Especificação de uma Base
de Conhecimento
Fred Freitas
CIn - UFPE
Roteiro
Níveis de Conhecimento
Engenharia de Conhecimento
Vocabulário
Classes, objetos e relações
Herança
Fatos terminológicos
Objetos abstratos (reificação)
Dedução
O que não especificar numa BC
Para termos um SBC, precisamos de...
Uma (ou mais) base(s) de conhecimento,
que expresse(m) o universo de discurso
modelado
– Vocabulário, terminologia, conceitos, relações
entre eles, objetos, situações, etc
Um motor de inferência que atue sobre esta
base, que deve
– Ser bem fundamentado em termos lógicos
(formalismo de representação de conhecimento)
– Ele deve ser capaz de explorar o máximo a
expressividade da BC para a dedução
Sistemas Baseados em
Conhecimento
Conceito básico: Separação entre o
conhecimento e o processo
dedutório ou inferência
A
concepção
passa
por
3
especificações consecutivas:
–O
nível
de
conhecimento
epistemológico
– O nível lógico
– O nível de implementação
ou
Engenharia de Conhecimento
Nível de
Conhecimento
Nível Lógico
Nível de
Implementação
AQUISIÇÃO
FORMALIZAÇÃO
linguagem natural
linguagem de
representação de
conhecimento
linguagens de
programação
IMPLEMENTAÇÃO
BC
REFINAMENTO
Engenharia de conhecimento
Objetivo: transformar o conhecimento
que temos acerca do domínio em
sentenças manipuláveis pelo motor de
inferência
– Deve favorecer o reuso de conhecimento
– Como em qualquer sistema, possui um
ciclo de desenvolvimento, engenheiros, etc
– Detalhes quando vermos sistemas
especialistas
O que especificar??
Sempre pensar em domínio restrito
Exemplo: novela , numa cidade pequena e
cheia de escândalos
Precisamos especificar:
–
–
–
–
Vocabulário
Classes de objetos
Relações
Fatos (objetos, instanciações de relações e
axiomas)
– Conhecimento terminológico (o que significam as
classes e relações)
Vocabulário
Classes
– Na novela, pessoas, homens, mulheres,
animais, fantasmas, corporações, lugares,
objetos estranhos, ...
Objetos (ou indivíduos nomeados ou
símbolos de constante)
– Maria e João Carlos, Fido (animal), faca1,
SeguradoraCorrupta, apóliceDeZé, ...
– Podem haver múltiplos identificadores
(João Paulo e Macaxeira,...)
Vocabulário (cont.)
Atributos – rico, bonito, falido, ...
Relações – predicados n-ários
– casadoCom(JoãoPaulo, Maria),
mora(Maria,end1), cabelereira(Tonha,
JoãoPaulo),...
Funções – melhorAmigo(Maria),...
– Retorna só um objeto ou valor
– Se não houver essa garantia, é melhor
fazer um predicado
Fatos
Propriedades dos objetos
– rico(João), ¬bemCasado(Zé),
fechadaParaReparos(RestRangão),...
Igualdades
– Sinonímia: emp1 = seguradoraCorrupta
– Pode ser uma função:
JoãoPaulo = CEO(emp1)
melhorAmigo(Zé)=João
Fatos Complexos
Fórmulas em LPO
– y rico(y)^homem(y)  ama(y,Jane)
Representando exceções:
– y mulher(y)^y ≠ Jane  ama(y,João)
Fatos gerais:
– xy ama(x,y)  ¬chantageia(x,y)
– x adulto(x)^chantageia(x,João)
Disjunções de fatos:
– ama(Jane,João) v ama(Jane,Zé)
Fatos Complexos
Fechos:
– y advogado(y)  y=Jane v y=Zé v …
– xy casadoCom(x,y)  (x=tonha ^
y=Tonho) v …
Desigualdades
– Jane ≠ João
Todos estes fatos são importantes na
inferência
Fatos terminológicos
Disjunções de classes:
– y homem(y)  ¬mulher(y)
Subclasses:
– y cirurgião(y)  médico(y)
– Tudo o que é válido para médicos, o é tb
para cirurgiões, mas não o contrário
Exaustividade
– y adulto(y)  homem(y) v mulher(y)
Fatos terminológicos
Simetria:
– x,y casadoCom(x,y)  casadoCom(y,x)
Inversos:
– x,y filho(x,y)  genitor(y,x)
Restrições de tipos:
– x,y casadoCom(x,y)  pessoa(y) ^
pessoa(x)
Definições completas:
– x homemRico(x) = homem(x) ^ rico(x)
Dedução
Anteriormente, deve-se especificar que
questões de competência uma BC deve
responder
– “João é casado com John?” – Fácil!
– “Existe alguma companhia cujo CEO ama
Jane?” – precisa de dedução...
BC |= x Companhia(x)^ama(CEO(x), Jane)?
Toda interpretação I que satisfaz BC deve
satisfazer também esta sentença
(conseqüência lógica)
Dedução (cont.)
Supondo que na BC estão as sentenças:
– Rico(João), homem(João), CEO(fic)=João
– y rico(y)^homem(y)  ama(y,Jane)
– Portanto, deduz-se que ama(CEO(fic), Jane)
– Temos ainda que fic=seguradoraCorrupta e
Companhia(seguradoraCorrupta)
– Portanto, em todas as interpretações,
BC |= x Companhia(x)^ama(CEO(x), Jane) é T
Pois Companhia(fic)^ama(CEO(fic), Jane)
Possibilidades de Dedução
Satisfatibilidade de uma sentença
Que objetos a satisfazem
...
Consulta de uma sentença complexa
– “Se nenhum homem está chantageando
João, então ele está sendo chantageado
por alguém que ele ama?”
Dedução mais complexa
x (homem(x)  ¬chantageia(x,João))
 y ama(João, y)^chantageia(y,João)?
Então se supomos
– x (homem(x)  ¬chantageia(x,João))
chegaremos a
– y ama(João, y)^chantageia(y,João)?
Nossa BC atual e
algumas inferências
x adulto(x)^chantageia(x,João)
y adulto(y)  homem(y) v mulher(y)
x (homem(x)  ¬chantageia(x,João)) (por
suposição)
– |= y mulher(y)^chantageia(y,João)?
ama(João,Jane)
y mulher(y)^y ≠ Jane  ama(y,João)
xy ama(x,y)  ¬chantageia(x,y)
–
–
–
–
|=
|=
|=
|=
y mulher(y)^y ≠ Jane  ¬chantageia(x,y)
chantageia(Jane,João)
ama(João,Jane)^chantageia(Jane,João)
y ama(João, y)^chantageia(y,João)?
Reificação
Transformar uma relação numa classe
para ter mais flexibilidade em termos de
aridade
Original: compra (Zé, carro1) ou
compra(Zé, carro1, C&A) ou compra(Zé,
carro1, C&A, 10000)...?
Refificado: compra(cp) ^ agente(cp)=Zé
^ objeto(cp) = carro1 ^...
Dando significado às definições
casadoCom(x,y) é suficiente?
E casadoAnteriormenteCom(x,y)?
E reCasado(x,y)?
Como separá-los?
– Reificando casamento(c) com uma
relação data(c) e
– Reificando divórcio(c)
– Redefinir casadoCom, reCasado, etc em
função de casamento(c) e divórcio(c)
Dando precisão à inferência
Ontologias (gerais) garantem inferências
precisas, por fornecerem um vocabulário
semântico básico de coisas do dia-a-dia
– Quantidades, dimensões, tempo, locais, ...
Melhora também a modelagem
– Opção 1: idadeAnos(suzy) = 14 e
idadeMeses(suzy) = 172
– Opção 2: anos(idade(suzy)) =14 e meses(x) =
12*anos(x)
– Opção 3: ontologias especificas de matemática
(com quantidades, operações, etc), tempo
(pontosNoTempo, duração, intervaloDeTempo,
etc) e as conversões são automáticas
O que não está na nossa BC
Fatos estatísticos e probabilísticos:
– Metade das companhias fica no Recife
Antigo.
– Quase nenhum empregado é confiável.
Fatos prototípicos e exceções:
– Carros têm 4 rodas.
– Pássaros geralmente voam.
Fatos intencionais:
– João acredita que Onofre o chantageia.