Sistemas Expertos Pioneros

 

Sus inicios datan a mediados de los años sesenta. Durante esta década los investigadores Alan Newell y Herbert Simon desarrollaron un programa llamado  GPS (General Problem Solver; solucionador general de problemas). Podía trabajar con criptoaritmética, con las torres de Hanoi y con otros problemas similares. Lo que no podía hacer el GPS era resolver problemas del mundo real, tales como un diagnóstico médico.
– En 1967 se construyo el DENDRAL, la ficción de dicho SE era identificar estructuras químicas moleculares a partir de su análisis espectrográfico.
MYCIN para consulta y diagnóstico de infecciones de la sangre. Este sistema introdujo nuevas características: utilización de conocimiento impreciso para razonar y posibilidad de explicar el proceso de razonamiento.
EMYCIN, (MYCIN Esencial) este sistema utilizaba el motor de inferencias lo cual da como resultado un sistema vacío o shell (concha).
TIERESIAS. El cometido de este sistema experto era el de servir de intérprete entre MYCIN y los especialistas que lo manejaban, a la hora introducir nuevos conocimientos en su base de datos.
SACON, utilizado para estructuras de ingeniería.
PUFF, para estudiar la función pulmonar.
UIDON, para elegir tratamientos terapéuticos.
HERSAY, que intentaba identificar la palabra hablada.
PROSPECTOR, utilizado para hallar yacimientos de minerales.
– Del sistema experto PROSPECTOR se derivó el shell KAS (Knowledge Adquisition System).

Ciclo de vida de los sistemas expertos

Se basan principalmente en procesos heurísticos antes que algorítmicos. Si bien los software convencionales, involucra la representación de procedimientos algorítmicos bien defibnidos y conocidos, los SE involucran representación de conocimiento heurístico. Se debe utilizar técnicas de transferencia denominada Adquisición del Conocimiento.

  • Análisis del problema: Se encarga de valuar el problema y los recursos disponibles para determinar la aplicación de una solución basada en conocimiento. Se trata de desarrollar análisis costo-beneficio del SE. Se puede requerir de una investigación de mercadoo un examen profundo del propósito del sistema pedido, para determinar la efectividad del costo del sistema.
  • Especificación de Requerimientos: Formalizar y poner por escrito lo que fue adquirido durante la fase de análisis. Determinar los objetivos del proyecto, y establece los medios para obtener dichos objetivos. La experiencia demuestra que sin tener especificaciones no es posible diseñar un SE de real utilidad. El documento de especificaciones debe plantear claramente y discutir los objetivos y las características del sistema, el entorno del usuario, y las limitaciones.
  • Diseño preliminar: Considera las decisiones de alto nivel necesarias para preparar y desarrollar rápidamente el prototipo inicial. Determina la herramienta escogida para construir el prototipo, y la selección de los expertos. Puede ser necesaria una considerable recopilación de conocimiento tanto de los expertos, como de fuentes impresas/electrónicas, para poder tomar decisiones sólidas.
  • Prototipo inicial y evaluación: Etapa clave debido a que todas las decisiones tomadas en el diseño preliminar deben ser ya sea confirmadas, rectificadas o desechadas, sobre la base del conocimiento recopilado de los expertos en el proceso hasta completar esta etapa. El prototipo inicial debe verse como el sistema completo, excepto que estará limitado en su cobertura. Debe incluirse una bien definida interfaz con el usuario y un robusto subconjunto de conocimiento de tal forma que los usuarios puedan juzgar su aceptabilidad.
  • Diseño Final: Selección de las herramientas y de los recursos necesarios para desarrollar el sistema a ser entregado. Selección del modelo para representar el conocimiento. Lo anterior inside en la herramienta que será seleccionada.  Se recomienda realizar una descripción gráfica de los diferentes módulos del sistema.
  • Implementación: Puede consumir la mayor parte del tiempo del ciclo de vida de un SE, aun cuando exista un excelente diseño. La implementación comprende el proceso completo de adquisición del conocimiento para todos los módulos o subsistemas. En esta etapa tiene lugar el desarrollo incremental.
  • Pruebas: Se desea asegurar la calidad del SE, especialmente a medida que el SE es más grande y complejo, o es de aplicación crítica. El Plan de Prueba debe incluir procesos de verificación y validación.
  • Ajuste de diseño: A medida que el trabajo avanza y los ingenieros cognoscitivos o del conocimiento, tienen a la vista los problemas detectados, deben realizar los ajustes necesarios al inicio de cada iteración.
  • Instalación, Implementación y Mantenimiento: En la etapa final del ciclo de vida de un SE se traslada el sistema desarrollado, como un producto operativo hacia el entorno de los usuarios.

Diferencia de los SE con el ciclo de vida de los sistemas tradicionales

Sistema Tradicional

Sistema Experto

Consiste en varias etapas de desarrollo comienza con la necesidad de un usuario o cliente.
Tiene varias fases de desarrollo pero no casi las aplica a todas.
Depende del problema y elige un tipo de modelo a trabajar, ya sea espiral etc.
Aplica nuevos mecanismos
Conocimiento y lógica de proceso mezclados en un programa.
Base de Conocimientos y Mecanismos de Inferencia separados.
No explican por qué se necesitan los datos ni porqué se llegó a un resultado.
Sí lo explican.
Es difícil efectuar cambios en los conocimientos programados.
Es más fácil modificar la BC.
Necesitan información completa para operar.
Deben ser más tolerantes para operar aún con alguna información desconocida.
Manejan datos cuantitativos.
Manejan datos cualitativos.
Ciclo de vida de un Sistema Tradicional
El ciclo de vida es un proceso de varias etapas que comienza con la necesidad de un usuario o cliente, produce un software que satisface esa necesidad y termina con el desecho de la aplicación. El proceso se lleva a cabo mediante varias etapas. Usualmente estas etapas son:
  • Planificación
  • Análisis
  • Diseño
  • Implementación
  • Prueba
  • Instalación
  • Mantenimiento
Ciclo de vida de un Sistema Experto
El ciclo de vida consiste de seis fases.  Este ciclo no es fijo.  Como los expertos con frecuencia tienen problemas para explicar sus soluciones, los problemas tienen que fraccionarse en subproblemas antes que las soluciones puedan quedar definidas (Weitzel y Kerschberg, 1989).  Cada fase puede necesitar de varias iteracciones antes de que un sistema completo pueda ser desarrollado.  Ahora describiremos estas fases.
La fase 1 consiste en encontrar un problema apropiado para un sistema experto, localizar un experto para contribuir en el conocimiento maestro, establecer un enfoque preliminar, analizar los costos y beneficios y finalmente preparar un plan de desarrollo. La mayor parte de los sistemas expertos se enfocan en una especialidad estrecha.
El punto importante al principio de la etapa de diseño es evitar problemas complejos que están más allá del conocimiento maestro de los diseñadores.
La fase 2 consiste del desarrollo de un prototipo de sistema.  El prototipo del sistema es una versión en pequeño del sistema experto diseñado para probar supuestos sobre cómo codificar los hechos, las relaciones y el conocimiento más profundo del campo del conocimiento maestro.  Entre otras tareas de esta fase, se incluyen.
  • Aprender sobre el dominio y la tarea.
  • Especificar los criterios de desempeño.
  • Seleccionar una herramienta para construir un sistema experto.
  • Desarrollar un plan de implantación.
  • Desarrollar un diseño detallado para un sistema completo.
La fase 3 es el desarrollo de un sistema completo.  El desarrollo de un sistema a escala es probablemente la etapa más compleja del esfuerzo.  La estructura central de todo el sistema debe ser determinada; esta es la base de conocimientos debe extenderse a la base de conocimientos totales de manera congruente con el mundo real, y debe desarrollarse la interface con el usuario.
La fase 4 es la evaluación.  Cuando el experto y el ingeniero de conocimiento quedan satisfechos de que el sistema está completo, puede ser probado ya contra los criterios de desempeño establecidos en etapas anteriores
La fase 5 es la integración del sistema.  Una vez construido, el sistema experto debe ser integrado al flujo de los datos y patrones de trabajo de la institución.
La fase 6 es el mantenimiento del sistema.  Como cualquier sistema, el ambiente en el que el sistema experto opera está en cambios continuos.  Esto significa que el sistema experto debe también cambiar de manera continua.

 

Fuentes: SEP, SET,SIS.EXP.,

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