Aquisição de Conhecimento
Implícito
(Aquisição Automática)
Álvaro Vinícius de Souza Coêlho
[email protected]
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 contraexemplos, 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
Oráculo
Aprendiz
Cliente
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
Oráculo
Aprendiz
Sonda
Cliente
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
Mestre
Oráculo
Aprendiz
Sonda
Cliente
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):
x, x  y
y
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:
x, y
x y
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:
y, x  y
x
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
veredicto
hipótese
Verificação
de hipóteses
Função de
qualidade
Conjunto de
treinamento
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!
Escher
“Dura Lex sed Lex – A Lei é dura mas é a lei.
Para os ricos, Dura Lex, sed Latex, porque Latex estica”
Fernando Sabino.