SISTEMAS EXPERTOS PIONEROS Y CICLO DE VIDA DE UN SISTEMA EXPERTO

19 Mar

SISTEMAS EXPERTOS PIONEROS

Los Sistemas Expertos se desarrolaron entere 1960-1970, al reconocerse la importancia primordial que tienen los conocimientos particulares de un dominio para que los métodos formales de búsqueda e inferencia sean eficaces en la solucion de problemas. El desarrollo de estos se caracteriza por las siguientes etapas: Invención (1965-1979),  Prototipos (1970-1977), Experimentación (19777-1981) e Industrialización (surgen compañias dedicadas a producir aplicaciones y herramientas).

Entre los principales sistemas expertos pioneros se destacan los siguientes:

DENDRAL.- Fue desarrollado por Buchanan, Feigenbaum, Lederberg, LInsdsay  en la Universidad de Standford en 1965. Uno de los primeros sistemas expertos ( basado en conocimientos),  programa interactivo que utiliza la fórmula molecular, los datos del espectrograma y la heurística de conocimiento sobre química orgánica y genetista. DENDRAL utiliza los datos que le dan para realizar una búsqueda de la estructura molecular , explora las posibles configuraciones moleculares con la estructura adecuada.

INTERNIST.-  Sistema experto en medicina. contempla el diagnóstico de las enfermedades de medicina interna u hospitalaria. Fue desarrollado en la universidad norteamericana de Pittsburg en 1975, por Pople y otros colaboradores. Puede diagnosticar hasta 500 enfermedades que forman parte del área de la medicina interna.

CASNET.- Desarrollado por Weiss y otros colaboradores en 1976. Su objetivo era ayudar a los médicos en el diagnóstico y el tratamiento del glaucoma (enfermedad ocular). Esta estructurado por: Observaciones (síntomas, signos y  resultados de las pruebas de laboratorio), Estados patofisiológicos (alteraciones que se producen en el funcionamiento de un órgano- ojo) y Estados de enfermedad (enfermedades se encuentran clasificadas en un árbol taxonómico; inferiores corresponden a especificaciones de los nodos superiores)

MYCIN.– Sistema experto desarrollado por ShortLiffe y Buchanan, en la Universidad de Stanford.  en 1976. Fue escrito en Lisp, e inicialmente estaba inspirado en Dendral,  Su principal función consistía en el diagnóstico de enfermedades infecciosas de la sangre; además, era capaz de “razonar” el proceso seguido para llegar a estos diagnósticos, y de recetar medicaciones personalizadas a cada paciente (según su estatura, peso, etc.)

PUFF.- Diagnostica y trata enfermedades del pulmon.PIP (Present Illnes Program), desarrollado en el MIT en 1976. Diagnostica enfermedades del riñón.

PROSPECTOR.- Sistema Enfocado a la prospección minera desarrollado por Konolige – SRI International en 1970,  establece hipótesis sobre la existencia de yacimientos minerales.

MACSYMA.- desde 1965 se trabajo en antecesores de este sistema experto como SAINT, SIN y MATHLAB. Desarrollado por Martin y Fateman- Instituto Tecnológico de Masachuseten 1976. Llegó a emular  a los expertos humanos matemáticos, incluyendo diferenciacion e integración

TWIRL: Tactical Warfare. Simulaciones de guerras completas y guía de mejores acciones posibles a realizar, en casi todas las situaciones.

R1 o XCON.- Proyecto de la quinta generación, shells y máquinas de LISP. Programa utilizado para el descubrimiento de yacimientos petroliferos bajo aguas marínas.Elaborado por John McDermott en 1979 de la Universidad Carnegie Mellon.

RHEUM.- realiza el diagnóstico en reumatología. Desarrollado por Kingsland en 1983.

DIFERENCIAS DEL CICLO DE VIDA DE UN SISTEMA EXPERTO CON UN SISTEMA TRADICIONAL

CICLO DE VIDA DE UN SISTEMA EXPERTOWeiss y Kulikowski (1984) sugieren el siguiente: CICLO DE VIDA DE UN SISTEMA TRADICIONALSegún Senn:
1.Planteamiento del problema. La primera etapa en cualquier proyecto es normalmente la definicion del problema a resolver. Puesto qu el objetivo principal de un sistema experto es responder a preguntas y resolver problemas, esta etapa es quizas la mas importante en el desarrollo de un sistema experto. Si el sistema esta mal definido, se espera que el sistema suministre respuestas erroneas.
2. Encontrar expertos humanos que puedan resolver el problema. En algunos casos, sin embargo, las bases de datos pueden jugar el papel del experto humano.
3. Diseno de un sistema experto. Esta etapa incluye el diseno de estructuras para almacenar el conocimiento, el motor de inferencia, el subsistema de explicacion, la interfase de usuario, etc.
4. Eleccion de la herramienta de desarrollo, concha, o lenguaje de programacion.
Debe decidirse si realizar un sistema experto a medida, o utilizar una concha, una herramienta, o un lenguaje de programacion. Si existiera una concha satisfaciendo todos los requerimientos del diseno, esta deberıa ser la eleccion, no solo por razones de tipo financiero sino tambien por razones de fiabilidad. Las conchas y herramientas comerciales estan sujetas a controles de calidad, a los que otros programas no lo estan.
5. Desarrollo y prueba de un prototipo. Si el prototipo no pasa las pruebas requeridas, las etapas anteriores (con las modificaciones apropiadas) deben ser repetidas hasta que se obtenga un prototipo satisfactorio.
6. Refinamiento y generalizacion. En esta etapa se corrigen los fallos y se incluyen nuevas posibilidades no incorporadas en el diseno inicial.
7. Mantenimiento y puesta al dıa. En esta etapa el usuario plantea problemas o defectos del prototipo, corrige errores, actualiza el producto con nuevos avances, etc.
Todas estas etapas influyen en la calidad del sistema experto resultante, que siempre debe ser evaluado en funcion de las aportaciones de los usuarios.
1.Estudio preliminar.- Se realiza el  levantamiento de información, la definición del problema, y un estudio de factibilidad.Análisis: Se elabora el modelo funcional del sistema actual, se determina los requerimientos, se realiza la descripción y evaluación de alternativas para  finalmente aprobarlas.2.Diseño: se elabora un  modelo funcional del sistema propuesto, a partir de un  diseño lógico, se elabora y presenta el prototipo del sistema con el fin de obtener la aprobación del sistema propuesto3.Implementación: comprende el desarrollo del software, pruebas del sistema, y puesta en marcha (acondicionamiento de locales – organización del cliente – entregar aplicación probada – elaborar datos en vivo – adiestramiento – carga de datos en vivo – entrega de documentación – asignar responsabilidades – determinar fin de la instalación) 

4.Mantenimiento: es la última fase del ciclo de vida de desarrollo de sistemas, en donde los sistemas son sistemáticamente reparados y mejorados.  Por definición, el proceso de mantenimiento de un si es un proceso de devolución al principio del ciclo de vida y de repetición de los pasos de desarrollo para la implementación de cambios (las 4 actividades más importantes que ocurren dentro del mantenimiento son: obtención de los requerimientos de mantenimiento, transformación de los requerimientos en cambios, diseño de los cambios e implementación de los cambios).

La principal diferencia es que en los Sistemas Expertos como su nombre lo indica se requiere de la colaboración de un experto en el area con la que se eta trabajando, por tanto requiere de  fases que pueden tomar mucho más tiempo que en un sistema tradicional para poder transmitir el conocimiento cognitivo al sistema experto. Entre las diferencias que se pudo observar se tiene las siguiente:

SISTEMA TRADICIONAL SISTEMA EXPERTO
Se basa en  la necesidad del cliente. Depende de la aplicación que vaya a tener.
Hace uso de algoritmos. Hace uso  de Conocimientos y Mecanismos de Inferencia. Por tanto requiere énfesis en la fase de diseño.
No toma decisiones, ni explica resultados. Posee razonamiento automático ( planificar, tomar decisiones, plantear y evaluar estrategias, aprender a partir de la experiencia, autoreprogramables). Por tanto la Implementación va ha ser mas compleja.

ANALISIS

Diferencias entre un experto y un no experto
EL tiempo de resolucion del experto es pequeño, la eficacia resolutiva alta, posee estrategias y tácticas, la busqueda de soluciones aplica la heuristica y realiza calculos aproximados.
Diferencias entre un SE y un programa tradicional
Un sistema experto utiliza datos simbólicos, aplica la resolución heurística, define el problema de forma declarativa, posee un control no secuencial, conocimientos imprecisos, requiere modificaciones frecuentes, explica, trata de buscar una solución satisfactoria, estos sistemas justifican su respuesta, la resolución esta aplicada a un area limitada, la comunicación es independiente.
Diferencias entre un sistema experto y un experto humano
Un experto humano posee un conocimiento adquirido e innato, la adquision del  mismo  es Teórico-Práctico, tiene multiples campos, a veces requiere una explicación, no es reproducible y posee una vida finita.

Sistema experto VS. sistema clásico
El sistema experto posee una base de conocimiento separada del mecanismo de procesamiento, puede contener errores, una parte del sistema experto consiste en el módulo de explicación, cuando se requiere hacer cambios en las reglas son fáciles, el sistema puede funcionar con pocas reglas, emplea la ejecución usa heurísticas y lógica, puede operar con información incompleta, y, representa y usa conocimiento

ENLACES

Ciclos de vida de los Sistemas Expertos

Definición, Motivación y Origen de los sistemas expertos

Software Inteligente

Introducción a la inteligencia artificial (parte 29)

Sistema Experto Sobre Medicina

Inteligencia Artificial Y Sistemas Expertos

Desarrollo de un Sistema Experto

Weiss y Kulikowski (1984) sugieren las etapas siguientes para el diseno e implementacion de un sistema experto
1.Planteamiento del problema. La primera etapa en cualquier proyecto es normalmente la definicion del problema a resolver. Puesto que el objetivo principal de un sistema experto es responder a preguntas y resolver problemas, esta etapa es quizas la mas importante en el desarrollo de un sistema experto. Si el sistema esta mal definido, se espera que el sistema suministre respuestas erroneas.
2. Encontrar expertos humanos que puedan resolver el problema.
En algunos casos, sin embargo, las bases de datos pueden jugar el papel del experto humano.
3. Diseno de un sistema experto. Esta etapa incluye el diseno de estructuras para almacenar el conocimiento, el motor de inferencia, el subsistema de explicacion, la interfase de usuario, etc.
4. Eleccion de la herramienta de desarrollo, concha, o lenguaje de programacion.
Debe decidirse si realizar un sistema experto a medida, o utilizar una concha, una herramienta, o un lenguaje de programacion. Si existiera una concha satisfaciendo todos los requerimientos del diseno, esta deberıa ser la eleccion, no solo por razones de tipo financiero sino tambien por razones de fiabilidad. Las conchas y herramientas comerciales estan sujetas a controles de calidad, a los que otros programas no lo estan.
5. Desarrollo y prueba de un prototipo.
Si el prototipo no pasa las pruebas requeridas, las etapas anteriores (con las modificaciones apropiadas) deben ser repetidas hasta que se obtenga un prototipo satisfactorio.
6. Refinamiento y generalizacion.
En esta etapa se corrigen los fallos y se incluyen nuevas posibilidades no incorporadas en el diseno inicial.
7. Mantenimiento y puesta al dıa.
En esta etapa el usuario plantea problemas o defectos del prototipo, corrige errores, actualiza el producto con nuevos avances, etc.
Todas estas etapas influyen en la calidad del sistema experto resultante, que siempre debe ser evaluado en funcion de las aportaciones de los usuarios.
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