SISTEMAS EXPERTOS

M.I.A DANIEL ALEJANDRO GARCA LPEZSISTEMAS EXPERTOSRich and Knight clasifican y describen las diferentes reas en que se aplican tcnicas de IA.Comunes( Percepcin, Compresin del Lenguaje Natural, Razonamiento de sentido comn, Control robtico)Formales(Juegos, Matemticas)Expertas(Ingeniera, Anlisis Cientfico, Diagnostico medico, Anlisis financiero)

Sistemas ExpertosSon sistemas de consulta automtica. Proveen conclusiones expertas acerca de reas especializadas.Aeronaves y radaresClasificacin taxonomica de una especie particular.Asesorar en posibles estructuras quimicasEvaluar un yacimiento potencial.Diagnosticar enfermedades.

Diseo de Sistemas ExpertosRepresentacin del conocimientoImpreciso e inciertoRepresentado por un gran conjunto de reglasRepresentado en estructuras (frames y scripts)Uso del conocimiento para llegar a conclusiones.Deduccin basado en reglasDeduccin probabilisticaWBSKBSDSS, MISSTPSVolumenComplejidad y sofisticacinProcesamiento de datos para transacciones bsicas para operaciones de uso personalMandos medios utilizan informacin generada a travs del anlisis y acta en consecuencia.Los altos mandos generan conocimiento sintetizando informacinResponsables de aplicar estrategias, principios para generar polticas.DatoSon smbolos que representan propiedades de los objetos, eventos y sus entornos. Son productos de la observacin[Ackoff]DatosInformacinSabiduraConocimientoUnderstandingExperienciaNovedadModelos y HeursticaReglasConceptosDatos primarios a travs de la determinacin de hechosInvestigacin Absorcin Accin Interaccin ReflejoConvergencia de datos a conocimiento aplicando actividades como investigacin, absorcion, actuacin, interaccin y reflej.7Antecedentes historicosPeriodo de iniciacin(1940-1965)Periodo de experimentacin y desarrollo(1965-975)Periodo de consolidacin(1975-1989)Periodo de resurgimiento(1997-)Periodo de iniciacin.Abordaje de problemas elementales o poco complejos por medio de mtodos y tcnicas de resolucin de propsito general.Software y hardware inadecuados para la resolucin de problemas.Formulaciones que incorporaban la experiencia de las personas sobre un dominio concreto(tcnicas heursticas)nfasis sobre la incorporacin y manejo de conocimientos disponibles mas que en tcnicas o mtodos de resolucinPeriodo de iniciacinDENDRAL: Fue diseado en standford por Feigenbaum, Buchanan, Lederberg. Colaboraron en la solucin del problema de inferir una estructura molecular a partir de la informacin proporcionada por un espectrmetro de masa. La versin ms simple generaba todas las posibles estructuras que correspondan a la formula.

Periodo de experimentacin y desarrolloMYCIN: Fue diseado por Feigenbaum, Buchanan y el doctor Edwards Shortliffe para el diagnstico de infecciones sanguneas(450 reglas aprox.). Reglas obtenidas de entrevistas. Contaba con factores de certeza para reflejar la incertidumbre inherente a conocimiento mdico.Las mejoras en las capacidades computacionales permitieron el desarrollo e implantacin de soluciones expertas a problemas mas complejos.

Periodo de experimentacin y desarrolloLa importancia del conocimiento del dominio se demostr tambin en el rea de la comprensin del Lenguaje Natural. Aunque el sistema SHRDLU de Winograd haba suscitado mucho entusiasmo, su dependencia del anlisis sintctico provoc algunos de los mismos problemas que haban aparecido en los trabajos realizados en la traduccin automtica. Estudiantes de Winograd opinaron que para una solida comprensin del lenguaje era necesario contar con un conocimiento general sobre el mundo y un mtodo general para usar ese conocimiento.Periodo de consolidacinUtilizacin de sistemas expertos en gran cantidad de reas diferentes.Comercializacin masiva de los sistemas expertosLos sistemas expertos fueron el rea de la inteligencia artificial ms utilizada.Periodo de consolidacinFueron desarrollados sistemas expertos para aplicaciones en:Gestin y finanzas: SEUL,AUDITOR,EXPERTAXGeologa.DIPMITER ADVISOR, LITHO, MUDMANComunicaciones: NAVEXSeguridad industrial: SPILLMAP, FIRECODEPlanificacin:ISISQumica : CRYSALIS,C-13, SYNCHEMMedicina: PUFF, MDX, ONCOCINMilitares: AIRPLAN, ASTA,POLITICS

Periodo de decadenciaLa rigidez en las metodologas existentes para el desarrollo de sistemas expertos hizo que dejaran de ser una alternativa atractiva para la solucin de problemas en la industria.Periodo de resurgimientoHibridacin de metodologas de I.A. Ingeniera de software y tecnologas de informacin y comunicaciones.Adecuacin de las herramientas de desarrollo de sistemas expertos a los requerimientos especficos de los problemas a ser resueltos.Sistemas expertos en medicinadiagnstico y tratamiento de enfermedades monitoreo de pacientes en unidades de cuidados intensivosinterpretacin de exmenes de laboratorioasistencia en la seleccin de terapias apropiadasasistencia en la administracin de medicamentosinterpretacin de imgenesinstruccin inteligente en medicina

ABELFue desarrollado en el MIT. Diagnostica desrdenes electrolticos y acido-bsico en paciente. Este posee conocimientos acerca de enfermedades del dominio, asi como de los sntomas que esta producen. ABEL utiliza un modelo causal acerca de las posibles enfermedades presentes en el paciente para controlar la interaccin con el mdico y orientar el proceso de razonamiento diagnostico.En ABEL el conocimiento es representado con una red semntica, mediante la cual se especifican las relaciones causa-efecto entre enfermedades y hallazgos.AI/RHEUMFue desarrollado en la escuela de medicina de la universidad Missouri. Brinda ayuda al mdico en el diagnstico de enfermedades de tejido conectivo, en el dominio de la reumatologa clnica. El sistema utiliza los sntomas y los resultados de laboratorios obtenidos del paciente para proporcionar asistencia en el diagnstico de enfermedades del dominio(siete enfermedades). El conocimiento contenido en AI/RHEUM es obtenido desde expertos mdicos en reumatologa, est es representado utilizando reglas de produccin y la inferencia es alcanzada mediante encadenamiento hacia adelante.ANGYFue desarrollado en la universidad de Pennsylvania. Brinda ayuda al mdico en el diagnostico del estrechamiento de los vasos coronarios, a partir de la identificacin y aislamiento de vasos coronarios en el angiograma. ANGY inicia procesando angiogramas digitales de vasos coronarios con el objetivo de hacer una extraccin de rasgos inciales (lneas y regiones). El conocimiento mdico de ANGY es representado con reglas de produccin.PUFFFue desarrollado en Standford. Diagnostica la presencia y gravedad de las enfermedades de los pulmones de los pacientes, a partir de los resultados obtenidos en las pruebas de funcionamiento respiratorio. Los datos interpretados incluyen la capacidad total del pulmn y volumen residual, as como la historia clnica del paciente. Basa sus decisiones sobre el conocimiento que ste posee acerca de los tipos de resultados producidos en las pruebas de funcionamiento respiratorio por diferentes enfermedades o desordenes respiratorios. El conocimiento experto es representado utilizando reglas con encadenamiento hacia atrs.ONCOCINFue desarrollado en la universidad de Standford. Proporciona ayuda al mdico en el tratamiento y manejo de pacientes cancerosos, los cuales se encuentran sometidos a practicas de quimioterapia, conocidas como protocolos. Para seleccionar una determinada terapia, toma en cuenta toda la informacin relacionada con el paciente, incluyendo el diagnstico, tratamientos previos y resultados del laboratorio. Contiene conocimiento experto acerca de un numeroso grupo de enfermedades de Hodgkin y protocolos de linfoma. El conocimiento es representado utilizando reglas con encadenamiento hacia adelante y hacia atrs.Tipologa de Sistemas Expertospara la interpretacinpara la prediccin.Para el diagnsticoel diseola planeacinel monitoreola depuracinla reparacinla instruccinel control

Sistemas expertos para la interpretacin La interpretacin es al anlisis de un conjunto de datos para determinar el significado de los mismos. El principal requerimiento de estos sistemas es que las interpretaciones realizadas sean correctas y consistentes.incluyen dominios de sistemas para la vigilancia, la comprensin del lenguaje, anlisis de imgenes, investigacin de estructuras qumicas, interpretacin de seales, entre otrosLos Sistemas Expertos basados en reglas han sido los ms beneficiosos para el desarrollo de sistemas de interpretacinSistemas expertos para la prediccinLa prediccin significa pronosticar los eventos que ocurrirn en el futuro a partir de un modelo de la ocurrencia de estos eventos en el pasado y en el presenteEl dominio de Sistemas Expertos para la prediccin incluye sistemas para el pronstico del tiempo, predicciones demogrficas, predicciones de trfico, estimaciones de cosechas, pronsticos militares, entre otros.Los sistemas orientados a objetos son usualmente los ms aceptables para esta clase de problemas, aunque los sistemas orientados a procedimientos y los sistemas basados en reglas con encadenamiento hacia adelante tambin resultan tilesSistemas Expertos para el diagnsticoEl diagnstico es el proceso mediante el cual se buscan las fallas o desperfectos en un sistema. Un sistema experto para el diagnstico es un sistema que infiere las fallas o mal funcionamiento de un sistema a partir de la interpretacin de datos observados, los cuales son potencialmente ruidosos, inseguros o incompletos.El dominio de Sistemas Expertos para el diagnstico incluye sistemas para el diagnstico mdico, diagnstico electrnico, diagnstico mecnico, diagnstico de software, entre otros diagnsticosSistemas expertos para el diagnsticoLos sistemas basados en reglas con encadenamiento hacia atrs han resultado ser fuertes candidatos para problemas del tipo diagnstico. Por otra parte, los sistemas basados en redes neurales resultan muy tiles para problemas de diagnstico, sobre todo cuando el diagnstico es fuertemente dependiente del reconocimiento de patrones. La combinacin de sistemas basados en reglas y en redes neurales tambin ha resultado ser muy til para este tipo de problemasSistemas expertos para el diseoEl diseo es la descripcin de objetos a partir de ciertas restricciones o requerimientos establecidos. Un sistema experto para el diseo es aquel sistema que desarrolla configuraciones de objetos que satisfacen las restricciones del problema a disear. Estos sistemas construyen descripciones de objetos, los cuales se pueden encontrar en relacin con otros objetos, y verifican que estas configuraciones respondan a las restricciones establecidas. Muchos Sistemas Expertos para el diseo intentan minimizar una funcin objetivo que mida el costo u otras propiedades no deseables para el diseo potencialSistemas expertos para el diseoEl dominio de los Sistemas Expertos para el diseo incluye sistemas para el diseo de circuitos, diseo de construcciones, diseo de presupuesto, entre otrosLos Sistemas Expertos basados en reglas con encadenamiento hacia adelante han resultado ser muy tiles para aplicaciones de diseo. Los sistemas basados en marcos (frames), los sistemas orientados a procedimientos y los sistemas basados en lgica son tambin muy tiles para sistemas de diseo.Sistemas expertos para la planeacin La planeacin es la preparacin de un programa o secuencia de acciones, las cuales al ser llevadas a cabo permiten alcanzar una meta deseada.El dominio de los Sistemas Expertos para la planeacin incluye sistemas de programacin automtica, robtica, proyectos, rutas, comunicaciones, experimentos, planeacin militar, entre otros tipos de planeacin.PA376 Los Sistemas Expertos basados en reglas con encadenamiento hacia adelante, los basados en marcos, los orientados a objetos y los orientados a procedimientos, son generalmente muy tiles para el desarrollo de Sistemas Expertos dedicados a la planeacin.

Sistemas expertos para el monitoreoEl monitoreo significa la interpretacin continua de seales de entrada y el control y activacin de alarmas cuando stas son requeridas. Un sistema experto para el monitoreo es un sistema que realiza diagnsticos parciales a partir de las interpretaciones continuas. El requerimiento alarmas es en tiempo real. Las condiciones de alarma son dependientes del contexto en el cual evoluciona el sistema.El dominio de Sistemas Expertos para el monitoreo incluye sistemas para el monitoreo de plantas nucleares, procesos industriales de alto riesgo, monitoreo de trfico areo, monitoreo de pacientes en salas de cuidados intensivos, entre otros.

Sistemas expertos para el monitoreoLos Sistemas Expertos basados en reglas con encadenamiento hacia atrs son generalmente muy tiles para este tipo de aplicacin. Los sistemas basados en lgica y las combinaciones de sistemas basados en reglas con encadenamiento hacia atrs y marcos son tambin beneficiosos para este tipo de aplicacin. Sistemas expertos para la depuracinSistemas Expertos para la depuracin prescriben remedios para las fallas o mal funcionamiento diagnosticado en un sistema. Este tipo de sistemas posee habilidades para la planeacin, diseo y prediccin, las cuales son utilizadas para la formulacin de recomendaciones para corregir un problema diagnosticado.Los Sistemas para la depuracin existen en la forma de bases de conocimientos inteligentes o como editores de texto, pero no poseen cualidades como las de un sistema experto.

Sistemas expertos para la reparacinPA383 Los Sistemas Expertos para la reparacin desarrollan y ejecutan planes para la administracin de remedios cuando algn problema ha sido diagnosticado. Estos sistemas exhiben capacidades de depuracin y planeacinEl dominio de estos Sistemas Expertos incluye sistemas para el mantenimiento de computadoras, mantenimiento de redes, entre otros.

Sistemas expertos para la reparacinLos Sistemas Expertos basados en reglas con encadenamiento hacia atrs resultan ser muy tiles para este tipo de aplicacin. Tambin los sistemas basados en la lgica y una combinacin de sistemas basados en reglas con encadenamiento hacia atrs y sistemas basados en marcos resultan beneficiosos para el desarrollo de sistemas de este tipo.

Sistemas expertos para la instruccinSistemas Expertos para la instruccin diagnostican y depuran el comportamiento de un estudiante en la solucin de problemas correspondientes a un dominio especfico.dominio de Sistemas Expertos para la instruccin (tambin conocidos como sistemas tutoriales) incluye sistemas de instruccin en dominios como matemticas, fsica, qumica, ingeniera, medicina entre otros.Los Sistemas Expertos basados en reglas con encadenamiento hacia adelante y hacia atrs son los mejores para este tipo de aplicaciones.

Sistemas expertos para el controlLos Sistemas Expertos para el control modifican de forma adaptativa el comportamiento total de un sistema.Un sistema para el control posee capacidades de interpretacin, diagnstico, pronstico, monitoreo, depuracin y reparacin.El dominio de Sistemas Expertos para el control incluye sistemas para el control de trfico areo, control de lneas de produccin automatizadas, control de equipos de vida artificial en salas de terapia intensiva, entre otros.Sistemas expertos para el control Los sistemas orientados a procedimientos, sistemas orientados a objetos y sistemas basados en reglas con encadenamiento hacia adelante son considerados los mejores para aplicaciones de controlPrincipales reas de aplicacinAdministracin de informacinAgriculturaCiencias militaresControl de procesosDerechoElectrnicaFsicaGeologa IngenieraPrincipales reas de aplicacinMatemticasMedicinaMeteorologaQumicaSistemas de computacin.Administracin de la informacinadministracin de bases de datos (demanda, actualizacin y recuperacin de informacin)desarrollo de interfaces de lenguaje natural para servicios de recuperacin de informacin en bases de datos en lnea (servicios en bibliotecas y centros de informacin de dominio pblico)Agriculturaprediccin de cosechascontrol y diagnstico de plagas y enfermedades de las plantasmejoramiento de cultivos diagnstico y tratamiento de suelosmonitoreo de invernaderos y cultivos en condiciones especiales

Ciencias militarestrabajos de cartografainterpretaciones tcticas de reportes de sensores inteligentesidentificacin de aviones sobre las bases de las caractersticas visualmente observadasasistencia a oficiales en operaciones areas con lanzamiento y recuperacin de aviones sobre un portaavionesasistencia en el anlisis y valoracin de la situacin en el campo de batallaayuda en la identificacin del tipo de radar que ha generado una seal interceptada

Ciencias militaresdeteccin y clasificacin de objetivos a partir de imgenes de sensoresrecomendaciones para la asignacin de recursos en situaciones de combateasistencia a pilotos de aviones de guerra en el control de procedimientos de emergencia en vuelomonitoreo de sensores de navegacin sobre aviones de tctica avanzadaayuda en el diagnstico de problemas o fallas en los avionesCiencias militaresclasificacin de buques a partir de la interpretacin de las imgenes del radardeteccin e identificacin de varios tipos de buques a partir del uso de datos acsticos digitalizadossimulacin interactiva de combates areos y terrestres, asi como medioambientes en los cuales desarrollar y perfeccionar tcticas y estrategias militares

Control de procesoscontrol y monitoreo de procesos en lineas de produccin automatizadas en fbricas e industrias control y monitoreo de procesos en centrales nuclearescontrol y monitoreo de procesos qumicosdiagnstico de fallas en procesos automatizados a partir de la interpretacin de datos obtenidos desde sensores acoplados al proceso

Derechoasistencia en la investigacin de razonamiento legal y argumentacin legal en diferentes dominios de aplicacin de las leyes legalesasistencia en el anlisis de decisiones gobernadas por normas discrecionales.ayuda en la recuperacin de informacin acerca de decisiones y legislaciones de tribunal en diferentes dominios de aplicacin de las leyesasistencia en el razonamiento acerca de casos de leyes civilesasistencia en la evaluacin de casos legales

Electrnicaidentificacin y localizacin de problemas en redes telefnicas con la recomendacin de la reparacin apropiada y mantenimiento rehabilitativoidentificacin y localizacin de problemas en redes elctricas, recomendando la reparacin apropiadaasistencia en el diseo y prueba de circuitos electrnicos

Electrnicaasistencia en el diagnstico de fallas de componentes elctricos y electrnicosasistencia en el diseo y rediseo de circuitos digitales para encontrar especificaciones funcionales alteradasasistencia en la sntesis de circuitos elctricos

Fsicaasistencia en la solucin de problemas en fsica mecnicaasistencia en la solucin de problemas en termodinmicaasistencia en la solucin de problemas en fsica nuclear instruccin inteligente en la solucin de problemas de fsica

Geologainferencia de estructuras geolgicas a partir de la interpretacin de datos relevantes relacionadosasistencia en la deteccin de yacimientos de minerales importantesasistencia en la interpretacin de datos desde troncos de pozos de petrleo

Ingenieraasistencia en el diseo de construccionesasistencia en la determinacin de estrategias de anlisis para problemas particulares de anlisis estructuralevaluacin de la seguridad y perjuicios de una estructura existentediagnstico y tratamiento de reactores nucleares a partir de las lecturas de instrumentos de monitoreoIngenieradeterminacin de las causas de eventos anormales en plantas nuclearesdiagnstico y correccin de fallas en mquinas elctricasinstruccin inteligente en la solucin de problemas de ingeniera

Matemticasinstruccin inteligente en la solucin de problemas de clculo, lgebra, ecuaciones diferenciales y otros dominios de las matemticasasistencia en la manipulacin simblica de expresiones algebraicas encontradas en los problemas de anlisis

Meteorologapronstico del climaprediccin de tormentas severas

Qumica y bioqumicainferencia de la estructura molecular de compuestos desconocidos inferencia de la estructura tridimensional de protenas anlisis de la estructura del DNA asistencia en la sntesis de molculas orgnicas complejasasistencia en la ejecucin de varios tipos de anlisis de secuencias de nucletidosasistencia en la planeacin de experimentos de laboratorio complejossntesis de molculas orgnicas complejas sin requerir la interaccin del usuario

Sistemas de computacindiagnstico y depuracin de fallas en sistemas de software y hardwarecontrol y monitoreo de sistemas operativosinstruccin inteligente de lenguajes y sistemas de computacin

Sistemas de computacinPara este tipo de aplicacin resultan muy tiles los sistemas basados en reglas con encadenamiento hacia atrs. Tambin los sistemas basados en la lgica y la combinacin de sistemas basados en reglas con encadenamiento hacia atrs y sistemas basados en marcos son beneficiosos para este tipo de aplicacin