Elaborado por: Profº Fábio Coêlho Agosto/2012. Elaborado por: Profº Fábio Coêlho Agosto/2012.
Aquisição de Conhecimento Implícito (Aquisição Automática) Álvaro Vinícius de Souza Coêlho...
Transcript of Aquisição de Conhecimento Implícito (Aquisição Automática) Álvaro Vinícius de Souza Coêlho...
Aquisição de Conhecimento Implícito
(Aquisição Automática)
Álvaro Vinícius de Souza Coêlho
Aquisição Automática
• Da Inteligência Artificial
• Aprendizagem de Máquina
• Formalizado segundo um protocolo bem definido
• Papéis a serem desempenhados
• Papel 1: Um cliente
• Papel 2: Um aprendiz
Aquisição Automática
Aprendiz
Cliente
Aquisição Automática
• O cliente: “Isso acontece?” “Isso é verdade?” “Isso vai funcionar?”
• O aprendiz: Verificação da pergunta do cliente junto a uma base de conhecimento
• Uma resposta
• Problema: Como o aprendiz sabe as respostas?
Aquisição Automática
• Papel 3: Um Oráculo
• O oráculo nunca erra. O aprendiz pode consultá-lo para pedir exemplos e contra-exemplos, regras e contra-regras
• O Oráculo fornece subsídios para a aprendizagem
Aquisição Automática
• O aprendiz dialoga com o oráculo, até que sua aprendizagem seja satisfatória.
• Então ele fica disponível para responder ao cliente
Aquisição Automática
Aprendiz
Cliente
Oráculo
Aquisição Automática
• Aprendiz: “O que aconteceu?” “Como é?” “O que é X?” “O que não é X?”
• Oráculo: “Eis os fatos ...” “Funciona assim ...” “Eis os exemplos conhecidos de X ...” “Eis os exemplos conhecidos que não são X ...”
• Problema: Quando concluir que o aprendiz já é “sabido” o bastante?
Aquisição Automática
• Papel 4: Uma sonda• Uma sonda parece um oráculo. Mas sua
função é diferente• Aferir o conhecimento do Aprendiz• Problemas que ele não conhece• Exemplos que ele não viu• Suas respostas são avaliadas e, se
necessário, o Oráculo é acionado
Aquisição Automática
Aprendiz
Cliente
Oráculo
Sonda
Aquisição Automática
• Sonda: “Diga como isso ocorre” “Diga qual é a solução” “Diga se isto é X” “Diga se isto não é X”
• Aprendiz: “Ocorre assim ...” “A solução é ...” “Isso é/não é X”
• Sonda: “Sua aprendizagem está ...”• Problema: Quem decide o que fazer para
que a aprendizagem seja atualizada?
Aquisição Automática
• Papel 5: Um mestre
• Um mestre é tipicamente (mas não necessariamente) humano
• Ele escuta a sonda e dispara ações junto ao oráculo, ao aprendiz e à própria sonda para que a aprendizagem seja bem feita
Aquisição Automática
Aprendiz
Cliente
Oráculo
Sonda
Mestre
Aquisição Automática
• Protocolo MOSCA– Mestre
– Oráculo
– Sonda
– Cliente
– Aprendiz
• O MOSCA é o que se pode dizer um protocolo máximo. Na prática, usa-se subconjuntos dele
Paradigmas da Aprendizagem
• Aprendizagem– “fazer mudanças úteis em nossa mente” Marvin
Minsky– “representa mudanças no sistema, que é
adaptativo no sentido de realizar, de uma próxima vez, a mesma tarefa ou tarefas similares de uma forma mais eficiente e eficaz” H. Simon
Paradigmas da Aprendizagem
• Aprendizagem– “o resultado produzido por um processo em que
se adquire a habilidade de executar novas tarefas que não podiam ser executadas antes, ou então executar melhor antigas tarefas” J. Carbonell
– “a construção ou modificação da representação do que está sendo experimentado” R. Michalski
Paradigmas da Aprendizagem
• Os autores:
– Minsky: O aspecto humano
– Simon e Carbonel: Eficiência
– Michalsky: O reflexo da aprendizagem no sistema
– “o termo aprendizagem não deve ser visto como um termo de significado único e fossilizado, e sim como um termo de semântica flutuante cuja interpretação é função do contexto” – G. Mongiovi
Paradigmas da Aprendizagem
• Técnicas de Inferência – Conhecimento gera Conhecimento
• Inferência – Filosofia
• Duas técnicas “puramente filosóficas”
• Modernamente adiciona-se uma terceira
Paradigmas da Aprendizagem
• Dedução
• Conhecimento que é Conseqüência Lógica de outro
• Logicamente (Modus Ponens):
y
yxx ,
Paradigmas da Aprendizagem
• O exemplo clássico: Sócrates é homem, Todos os homens são mortais logo (dedução) Sócrates é Mortal
• Duas características– Do Geral para o Particular– Do Antecedente para o Conseqüente
• Uma dedução é sempre uma proposição verdadeira (não há erro)
Paradigmas da Aprendizagem
• Indução
• Conhecimento é uma Generalização de outros
• Opõe-se à dedução: infere do Particular para o Geral
Paradigmas da Aprendizagem
• Pode gerar erro
• Exemplos da realidade geram regras sobre esta realidade observada
• Logicamente:
yx
yx
,
Paradigmas da Aprendizagem
• Exemplo Clássico: Ontem o sol nasceu, anteontem o sol nasceu, em todos os dias observados o sol nasceu. Logo (indução) O sol nascerá amanhã.
Paradigmas da Aprendizagem
• Abdução
• Conhecimento é uma derivação do estado atual para o estado anterior que o construiu
• Opõe-se à dedução: infere do Conseqüente para o Antecedente
Paradigmas da Aprendizagem
• Pode gerar erro
• Classicamente representado pelas histórias policiais (Sherlock Holmes)
• Logicamente:
x
yxy ,
Paradigmas da Aprendizagem
• Exemplos:– “Todos os que foram à segunda guerra são
soldados reformados. Logo, aquele soldado reformado foi à segunda guerra”
– Ou a frase famosa de Conan Doyle: “eliminando-se as possibilidades aquilo que restar, por improvável que seja, precisa ser a verdade”
Paradigmas da Aprendizagem
• Os paradigmas
• Estratégias para promover a aprendizagem automática (machine learning)
Paradigmas da Aprendizagem
• São quatro– Conexionista (Redes Neurais)– Genético– Analítico (Dedutivo: Casos, Explanações)– Indutivo
Paradigmas da Aprendizagem
• Conexionista– Uma rede de neurônios interligados por
sinapses• Neurônio: Uma informação com um peso
associado• Sinapses: Conexão entre neurônios,
derivando o conhecimento pela rede
Paradigmas da Aprendizagem
• Conexionista– Três camadas principais:
• Entrada – Neurônios que recebem os dados• Saída – Neurônios que apresentam os
resultados• Intermediária (ou Escondida) –
Processamento e derivação dos resultados intermediários
Paradigmas da Aprendizagem
• Genético– Baseado na teoria da evolução de Charles
Darwin
– Uma solução descrita de um problema pode ser melhorada
– Métodos de combinação de partes de uma solução com partes de outra (cruzamento)
Paradigmas da Aprendizagem
• Genético– Uma nova solução é produzida
– Uma análise (automática ou não) da qualidade desta solução
– Novos seres mais “adaptados”
Paradigmas da Aprendizagem
• Dedutivo– O sistema recebe como entrada um
conjunto de conhecimentos prontos
– Atua sobre este conjunto. Não o constrói
– Sistemas Especialistas: Regras• Um problema é resolvido através de uma
consulta às regras de inferência
Paradigmas da Aprendizagem
• Dedutivo– Raciocínio Baseado em Casos (RBC)
• O sistema usa casos como se fossem regras• Permite uma avaliação parcial, ou por
aproximação (métricas de similaridade)• Cada novo caso é anexado à base de
conhecimento
Paradigmas da Aprendizagem
• Indutivo– O sistema recebe um conjunto de fatos
– Constrói uma descrição (conjunto de regras) do domínio
– Do ponto de vista do usuário, funciona como uma rede neural
O conjunto de Treinamento
• Também chamado Trainning Set
• Serve para apresentar a um sistema indutivo (Rede Neural ou Algoritmo de Aprendizagem Indutiva) um conjunto de fatos (exemplos) de um domínio
• É o trabalho do Oráculo no MOSCA
O conjunto de Treinamento
• Alternativamente parte do CT é reservada para se aferir o conhecimento
• É o trabalho da Sonda no MOSCA
• O Aprendiz é o sistema que está construindo sua base de conhecimento
O conjunto de Treinamento
• Qual a diferença entre a base de conhecimento gerada por uma rede neural e por um algoritmo indutivo?– Do ponto de vista da funcionalidade Nenhuma– Do ponto de vista da explanação e da
justificativa, as redes são impraticáveis (por isso ditas sub-simbólicas)
O conjunto de Treinamento
• De modo geral– Geração de hipótese– Avaliação de hipóteses junto ao CT (função de qualidade)– Um veredicto: hipótese aceita ou não
Geração de hipóteses
Verificação de hipóteses
veredicto
hipótese
Conjunto de treinamento
Função de qualidade
O Processo de Aquisição• São várias etapas• Podem ser repetidas total ou
parcialmente a depender dos resultados
O Processo de Aquisição
• Preparação dos Dados– Seleção: identificar quais e de onde
– Pré-processamento: falhas, inconsistências, etc.
– Transformação: adequar dados aos algoritmos
O Processo de Aquisição
• Garimpagem: aplicação de um método prático
• Análise e Assimilação: o conhecimento é relevante e acionável?
Aquisição de Conhecimento Implícito
FIM!
“Dura Lex sed Lex – A Lei é dura mas é a lei.Para os ricos, Dura Lex, sed Latex, porque Latex estica”
Fernando Sabino.Escher