Introdução
a sistemas baseados em conhecimento (Sistemas
Especialistas)
Hoje, muito se fala sobre a expressão
inteligência artificial que está associada, frequentemente, ao progresso de
sistemas especialistas. Estes sistemas fundamentado em conhecimento,
construídos, especialmente, com regras que reproduzem o conhecimento do expertise,
são empregados para esclarecer determinados empecilhos em domínios específicos.
A área médica, desde o início das pesquisas, tem sido uma das áreas mais
beneficiadas pelos sistemas especialistas, por ser considerada detentora de problemas
clássicos possuidores de todas as peculiaridades necessárias, para serem
instrumentalizados por tais sistemas, mas com o passar do tempo outras áreas do
conhecimento humana começaram a usufruir destes tipos de sistemas, tais
como, as áreas tecnológicas voltadas para as engenharias.
Bem como nos dias atuais os sistemas especialistas tornaram-se realidade, sob a
forma de sistemas interativos que respondem questões, solicitam e fornecem
esclarecimentos, fazem recomendações, e geralmente auxiliam o usuário
orientando-o no processo de tomada de decisão, ou seja, simulam o raciocínio
humano fazendo inferências, julgamentos e projetando resultados.
Assim, usuários e sistema caminham juntos, perguntando e fornecendo informações
um ao outro, até a completa solução do problema analisado.
Os Sistemas Especialistas
Segundo FEIGENBAUM (1977), são
sistemas que solucionam problemas que, normalmente, apenas pessoas
especialistas conseguem resolver (solucionar). Bem como, pode-se caracterizá-los
como sendo programas (softwares) de computadores que analisam situações
problemáticas, ou dificuldades, em determinado ambiente e buscam a melhor forma
de eliminar tais problemas, projetando o raciocínio de um expertise e aplicando
conhecimentos específicos e inferenciais.
Para que um sistema seja abalizado especialista, “alguns componentes são
essenciais para sua caracterização, são eles:” Farreny (1985).
§ Uma Linguagem de expressão dos
conhecimentos fornecidos pelos especialistas.
§ Uma Base de Conhecimentos, para armazenar
o conhecimento específico de uma determinada aplicação, que pode ser
diretamente fornecida por um especialista ou acumulado pelo sistema ao fim dos
experimentos.
§ Um Motor de Inferência programa relativamente
geral que explora o conhecimento da base precedente, considerando-a como fonte
de informações (Assim, suscetível a mudanças).
A tecnologia empregada para o aperfeiçoamento dos Sistemas Especialistas é
designada Engenharia do Conhecimento. Na qual, o “Engenheiro do Conhecimento”,
sendo o agente direto pelo desenvolvimento do sistema em um determinado
domínio, precisará contrair pelo meio de pesquisas e entrevistas com
especialistas o máximo possível de conhecimento do domínio e traduzir essas
informações para um formato que possa ser reconhecido pelo computador. Esta
fase é denomina de “Aquisição de Conhecimento”.
Classificação dos Sistemas Especialistas
Conforme o departamento de Informática da
Universidade de Maringá (UEM)
Podemos classificar os Sistemas Especialistas quanto às características do seu
funcionamento. De um modo geral, tais categorias são:
· Interpretação – São
sistemas que inferem descrições de situações à partir da observação de fatos fazendo
uma análise de dados e procurando determinar as relações e seus significados.
Devem considerar as possíveis interpretações, descartando as que se mostrarem inconsistentes.
· Diagnósticos – São
sistemas que detectam falhas oriundas da interpretação de dados. A análise dessas
falhas pode conduzir a uma conclusão diferente da simples interpretação de
dados. Detectam os problemas mascarados por falhas dos equipamentos e falhas do
próprio diagnóstico, que este não detectou por ter falhado. Estes sistemas já
têm embutidos o sistema de interpretação de dados.
· Monitoramento – Interpreta
as observações de sinais sobre o comportamento monitorado. Tem de verificar
continuamente um determinado comportamento em limites preestabelecidos,
sinalizando quando forem requeridas intervenções para o sucesso da execução. Um
sinal poderá ser interpretado de maneiras diferentes, de acordo com a situação global
percebida naquele momento, e a interpretação varia de acordo com os fatos que o
sistema percebe a cada momento.
· Predição – A
partir de uma modelagem de dados do passado e do presente, este sistema permite
uma determinada previsão do futuro. Como ele baseia sua solução na análise do
comportamento dos dados recebidos no passado, de ter mecanismos para verificar
os vários futuros possíveis, a partir da análise do comportamento desses dados,
fazendo uso de raciocínios hipotéticos e verificando a tendência de acordo com
a variação dos dados de entrada.
· Planejamento – Neste
caso, o sistema prepara um programa de iniciativas a serem tomadas para se atingir
um determinado objetivo. São estabelecidas etapas e subetapas e, em caso de
etapas conflitantes, são definidas as prioridades. Possui características
parecidas com o sistema para a predição e normalmente opera em grandes problemas
de solução complexa. O princípio de funcionamento, em alguns casos, é por
tentativas de soluções, cabendo à análise mais profunda ao especialista que
trabalha com esse sistema. Enfocam os aspectos mais importantes e particionam
de maneira coerente um problema em subproblemas menos complexos, estabelecendo
sempre o relacionamento entre as metas destes subproblemas e a meta principal.
· Projeto – Este
sistema tem características parecidas com as dos planejamentos, e devem-se confeccionar
especificações tais que sejam atendidos os objetivos dos requisitos
particulares. É um sistema capaz de justificar a alternativa tomada para o
projeto final, e de fazer uso dessa justificativa para alternativas futuras.
· Depuração – Trata-se
de sistemas que possuem mecanismos para fornecerem soluções para o mau funcionamento
provocado por distorções de dados. Proveem, de maneira automática, verificações
nas diversas partes, incluindo mecanismos para ir validando cada etapa necessária
em um processo qualquer.
· Reparo – Este
sistema desenvolve e executa planos para administrar os reparos verificados na
etapa de diagnóstico. Um sistema especialista para reparos segue um plano para
administrar alguma solução encontrada em uma etapa do diagnóstico. São poucos
os sistemas desenvolvidos, porque o ato de executar um conserto em alguma coisa
do mundo real é uma tarefa complexa.
· Instrução – O
sistema de instrução tem um mecanismo para verificar e corrigir o comportamento
do aprendizado dos estudantes. Normalmente, incorporam como subsistemas um
sistema de diagnóstico e de reparo, e tomam por base uma descrição hipotética
do conhecimento do aluno. Seu funcionamento consiste em ir interagindo com o
treinando, em alguns casos apresentando uma pequena explicação e, a partir daí,
ir sugerindo situações para serem analisadas pelo treinando. Dependendo do
comportamento deste, se vai aumentando a complexidade das situações e
encaminhando o assunto, de maneira didática, até o nível intelectual do
treinamento.
· Controle – É um
sistema que governa o comportamento geral de outros sistemas (não apenas de computação).
É o mais completo, de um modo geral, pois deve interpretar os fatos de uma
situação atual, verificando os dados passados e fazendo uma predição do futuro.
Apresenta os diagnósticos de possíveis problemas, formulando um plano ótimo
para sua correção. Este plano de correção é executado e monitorado para que o
objetivo seja alcançado.
Exemplo de aplicabilidade de um Sistema
Especialista (Estudo de Caso)
Conforme exposto pelo Site da ABEPRO
(Associação Brasileira de Engenharia de Produção), toma-se como exemplo de um Sistema
Especialista:
“O sistema SEGRED
Originado de uma parceria entre o LASHIP/UFSC e FINEP, SCGAS, Petrobras e TBG,
o projeto SEGRED aborda a modelagem da dinâmica de redes de gás natural e a
implementação de heurísticas relacionadas às práticas de manutenção das
estações de entrega, de redução de pressão e de medição de gás natural. A
primeira fase do projeto, de 2001 a 2003, abordou o desenvolvimento de um protótipo
de sistema especialista para analisar a viabilidade do projeto, para servir
como ferramenta de validação do conhecimento adquirido e para auxiliar na
aquisição de outras regras e futuras implementações. Os resultados desta primeira
etapa, apresentados no artigo de Silva e Porciúncula (2003), receberam menção
honrosa na área de Logística e Planejamento no congresso Rio Pipeline
Conference & Exposition 2003. Atualmente, o SEGRED encontra-se em sua
segunda fase, que visa a ampliação da sua base de conhecimento e do trecho da
rede de gás modelado.
O objetivo final deste projeto é o desenvolvimento um ambiente computacional de
suporte à operação e manutenção de redes de distribuição e transporte de gás
natural, usando uma combinação entre técnicas de sistema especialista, por meio
de conhecimento heurístico sobre o funcionamento das redes de gás natural com
seus componentes, simulação do comportamento dinâmico da rede. Por automatizar
estas operações, o SEGRED busca atuar diretamente na redução do tempo de
resposta da equipe de manutenção para os problemas que podem ser identificados
ou diagnosticados pelo sistema, como consumo de gás excessivo para o tamanho da
rede e falhas em válvulas de redução de pressão. As características básicas
pretendidas ao SEGRED são (SILVA; PORCIÚNCULA, 2003):
ü Análise do estado operacional da rede.
ü Diagnóstico de falhas e geração de
recomendações de manutenção.
ü Prognóstico do comportamento da rede,
usando cálculos matemáticos.
As redes de distribuição são compostas basicamente por estações de redução de
pressão (ERP), estações de redução de pressão e medição (ERPM), e válvulas de
bloqueio instaladas em pontos estratégicos. O seu estado operacional é
determinado por vários parâmetros e variáveis de processo, que devem ser
monitorados e analisados periodicamente. Para o sistema, as variáveis de
processo analisadas são pressão, vazão e temperatura do gás, enquanto os
parâmetros referem-se aos ajustes usados nas válvulas das estações (CASTELANI
et al, 2002).
Considerações Finais
Apresentou uma visão geral da Inteligência Artificial através da evolução
histórica e dos avanços tecnológicos devido a sua utilização. Foram destacadas
no texto as características do comportamento inteligente e realizada uma
comparação entre a Inteligência Artificial e a Inteligência Humana. Para
exemplificar o conteúdo foi apresentado um estudo de caso de aplicação na
prática de um Sistema de Inteligência Artificial em determinada área de
conhecimento.
Os Sistemas Especialistas podem ser utilizados também para auxiliar tomadas de
decisão gerenciais, e até mesmo dar soluções a problemas complexos tais como
demonstrados no estudo de caso citado neste artigo.
UNI
FONTES:
Disponível em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S010019651997000100006&script=sci_arttext>.
Acesso em: 27/05/2014 às 17:42min.
Disponível em:
<http://www.oocities.org/taxonomia_ucb/sistemas_especialistas.html>.
Acesso em: 27/05/2014 às 17:32min
Disponível em:
<http://www.din.uem.br/ia/especialistas/classifi.html>. Acesso em:
28/05/2014 às 15:24min.
Disponível em:
<http://www.abepro.org.br/biblioteca/enegep2004_enegep0608_1832.pdf>. Acesso
em: 28/05/2014 às 13:10min.
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