Overzicht

• Kennissystemen?• Projectopgave• Overzicht van de verschillende concepten• Uitwerking van een voorbeeld

– Voorbeeld van hoe een projectje uitgewerkt wordt.

– Uitleg v/d belangrijkste begrippen v/h boek

(Kunstmatige) Intelligentie• Moeilijk te definieren

– flexibel, adaptief gedrag in complexe omgeving

– gebruik van symbolen en abstracties

– leven in gemeenschap

– zelfbesef

• Gedragsmatig– eenvoudig verband sensoren actuatoren (reactief)

– zwakke modellen van de realiteit

• Cognitief– kennis: modellen, verklaringen geven, verantwoording

– representatie, probleemoplossen, leren, kennisoverdracht)

(

Kennissystemen

• representeren van menselijke kennis zodat ze mechanisch kan gebruikt worden

• “actief aantekeningenboekje”– feiten

– algemene waarnemingen

• gebruikt voor de kennis die erin ligt opgeslagen• toegang op intelligente wijze

Projectopgave

• Bedoeling: leerstof in de praktijk brengen• Uitwerking van een mini-kennissysteem

– taakstructuur

– modellen

– implementatie

• Probleemgebied naar keuze• Deadline: 19 januari (?)

3 niveau’s

• kennisniveau:

– domeinkennis = domeinmodellen + oplossingsmethoden

• symboolniveau:– implementatie van modellen, taken, methoden

• fysiek niveau– representatie van symboolniveau in computer

modellen

methoden taken

Taken

• taak: samenhangende reeks activiteiten– 1 hoofdtaak, meerdere deeltaken

• taakopsplitsingsmethode: – opsplitsing in deeltaken, toekennen van volgorde a/d

deeltaken (verdeel & heers, toenemende verfijning,…)

• taakstructuur– beschrijving van de uit te voeren taken

– “wat moet er gedaan worden”

– specifieert geen volgorde

Modellen (1)

• Model = beschrijving v/e object of verzameling objecten– eigenschappen; relaties tussen objecten; history

• Probleemoplossen als modelleren“modellen construeren en gebruiken intelligentie”

kennis = informatie die gebruikt wordt om voor formulering en uitbreiding van modellen

• In principe: elk gebruik van waarnemingen om te reageren = modelleren– focus op 1 of enkele kenmerken

– object wordt volledig in dat licht bekeken

– “hoe moet het gedaan worden”

Modellen (2)

• Belangrijk deel van de analyse: – verkrijgen van inzicht in de soorten modellen en de

datastroomrelaties tussen de verschillende modellen

– modeldiagram

• Grafische representatie: semantische netwerken• Soorten: aspect waarop het model zich focust

– classificatiemodel: soorten vinken

– structuurmodel

– causaal model: oorzaak-gevolgrelatie tussen componenten

– functioneel model: welke functies worden vervuld i/h systeem

Modellen (3)• casusmodel

– bevat gegevens over 1 specifiek geval

– vb. waargenomen symptomen: blauwe rook

• domeinmodel– bevat mogelijke gegevens die alle gevallen bestrijken

“verzameling casussen”

– vb. opsomming van mogelijke symptomen: blauwe rook, witte rook, geen trekkracht, veel lawaai,...

• procesmodel– beschrijft het redeneerproces

– enkel als de probleemoplosser ook over het redeneerproces redeneert

Modellen (4)

• uitbreidingsmodel– uitbreiding v/e casusmodel tot het genoeg informatie

bevat om mee verder te werken

– extern (vb. vragen stellen)afleiding van nieuwe feiten op basis van domeinkennis

• afbeeldingsmodel– afbeelden van een model op een ander

– overgang van één taak naar de volgende

Oplossingsmethoden (1)

• procedure die de uitbreiding of consultatie van de verschillende modellen doet, om een bepaald doel te bereiken

• sturende structuur (stuurdiagram), vb. lin. classificatie

• implementatie: regelgebaseerde systemen– IF conditie THEN actie

klasseninitialiseren

volgendeklasse

alle kenmer-ken testen geslaagd

1 stemt nietovereenniet geslaagd

geen klassenmeer

alle stemmenovereen

Oplossingsmethoden (2)

• lineaire classificatie:– enkel uitbreiding van het casusmodel

– statisch domeinmodel

• differentiatie– zoek het meest distinctieve kenmerk van een reeks klassen

• heuristische classificatie• uitputtend zoeken (exhaustive search)

– initieel casusmodel wordt uitgebreid op alle mogelijke manieren

• beperkingenpropagatie (constraint propagation)– c=5(f-32)/9

Oplossingsmethoden (3)

• Data-directed (voorwaarts redeneren)– toepasselijke regel: conditie vervuld

• Goal-directed (achterwaarts rederen)– toepasselijke regel: doel vervuld; daarna testen of

conditie geldt.

Implementatie van modellen (1)

• Object = representatie v/e casusmodel– eigenschappen (properties)

– attributen

– relaties ( rol)

• Type = klasse van objecten• Feiten & beschrijvingen

– beschrijving moet geëvalueerd worden om waarheidswaarde te kennen

– rollen

• Representatie: frames– velden: naam + waarde (eig, attr, rel)

vocabulaire

Implementatie van modellen (2)

• uitbreiding v/e modelafbeelding v/e model

• IF x THEN y– x: conditie = feiten die aanwezig moeten zijn

– y: acties

• Regels worden uitgevoerd in de context van een object– object = casusmodel dat uitgebreid wordt

• Verschillende toepasbare regels conflict

regels (taakuitvoeringsmethoden)

Implementatie in regels (2)

• Structureren van regelverzamelingen– opsplitsen van regelverzamelingen

– context-mechanisme: regel enkel toepasbaar in één context

• Hiërarchie in KAN:– investigate

Uitwerking van mini-kennissysteem

• Onderwerp: analyse van motorproblemen• Concreter: “Gegeven uitwendig zichtbare

symptomen, welk onderdeel is schuldig?”

Fase 1

• brainstorm

• gebruik de uiteindelijke functie van het kennissysteem als leidraad

• Verschillende modellen enz. zullen nog niet met elkaar overeenstemmen niet erg!

Taakstructuur

• Doel van het systeem:– op basis van symptomen proberen te achterhalen welke

component in een automotor faalt

• Eerste taakstructuur:– verzamel symptomen

– classificeer symptomen om tot een diagnose te komen

– zoek een remedie

• Wat is het doel van elke taak?

Verzamel symptomen

• “Wat kan er mis gaan?”– blauwe rook uit de uitlaat

– witte rook uit de uitlaat

– start niet

– weinig of geen trekkracht

– schokkert bij het optrekken

– oververhitting

• Sommige symptomen: meerdere oorzaken– niet starten: batterij leeg, startmotor kapot, startslot

kapot,...

Modellen

• Welke modellen kunnen we gebruiken?– Welke aspecten zijn relevant voor het bepalen van de

falende component?

– componentmodel

– symptoommodel

– functiemodel

– symptomen functies

– functies componenten (extra vragen nodig om na te gaan welke individuele componenten stuk zijn)

• Welke niet?– ruimtelijk model (alle motoren zijn anders)

Componentenmodel

motor

motorblok

oliepomp

waterkanalenoliekanalen stroomverdeler

waterpomp krukas

cilinderkop

kleppen

carburator

Functiemodel

• Dingen die de motor doen falen als ze niet werken

brandstoftoevoerkoeling

watertransport

radiatie ontsteking

genereren v/e vonk

opwekken v/ HS

smering

olietransport

symptoom functie model

• Welk symptoom heeft invloed op welke functie?– Blauwe rook verbranding v. olie

probleem met olie-afdichting

– witte rook verbranding v. koelmiddel probleem met water-afdichting

– weinig trekkracht probleem met compressie

– oververhitting probleem met koeling

functie component model

• Welke componenten vervullen samen welke functie?

watertransport

waterpomp

thermostaat

waterkanalen

radiatie

radiator

vonkgeneratie

bougie

opwekking HS

contactpuntencondensator

batterijbobijn

Nieuwe taakstructuur

• verfijning; preciezere formulering van de taken• verzamel symptomen• bepaal welke functie(s) verstoord word(t)/(en)

door symptoom x?• identificeer mogelijke kapotte componenten

– toegelaten om over onderdelen specifieke vragen te stellen

Modeldiagram

gebruiker symptoommodel

symptoomcasusmodel

symptoom functiemodel

functiecasusmodel

functie componentmodel

componentcasusmodel

Fase 2

• Beslissen welke gevallen het uiteindelijke systeem zal aankunnen

• Op elkaar afstemmen van de relevante modellen gevonden tijdens de brainstorm– evt. toevoegen of weglaten van gevallen

Nieuw symptoommodel

• Vereenvoudiging (voorbeeld)– blauwe rook uit uitlaat

– oververhitting

– weinig of geen trekkracht

Nieuw functiemodel• olie-afdichting• koeling• energieconversie

Nieuw componentenmodel

motor

motorblok

waterkanalen

waterpomp thermostaat

cilinderkop cilinderkoppakking

Vertaling in regels

(define (rule symptoom-rules) temperatuur-regel

(if (== (>> symptomen) (temperatuur te-hoog)))

(then (investigate koeling-rules)))

motormodel

symptomen koeling

attribuut probleemfunctieattribuut probleemcomponent

rule rook-rulerule temperatuur-rulerule compressie-rule

property waterkanalen-vrijproperty waterpomp-werktproperty thermostaat-werkt

rule waterkanalen-rulerule waterpomp-rulerule thermostaat-rule

attribuut rookattribuut temperatuurattribuut trekkracht

Niet in voorbeeld

• combinaties van symptomen die op een bepaalde fout wijst– Eenvoudig te implementeren: geen rechtstreekse

afbeelding symptoommodel functiemodel

• redeneren met probabiliteiten• …