Sistemas Especialistas

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Sistemas Especialistas
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Sumário

• Conceito
• Vantagens
• Aplicações
• Componentes
• Exemplos de Bases de Dados

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Conceito

• Sistemas especialistas são programas destinados a
  solucionar problemas em campos específicos de
  conhecimento. Estes programas devem ter
  desempenho comparável ao dos especialistas
  humanos na execução dessas tarefas.

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Vantagens

• Os Sistemas especialistas apresentam, em relação
  aos especialistas humanos as seguintes vantagens
  
• Disponibilidade a qualquer tempo
• Ausência de fadiga
• Ausência de incompatibilidades pessoais
• Tecnologia portável a outros ramos do
  conhecimento.

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Aplicações

• 1) Sistemas de diagnóstico
• Exemplo MYCIN para diagnóstico de doenças
  bacteriológicas, desenvolvido em Stanford nos
  anos 70.
•  2) Sistemas de planejamento
• Exemplos
• XCON para configuração de hardware, desenvolvido
  na Carnegie Mellon University e utilizado pela
  DEC.
• STRIPS para movimentação de robôs, desenvolvido
  em Stanford.

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Aplicações (cont.)

• 3) Sistemas de previsão
• Exemplo PROSPECTOR para estudo de geologia
•  
• 4) Sistemas de controle
• Exemplos
• ACE para vigilância de sistemas telefônicos.
• PICON para alarmes em centrais nucleares.

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Aplicações (cont.)

• 5) Sistemas de Instrução
•  
• 6) Sistemas de Interpretação

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Componentes

• São componentes essenciais de um Sistema
  Especialista
• Base de conhecimentos composta de fatos e regras
• Mecanismo de inferência
• Interface com o usuário.

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Componentes (cont.)

• As bases de conhecimentos compreendem coleções de
  
• Objetos, que são as conclusões a que o Sistema
  deve chegar
• Atributos, que são propriedades que servem para
  caracterizar os objetos.

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Componentes (cont.)

• Os mecanismos de inferência podem ser de dois
  tipos
• Encadeamento para diante. Neste tipo
  selecionam-se atributos até obter uma combinação
  deles que caracterize um objeto
• Encadeamento para traz. Neste tipo seleciona-se
  um objeto, como sendo a hipótese de estudo, e
  busca-se determinar a viabilidade da aceitação
  dessa hipótese pela ocorrência ou não dos
  atributos adequados. Caso a hipótese falhe
  seleciona-se outra hipótese e prossegue-se com as
  tentativas.

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Exemplos de base de dados

• Serão apresentados dois exemplos de bases de
  dados que podem ser utilizadas em qualquer
  shell de Sistemas Especialistas
• O primeiro deles é encontrado no livro de Schildt
  (Inteligência Artificial usando a Linguagem C)
• O segundo deles foi desenvolvido na UFF há mais
  de dez anos

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Primeiro exemplo de base de dados

• Os objetos do sistema especialista são doenças e
  os atributos desses objetos (doenças) são seus
  respectivos sintomas
• A resposta do sistema é o diagnóstico da doença a
  partir dos sintomas

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Primeiro exemplo de base de dados (cont.)

• As doenças são
• meningite
• dengue
• malária
• pneumonia
• tuberculose
• esclerose múltipla
• mal de Parkinson
• butolismo

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Primeiro exemplo de base de dados (cont.)

• Os sintomas são
• dor de cabeça forte
• vomito
• febre
• dor no corpo
• diarréia
• delírio
• dificuldade de respirar

• tosse intensa
• cor do corpo amarelada
• perda progressiva da motricidade
• tremedeira
• inflamação na parte interna da boca
• perda temporária da visão

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Primeiro exemplo de base de dados (cont.)

• Considere-se
• diag( ) - diagnostico
• sint - sintoma
• S - é uma lista contendo os sintomas de
  determinada doença tal que na clausula diag,
  enquadra-se o corpo que possui os
  predicados sint.
• Os argumentos são comparados com os elementos
  da lista que se supõe sejam iguais aos do átomo
  de tal predicado.

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Primeiro exemplo de base de dados (cont.)

• As regras para determinar os diagnósticos são
• diag(S,meningite) - sint(S,dor_de_cabeça_forte),
  sint(S,vomito), sint(S,febre).
• diag(S,dengue) - sint(S,dor_de_cabeça_forte),
  sint(S,vomito), sint(S,febre), sint(S,diarréia) ,
  sint(S,dor_no_corpo).
• diag(S,malaria) - sint(S,dor_de_cabeça_forte),
  sint(S,delírio), sint(S,febre).
• diag(S,pneumonia) - sint(S,febre),
  sint(S,dificuldade_de_respirar) ,
  sint(S,dor_no_corpo).
• diag(S,tuberculose) - sint(S,tosse_intensa).
• diag(S,hepatite) - sint(S,dor_de_cabeça_forte),
  sint(S,cor_do_corpo_amarelada), sint(S,vomito).
• diag(S,esclerose_múltipla) - sint(S,progressiva_p
  erda_da_motricidade), sint(S,delírio) .
• diag(S,mal_de_parkson) - sint(S,tremedeira).
• diag(S,botulismo) - sint(S,tosse_intensa),
  sint(S,inflamação_na_parte_interna_da_boca),
  sint(S,perda_temporária_da_visão).
•  

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Sistema ESIE

• O Sistema ESIE é um sistema especialista
  elementar desenvolvido por alunos da Disciplina
  Inteligência Artificial da UFF em linguagem
  Pascal.

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ESIE - Introdução

• INSTRUÇÕES PARA DESENVOLVIMENTO DA BASE DE
  CONHECIMENTOS

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ESIE - Introdução

• Para criar uma base de conhecimentos para o shell
  uff deve-se seguir os seguintes sete passos

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ESIE Passos para a criação da base de
conhecimentos

• 1. definir o texto introdutório através de
  introtext is " texto " . este texto introdutório
  deve dizer a área de atuação do sistema, e dar
  instruções ao usuário.
• 2. definir a meta através de goal is (nome de
  uma variável). esta variável será usada nas
  regras para receber o diagnóstico.
• exemplo goal is diag

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ESIE Passos para a criação da base de
conhecimentos

• 3. definir as respostas válidas através de
  legalanswers are aqui se define quais são as
  respostas válidas (terminar com ).
• exemplo legalanswers are sim não
• 4. definir todas as perguntas através de
  question (nome) is
• exemplo question p1 is
• "o paciente apresenta tosse?"

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ESIE Passos para a criação da base de
conhecimentos

• 5.  gerar regras combinando as respostas das
  perguntas.
• a sintaxe é if ....
• and ....
• and ....
• then ....
• exemplo
• if p1 is sim
• and p2 is sim
• then diag is pneumonia

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ESIE Passos para a criação da base de
conhecimentos

• 6. definir qual deve ser a resposta do sistema
  através de answer is
• exemplo answer is "o paciente deve ter ",
  diag
• 7. definir um texto de terminação com termtext
  is. aqui entra-se com recomendações para o
  usuário, telefones para contato e demais
  instruções que possam ser úteis.

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ESIE - Exemplo

• A seguir apresenta-se uma base de conhecimentos
  que poderá ser executada. nome do arquivo
  base1.esie

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ESIE Texto de abertura, definição de alvo e
respostas admissíveis

• introtext is "
• este sistema tem por objetivo determinar a
  etiologia da amenorréia.
• responda sim ou não as questões que se seguem
• para interromper o questionário, digite "
•  
• goal is epa
•  
• legalanswers are sim não

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ESIE Diálogo com o usuário

• question wp is
• "ocorreu alguma resposta a indução progestacional
  ?"
•  
• question tsh is
• "a paciente apresenta tsh elevado ?"
•  
• question pro is
• "a paciente apresenta nível de prolactina gt100 ?"

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ESIE Diálogo com o usuário (cont.)

• question est.pro is
• "a suspensão de um ciclo estrogenio-progesterona
  causa sangramento ?"
•  
• question fsh.lh is
• "os níveis de fsh e lh estão elevados ?"

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ESIE Regras

• if wp is sim
• and tsh is sim
• then epa is hipotiroidismo
•  
• if wp is não
• and tsh is sim
• then epa is hipotiroidismo

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ESIE Regras (cont.)

• if wp is não
• and tsh is não
• and pro is sim
• then epa is indefinida.pedir.tomografia
•  
• if wp is sim
• and tsh is não
• and pro is sim
• then epa is idefinida.pedir.tomografia

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ESIE Regras (cont.)

• if wp is sim
• and tsh is não
• and pro is não
• then epa is anovulacao
•  
• if wp is não
• and tsh is não
• and pro is não
• and est.pro is não
• then epa is insuficiencia.ovariana

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ESIE Regras (cont.)

• if wp is não
• and tsh is não
• and pro is não
• and est.pro is sim
• and fsh.lh is sim
• then epa is insuficiencia.ovariana
•  
• if wp is não
• and tsh is não
• and pro is não
• and est.pro is sim
• and fsh.lh is não
• then epa is disfuncao.hipotalamo.hipofisiaria

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ESIE Diagnóstico e texto de encerramento

• answer is "com base nas respostas acima, posso
  inferir que a etiologia da amenorréia é epa
•  
• termtext is "
•  
• a conduta a ser adotada para correção da
  amenorréia dependerá' da etiologia levantada e de
  outras condições da paciente. confira estes
  resultados com sua experiência clinica.