O Sistema ARCHES de Winston

Incremental

Aprende conceitos estruturais
Aprende o conceito de um arco através de
exemplos e contra-exemplos a ele fornecidos
O Sistema ARCHES de Winston
(Cont)
1. É um arco
3. Não é um arco
2. Não é um arco
4. É um arco
Conceito (Sistema ARCHES de
Winston )
1. Um arco consiste de três partes, dois postes e um
lintel
2. Os dois postes têm forma retangular enquanto que
o lintel pode ser uma classe de polígonos. Isto pode
ser concluído dos exemplos 1 e 4
3. Os dois postes não podem se tocar. Isto pode ser
concluído do exemplo negativo 2
4. Os dois postes devem suportar o lintel. Isto pode
ser concluído do exemplo negativo 3
Aprendizado por Exemplos:
Sistema Arches
a. Um arco consiste de três partes,
dois postes e um lintel
1. É um arco
(+)
3. Não é um arco
(-)
2. Não é um arco
(-)
b. Os dois postes têm forma
retangular enquanto o lintel pode
ser uma classe de polígonos. Isto
pode ser concluído dos exemplos
1e4
c. Os dois postes não podem se
tocar. Isto pode ser concluído do
exemplo negativo 2
4. É um arco
(+)
d. Os dois postes devem suportar
o lintel. Isto pode ser concluído do
exemplo negativo 3
Aprendizado de um Conceito C em
Arches
Para aprender um conceito C de uma dada seqüência de
exemplos E1, E2, ..., En, na qual o primeiro exemplo E1
deve ser obrigatoriamente um exemplo positivo de C, faça:
1. Adote E1 como hipótese inicial H1 sobre C
2. Processe todos os exemplos restantes da seguinte forma:
Para cada Ei (i = 2, 3, ...) faça
(a) Compare a hipótese corrente Hi-1 com Ei; seja D o
resultado dessa comparação (diferença entre Hi-1 e Ei)
(b) Atualize Hi-1 de acordo com D, verificando também se
Ei é um exemplo positivo ou negativo. O resultado desta
atualização é uma hipótese refinada Hi sobre C.
O resultado final deste procedimento é Hn, que representa o
entendimento do sistema sobre o conceito C.
Aprendizado de um Conceito C em
Arches
 As duas operações principais do algoritmo visto são a
comparação e a atualização da hipótese corrente, que,
para serem implementadas, precisam ser refinadas.
 Deve ser observado que ambas as operações não são
fáceis de implementar e variam bastante entre os
diferentes sistemas de AM que as utilizam.
Redes Semânticas
Redes Semânticas são
essencialmente grafos nos quais
os nós correspondem a entidades
cujas ligações indicam as relações
entre essas entidades.
Representação dos Exemplos
H1
E2
-
suporta suporta
suporta suporta
é_um
retângulo
retângulo
encosta
E3
E4
-
+
suporta suporta
é_um
é_um
retângulo
triângulo
retângulo
é_um
Exemplo
H1
suporta suporta
retângulo
H1 torna-se a hipótese corrente do que
um arco é
E2
-
suporta suporta
é_um
retângulo
 A diferença D entre H1 e E2 é a relação
extra, encosta, em E2. Como esta é a única
diferença, o sistema conclui que esta relação
extra é a razão de E2 não ser um arco.
 O sistema atualiza então a hipótese corrente
H1, aplicando o seguinte princípio de
aprendizado heurístico:
Se
o exemplo é negativo e
o exemplo contém a relação R que não
está na hipótese corrente H
encosta
E2 é um contra-exemplo de um arco
H2
suporta
suporta
retângulo
não_deve_encostar
H2 é uma hipótese mais específica que H1.
Então
proíba R em H (adicione não_deve_R
em H)
 Aplicando-se esta regra a H1, obtém-se
uma nova hipótese H2, que possui uma
ligação extra não_deve_encostar. Então dizse que H2 é uma hipótese mais específica
que H1.
Exemplo
Observar que as duas ligações suporta,
presentes em H2 , não estão presentes em
E3. Então, é necessário que o sistema escolha
uma das explicações:
H2
suporta
suporta
retângulo
1. E3 não é um arco porque a ligação
suporta à esquerda está faltando
não_deve_encostar
Hipótese corrente
E3
2. E3 não é um arco porque a ligação
suporta à direita está faltando
-
3. E3 não é um arco porque ambas as
ligações suporta estão faltando
retângulo
Outro exemplo negativo de um arco
H3
devedevesuportar suportar
retângulo
não_deve_encostar
Nova hipótese
 Supondo que o aprendiz, que é mais
“radical”, escolha a explicação 3, então ele
chega numa nova hipótese H3.
 Para manipular a falta de ligações podemos
usar a regra da condição-ação:
Se
o exemplo é negativo e
o exemplo não contém a relação R que está
presente na hipótese corrente H
Então
R deve ser uma condição necessária na nova
hipótese.
(adicione deve_R em H).
Exemplo
 Observar que a mentalidade do aprendiz pode ser
modelada, tanto para eleição das explicações referentes
às diferenças entre hipóteses, quanto pela eleição do tipo
de regra condição-ação a ser utilizada;
 Variando essas regras, o estilo de aprendizado pode
variar entre dois extremos: em um deles tem-se um
aprendizado cauteloso, prudente e precavido, no outro
tem-se um aprendizado tipo “radical”.
Exemplo
H3
 Comparando E4 com H3: em E4 a parte
de cima é um triângulo e em H3 é um
retângulo;
devedevesuportar suportar
retângulo
 Observamos que tanto retângulo quanto
triângulo
são
pólígonos
convexos
(conhecimento de fundo);
não_deve_encostar
Hipótese corrente
E4
+
suporta suporta
é_um
é_um
triângulo
retângulo
Outro exemplo positivo de um arco
H4
devedevesuportar suportar
é_um
polígono_convexo
retângulo
não_deve_encostar
Nova hipótese
é_um
 Logo, podemos atualizar a hipótese
corrente para obter a hipótese H4. Diz-se
então, que a hipótese corrente foi
generalizada.
Exemplo
H4
devedevesuportar suportar
 A nova hipótese agora permite que a
parte de cima seja um trapézio, por
exemplo, mesmo que não tenha sido
mostrado nenhum arco com um trapézio.
é_um
polígono_convexo
retângulo
Nova hipótese
novo_objeto
suporta
suporta
é_um
trapézio
é_um
retângulo
Um novo objeto e sua representação
 Se for mostrado este novo exemplo ao
sistema, ele será classificado pelo sistema
como arco, pois sua representação em rede
semântica satisfaz completamente o
conceito de arco aprendido pelo sistema
(i.e. a hipótese H4 ).