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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁFACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMAS COMPUTACIONALESDEPARTAMENTO DE COMPUTACIÓN Y SIMULACIÓN DE SISTEMASPROYECTO N° 1TUTORIAL DE EXPERT SYSTEM BUILDERPROFESOR:Modaldo TuñónESTUDIANTE:Francisco Pulice Rojas 8-929-GRUPO:1IL-FECHA DE ENTREGA:5 DE SEPTIEMBRE DE 2018“camino...

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMAS COMPUTACIONALES DEPARTAMENTO DE COMPUTACIÓN Y SIMULACIÓN DE SISTEMAS PROYECTO N° 1 TUTORIAL DE EXPERT SYSTEM BUILDER

PROFESOR: Modaldo Tuñón

ESTUDIANTE: Francisco Pulice Rojas

8-929-988

GRUPO: 1IL-132

FECHA DE ENTREGA: 5 DE SEPTIEMBRE DE 2018

“camino a la excelencia a través el mejoramiento continuo”

ÍNDICE INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………..3 Mapa Mental ES-Builder……………………………………………………………………..4 Expert System Builder 1. ¿Qué es?.......................................................................................................5 1.1.

Origen

1.2.

Aplicaciones más comunes

2. ¿Cómo lo obtengo?.......................................................................................7 2.1.

Creándonos una cuenta

2.2.

Paquetes y licencias

3. Como funciona……………………………………………………………………14 3.1.

El universo del discurso

3.2.

Árbol de decisiones

3.3.

Atributo

3.4.

Valor

3.5.

Conclusion

4. Creándonos un proyecto…………………………………………………..........17 4.1.

PASO 1: LOGIN

4.2.

PASO 2: INGRESAMOS DATOS

4.3.

PASO 3: IDENTIFICAND NUESTR PROYECTO

4.4.

PASO 4: EDITAR EL ÁRBOL DE DECISIÓN

4.5.

PASO 5: DEFINIENDO VARIABLES

4.6.

PASO 6: PROBEMOS NUESTRO SISTEMA EXPERTO

Tips y trucos…………………………………………………………………………………27 Ejemplo 1: CATETER ADECUADO………………………………………………………29 Ejemplo 2: ELEMENTOS ELÉCTRICOS…………………………………………………36 REFERENCIAS……………………………………………………………………………..40

INTRODUCCIÓN

Dentro de la inteligencia artificial (IA) una rama de las ciencias computacionales se estudia el razonamiento humano dentro de esta surge la rama de los sistemas expertos que tienen como finalidad emular el razonamiento de un experto (humano) en un área muy específica para resolver problemas muy específicos. “el área de los sistemas expertos es una aproximación muy exitosa a la solución de los problemas clásicos de AI en la programación de inteligencia” [ CITATION Gia89 \l 22538 ]. Los sistemas expertos poseen una base de conocimiento, una base de hechos y un motor de inferencia que dependiendo de qué tipo de sistema experto estemos diseñando siguen casi la misma metodología; Alejandro Madruga un licenciado en cibernética matemática los define como un conjunto de programas que, sobre una base de conocimientos posee información de uno o más expertos en un área específica [ CITATION Ale12 \l 22538 ]. Los sistemas expertos realizan muchas tareas como monitoreo, diseño, control, simulación, instrucción, etc. sus aplicaciones son ilimitadas para ello en este informe nos enfocaremos en introducir al usuario al uso de una máquina de inferencia que es también llamado “Shell” es el entorno en donde desarrollaremos nuestro sistema experto y programaremos sus reglas existen muchos ejemplos como Prolog, Clips, Lisp, entre otros. En este tutorial nos centraremos en ES-BUILDER WEB un Shell gratuito que busca simplificar el desarrollo de sistemas expertos que se pueden utilizar en distintas organizaciones; más adelante como parte del tutorial veremos su historia y principales ventajas que ofrece para tener en cuenta la importancia de su desarrollo.

MAPA MENTAL

Animación del mapa mental en secuencia (click derecho, Reproducir)

EXPERT SYSTEM-BUILDER 1. ¿Qué es?: Expert System Builder WEB (ES-Builder) es actualmente una aplicación web gratuita destinada a simplificar el desarrollo de sistemas expertos que apoyan los procesos de toma de decisiones de una organización el cual presenta un proceso de modelado de árbol de decisión para desarrollar la lógica del sistema experto (ES). El sistema puede ser implementado de forma local en un solo ordenador o vía web implementando el uso de navegadores web (Chrome, Firefox, etc.). 1.1.

Origen:

ES-Builder es un kit de herramientas de IA implementado en Common Lisp; el cual pertenece a la familia de lenguajes Lisp diseñadas en 1958 por John McCarthy [ CITATION Wik18 \l 22538 ]. Originalmente se concibió como ayuda para la enseñanza de los conceptos básicos de sistemas expertos dentro de los temas de Inteligencia Artificial de los cursos brindados en las escuelas y universidades. Es importante mencionar que luego se tuvo la intención de industrializar el proceso de construcción de ES, por lo cual se brindó una amplia gama de kits y modelado que no se encuentran en la mayoría de las herramientas de inteligencia artificial. Para alcanzar el objetivo que tiene este tipo de herramientas, los apoyos a la reutilización del conocimiento fueron incluidos en el sistema; donde también se busca utilizar otra alternativa para crear sistemas expertos difusos en vez de utilizar probabilidad o redes bayesianas que son

muy complejos. ES-Builder está escrito utilizando una arquitectura AJAX alojado en la herramienta web McGoo Software.[ CITATION McG \l 22538 ] 1.2.

¿Aplicaciones más comunes?:

El propósito del ES-BUILDER es ayudar a los desarrolladores de sistemas expertos a proporcionar una interfaz simple para implementar sistemas expertos con modelos que pueden haber sido prediseñados utilizando un proceso de diseño adecuado. Según la página oficial el sistema es capaz de buscar otros sistemas expertos cargados en su base de datos con fines didácticos, mostrar conclusiones, bases de conocimiento, arboles de decisión y probar el factor de certeza de un sistema experto. Es utilizado en cursos universitarios por varios profesores para introducir a los estudiantes el campo de la inteligencia artificial ya que contiene opciones para llevar un control de calificaciones. Sin embargo, puede ser utilizado para proyectos personales.

2. ¿Cómo lo obtengo?: ES-Builder es ahora una plataforma web para poder exportar nuestros sistemas expertos por la red utilizando archivos .HTML; La página web que utilizaremos para crear nuestros sistemas expertos está alojada en el dominio de McGoo.com ¡Link!

http://www.mcgoo.com.au/esbuilder/

(Por favor haga click derecho sobre el cuadro verde y luego click en la opción abrir hipervínculo)

Al hacerlo se abrirá su navegador web por defecto, y le mostrará la página principal de ES-Builder WEB…

Página principal del sistema ES-Builder Web vista desde Chrome

¡Analicemos lo que vemos! La página no muestra un resumen de lo que es capaz de hace este Shell, nos centramos en los 3 botones principale encerrados en un cuadrado con sus respectivos colores

Iniciar Sesión Crear cuenta Prueba rápida

¡Mira ejemplos! ¡Lee su documentación!

2.1.

¡mantente al tanto de sus noticias o envíales un mensaje!

Creándonos una cuenta:

Para poder utilizar el Shell debemos crearnos una cuenta. Haz click en el cuadrado que dice “Create a New Login” Nos

re

direccionara a la siguiente pestaña en

la

cual

debemos introducir un email valido y luego que se ponga verde le daremos click al botón

(Español: Siguiente).

Si el contorno se pone de otro color significa que el email es invalido o que ya está en uso.

Luego de esto veremos la siguiente pestaña:

En la cual deberemos ingresar nuestra contraseña con un mínimo de 8 caracteres y confirmarla en el cuadro color amarillo y luego hacer click en el botón Next>>. Como vemos en las notas nos recomiendan no utilizar una contraseña que utilicemos para cuentas importantes como nuestro correo personal o de universidad.

¡La contraseña es irrecuperable, recuérdela bien! Cuando ambos estén en verde podremos hacer click en Next.

Luego procederemos a rellenar los campos sol

Tu nombre Tu apellido Tu Universidad

Cuando términos de llenar los campos hacemos click en Next>>.

Si estamos de acuerdo con los términos y condiciones hacemos click y se colocara en

De igual forma este icono se activara y le daremos click  Continue

Luego veremos que se nos solicita una confirmación reCAPTCHA

La

aceptamos

y

continuamos

resolviendo el pequeño puzzle de confirmación, una vez lo resolvamos se activara y podremos continuar. Haz Click en el botón ¡Register Me!

¡LISTO! Nuestra cuenta a sido registrada.

Si no encontramos el mensaje en nuestra bandeja de entrada principa verifica otras secciones como correo no deseado.

DEBEMOS ENTRAR A NUESTRO CORREO PARA ABRIR EL LINK DE CONFIRMACIÓN DE NUESTRA CUENTA

Una vez hagamos click en el enlace de verificación estaremos listos para iniciar sesión con nuestra cuenta desde la página principal de ES-BUILDER WEB. Hacemos click en el botón

Return>>

Tenemos una cuenta eso nos permite crear nuestros proyectos en el Shell. Sin embargo, existen licencias que brindan un contenido aparte. 2.2.

Paquetes y licencias

Para

indagar

en

las

licencias

que

nos

ofrecen

nos

dirigimos

al

link:

http://www.mcgoo.com.au/html/buy_es-builder.php o desde la página principal de ESBUILDER dirigirse a el enlace subrayado.

¡VEAMOS QUE NOS OFRECE CADA UNA!

Para este tutorial no nos haremos con ninguna suscripción, solo veremos lo que nos ofrece cada una. Si te interesa una puedes ver más desde el enlace.

La licencia enmarcada en un cuadro rojo es la que hemos creado posteriormente.

¿Ya tengo la cuenta, pero y ahora qué?

3. ¿Cómo funciona? ES-Builder utiliza una interfaz web simple a la que cualquier persona puede acceder fácilmente, este tipo de ES se desarrolla mediante un proceso de razonamiento deductivo que emplea una serie de atributos, que a través del proceso de deducción permite al usuario llegar a una conclusión que son conclusiones correctas dependiendo de los valores elegidos por el usuario para cada atributo. Todo englobado dentro del Universo del discurso. Este Shell simplifica la implementación de un sistema experto basándose en especificar correctamente la lógica del sistema implementando lo que se conoce como un árbol de decisiones. Este tipo de sistema experto no tiene inteligencia artificial y no puede adivinar lo que ve el usuario por ello se depende completamente de las reglas creadas por el desarrollador empleadas en el árbol de decisiones utilizando también factores de certeza como adicional. Analicemos estos conceptos individualmente para mejorar su comprensión. 3.1.

El Universo del discurso:

En el Shell ES-Builder lo identificamos con el siguiente logo

dentro del árbol de

decisiones. El Universo del discurso (UofD) es todo aquel

concepto

que

engloba nuestro sistema experto el cual debe ser analizado profundamente. En ESBuilder el primer nodo del árbol de decisiones es el UofD que lo identificaremos como la raíz de nuestro árbol. Este nodo se crea cuando creamos un proyecto ingresando los datos solicitados como el nombre del sistema experto, un identificador para cada

conclusión, frases iniciales, descripciones e incluso imágenes que guarden relación con el sistema y faciliten la comprensión del usuario. 3.2.

Árbol de decisión:

Para almacenar las reglas lógicas que van a ir deduciendo las conclusiones de nuestro sistema experto se utiliza un árbol de decisiones. Lo identificaremos dentro del Shell

con el icono

. Este contiene todos los atributos definidos con sus respectivos

valores y posibles conclusiones que se representan con distintos iconos, estos iconos se conocen como nodos; en este árbol tendremos que colocar las reglas en un orden jerárquico comenzando por los atributos luego un valor y finalmente una conclusión. Veamos un ejemplo de un árbol de decisiones.

Orden que se debe seguir

ATRIBUTO

VALOR

CONCLUSIÓN

Este es un ejemplo de un árbol de decisiones en construcción; no tiene aún conclusiones. 3.3.

Atributo:

El segundo nodo (o primera rama) del árbol de decisión debe ser un Atributo que se

muestra con un ícono

. Los atributos son características de posibles conclusiones

que deben probarse en el ES. Cada atributo debe tener al menos su valor y su culminación o conclusión. El único tipo de nodo aceptado por los nodos de atributo son los nodos Valor.

3.4.

Valor:

Cada nodo Valor representa la respuesta más correcta a un Atributo para una conclusión particular. Los nodos de valor pueden tener otros atributos, pero solo una conclusión. Cuando un Atributo adicional necesita ser probado, el nodo de rama de un Valor será otro nodo de Atributo. Cuando se ha llegado a una conclusión final, el nodo

de rama del Valor será un nodo de Conclusión. Los representamos con el ícono

3.5. Conclusión: Un nodo de Conclusión debe ser un nodo hoja. No se aceptan ramas de los nodos de

Conclusión. Este tipo de nodo lo representamos con el ícono

. Este nodo es la

respuesta a los valores antes mencionados. Y por ende la respuesta que nuestros usuarios esperan sea la correcta.

Ahora que conocemos varios de los conceptos que ES-Builder utiliza para la creación de sistemas expertos podemos proceder a la creación de un proyecto y ¡algunos trucos!. 4. ¿Creamos un proyecto?

PASO 1: Login

Lo primero que debemos es hacer es Iniciar sesión con nuestra cuenta creada posteriormente. Para ello dirigirse a la sección “Login to ES-Builder Web”. Encerrada en un recuadro celeste en la imagen. Luego nos solicitara que ingresemos nuestros datos.

Una vez llenemos los campos hacemos click en el botón “Login and Continue”

¡ANALIZEMOS LO QUE VEMOS!

En el rectángulo rojo, encontraremos nuestras credenciales y el tipo de licencia que se está utilizando para esta cuenta. En el rectángulo naranja, se encontrarán almacenado en orden cronológico todos los proyectos que hemos creado. Y las herramientas que utilizaremos para gestionar o crear nuestro proyecto. Si no hay ningún proyecto simplemente aparecerán solo las herramientas.

HERRAMIENTAS: Seleccionando esta sección se abrirá la ventana de creación de proyecto.

1

Seleccionando esta sección podremos recuperar proyectos previamente guardados ya sea de otro ordenador o propio

2

Procedamos a seleccionar la opción 1.

PASO 2: Ingresamos datos. Luego de seleccionar la opción 1, veremos esta pantalla.

1 2 3

5 6

7

1. Un nombre con el que identificaremos nuestro sistema experto. Debe guardar relación con el tema que estaremos trabajando. 2. Aquí ingresaremos el UofD que como recordamos es el nombre del primer nodo en el que englobaremos nuestro sistema experto. 3. Aquí agregamos notas para llevar un control de el mismo. 4. Es el nombre para identificar los nodos de la conclusión. 5. ES-Builder web permite montar imágenes desde su URL para mejorar la experiencia comprensible del usuario al utilizar el sistema experto, más adelante hablaremos de este punto en “Tips y trucos”. 6. Este campo se ingresa el primer mensaje que verán los usuarios que utilicen el sistema experto en sus navegadores. más adelante hablaremos de este punto en “Tips y trucos”. 7. Un botón para regresar a la ventana anterior. 8. Un botón para guardar los datos y continuar.

En este ejemplo se muestran los puntos anteriores rellenados.

Para continuar con la creación del proyecto hacemos click en PASO 3: Identificando nuestro proyecto. Cuando guardemos nuestro proyecto, podremos verlo en la sección de “Your Projects”. Donde se nos mostrara una barra de títulos que nos ayudaran a identificar los datos de nuestro proyecto.

En la barra de títulos podemos ver: 

El número de proyecto.



El enlace para probar nuestro sistema experto, cuando ya esté terminado.



El nombre con el que lo identificamos.



Su Universo de discurso.



Las notas que colocamos



La fecha y hora que se modificó.



El botón de editar proyecto.



El botón para editar el árbol de decisiones.

PASO 4: Editar el árbol de decisión. Para editar el árbol de decisión nos colocamos en el botón para editar el árbol de

decisiones (Tree)

y hacemos click y seguidamente se nos mostrara la siguiente

pestaña.

PASO 5: Definiendo variables. A partir de aquí podremos comenzar a introducir las reglas conformadas por las variables del sistema experto (Atributos, valores y conclusiones). Analicemos como configurarlo.

Haciendo doble click en los espacios de las variables podremos habilitar la opció de escribir sobre ellos.

Si hacemos click derecho en cualquiera de los espacios de las variables se nos abrirá un menú de opciones que cambiaran dependiendo del tipo de nodo Alado de cada opción vemos las tecla de acceso directo a la opción.

Opciones para los Atributos: 1 2 3 4 5 6

A

1. Show Data: Tecla de acceso rápido F12. Esta opción muestra todos los datos relacionados al nodo donde podremos agregarle su contenido, notas e URL de imágenes.

2. Add Value: Tecla de acceso rápido F6. Como recordamos al nodo Atributo solo se les puede agregar nodos Valores (Value) y con esta opción añadiremos un nodo Value; Por defecto ya viene un nodo Value definido. 3. Copy Branch: Tecla de acceso rápido Ctrl + C. Copia toda la rama a partir del nodo 2. Es importante destacar que esto no aplica para el primer nodo (Nodo 1). 4. Cut Branch: Tecla de acceso rápido Ctrl + X. Corta toda la rama a partir del nodo 2 y la mantiene copiada en el portapapeles para copiarla posteriormente. Tampoco aplica para el nodo 1. 5. Delete Branch: Tecla de acceso rápido Ctrl + Del. Borra toda la rama del árbol. 6. Help: Tecla de acceso rápido F1. Muestra una ayuda extra acerca del nodo.

Opciones para los Valores:

1 2

3

V

Solo difieren las siguientes opciones: 1. Add Attribute: Tecla de acceso rápido F4. Añade un nodo atributo. 2. Add Conclusion: Tecla de acceso rápido F8. Añade un nodo Conclusion. 3. Delete Leaf Node: Tecla de acceso rápido Del. Borra el nodo hoja seleccionado solo si este no contiene otros nodos en su rama. Opciones para las Conclusiones:

1 2

C

Solo difieren las siguientes opciones: 1. Copy Leaf Node: Tecla de acceso rápido Ctrl + C. Copia el nodo conclusión. 2. Cut Leaf Node: Tecla de acceso rápido Ctrl + X. Corta el nodo conclusión temporalmente y lo mantiene copiado para pegarlo en otra sección.

PASO 6: Probemos nuestro sistema experto.

Supongamos que este es nuestro árbol de decisiones terminado. Del lado derecho veremos 3 iconos

El icono con forma de Lupa nos llevara a probar y testear rápidamente el proyecto. Pero este aún no ha sido guardado. Para guardarlo hacemos click en el icono del Disquete (Floppy Disk). La otra opción cerrara la pestaña de edición del árbol de decisión. ¡Ya tenemos nuestro sistema experto creado! Para probar nuestro sistema experto desde la pestaña de nues...