Sistemas Basados en Conocimiento: Aplicaciones, Metodologías y Desarrollo

Utilidad de los Sistemas Basados en Conocimiento

Los sistemas basados en conocimiento (SBC) se aplican a dominios y problemas más complejos que los que trata la ingeniería de software tradicional. Nos permiten adquirir conocimiento indefinidamente y reutilizar tanto el conocimiento como los métodos de resolución para otros problemas. Además, nos permiten justificar los pasos seguidos para alcanzar una solución y se ejecutan sobre un dominio concreto.

Consecuencias de la Hipótesis del Nivel de Conocimiento de Newell en las Metodologías de Modelado para la Construcción de SBC

Relación entre los Roles de Conocimiento de MacDermott, las Tareas Genéricas de Chandrasekaran y la Metodología CommonKADS

Objetivos del Nivel de Modelado Contextual y sus Modelos Integrantes

Para que un SBC sea útil en una organización, debe integrarse correctamente en su funcionamiento y estructura. Por ello, el modelado contextual se encarga de analizar los aspectos de la organización que pueden determinar el fracaso del sistema.

Los objetivos generales del modelado contextual son:

Identificar los problemas dentro de una organización y plantear oportunidades de desarrollo de SBC.
Decidir soluciones y estudiar su viabilidad.
Planificar la necesidad de cambios en la organización.
Mejorar las tareas que se realizan en cuanto a la organización y conocimiento.

El modelo contextual se compone de 3 modelos:

Modelo de organización: lleva a cabo un estudio de la organización para determinar el alcance y viabilidad del proyecto, además de conocer el entorno organizacional en el que tendrá que desenvolverse.
Modelo de tareas y agentes: se realiza un estudio de los impactos y mejoras en la organización.

En cada estudio hay una parte de análisis y otra parte de decisión constructiva.

Componentes para el Mapeado en el Modelo del Dominio

Dentro del modelo del dominio, el mapeado explícito e implícito entre las partes dependientes e independientes del conocimiento específico se realiza a través de los roles de conocimiento.

Entradas para Construir el Modelo de Comunicación

Del modelo de tareas, se necesita una lista de las tareas hoja que poseen objetos de entrada o salida con información que debe intercambiarse con otro agente. Una lista por cada agente del modelo de agentes.
Del modelo de conocimiento, necesita las funciones de transferencia.
Del modelo de agentes, la descripción de los agentes relevantes (sus capacidades, responsabilidades y restricciones).

Definiciones Clave

Tipos de reglas: elementos del modelo del dominio que nos permiten definir relaciones entre dos expresiones lógicas sobre los valores de uno o varios atributos de algún concepto.

Base de conocimiento: conjunto de instancias de los tipos de conocimiento que nos podemos encontrar en un determinado dominio de aplicación.

Inferencia: unidad básica de procesamiento de la información. Describe un proceso primitivo de razonamiento.

Método de la tarea: elemento del modelo de conocimiento que nos indica cómo se puede alcanzar el objetivo de una tarea. Para eso la descompone en subtareas, inferencias y funciones de transferencia.

Método de las tríadas: técnica usada en el emparrillado, que consiste en coger aleatoriamente tres elementos representativos del dominio y pedirle al experto que diga un aspecto que diferencie a uno de ellos de los otros dos.

Roles de conocimiento: etiquetas abstractas que indican el papel que juega el conocimiento del dominio en el proceso de razonamiento.

Esquema del dominio: descripción esquemática de la información y del conocimiento estáticos del dominio de la aplicación.

Rol dinámico: rol que constituye las entradas y salidas del proceso de inferencia. Se llaman así porque cada invocación de la inferencia se realizará con diferentes instancias de los elementos representados por estos roles.

Rol estático: rol que especifica el conocimiento del dominio que se utiliza para realizar el proceso de razonamiento indicado en la inferencia.

Nivel contextual: nivel que analiza los aspectos de una organización que pueden provocar el fracaso del sistema.

Nivel conceptual: nivel que incluye al modelo de conocimiento y al de comunicación.

Nivel artefactual: incluye al modelo de diseño.

Modelo de conocimiento: modelo que sirve para especificar la estructura de la información y del conocimiento requerido por la aplicación sin entrar en detalles de implementación.

Modelo de comunicación: modelo que sirve para detallar qué información se transmite y entre qué agentes del SBC.

Modelo de diseño: …

Etapas de Gestión de Proyectos en CommonKADS

Revisión: se revisa el estado actual del proyecto, se establecen los objetivos del ciclo y se asegura el compromiso de los agentes implicados.

Gestión de riesgos: se identifican y valoran los riesgos potenciales y se determinan las acciones para salvarlos.

Planificación: se realiza un plan detallado para el ciclo (se estructura el trabajo y se programan las tareas), se asignan los recursos y el personal y se consensúan los criterios de aceptación.

Monitorización: se evalúan los resultados, se controlan las tareas y se entrevista a los agentes que participan.

Ventajas y Limitaciones de los Sistemas Basados en Conocimiento

Ventajas: mantenimiento del conocimiento, resolución de problemas complejos, ajuste de objetivos, tratamiento de la incertidumbre, explicación del razonamiento, reducción de costes, aumento de la fiabilidad, modularidad.

Limitaciones: dificultad en la adquisición de conocimiento, reutilización del conocimiento, falta de creatividad y sentido común, obstáculos para el aprendizaje y la adaptación.

Correspondencias

Nivel de conocimiento → Modelo de conocimiento

Nivel simbólico → Modelo de diseño

Métodos con limitación de roles → Tareas genéricas

Control_structure → Estructura inferencial, plantilla tareas

Respuestas Correctas

a)

Algunas partes del modelo de conocimiento pueden ser reutilizables. V
Generalmente, el primer paso en el modelo de conocimiento es realizar el esquema del dominio que serán sus entradas y salidas. V
El modelo del conocimiento no incluye en detalle los aspectos de comunicación del sistema. V
Los roles estáticos de las inferencias especifican los elementos del esquema del dominio que serán sus entradas y salidas. F

b) Las entrevistas:

Mantienen un flujo bidireccional de información entre el Ingeniero del Conocimiento y el experto. V
Son una técnica basada en la introspección. V
Son adecuadas para adquirir conocimientos básicos acerca del campo. V
Disponemos de plantillas para las entrevistas estructuradas. V
Consumen mucho tiempo del experto y del Ingeniero del Conocimiento. V
Requieren un entrenamiento previo del IC en la técnica. F
Permiten adquirir conocimiento no verbalizable. F
Permiten comparar cuantitativamente la opinión de varios expertos. F
No se deben utilizar para adquirir conocimiento en grupo. F

c) El análisis de protocolos:

Puede capturar conocimiento procesal. V
Puede captar heurísticas que usa el experto. V
Consume mucho tiempo del experto, en comparación con el tiempo que consume del Ingeniero del Conocimiento. F
El experto debe centrarse en analizar su razonamiento para poder obtener el protocolo. F
Están libres de interpretaciones subjetivas del Ingeniero del Conocimiento. F

d) Los cuestionarios:

Su construcción es poco costosa en tiempo para el Ingeniero del Conocimiento. F
Su elaboración requiere experiencia por parte del Ingeniero del Conocimiento. V
Son una técnica introspectiva. V
Permiten derivar conocimiento sobre factores de certeza y otros esquemas de tratamiento de incertidumbre. V

e) La observación directa:

Se basa en la introspección. F
Palia las posibles interpretaciones subjetivas del Ingeniero del Conocimiento. V
Permite adquirir conocimiento procesal. V
No se debe utilizar conjuntamente con otras técnicas. F
Consume poco tiempo del Ingeniero del Conocimiento. F

f) Las técnicas de escalamiento psicológico:

Están libres de interpretaciones subjetivas del Ingeniero del Conocimiento sobre el trabajo del experto. V
Todas sus fases son automáticas. F
La forma de los datos de salida es estándar y diferente en cada una de las diferentes técnicas. V
Permiten determinar la base de conocimiento. F
Se pueden utilizar en más campos de la Ingeniería del Conocimiento que la adquisición de conocimiento. V

g) Las técnicas de emparrillado:

Sus datos de entrada son los mismos que los de las técnicas de escalamiento psicológico. V
Permiten determinar la arquitectura de las bases de conocimiento. F
Su fase de análisis final es automática. F
Las entrevistas son la mejor técnica para adquirir los constructos. F

h) Las técnicas que producen medidas cuantitativas para poder comparar el conocimiento de los expertos y el sistema inteligente son:

Entrevistas y análisis de protocolos.
Emparrillado, método Delphi, técnicas de escalamiento psicológico, análisis del movimiento de los ojos.
Tormenta de ideas, observación directa, emparrillado, método Delphi, técnicas de escalamiento psicológico.
Entrevistas, cuestionarios y análisis de protocolos.

i) Si el conocimiento que tenemos que adquirir está muy automatizado en el experto, las técnicas adecuadas son:

Entrevistas y análisis de protocolos.
Análisis de protocolos, técnicas semi-automáticas.
Entrevistas y cuestionarios.
Cuestionarios y emparrillado.

j) La metodología CommonKADS:

Está basada en el paradigma de extracción e implementación del conocimiento.
Utiliza el nivel de conocimiento y nivel simbólico en el modelo de conocimiento.
Es una metodología en espiral.
No existe otras metodología de modelado de SBC.

k) El catálogo de plantillas de tareas de CommonKADS permite la reutilización de:

Conocimiento sobre tareas.
Conocimiento inferencial.
Conocimiento del dominio.