Introdução à Inteligência Artificial. Agentes Baseados em Conhecimento Representações em rede e estruturadas

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1 Introdução à Inteligência Artificial Agentes Baseados em Conhecimento Representações em rede e estruturadas

2 Representação com ontologias n Como criar esquemas de representação mais gerais e flexíveis. Representar conceitos como: Acções, tempo, objectos, crenças n Definição de uma estrutura geral de conceitos: Ontologia superior independente de um domínio concreto, e aplicável a qualquer domínio n Resolução de Problemas pode envolver várias áreas do conhecimento 2

3 Ontologia Superior do mundo 3

4 Categorias n É necessário organizar os objectos da BC em categorias. O raciocínio é realizado ao nível das categorias n Categoria = conjunto dos seus membros n Relações entre categorias definem herança de propriedades: Todos os alimentos são comestíveis. A fruta é um tipo de alimento. Maçãs são um tipo de fruta. Logo as maçãs são comestíveis. n Fica definida um taxionomia 4

5 Categorias e objectos Relações de composição física n Um objecto pode ser parte de outro: PartOf(Bucharest,Romania) PartOf(Romania,EasternEurope) PartOf(EasternEurope,Europe) n PartOf é um predicado transitivo (e reflexivo), sendo possível inferir que PartOf(Bucharest,Europe) n De forma rigorosa: x PartOf(x,x) x,y,z PartOf(x,y) PartOf(y,z) PartOf(x,z) 5

6 Categorias e objectos Medidas n Objectos têm peso, massa, preço, Valores associados a estas propriedades são medidas. n Quando há escala é necessário: Combinar unidades de medida com valores n Comprimento(L 1 ) = Polegadas(1.5) = Centimetros(3.81). Converter entre unidades: i Centímetros(2.54 x i)=polegadas(i). n Algumas medidas não têm escala: Beleza, Dificuldade, n O mais importante relativamente às medidas é que são ordenáveis. 6

7 Acções, eventos, situações É fundamental raciocinar sobre as consequências das acções. Como ter um registo das localizações Cálculo de Situações: Representar o tempo através de situações estados que resultam da execução de acções 7

8 Cálculo de Situações n n Acções são termos lógicos Situações são termos lógicos com: A situação inicial Todas as situações resultantes de aplicar uma acção da situação. Fluentes são funções e predicados que variam entre as situações n E.g. tem(g 1, S 0 ) n n Também predicados intemporais E.g. Gold(G 1 ) Necessidade de representar o que muda numa situação após uma acção Como representar o que não muda? -> Frame problem 8

9 Eventos e objectos Mentais n Agentes com BC têm crenças e podem inferir novas crenças; n E conhecimento sobre as crenças? E conhecimento sobre o processo de inferência? Necessário modelo dos objectos mentais e dos processos que os manipulam. n Definição de relações entre os agentes e os objectos mentais: acredita, sabe, pretende,. Necessidade de converter uma proposição num objecto reificação Possibilidade de um agente raciocinar sobre as crenças dos agentes 9

10 Categorias Tipos de sistemas n Como organizar as categorias e raciocinar sobre elas? Redes Semânticas n Permite visualização da Base de Conhecimento n Algoritmos eficientes para verificação de pertença a categorias Enquadramentos n Representação estruturada de entidades (classes) que poderão estar parcialmente especificadas n Definição de herança de propriedades Lógicas descritivas (Description logics) n Linguagem formal para construir e combinar definições de categorias. Representação de conhecimento terminológico n Algoritmos eficientes para decidir relações de sub-conjunto / super-conjunto entre categorias. 10

11 Redes Semânticas n Definição de dois tipos principais de relações binárias: Classe / sub-classe Instância de classe n Definição de relações para caracterizar atributos de classes ou instâncias n Existem muitas variantes n Permitem herança de propriedades n Possibilidade de inferência através de ligações inversas ÉirmãoDe vs TemIrmão 11

12 Exemplo de Rede Semântica Relação entre os membros das categorias, não entre as categorias Propriedade dos membros da categoria, não da categoria 12

13 Redes Semânticas n Desvantagens Apenas se definem relações binárias n Pode resolver-se reificando a proposição como um evento. Não permite representação negação, disjunção e quantificação existencial n Valores por omissão Garantidos pelo mecanismo de herança 13

14 Lógicas descritivas n Concebidas para descrever definições e propriedades das categorias Formalização das redes semânticas n Principais tarefas de inferência Subsunção: verificar se uma categoria é subconjunto de outro, por comparação das definições Classificação: Verificar se um objecto pertence ou não a uma categoria. n Envolvem a distinção entre suas componentes: TBox Terminological Box definição das relações entre os conceitos ABox Assertional Box definição dos indivíduos e das classes a que pertencem 14

15 Enquadramentos n Caracterização de um conceito ou situação, com os seus atributos agrupados numa única estrutura o enquadramento Nome: Pessoa AKO: Ser Vivo Estado [omissão]: vivo facetas Calc_vencimento AKO: Ser Vivo Estado [omissão]: vivo Nome: i1 ISA: Pessoa Sexo: f Vencimento [se necessário]: {obter_vencimento} 15

16 Protégé n Editor de Ontologias n Vamos usar para a representação das redes semânticas n n O Editor 16