SISTEMAS EXPERTOS DSS (Decision Support System) SISTEMAS EXPERTOS DSS (Decision Support System) 1.Definición y características principales de un SE 2.Arquitectura.

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1 SISTEMAS EXPERTOS DSS (Decision Support System) SISTEMAS EXPERTOS DSS (Decision Support System) 1.Definición y características principales de un SE 2.Arquitectura de un SE 3.Construcción de un SE 4.Algunas Aplicaciones empresariales de los SE 1.Definición y características principales de un SE 2.Arquitectura de un SE 3.Construcción de un SE 4.Algunas Aplicaciones empresariales de los SE

2 Un Sistema Experto se puede definir como aquel programa de ordenador que contiene la erudición de un especialista humano versado en un determinado campo de aplicación. Resolver el problema que se les plantea de la misma manera que el experto humano Trabajar con datos incompletos o información insegura Explicar el resultado obtenido Aprender conocimientos nuevos sobre la marcha Reestructurar los conocimientos de que dispone en función de datos nuevos Saltarse las normas, cuando se llega a la conclusión de que éstas no son aplicables a nuestro caso concreto Resolver el problema que se les plantea de la misma manera que el experto humano Trabajar con datos incompletos o información insegura Explicar el resultado obtenido Aprender conocimientos nuevos sobre la marcha Reestructurar los conocimientos de que dispone en función de datos nuevos Saltarse las normas, cuando se llega a la conclusión de que éstas no son aplicables a nuestro caso concreto Características de un DSS

3 El conocimiento contenido en un DSS es más fácil de documentar y de transferir que el de los expertos humanos Conocimiento permanece tras la desaparición del experto. Forma parte del “know-how” de la empresa Fácilmente transportable y utilizable simultáneamente en distintos lugares No se “cansan” ni están sujetos a presiones A la larga pueden ser más rentables que los expertos humanos El conocimiento contenido en un DSS es más fácil de documentar y de transferir que el de los expertos humanos Conocimiento permanece tras la desaparición del experto. Forma parte del “know-how” de la empresa Fácilmente transportable y utilizable simultáneamente en distintos lugares No se “cansan” ni están sujetos a presiones A la larga pueden ser más rentables que los expertos humanos Ventajas del DSS frente al experto humano Carecen por completo de creatividad y de sentido común Sólo sirven para parcelas bien acotadas del conocimiento frenta a la mayor universalidad del saber humano Reciben sus entradas de forma simbólica mientras que el ser humano utiliza sus sentidos De momento tienen grandes dificultades para adquirir nuevos conocimientos por sí mismos Carecen por completo de creatividad y de sentido común Sólo sirven para parcelas bien acotadas del conocimiento frenta a la mayor universalidad del saber humano Reciben sus entradas de forma simbólica mientras que el ser humano utiliza sus sentidos De momento tienen grandes dificultades para adquirir nuevos conocimientos por sí mismos Desventajas del DSS frente al experto humano

4 ARQUITECTURA DE UN SISTEMA EXPERTO Programa Convencional Código del programa Datos Sistema Experto Base de Conocimientos Base de Hechos Motor de Inferencias PREGUNTAS RESPUESTAS BASE DE HECHOS BASE DE CONOCIMIENTOS MOTOR DE INFERENCIAS DATOS DE ENTRADA MODULO DE INTERACCIÓN CON EL USUARIO

5 Modos de Funcionamiento del Motor de Inferencias Encadenamiento hacia delante (Forward Chaining): Se van ejecutando las reglas que la situación especificada en la base de hechos permite. Cada regla ejecutada modifica la base de hechos lo que hace que otras reglas puedan ser ejecutadas. Se continua el proceso hasta que no pueden ejecutarse más reglas. (Ejemplo configuración de PCs) Encadenamiento hacia atrás (Backward Chaining): Se parte de un conjunto de hipótesis que son contrastadas con las conclusiones de ciertas reglas; para poder ejecutar una de estas reglas, se sustituye el objetivo inicial por un conjunto de subobjetivos indicados por las premisas de la regla indicada, el proceso continúa hasta que se puede ejecutar la regla. (Ejemplo diagnóstico de accidentes en plantas nucleares) Encadenamiento mixto. Combinación de las dos anteriores

6 CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA EXPERTO Fase ISelección de la Aplicación Fase IISelección de la Herramienta de desarrollo del Sistema Experto Fase IIIDiseño de ingeniería y construcción del prototipo Fase IVIntegración y Mantenimiento en régimen de producción Fase ISelección de la Aplicación Fase IISelección de la Herramienta de desarrollo del Sistema Experto Fase IIIDiseño de ingeniería y construcción del prototipo Fase IVIntegración y Mantenimiento en régimen de producción

7 FASE I – SELECCIÓN DE LA APLICACIÓN POSIBLE JUSTIFICADO APROPIADO POSIBLE JUSTIFICADO APROPIADO EXISTEN VERDADEROS EXPERTOS LOS EXPERTOS CONCUERDAN EN LAS SOLUCIONES LOS EXPERTOS PUEDEN ARTICULAR SUS MÉTODOS SE DISPONE DE CASOS DE PRUEBA LA TAREA REQUIERE SOLO HABILIDAD COGNITIVA LA TAREA NO ES DEMASIADO DIFICIL NI DEMASIADO FÁCIL Y

8 FASE I – SELECCIÓN DE LA APLICACIÓN POSIBLE JUSTIFICADO APROPIADO POSIBLE JUSTIFICADO APROPIADO NECESIDAD DE EXPERIENCIA EN ENTORNOS HOSTILES ESCASEZ DE EXPERIENCIA HUMANA NECESIDAD DE EXPERIENCIA EN VARIOS LUGARES POSIBILIDAD DE PÉRDIDA DE EXPERIENCIA HUMANA ALTA TASA DE RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN NO EXISTEN OTRAS SOLUCIONES ALTERNATIVAS O

9 FASE I – SELECCIÓN DE LA APLICACIÓN POSIBLE JUSTIFICADO APROPIADO POSIBLE JUSTIFICADO APROPIADO LA TAREA REQUIERE MANIPULACIÓN SIMBÓLICA LA TAREA REQUIERE SOLUCIONES HEURÍSTICAS LA TAREA NO ES DEMASIADO FÁCIL LA TAREA TIENE VALOR PRÁCTICO LA TAREA ES DE TAMAÑO MANEJABLE Y

10 FASE II – ELECCIÓN DE LA HERRAMIENTA DE DESARROLLO DEL SISTEMA EXPERTO a) Lenguajes de Programación Lenguajes de Programación de propósito general Fortram Pascal Visual Basic C C++ … Lenguajes de Programación de propósito general Fortram Pascal Visual Basic C C++ … Lenguajes de Inteligencia Artificial LISP ProLog … Lenguajes de Inteligencia Artificial LISP ProLog …

11 FASE II – ELECCIÓN DE LA HERRAMIENTA DE DESARROLLO DEL SISTEMA EXPERTO a) Lenguajes de Programación LISP (A, B, C, D) (A, (B, C, (D, E), F), G) LISP (A, B, C, D) (A, (B, C, (D, E), F), G) FACTORIAL: (LAMBDA (N) (COND ((EQUAL N 1) 1) (T (TIMES N (FACTORIAL (SUB1 N)) )) ) FACTORIAL: (LAMBDA (N) (COND ((EQUAL N 1) 1) (T (TIMES N (FACTORIAL (SUB1 N)) )) ) D E B C F A G

12 FASE II – ELECCIÓN DE LA HERRAMIENTA DE DESARROLLO DEL SISTEMA EXPERTO a) Lenguajes de Programación PROLOG  PROgramación LOGica padre (juan, luisa) mujer (luisa) PROLOG  PROgramación LOGica padre (juan, luisa) mujer (luisa) L1  L2 & L3 & … & Ln hija (A, B)  mujer (A) & padre (B, A) L1  L2 & L3 & … & Ln hija (A, B)  mujer (A) & padre (B, A)

13 FASE II – ELECCIÓN DE LA HERRAMIENTA DE DESARROLLO DEL SISTEMA EXPERTO b) Lenguajes de Ingeniería del Conocimiento Son Sistemas Expertos a los que se les quita la Base de Conocimientos y se cambia por otra específica del problema para el que se quiere aplicar el sistema experto SISTEMA EXPERTO  LENGUAJE DE INGENIERIA DEL CONOCIMIENTO MYCIN  EMYCIN PROSPECTOR  KAS SISTEMA EXPERTO  LENGUAJE DE INGENIERIA DEL CONOCIMIENTO MYCIN  EMYCIN PROSPECTOR  KAS

14 FASE II – ELECCIÓN DE LA HERRAMIENTA DE DESARROLLO DEL SISTEMA EXPERTO c) Entornos de Desarrollo o Núcleos de Sistemas Expertos Programa informático que ayuda al usuario en el diseño y construcción de un sistema experto. Contiene un motor de inferencias y un interfase preconstruidos; la estructura básica de la base de conocimientos y la base de hechos. ENTORNOS DE DESARROLLO DE SISTEMAS EXPERTOS Reglas  GURU, KAPPA Marcos  KEE (Knowledge Engineering Environment) Mixtos  ART, LOOPS, KNOWLEDGE CRAFT ENTORNOS DE DESARROLLO DE SISTEMAS EXPERTOS Reglas  GURU, KAPPA Marcos  KEE (Knowledge Engineering Environment) Mixtos  ART, LOOPS, KNOWLEDGE CRAFT

15 FASE III – DISEÑO DE INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO VERIFICACIÓN VALIDACIÓN DE LAS REGLAS VERIFICACIÓN VALIDACIÓN DE LAS REGLAS IDENTIFICACIÓN CARACTERIZACIÓN DE LOS ASPECTOS IMPORTANTES DEL PROBLEMA IDENTIFICACIÓN CARACTERIZACIÓN DE LOS ASPECTOS IMPORTANTES DEL PROBLEMA REQUERIMIENTOS CONCEPTUALIZACIÓN CONCEPTOS NECESARIOS PARA PRODUCIR UNA SOLUCIÓN CONCEPTUALIZACIÓN CONCEPTOS NECESARIOS PARA PRODUCIR UNA SOLUCIÓN CONCEPTOS FORMALIZACIÓN REPRESENTACIÓN FORMAL DEL CONOCIMIENTO FORMALIZACIÓN REPRESENTACIÓN FORMAL DEL CONOCIMIENTO ESTRUCTURA IMPLEMENTACIÓN REGLAS QUE SOPORTAN EL CONOCIMIENTO IMPLEMENTACIÓN REGLAS QUE SOPORTAN EL CONOCIMIENTO REGLAS Identificación del problema: tipo y alcance Participantes en el desarrollo (expertos adicionales) Recopilación de casos de prueba Recursos necesarios (tiempo, informáticos, …) Metas y objetivos del SE Identificación del problema: tipo y alcance Participantes en el desarrollo (expertos adicionales) Recopilación de casos de prueba Recursos necesarios (tiempo, informáticos, …) Metas y objetivos del SE El Ingeniero del Conocimiento y el Experto deciden qué conceptos, relaciones, estrategias, tareas, restricciones y mecanismos de control son necesarios para describir los problemas a resolver Se expresan los conceptos clave y las relaciones entre ellos dentro del marco sugerido por el lenguaje de construcción del SE. Se deberá elegir el modo de representar el conocimiento (reglas, redes semánticas, marcos de referencia, o alguna combinación de éstas) Se construye la base de conocimientos con las reglas, marcos, etc. adecuados. Se definen las estrategias que utilizará el motor de inferencia. Construcción de un primer prototipo. Se construye la base de conocimientos con las reglas, marcos, etc. adecuados. Se definen las estrategias que utilizará el motor de inferencia. Construcción de un primer prototipo. Se evalúan las prestaciones del SE, su utilidad y su fiabilidad, aplicándolo a la resolución de los casos de prueba. Los resultados serán verificados por el experto que recomendará los pasos a seguir para afinar la base de conocimientos o para que no se repitan de nuevo las mismas equivocaciones.

16 FASE IV – INTEGRACIÓN Y MANTENIMIENTO EN RÉGIMEN DE PRODUCCIÓN Se trata de integrar el SE en el entorno de trabajo en el que continuará operando. El SE deberá funcionar coordinadamente con el resto de sistemas existentes en la organización. Si fuera necesario, se volverá a cualquiera de las fases anteriores (fase III, a veces a la fase II y raramente a la fase I). Se trata de integrar el SE en el entorno de trabajo en el que continuará operando. El SE deberá funcionar coordinadamente con el resto de sistemas existentes en la organización. Si fuera necesario, se volverá a cualquiera de las fases anteriores (fase III, a veces a la fase II y raramente a la fase I).

17 ALGUNAS APLICACIONES EMPRESARIALES DE LOS SISTEMAS EXPERTOS 1.Aplicaciones en el área de Dirección de Operaciones a)Fase de Diseño b)Planificación de la Producción c)Fabricación d)Control y Mantenimiento 2.Aplicaciones en Administración de Empresas 1.Aplicaciones en el área de Dirección de Operaciones a)Fase de Diseño b)Planificación de la Producción c)Fabricación d)Control y Mantenimiento 2.Aplicaciones en Administración de Empresas

18 1.Aplicaciones en el área de Dirección de Operaciones (Fase de Diseño) ESPECIFICACIONES + RESTRICCIONES  DISEÑO El número de posibilidades es tan alto que es prácticamente imposible una transformación directa. Proceso incremental a través de diferentes niveles. Al final de cada nivel es necesaria una verificación para asegurar que los resultados son coherentes con las especificaciones. ESPECIFICACIONES + RESTRICCIONES  DISEÑO El número de posibilidades es tan alto que es prácticamente imposible una transformación directa. Proceso incremental a través de diferentes niveles. Al final de cada nivel es necesaria una verificación para asegurar que los resultados son coherentes con las especificaciones. XCON Utilizado por DIGITAL para configurar sus sistemas informáticos VAX Todos los componentes, elementos y opciones deben ser compatibles entre sí, y según las especificaciones del cliente. Un pedido de un cliente  30/40 elementos diferentes (cada elemento consta de 5/15 componentes). XCON decide las modificaciones y/o adiciones necesarias para obtener un sistema funcional. Se generan unas hojas de configuración en las que se muestra las características del pedido original, las adiciones, anulaciones y sustituciones junto con las explicaciones de los cambios realizados. También se generan una serie de diagramas que muestran la distribución física de los componentes en los bastidores, las longitudes de los cables necesarios y las conexiones de los distintos componentes. Utilizado por DIGITAL para configurar sus sistemas informáticos VAX Todos los componentes, elementos y opciones deben ser compatibles entre sí, y según las especificaciones del cliente. Un pedido de un cliente  30/40 elementos diferentes (cada elemento consta de 5/15 componentes). XCON decide las modificaciones y/o adiciones necesarias para obtener un sistema funcional. Se generan unas hojas de configuración en las que se muestra las características del pedido original, las adiciones, anulaciones y sustituciones junto con las explicaciones de los cambios realizados. También se generan una serie de diagramas que muestran la distribución física de los componentes en los bastidores, las longitudes de los cables necesarios y las conexiones de los distintos componentes. 20/30 minutos 20/30 minutos 2 1/2 minutos 2 1/2 minutos

19 1.Aplicaciones en el área de Dirección de Operaciones (Fase de Planificación de la Producción) DISEÑO DEL PRODUCTO + RESTRICCIONES DE PRODUCCIÓN  PLANIFICACIÓN DE LA PRODUCCIÓN OPGEN Utilizado por HAZELTINE CORP. en la fabricación de tarjetas de circuito impreso (tarea tediosa, consume mucho tiempo, lo hace un ingeniero de fabricación que aplica conocimientos de materiales y componentes para preparar unas hojas de instrucciones para los técnicos de montaje. Entradas: diseño de la tarjeta (esquema de conexionado) y distribución física de los componentes de la tarjeta. Salida: hojas de instrucciones (quién hace qué, en qué centro de trabajo, qué piezas se instalan manualmente y cuáles automatizadamente, en qué orden se deben hacer las conexiones, etc.) Utilizado por HAZELTINE CORP. en la fabricación de tarjetas de circuito impreso (tarea tediosa, consume mucho tiempo, lo hace un ingeniero de fabricación que aplica conocimientos de materiales y componentes para preparar unas hojas de instrucciones para los técnicos de montaje. Entradas: diseño de la tarjeta (esquema de conexionado) y distribución física de los componentes de la tarjeta. Salida: hojas de instrucciones (quién hace qué, en qué centro de trabajo, qué piezas se instalan manualmente y cuáles automatizadamente, en qué orden se deben hacer las conexiones, etc.) 20/25 horas 20/25 horas 1 1/2 minuto 1 1/2 minuto Marcos de Referencia (se describen las operaciones) Marcos de Referencia (se describen las operaciones) Qué se hace Dónde se hace Quién la hace … Qué se hace Dónde se hace Quién la hace … Reglas Condiciones Normas de planificación Organización de las operaciones Condiciones Normas de planificación Organización de las operaciones OPGEN

20 1.Aplicaciones en el área de Dirección de Operaciones (Fase de Fabricación) PROGRAMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN, CAPACIDAD, LANZAMIENTO DE ÓRDENES DE TRABAJO, GESTIÓN DE INVENTARIOS ISA (Intelligent Scheduling Assistant), utilizado por DIGITAL. Sistema basado en REGLAS que hace la programación del lanzamiento de órdenes de trabajo para la fabricación de equipos informáticos, en función de las disponibilidades reales y previstas de material; lanza órdenes de pedidos a proveedores optimizando los costes de los pedidos. (Intelligent Scheduling Assistant), utilizado por DIGITAL. Sistema basado en REGLAS que hace la programación del lanzamiento de órdenes de trabajo para la fabricación de equipos informáticos, en función de las disponibilidades reales y previstas de material; lanza órdenes de pedidos a proveedores optimizando los costes de los pedidos. IMACS (Intelligent Management Assistant for Computer Systems Manufacturing) Sistema basado en REGLAS que atiende a todos los aspectos del proceso de fabricación: Capacidad Gestión de Inventarios Secuenciación de las tareas Diagnóstico y resolución de problemas … (Intelligent Management Assistant for Computer Systems Manufacturing) Sistema basado en REGLAS que atiende a todos los aspectos del proceso de fabricación: Capacidad Gestión de Inventarios Secuenciación de las tareas Diagnóstico y resolución de problemas …

21 1.Aplicaciones en el área de Dirección de Operaciones (Fase de Control y Mantenimiento) DETECCIÓN DE ERRORES Y DEFICIENCIAS EN EL FUNCIONAMIENTO, Y CORRECCIÓN DE LOS MISMOS CATS Utilizado por GENERAL ELECTRIC. Efectúa tareas de mantenimiento de poca envergadura en talleres de reparación de locomotoras. Sistema basado en REGLAS, utiliza los “encadenamientos regresivo” y “progresivo” para diagnosticar averías y proponer acciones correctoras. Utilizado por GENERAL ELECTRIC. Efectúa tareas de mantenimiento de poca envergadura en talleres de reparación de locomotoras. Sistema basado en REGLAS, utiliza los “encadenamientos regresivo” y “progresivo” para diagnosticar averías y proponer acciones correctoras. DART Utilizado por IBM para diagnosticar fallos en las unidades de control de disco de los sistemas informáticos ACE (Automated Cable Expertise) utilizado por AT&T. Ayuda al director de mantenimiento de un centro de comunicaciones a analizar cualquier avería en el cableado, línea telefónica, cajas de conexión o instalaciones externas a la central (Automated Cable Expertise) utilizado por AT&T. Ayuda al director de mantenimiento de un centro de comunicaciones a analizar cualquier avería en el cableado, línea telefónica, cajas de conexión o instalaciones externas a la central

22 2. Aplicaciones en el área de Administración de Empresas Análisis de Estado Financiero de la empresa. Analizando los balances y las cuentas de activo/pasivo, un SE puede dar respuestas a preguntas, ayudar a solucionar problemas o dar recomendaciones a la hora de tomar una decisión. Gestión de la cartera de valores (K:BASE es utilizado por la empresa Lehman Bros. para ajustar sus decisiones de compra/venta de valores en función de la información que se va recibiendo en tiempo real). Evaluación de Riesgos en la Política de Inversiones y/o Préstamos Contabilidad fiscal e impuestos. Los SE ayudan al asesor fiscal a tomas las mejores decisiones para mejorar la situación fiscal de las compañías. En USA se utilizan SE para la selección de candidatos a una inspección fiscal. Planificación financiera. Se analiza la situación financiera de la compañía y sus objetivos, y se proponen las estrategias de inversiones, seguros, impuestos, etc. para alcanzar los objetivos planteados dentro de las restricciones financieras de la empresa. Auditoría. Las grandes firmas utilizan SE para ayudar a sus auditores en su trabajo (desarrollo del programa de trabajo, análisis de riesgos, asistencia técnica en impuestos, contabilidad, etc.) … … … … … Análisis de Estado Financiero de la empresa. Analizando los balances y las cuentas de activo/pasivo, un SE puede dar respuestas a preguntas, ayudar a solucionar problemas o dar recomendaciones a la hora de tomar una decisión. Gestión de la cartera de valores (K:BASE es utilizado por la empresa Lehman Bros. para ajustar sus decisiones de compra/venta de valores en función de la información que se va recibiendo en tiempo real). Evaluación de Riesgos en la Política de Inversiones y/o Préstamos Contabilidad fiscal e impuestos. Los SE ayudan al asesor fiscal a tomas las mejores decisiones para mejorar la situación fiscal de las compañías. En USA se utilizan SE para la selección de candidatos a una inspección fiscal. Planificación financiera. Se analiza la situación financiera de la compañía y sus objetivos, y se proponen las estrategias de inversiones, seguros, impuestos, etc. para alcanzar los objetivos planteados dentro de las restricciones financieras de la empresa. Auditoría. Las grandes firmas utilizan SE para ayudar a sus auditores en su trabajo (desarrollo del programa de trabajo, análisis de riesgos, asistencia técnica en impuestos, contabilidad, etc.) … … … … …