extender su marco de acción.

Entre sus pretensiones destaca la creación de sistemas basados en conocimiento

dedicados a una aplicación especíca. Para ello, utiliza las aportaciones de la in-
teligencia articial en las áreas de aprendizaje, razonamiento, representación de
conocimiento y comunicación. Con estos elementos, se procura crear una apli-
cación mecanizada que almacene, explote y actualice los conocimientos que los
especialistas en un campo pueden aportar para la solución de problemas especí-
cos, dando vida a los sistemas expertos.[4]

Un Sistema Experto o Sistema(SE) de Tutorización Inteligente(STI) es una
aplicación informática que, sobre una Base de Conocimientos (BC), posee in-
formación de uno o más expertos, para solucionar un conjunto de problemas en
un área especíca. La BC es un tipo especial de Bases de Datos (BD) para la
gestión del conocimiento, que posee una considerable capacidad de deducción a
partir de la información que contiene. La diferencia entre la BD y la BC consiste
en que el primero almacena únicamente hechos (armaciones que sirven para
representar conceptos, datos, objetos, etc.) y las funciones del motor de la BD
son las de edición y consulta de los datos. El segundo, puede almacenar además
de hechos (base de hechos que describen un problema) un conjunto de reglas.
Una regla es una estructura condicional que relaciona lógicamente la informa-
ción contenida en la parte del antecedente, con otra información contenida en la
parte del consecuente.[7]

1.1 Marco Teórico

Los sistemas expertos on programas de computación que se derivan de una rama
de la investigación informática llamada Inteligencia Articial (IA). El objetivo
cientíco de la IA es entender la inteligencia. Está referida a los conceptos y a los
métodos de inferencia simbólica, o de razonamiento por computadora, y cómo
el conocimiento usado para hacer esas inferencias será representado dentro de la
máquina.

El término inteligencia cubre muchas habilidades conocidas, incluyendo la
capacidad de solucionar problemas, de aprender y de entender lenguajes; la IA
dirige todas estas habilidades. La mayoría de los esfuerzos en IA se han hecho en
el área de solucionar los problemas, los conceptos y los métodos para construir
los programas que razonan acerca de los problemas y que luego calculan una
solución.

Los programas de IA que logran la capacidad experta de solucionar problemas
aplicando las tareas especícas del conocimiento se llaman Sistemas Basado en
Conocimiento o Sistemas Expertos. A menudo, el término sistemas expertos se
reserva para los programas que contienen el conocimiento usado por los humanos
expertos, en contraste al conocimiento recolectado por los libros de textos. Los
términos, sistemas expertos (ES) y sistemas basado en conocimiento (KBS), se
utilizan como sinónimos. Tomados juntos representan el tipo más extenso de
aplicación de IA.[]

Sistemas Expertos Orientados a Usuarios

3

El área del conocimiento intelectual humano para ser capturado en un sis-
tema experto se llama el dominio de la tarea. La tarea se reere a una cierta
meta orientada, actividad de solucionar el problema. El dominio se reere al área
dentro de la cual se está realizando la tarea. Las tareas típicas son el diagnós-
tico, hojas de operación (planning), la programación, conguración y diseño. Un
ejemplo de dominio de una tarea es la programación del equipo de un avión.

La construcción de un sistema experto se llama ingeniería del conocimiento
y sus médicos son los ingenieros del conocimiento. El ingeniero del conocimiento
debe cerciorarse de que el ordenador tenga todo el conocimiento necesario para
solucionar un problema. También debe elegir una o más formas en las cuales
representar el conocimiento requerido en la memoria del ordenador, es decir, él
debe elegir una representación del conocimiento. Él debe también asegurarse de
que la computadora pueda utilizar ecientemente el conocimiento, seleccionando
de un conjunto de métodos de razonamiento. [13]

2 Antecedentes

La tecnología representada por los Sistemas Expertos actuales, surge de las téc-
nicas de Inteligencia Articial han sido objeto de amplias e intensivas investiga-
ciones desde nales de los 50's. Las investigaciones referidas comenzaron en las
matemáticas para apoyar el razonamiento simbólico. mediante el uso de IPL, el
primer lenguaje simbólico orientado al procesamiento de listas. Más tarde surgió
LISP, reconocido como lenguaje articial.

La investigación en el campo los Sistemas Expertos comenzó a mediados de
los años sesenta con un alcance limitado y se orientaron hacia juegos o temas
altamente académicos e idealizados. Posteriormente se iniciaron desarrollos en
los campos de la medicina, química, industria y la administración. [4]

Los STI comenzaron a desarrollarse en los años setenta y experimentaron su
máximo apogeo a mediados de los años ochenta coincidiendo con el auge de los
sistemas expertos, aunque se popularizaron durante la década de 1990. Durante
la década de 1970 se pusieron en marcha numerosas investigaciones encaminadas
al desarrollo de programas informáticos Orientados a la enseñanza bajo el em-
blema lo que podríamos denominar como Instrucción Facilitada por Computa-
dora (IFC, del inglés Computer Aided Instruction o CAI), Aprendizaje Asistido
por Computadora (AAC, del inglés Computer Assisted Learning o CAL) o En-
trenamiento Basado en Ordenador (EBC, del inglés Computer Based Training
o CBT). Como señala Wu (1993), el inicio del desarrollo de los primeros STI
estuvo marcado por el intento de simular el proceso físico de interacción que se
establece entre la persona que tutoriza y la que aprende. En concreto, se pre-
tendía simular el proceso comunicativo que se produce en el tutor y el aprendiz
en entornos naturales.

Podríamos ubicar el origen de los sistemas informáticos inteligentes orien-
tados a la enseñanza en el Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT). En
este sentido, SCHOLAR podría considerarse como el primer STI que, a su vez,
estuvo basado una aplicación conocida como ELIZA diseñada para el estudio

4

Sistemas Expertos Orientados a Usuarios

de la comunicación entre persona-máquina basándose en la Terapia Rogeriana.
SCHOLAR se diseñó para enseñar geografía del Continente Americano y supuso
un salto cualitativamente sustancial entre los sistede enseñanza se basaba en
series de preguntas y respuestas pre-diseñadas que hacían el sistema demasiado
rígido y que constreñían la creatividad de la persona que aprende; y lo que se
denominó como sistemas Orientados a Estructuras de Información (information
 structure-oriented systems o ISO), donde el formato de representación de la in-
formación permitía al sistema anticipar las respuestas de la persona que aprende
y adaptarse a sus necesidades (Carbonell, 1970).

El Sistema WHY es otro ejemplo de la evolución del los tutores inteligentes al
auspicio del MIT (Stevens y Collins, 1977). WHY se diseñó para enseñar a inter-
pretar los fenómenos lluviosos en términos causales. El sistema se concibió para
hacer reexionar a los usuarios del sistema en términos socráticos; esto es, desa-
aba al educando con preguntas que minaban creencias erróneas reconduciéndolo
a la construcción del conocimiento por medio de ejemplos contrafactuales y pre-
guntando por causas generales e intermedias.mas clásicos Orientados a Marcos
Apriorísticos (ad hoc-frame-oriented systems o AFO), donde el proceso[8]

Los Sistemas Expertos se emplean para ejecutar una variedad de tareas que en
el pasado solamente podían llevarse a cabo por un número limitado de personas
expertas. A través de la aplicación de las técnicas de Inteligencia Articial (IA),
los S