Apuntes Sistemas Expertos
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Profesor: Dr. Eduardo Eloy Loza Pacheco, materia: Sistemas Expertos
Sistemas Expertos
Un sistema Experto (SE) es bsicamente un software de computadora basado en
conocimientos y raciocinio que lleva a cabo tareas que generalmente solo realiza el ser
humano; es decir es un software que imita el comportamiento humano en el sentido de que
utiliza la informacin que les es proporcionada para dar una opinin sobre un tema en
especial.
Un sistema experto (SE) es un software de computadora interactivo que contiene la
experiencia, conocimiento y habilidad propios de una persona o grupos de personas
especialistas en un rea particular del conocimiento humano, de manera que permitan
resolver problemas especficos de ese rea de manera inteligente y satisfactoria
Tipos de Sistemas expertos.
Por la forma en almacenar conocimiento: Se pueden distinguir dos sistemas basados en
reglas y sistemas basados en probabilidad. En el primer caso el conocimiento se almacena
en forma de hechos y reglas y su motor de inferencia funciona usando encadenamiento
hacia adelante o hacia atrs (forward reasoning y backwardreasoning), mientras que el
segundo la base de conocimiento est constituida por hechos y sus dependencias
probabilsticas y su motor de inferencia funciona mediante la evaluacin de probabilidades
condicionales.
Elementos Modelo probabilstico Modelo Basado en reglas
Base de Conocimiento Abstracto: estructura
probabilstica
Concreto: Hechos
Abstracto: Reglas
Concreto: Hechos
Motor de Inferencias Evaluacin de las
probabilidades
condicionales (Teorema de
Bayes)
Encadenamiento hacia
adelante y atrs.
Subsistema de explicacin Basado en probabilidades
condicionales
Basado en reglas Activas
Adquisicin de
Conocimiento
Espacio probabilstico y
parmetros
Reglas y hechos
Subsistema de aprendizaje Cambio en la estructura del
espacio probabilstico.
Cambio en los parmetros
Nuevas reglas
Cambio en los factores de
certeza.
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Profesor: Dr. Eduardo Eloy Loza Pacheco, materia: Sistemas Expertos
Por la naturaleza de la tarea a realizar:
Diagnostico o clasificacin: se conocen las soluciones y se tratan de clasificarlas en funcin
de una serie de datos. Por ejemplo: Sistema de diagnstico mdico.
Monitorizacin: Anlisis del comportamiento de un sistema buscando posibles fallos, en
este caso contemplar la evolucin del sistema pues no siempre los mismos datos dan lugar a
mismas soluciones.
Diseo: Se busca la construccin de la solucin a un problema, que en principio es
desconocida, a partir de datos y restricciones a satisfacer.
Prediccin: Se estudia el comportamiento de un sistema y este como puede comportase en
el futuro.
Por la interaccin con el usuario:
Apoyo: El sistema aconseja al usuario, que mantiene la capacidad de una ltima decisin
(usuario experto). Por ejemplo diagnstico mdico.
Control: el sistema acta directamente sin intervencin humana (Sistema no guiado).
Critica: Su misin es analizar y criticar las decisiones tomadas por el usuario. Ejemplo
sistemas educativos.
Por la limitacin del tiempo para tomar decisiones:
Tiempo ilimitado: Por ejemplo donde el anlisis no necesita ser inmediato.
Tempo limitado (tiempo real): sistemas que necesitan actuar monitoreando o controlando
dispositivos de hardware por o lo que las decisiones tiene que ser casi inmediatas frente a
los problemas que surjan. Por ejemplo el control de una red de telecomunicaciones, planta
de energa elctrica, nuclear, etc.
Por la variabilidad temporal del conocimiento.
Estticos: La base del conocimiento no se latera durante el proceso de decisin.
Dinmicos: Ocurren cambios en la base del conocimiento durante la toma de decisiones.
Estos cambios pueden ser predecibles o impredecibles y adems pueden, bien aadir
informacin o modificar la ya existente.
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Profesor: Dr. Eduardo Eloy Loza Pacheco, materia: Sistemas Expertos
Por la naturaleza del conocimiento almacenado
Basado en experiencia: el conocimiento se basa en experiencias o hechos sucedidos
conocidos por el experto, pero sin que exista una causa clara para los efectos que se
observan.
Basado en relaciones causa-efecto: sistemas relacionados con entidades fsicas que
responden a determinados estmulos.
Por la certeza de la informacin
Completa: Se conocen todos los datos y reglas necesarias para la decisin.
Incompleta: datos incompletos (No se puede tomar la decisin), datos inciertos (no
confirmados), Conocimiento ambiguo (reglas no siempre validas), Terminologa ambigua
(dobles sentidos)
Historia de los Sistema Expertos
Los sistemas expertos nacieron en la dcada de los aos setenta del siglo 20. En aquellos
tiempos se crea que con unas pocas leyes de razonamiento junto con potentes
computadoras obtendramos resultados brillantes. Los primeros investigadores fueron Alan
Newell y Herbert Simon desarrollaron el sistema el GPS (General problema Solver).
Sistema que era capaz de resolver problemas como las torres de Hani y otros similares,
pero este no poda solucionar problemas reales como dar un diagnstico mdico.
Fue cuando algunos investigadores pensaron en cambiar el enfoque del problema ahora se
dedicaran a resolver problemas especficos de un rea del conocimiento, intentando
simular el razonamiento humano. En vez de dedicarse a computarizar la inteligencia
artificial, se centraron en dominios del conocimiento muy concretos as nacieron los
sistemas expertos.
El primer SE que causo gran impacto fue desarrollado en 1965 con el fin de identificar
estructuras qumicas: el programa se llam DENDRAL. Los que este SE haca, al igual
que los Se de esa poca, era tomar unas hiptesis relevantes como soluciones posibles y
someterlas a prueba comparndolas con los datos. El nombre DENDRAL significa rbol en
griego. Fue bautizado as porque lo que haca el programa era buscar en un rbol de
posibilidades las estructuras del compuesto.
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El siguiente SE fue Mycin, en 1972, su aplicacin era detectar trastornos en la sangre y
recetar los medicamentos requeridos. Fue tal el xito que se lleg a usarse en algunos
hospitales. Para 1973 se cre Tieresias, cuya funcin era la de servir de interprete o interfaz
entre los especialistas que manejaba Mycin cuando introducan nuevos conocimiento.
Tieresias entraba en accin cuando Mycin cometa un error en un diagnstico, por falta de
informacin o por alguna falla en el rbol de desarrollo de teora, corrigiendo la regla que
generaba el resultado o bien destruyndola.
En 1980 se implanto en la compaa Digital Equipment Corporation (DEC) el primer SE:
El XCON. Se dedicaron dos aos de desarrollo para su creacin, vali la pena pues a pesar
que en el primer intento (1979) de implantarse solo consigui resolver 20% de las 95%
configuraciones requeridas por el cliente de las computadoras que salieron de DEC, se
volvi al laboratorio y un ao ms tarde la empresa ahorro 40 millones de dlares.
Para los aos comprendidos entre 1980 y 1985 se crearon SE, tales como DELTA de la
General Electric Co. Que reparaba maquinas disel y elctricas, o como Aldo en Disco que
reparaba calderas hidrostticas giratorias usadas para la eliminacin de bacterias. En esa
misma poca surgen empresas dedicadas a desarrollar sistemas expertos, las cuales
supusieron en conjunto una inversin de ms de 300 millones de dlares. Los productos
ms importantes que creaban estas compaas eran las maquinas LISP, las cuales consistan
en una computadoras que ejecutaban programas en LISP con la misma rapidez que en un
computadora central.
Desgraciadamente para DEC, el SE que antes era un gran ahorro dejo de ser rentable en
1987, debido que al actualizarlo llegaron a gastar ms de dos millones de dlares al ao
para darle mantenimiento, por lo que su beneficio quedo en duda y fue descontinuado; algo
similar ocurri con DELTA. A continuacin una tabla de los Se mas relevantes.
Sistema Fecha Autor Aplicacin
DENDRAL 1965 Stanford Deduce informacin
sobre estructuras
qumicas
Macsyma 1965 MIT Anlisis matemtico
complejo
HearSay 1965 Carnegie-Mellon Interpreta en
lenguaje Natural un
subconjunto del
idioma.
Mycin 1972 Stanford Diagnstico para
enfermedades de
sangre
Tieresias 1972 Stanford Herramienta para la
trasformacin de
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Profesor: Dr. Eduardo Eloy Loza Pacheco, materia: Sistemas Expertos
Porspector 1972 Stanford Exploracin mineral
y herramientas de
identificacin
Age 1973 Stanford Herramienta para
generar sistemas
expertos
OPS5 1974 Carnegie-Mellon Herramienta para
desarrollo de
sistemas expertos
Caduceus 1975 Universidad de
Pitsbrg
Herramienta de
diagnstico para
medicina interna.
Rosie 1978 Rand Herramienta de
desarrollo de
sistemas Expertos.
R1 1978 Carnegie-Mellon Configurador de
equipos de
computacin para
DEC