Manual del estudiante de Ingeniería en Sistemas de UTN/Inteligencia Artificial/Agentes basados en conocimiento

Los agentes basados en conocimiento son capaces de:

• Incorporar conocimientos a partir de las percepciones.
• Incorporar nuevos objetivos, que debe definirse explícitamente.
• Adquirir competencia o conocimiento de su ambiente.
• Actualizar su representación del ambiente.
• Adaptarse a los cambios que su ambiente sufriere.
• Representar estados y acciones.
• Inferir propiedades que no percibe.
• Inferir la mejor acción a realizar.

La parte esencial de un agente basado en conocimientos es su ‘base de conocimiento’, donde estarán representados los hechos que describen el ambiente y el estado. Cada representación individual se denomina ‘sentencia’ o ‘afirmación’. Debe definirse además una interfase entre al ambiente y el agente.

A veces se pueden generar nuevas sentencias a partir de las existentes; este proceso se denomina 'inferencia'.

Una base de conocimientos $BC$ puede inferir una sentencia $\alpha$ sólo si la sentencia es verdadera en todos los mundos donde la base de conocimientos es verdadera.

$BC\models \alpha$

Reglas de inferencia

Para inferior una sentencia se pueden utilizar reglas de inferencia, tales como:

Modus ponens

$a\Rightarrow b,b \over a$

Modus tolens

$a\Rightarrow b,\neg b \over \neg a$

Eliminación-Y

$a\land b \over a$

Resolución

$a\lor b,\neg b \over a$

$a\lor b,\neg b\lor c \over a\lor c$

Equivalencias

$a\Rightarrow b\equiv \neg a\lor b\equiv \neg b\Rightarrow \neg a$

$\neg (a\land b)\equiv \neg a\lor \neg b$

$\neg (a\lor b)\equiv \neg a\land \neg b$

$a\land (b\lor c)\equiv (a\land b)\lor (a\land c)$

$a\Leftrightarrow b\equiv (a\Rightarrow b)\land (b\Rightarrow a)$

Cuantificadores

Cuantificador universal

$\forall x{f(x)\Rightarrow g(x)}$

En este caso la sentencia deberá ser de implicación, lo que indica que para todo x que hace verdadero $f(x)$, se cumple también $g(x)$.

Cuantificador existencial

$\exists x{f(x)\land g(x)}$

En este caso la sentencia deberá ser de $\land$, lo que indica que existe algún x que hace verdadero $f(x)$, que también hace verdadero $g(x)$.

Inferencia de las acciones a realizar

La base de conocimiento debe contar con las reglas que infieran la acción a realizar. Luego, la selección de la próxima acción consistirá en consultar a la base sobre cada una de las acciones, si debe ser realizada.

La lógica proposicional presenta el problema de requerir un gran número de proposiciones para expresar un problema.

Cálculo situacional

Se puede inferir la acción para cada momento incluyendo en las sentencias el parámetro $T$ (tiempo).

Las reglas más simples son las que vinculan una percepción con una acción. También pueden relacionarse indirectamente, a través de conclusiones.

El cálculo situacional considera al mundo como una secuencia de situaciones, que son estados instantáneos del mundo. Las situaciones devienen de las situaciones anteriores y de las acciones realizadas.

Debe definirse como cambia el mundo de situación. Para esto se puede utilizar una función:

$Resultado(Accion,Situacion)$

En donde la función representa la situación $s_{j}$ resultante de realizar una acción $a$ a partir de la situación original $s_{i}$:

$Resultado(a,s_{i})=s_{j}$

Axiomas de efecto y de frame

Las acciones se describen en tanto que sus consecuencias y precondiciones de la acción y la consecuencia: Para indicar que el predicado $C(S_{i})$ es verdadero si $S_{i}$ es la situación resultante de aplicar la acción $a$ en la situación $S_{i-1}$, si en dicha situación era verdadera la precondición $P(S_{i-1})$, utilizamos una expresión tal como:

$\forall SP(S)\Rightarrow C(Resultado(a,S))$

Estos axiomas se llaman axiomas de efecto, y describen cambios ocasionados por una acción.

La limitación de estos axiomas es que no representan las cosas que no cambian. Para ello deberán utilizarse axiomas frame, que representan las cosas que no cambian por negación de que ocurran las acciones que sí pueden cambiarlas. Para indicar que el predicado $C(S_{i})$ es verdadero en la situación $S_{i}$ si ya era verdadero en $S_{i-1}$ y se realiza una acción diferente de $a$, utilizamos una expresión tal como:

$\forall (S,A)C(S)\land (A\not =a)\Rightarrow C(Resultado(a,S))$

Axiomas del estado sucesor

Los axiomas de efecto y de frame pueden combinarse en un axioma del estado sucesor. Para indicar que el predicado $C(S_{i})$ es cierto si:

• Se aplica una acción $a_{1}$, dada una precondición $P(S_{i-1})$.
• Ó, ya era cierto en $S_{i-1}$ y se aplicó una acción diferente de $a_{2}$.

Utilizamos una expresión tal como:

$\forall (S,A)C(Resultado(A,S))\Leftrightarrow (P(S)\land (A=a_{1}))\lor (C(S)\land (A\not =a_{2})$

Reglas causales

Las reglas causales expresan que ciertas propiedades del dominio producen determinadas percepciones. Los sistemas que razonan utilizando reglas causales se denominan sistemas de razonamiento basados en modelos.

Reglas de diagnóstico

Las reglas de diagnóstico infieren ciertas propiedades del dominio a partir de información obtenida de determinadas percepciones.