Fundamentos deInteligencia Artificial

Mtodos bsicos desolucin de problemas

Objetivos de la seccinIntroducir el concepto de representacin de conocimientoSu importancia en la resolucin de problemas, y sus componentes bsicos.Explicar las tcnicas bsicas para la resolucin de problemasDescripcin y pareamiento; generacin y prueba; anlisis de medios y metas; reduccin del problema.

El Granjero, la zorra, el ganso y el trigoUn granjero quiere cruzar un ri llevando consigo una zorra, una ganso y un saco de trigo. Por desgracia, su bote es tan pequeo que slo puede transportar una de sus pertenencias en cada viaje. Peor an, la zorra, si no se le vigila, se como al ganso, y el ganso, si no se le cuida, se come el trigo; de modo que el granjero no debe dejar a la zorra sola con el ganso o al ganso solo con el trigo.qu puede hacer?

cul es el problema?GranjeroZorraGansoTrigo

GranjeroZorraGansoTrigo

Conclusin del ejemploUna buena representacin es la clave de una fcil solucin a un problema.Pero, y entonces:qu es una representacin?el espaol fue una buena representacin?qu caracterstica(s) debe tener una buena representacin de conocimiento?

Representacin de conocimientoUn conjunto de convenciones sobre la forma de describir un tipo de cosas.Una descripcin aprovecha estas convenciones para describir una cosa en particular.Una buena representacin hace explcitos los objetos y relaciones de importancia. Oculta todo lo dems.

Partes bsicasLxica: determina los smbolos permitidos en el vocabulario de la representacin.Estructural: describe las restricciones sobre la forma en que los smbolos pueden ordenarse.Operativa: especifica los procedimientos de acceso para manipular las descripciones.Semntica: establece una forma de asociar significado a las descripciones.

Caractersticas importantesHacen explcitos los objetos y relaciones importantes.Suprimen los detalles insignificantes.Son transparentes: se entienden.Son completas: incluyen todo lo que se quiere considerar.Son concisas: indican la informacin con eficacia.Son rpidas: almacenar y recuperar informacin.

Red semnticaRepresentacin de conocimiento en la cual:Lxicamente: nodos, enlaces y etiquetas de enlace.Estructuralmente: cada enlace conecta dos nodos.Operativamente: constructores, lectores, etc.Semnticamente: los nodos y enlaces representan entidades de aplicacin especifica.Varios subtipos: Espacio de estados, rboles de bsqueda, rboles de decisin y rboles de juegos entre otros.

Tarea 2Leer y resumir articulo de Turing:COMPUTING MACHINERY AND INTELLIGENCEhttp://www.abelard.org/turpap/turpap.htm#indexEl resumen debe incluir, adems de una descripcin general del artculo, su opinin sobre la validez actual de las objeciones y refutaciones planteadas.

FORMAS DE REPRESENTACION DEL CONOCIMIENTO

CONOCIMIENTO HEREDABLE

CONOCIMIENTO DEDUCTIVO

CONOCIMIENTO PROCEDIMENTAL

EJEMPLOS REPRESENTACION DE CONOCIMIENTO

EJEMPLO

AXIOMAS DEL EJEMPLO

TAREA 3

Resolucin de problemasExisten varios paradigmas:Descripcin y pareamientoGeneracin y pruebaAnlisis de medios y metasReduccin del problemaBsqueda (ciega, informada, con adversario)Encadenamiento de reglasReglas de inferencia lgica

Descripcin y pareamientoSe usa para la identificacin de objetos.Un objeto puede identificarse, primero describindolo, y luego buscando una descripcin parecida en un acervo de descripciones.Los objetos implicados pueden ser simples entidades fsicas o incluso abstracciones complicadas.Este mtodo forma parte de muchos otros mtodos de resolucin de problemas.se us en la solucin del problema del granjero?

Descripcin y pareamiento

El primer paso consiste en identificar todas las caractersticas de un objeto.

Despus se realiza una bsqueda con un conjunto de objetos ya definidos.

CrculoDescripcin:Figura formada por todos los puntos comprendidos a una distancia equidistante del centro correspondidos en un ngulo de 0 a 360 grados.PropiedadesCentro (punto)Dimetro (dos veces radio)reas Descripcin y pareamiento

Mtodos de Descripcin y Pareamiento====Similitud de 75%

Mtodo de Descripcin y Pareamiento

Se utiliza en otras mltiples ramas como:Reconocimiento de huellas digitalesReconocimiento de VozReconocimiento de Lenguaje NaturalValidacin de Requerimientos de SoftwareEtc.

Se debe de representar de manera adecuada el conocimiento para poder compararlo.

Algoritmo generalPara identificar un objeto:Describir el objeto mediante una representacin adecuada;Comparar la descripcin del objeto con las descripciones de un acervo, hasta que se tenga un pareamiento satisfactorio o se agoten las descripciones;Si se encuentra un pareamiento satisfactorio, hgalo saber, si no, notifique que no hubo xito.

Problemas tratablesUsado para la identificacin de objetos con base en sus caractersticas.Extractor de caractersticasEvaluador de caractersticasTambin es usado en problemas de analoga.

Problemas de AnalogaOtra forma de resolucin de problemas utilizado en la IA consiste en las Analogas.

Las analogas son un tipo especial de relacin que define como estn representados los objetos de una categora y como obtener sus predecesores y antecesores inmediatos.

Generalmente se habla de anlogo cuando se tiene el mismo tipo de relacin aun cuando sean entidades diferentes.

Problemas de AnalogasAlguna vez nos hemos preguntado por qu en la mayora de los exmenes de admisin generalmente son ms importantes que los de conocimientos?

Por que en la mayora de los casos el conocimiento de cierta forma se puede adquirir pero la forma de aprender y razonar es sumamente complicado. En muchos casos son ms importantes las reglas que el conocimiento.

Problemas de AnalogasEn matemticas y en el rea de programacin se utiliza mucho la analoga para resolver problemas.

De acuerdo con Polya, para resolver problemas se necesita de los siguientes pasos: 1) Comprender el problema2) Concebir un plan3) Ejecutar el plan y, 4) Examinar la solucin.

Problemas de AnalogasCmo quedaran D y 5?

ComplicacionesCuando no se encuentra un pareamiento exacto:Es necesario cuantificar el grado de traslape (similitud) entre las descripciones de los objetos.qu hacer cuando existe ambigedad?cmo representaramos la transformacin?

Tarea 4Problema, tengo un documento d (del tema que sea) y se quiere encontrar el texto ms parecido en una coleccin de documentos C.Plantear la solucin a travs del mtodo de descripcin y pareamiento.cmo representar la informacin de los doctos?cmo medir la similitud entre documentos?

Generacin y pruebaEste mtodo incluye dos mdulos bsicos:Un generador, que enumera las soluciones posiblesUn probador, que evala cada solucin propuesta.Comnmente los mdulos actan intercalados.Se usa para problemas de identificacin, pero con naturaleza diferente al pareamiento.Para abrir una caja fuerte de 6 dgitos, qu podemos hacer?

Algoritmo generalPara identificar un objeto:Hasta que se encuentre una solucin satisfactoria o no se puedan generar ms soluciones posibles:Genere una solucin posible;Pruebe la solucin posible;Si se halla una solucin aceptable, mencinela; de otro modo notifique el fracaso.

Buenos generadoresLa solucin del problema depende en gran medida del generador.Un buen generador debe ser:Completo, debe poder producir todas las posibles soluciones (en algn momento).No-redundante, nunca debe proponer dos veces la misma solucin (deben ser eficaces).Informado, deben poder usar conocimiento externo para restringir las soluciones que proponen.

Ejemplo de aplicacin DENDRALAnlisis de espectrogramas de masasEnumerador de estructurasSintetizador de espectrogramasEspectrogramasintticoComparacin deespectrogramasLista de estructuras qumicas aceptablesC8H16OEspectrogramaexperimentalLista deEstructuras qumicasaceptablesGeneracinPrueba

Reduccin del problemaConvertir metas difciles en varias submetas ms fciles de lograr.Divide y vencersTcnica muy usada por humanosPensando en el problema de analoga, este puede dividirse en 3 submetas:Describir reglasAparear reglasSeleccionar regla adecuada

Mundo de cubosDisear un robot que obedezca instrucciones como coloca el cubo X sobre el cubo Y. cmo podemos hacerlo?Dividiendo el problema en problemas ms pequeos, y estableciendo un modo de comunicacin entre ellos.

Mundo de cubos (cont.)COLOCACONSIGUE ESPACIOTOMAMUEVESUELTADESPEJA CIMADESHAZTE DEHAZ ESPACIO

Mundo de cubos (cont.)COLOCA A BCONSIGUE ESPACIO A BTOMA AMUEVE A BSUELTA ADESHAZTE DE DDESHAZTE DE CHAZ ESPACIO BCOLOCA D MesaDESPEJA CIMA ACOLOCA C MesaCONSIGUE ESPACIO D MesaTOMA DMUEVE D MesaSUELTA DCONSIGUE ESPACIO C MesaTOMA CMUEVE C MesaSUELTA C

Ideas principalesDividir metas difciles en metas ms simples.Muy comn en programacin, ya que el llamado de un procedimiento es una forma de reduccin del problema.La clave est en explorar un rbol de metas.Un rbol de metas consiste en metas Y, de las cuales todas deben satisfacerse, y metas O, de las que slo una se debe satisfacer.Es una rbol semntico: nodos representan metas, y ramas indican formas de lograr las metas.

Preguntas de tipo introspectivoEl rbol de metas permite contestar preguntas:cmo limpiaste la cima de A?Respuesta: deshacindome del cubo C.Si meta es Y, entonces se responden todas las submetas; si la meta es O, la respuesta es la submeta aplicada.por qu despejaste la cima de A?Respuesta: para tomar el cubo A.Se notifica la supermeta inmediata.

Anlisis de medios y metasOtro paradigma de resolucin de problemasAdecuado para problemas definidos a travs de un estado inicial y un estado meta.Por ejemplo, problema del viajero.Representacin de espacio de estadosSu objetivo es seleccionar un conjunto de procedimientos (transiciones entre estados) que lleven del estado inicial al meta.

Idea clave: reducir diferenciasObjetivo es identificar un procedimiento que cause una transicin del estado inicial al meta, o a uno intermedio ms cercano a la meta.Esta tcnica no evita los pasos hacia atrs.Siempre elige el procedimiento ms prometedor.Tampoco previene seleccionar estados cuya distancia aparente a la meta es corta, pero en realidad la distancia verdadera es muy grande.

Ejemplo ilustrativoP1P2P3P4P5P6

Algoritmo generalPara efectuar el anlisis de medios y metas,Hasta que la meta no se alcance o no se tengan ms procedimientos disponibles,Describa el estado actual, el estado meta y la diferencia entre los dos;Utilice la diferencia entre el estado actual y el meta para seleccionar un procedimiento prometedor;Utilice el procedimiento prometedor y actualice el estado actual.Si se alcanza la meta, mencione el logro; de lo contrario notifique el fracaso.

Tabla diferencia procedimientocmo seleccionar el procedimiento prometedor?Siempre que la descripcin de la diferencia entre el estado actual y el meta sea la clave para saber qu procedimiento intentar a continuacin, una sencilla tabla de diferencia-procedimiento es suficiente.DistanciaMas de 500kmEntre 50 y 500kmEntre 1 y 50kmMenos de 1kmAvionTrenAutoTaxiCaminar

Tarea 5RESOLVER EL PROBLEMA POR CUALQUIER TIPO DE RESOLUCIN DE PROBLEMAS 1) Se tienen dos garrafas vacas con capacidades de 3 y 4 litros respectivamente pero sin ninguna marca de medida parcial. Las garrafas pueden vaciarse o llenarse de agua, as como verter el contenido de una a otra. El objetivo consiste en tener exactamente 2 litros de agua en la garrafa de 4 litros.

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