GIND5439_Chapitre5

7/26/2019 GIND5439_Chapitre5

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GIND5439Systmes Intelligents

Chapitre 5: Systmes experts

base de cadres.


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2GIND5439 Gabriel Cormier, Universit de Moncton

Reprsentation des connaissances

En construisant une base de connaissances, un programmeurdoit choisir les objets significatifs et leur relations.

Le programme rsultant doit contenir assez de connaissancespour rsoudre le problme, doit faire les infrences correctementet doit le faire rapidement.

On peut considrer une base de connaissances comme un

mappage entre des objets et relations dans le domaine duproblme et les objets et relations dans le programme. Les rsultats des infrences sur la base de connaissances

doivent correspondent aux rsultats des actions ou observations

dans le monde. Les objets, relations et infrences dans le programme sont

dtermins par la reprsentation de connaissances choisie par leprogrammeur.


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Cadres

Les cadres sont une mthode utilise pourreprsenter des connaissances dans une base de

connaissance. Auparavant, on a utilis des rglespour reprsenter les connaissances.

Cadre: Structure de donnes ayant desconnaissances typiques propos dun objet ouconcept particulier.

Les cadres furent proposs par Marvin Minsky dansles annes 1970.

En fait, cest trs similaire la programmation

oriente objet.


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Cadre

Chaque cadre a son propre nom et un ensembledattributs qui y sont associs. Ex: le cadre Personne peut avoir les attributs Nom, Poids,Hauteur, ge. Ex: le cadre Ordinateurpeut avoir les attributs

Processeur, Modle, Mmoire, Prix, cran.

Lattribut nest pas ncessairement un chiffre ou unmot; il peut sagir dune procdure ou fonction quidtermine la valeur.

Lattribut peut aussi pointer un autre cadre. Dans les systmes experts, les cadres sont souvent

utiliss avec des rgles de production.


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Cadre: exemple

Carte dembarquement Quantas

Transporteur: QuantasNom: M. LeBlanc

Vol: Q101

Date: 12 DcembreSige: 24A

De: Moncton

: OttawaEmbarquement: 0600

Porte: 4

Carte dembarquement EastJet

Transporteur: EastJetNom: Mme Richard

Vol: EJ467

Date: 15 DcembreSige: 26F

De: Moncton

: MontralEmbarquement: 0750

Porte: 2


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Cadres: utilit

Systmes base de rgles: Des systmes base de rgles peuvent fonctionner avec

des faits parpills travers la base de connaissances. Il faudra peut-tre chercher au travers de connaissances

qui nont pas dimportance.

La recherche peut tre lente. Cadres:

Une mthode naturelle pour reprsenter des

connaissances de faon structure et concise. Une faon organise de reprsenter des connaissances.


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Attributs

Un cadre est un ensemble dattributs Peut inclure de linformation telle que:

Relation entre un cadre et un autre cadre Ex: un cadre DELL peut tre un membre de la classe ORDINATEUR,qui est un membre de la classe SYSTME INFORMATIQUE.

Valeur de lattribut

Peut tre symbolique, numrique ou Boolenne. Peut tre assignquand le cadre est cr ou pendant une session du systme expert.

Valeur par dfaut On la considre vraie quand aucune preuve contraire nest trouve.

Intervalle de la valeur de lattribut Dtermine o un objet particulier ou concept doit tre dans lesexigences typiques.

Information procdurale

La procdure excuter quand lattribut est chang ou voulu.


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Facette

Une facette est une mthode pour donner delinformation supplmentaire propos dun attributdun cadre.

On sen sert pour tablir la valeur de lattribut,contrler les requtes de lutilisateur et dire aumoteur dinfrence comment traiter lattribut.

Facette de valeur Spcifie les valeurs par dfaut et initiales

Facette prompte Permet lutilisateur dentrer des attributs en ligne

Facette dinfrence Permet darrter le processus dinfrence quand une valeur

spcifie change ou un attribut spcifi change.


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Classes et instances

Un cadre peut faire rfrence un objetparticulier ou un groupe dobjets similaires.

Un cadre-classe dcrit un groupe dobjetsayant des attributs en commun.

Un cadre-instance fait rfrence uneinstance particulire dun objet.

Chaque cadre connat sa classe. Proprit implicite dun cadre


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Classes et instances: exempleInstance: Carte dembarquement EastJet

Transporteur: EastJetNom: Mme RichardVol: EJ467

Date: 15 DcembreSige: 26FDe: Moncton: MontralEmbarquement: 0750Porte: 2

Classe: Carte dembarquement

Transporteur: [Str]Nom: [Str]Vol: [Str]Date: [Str]

Sige: [Str]De: [Str]: [Str]Embarquement: [Num]Porte: [Num]

Instance: Carte dembarquement QuantasTransporteur: QuantasNom: M. LeBlancVol: Q101Date: 12 DcembreSige: 24ADe: Moncton: OttawaEmbarquement: 0600Porte: 4


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Relations entre les classes

Une sous-classe est relie sa superclasse par une relation est un . Ex: RSX Type S est un RSX est un Acura est un

Voiture . Une instance peut supplanter quelques attributs typiques. Linstance demeure un membre de la classe ayant accs aux

proprits plus haut dans la hirarchie mme si elle contredit unevaleur typique de sa classe. Les relations entre les hirarchies constituent un processus de

spcialisation.

Le cadre en haut de la hirarchie reprsente un conceptgnrique; les cadres plus bas reprsentent des concepts plusrestrictifs. Ex: une RSX est un type spcialis de voiture de Acura.


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Relations entre les objets

Gnralisation: dmontre une relation sorte de ou est un . Ex: une voiture est un vhicule, un bateau est un vhicule.

Agrgation: reprsente une relation du type partie de o les sous-classes reprsentes descomposantes qui sont associes une superclasse

qui reprsente un tout. Ex: Un moteur est partie dune voiture.

Association: dcrit une relation entre diffrentesclasses typiquement sans relation autrement.Typiquement apparat comme un verbe et estbidirectionnel. Ex: M. LeBlanc appartient une maison, M. LeBlanc

appartient une voiture, etc


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Hritage

Lhritage est le processus par lequel toutesles caractristiques dune classe sont prises

par linstance dune classe. Une instance hrite de son parent.

On peut avoir des hritages multiples Tous les parents doivent avoir des noms

dattributs uniques.

On rutilise du code a rduit le nombre dattributs indpendants et

spcifiques dans un systme expert.


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Dsavantages

Ne permet pas de distinguer entre desproprits essentielles et accidentelles.

Il peut devenir impossible de construire desconcepts composs en utilisant des hritages

multiples. Lingnieur des connaissances a donc des

dcisions difficiles prendre quand lastructure hirarchique du systme et deshritages.


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Mthodes et dmons

Une mthode est une procdure associe un attribut duncadre qui est excute lorsque demande.

Une mthode peut dterminer des attributs spcifiques ouexcuter une srie dactions quand les valeurs changent.

Un dmon a gnralement une structure IF THEN Sexcute lorsquun attribut dans lnonc IF change.

Deux types de mthodes: LORSQUE CHANG

Sexcute immdiatement lorsque la valeur dun attribut change

LORSQUE VOULU Utilis pour obtenir une valeur dattribut seulement quand dsir.


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Interaction entre les rgles et cadres

Systme expert base de rgles Le moteur dinfrence fait le lien entre les rgles dans la

base de connaissances avec les donnes dans la base dedonnes.

Une fois le but trouv, le moteur dinfrence recherche

dans la base de connaissances pour trouver la rgle qui ace but dans sa consquence.

Si une telle rgle est trouve, et que les donnessaccordent avec les donnes dans la base de donnes, la

rgle est dclenche et le but obtient sa valeur. Si aucune rgle nest trouve, on demande lutilisateur

pour une valeur.


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Interaction entre les rgles et cadres

Systme base de cadre Le moteur dinfrence recherche aussi pour le but.

Les rgles jouent un rle secondaire. Les cadresreprsentent la source principale de

connaissances. Les mthodes et dmons sont utiliss pour

ajouter des actions aux cadres.

Le but peut tre tabli en utilisant soit unemthode ou un dmon.


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Moteur dinfrence

Systme base de cadres Selon le but, le moteur dinfrence cherche les rgles dont

la consquence contient le but recherch. Il examine les rgles une la fois dans lordre avec

lesquelles elles apparaissent dans la base de rgles.

Examine la validit de chaque antcdent dans la premirergle.

Si tous les antcdents sont invalides, il conclut que le butest invalide, puis procde la prochaine rgle.


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Moteur dinfrence

Doit obtenir une valeur de la mthode LORSQUEVOULU seulement lorsque la valeur nest pas

dtermine par lensemble des rgles. Lordre de recherche des attributs doit tre

dtermine lavance.

On attache une facette ORDRE DE RECHERCHE un attribut pour indiquer o il se trouve et dans quelordre il faut obtenir la valeur. Ex: On met lordre de sorte quon recherche la base de

rgles en premier et seulement lorsque ceci ne fonctionnepas quon excute la facette.


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Systme expert base de rgles

Lensemble des rgles reprsente lesconnaissances du domaine utiles pour rsoudre un

problme. Chaque rgle reprsente un heuristique quelconque

du problme.

Chaque rgle ajoute des nouvelles connaissanceset donc rend le systme plus intelligent.

La base de rgles peut facilement tre modifie enmodifiant, ajouter ou enlevant des rgles.


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Systme expert base de cadres

La structure hirarchique de connaissancesest dtermine en premier.

Les attributs et classes sont identifies.

Les relations hirarchiques entre les classes

sont tablies. Larchitecture permet dajouter des actions

aux cadres laide de mthodes et dmons.


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Construction dun systme expert base

de cadres Spcifier le problme et dfinir lenvergure du

systme. Dterminer les classes et leurs attributs. Dfinir les instances.

Concevoir les interfaces. Dfinir les mthodes LORSQUE VOULU et

LORSQUE CHANG, et les dmons. Dfinir les rgles. valuer et optimiser le systme.


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Exemple de LORSQUE VOULU

Supposons quon veut valuer la demandede crdit dun individu.

Le systme expert commencera lvaluationquand lutilisateur appuiera sur le bouton

valuer Crdit dans linterface utilisateur. Ce bouton est rattach lattribut valuer

Crdit de la classe valuation deCrdit .


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Exemple: Buy Smart

Pour illustrer les concepts vus auparavant, onconsidre un systme expert simple base

de cadre, Buy Smart, qui donne des conseilsaux gens cherchant acheter une maison.

On suivra les tapes principales pourdvelopper le systme expert, et dmontrercomment utiliser les mthodes et dmons.


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tape 1

Spcifier le problme et dfinir lenvergure dusystme. On commence en rcoltant de linformation

propos des proprits vendre dans la rgion. Il faut identifier les dtails pertinents.

Emplacement et type de proprit

Nombre de chambres et salles de bain

Prix

Description courte Photo


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tape 1 (suite)

Faire une liste de toute les questionspossibles. Quel est le montant maximum que vous voulez

dpenser sur un achat?

Quel type de proprit prfrez-vous? Dans quelle banlieue prfrez-vous demeurer?

Combien de chambres voulez-vous?

Combien de salles de bain voulez-vous?


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2 ( i )


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tape 2 (suite)CLASS: Property

[Str] Area :

[Str] Suburb :

[N] Price :

[Str] Type :

[N] Bedrooms :

[N] Bathrooms :

[Str] Construction :

[Str] Phone :

[Str] Pictfile :[Str] Textfile :

[N] Instance Number :

3


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tape 3

Dfinir les instances Il faut crer les instances en utilisant des donnes

stockes dans une base de donnes ou enutilisant dautre mthodes.

Il faut typiquement indiquer au systme quon veutcrer une nouvelle instance.

3 ( i )


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tape 3 (suite)

Exemple, pour crer une nouvelle instance de la classe Property dansle logiciel Level5 Object, on utilise le code suivant:

MAKE Property WITH Area := area OF dB3 HOUSE 1 WITH Suburb := suburb OF dB3 HOUSE 1 WITH Price := price OF dB3 HOUSE 1 WITH Type := type OF dB3 HOUSE 1 WITH Bedrooms := bedrooms OF dB3 HOUSE 1 WITH Bathrooms := bathrooms OF dB3 HOUSE 1 WITH Construction := construct OF dB3 HOUSE 1 WITH Phone := phone OF dB3 HOUSE 1 WITH Pictfile := pictfile OF dB3 HOUSE 1 WITH Textfile := textfile OF dB3 HOUSE 1 WITH Instance Number := Current Instance Number

3 ( i )


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tape 3 (suite)

INSTANCE: Property 1

Class: Property

[Str]Area: Central Suburbs[Str] Suburb: New Town

[N] Price: 164000

[Str] Type: House

[N] Bedrooms: 3[N] Bathrooms: 1

[Str] Construction: Weatherboard

[Str]Phone: (03) 6226 4212

[Str]Pictfile: house01.bmp[Str] Textfile: house01.txt

[N] Instance Number: 1

INSTANCE: Property 2

Class: Property

[Str]Area: Central Suburbs[Str] Suburb: Taroona

[N] Price: 150000

[Str] Type: House

[N] Bedrooms: 3[N] Bathrooms: 1

[Str] Construction: Brick

[Str]Phone: (03) 6226 1416

[Str]Pictfile: house02.bmp[Str] Textfile: house02.txt

[N] Instance Number: 2

Instances de la classe Property.

4


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tape 4

Crer linterface On a besoin dune fentre principale pour

prsenter de linformation gnrale lutilisateurau dbut de chaque application. Typiquement, on y met le titre de lapplication, une

description gnrale du problme, une reprsentationgraphique et aussi de linformation sur les droitsdauteur.

t 4 ( it )


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tape 4 (suite)Buy Smart

Buying any property especially your first is very exciting, butit is often a little nerve-racking as well. It is important you take

the time to do your home work properly. This expert system willassists you in choosing a home to meet your particularrequirements.

t p 4 ( it )


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tape 4 (suite)

La prochaine fentre est la fentre quidemande de linformation de lutilisateur.

Elle devrait permettre lutilisateur dindiquerses prfrences en rpondant des

questions prsentes par le systme expert.

t pe 4 (s ite)


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Select the most important things you are looking for in your property.

Search

Suburb Bedrooms Maximum Price

All Suburbs

Central Suburbs

Eastern Shore

Northern Suburbs

Southern Suburbs

Any number of bedrooms

One bedroom

Two bedrooms

Three bedrooms

Four bedrooms or more

No maximum

$50,000$100,000

$150,000

$200,000

$250,000$300,000

$350,000

$400,000

$500,000$1,000,000

$2,000,000

Property Type Bathrooms

All property types

House

Unit

Townhouse

Any number of bathrooms

One bathroom

Two bathrooms

Three bathrooms or more

Help Restart

tape 4 (suite)


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tape 4 (suite)

Finalement, la dernire fentre est celle quimontre de linformation sur les proprits.

Cette fentre doit produire une liste deproprits acceptables, la possibilit de se

dplacer la prochaine proprit (oupremire, ou dernire, ou celle prcdente)et aussi doit permettre de voir la proprit et

sa description.

tape 4 (suite)


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MODERNISED WITH ARCHITECT'S FLAIRyet retaining the orig inal charm. Threelarge bedrooms. Formal dining warmed bya wood heater, family room next to animpressive kitchen and overlooking lavishgardens. A sparkling bathroom and largelaundry. Convenient location, garage andparking.

tape 5


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tape 5

Dfinir les mthodes LORSQUE VOULU etLORSQUE CHANG, et les dmons. Il faut dvelopper une faon pour enrichir

lapplication. On se sert des mthodes LORSQUE VOULU et

LORSQUE CHANG et des dmons. Ou, on utilise des rgles.

Dans des systmes base de cadre, onconsidre toujours lapplication de mthodes etdmons en premier.

tape 5 (suite)


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tape 5 (suite)

On cre toutes les instances de la classeProperty en mme temps lorsque lutilisateur

appuie sur le bouton Continue de lafentre premire.

En enlve les instances inapproprie au furet mesure que lutilisateur slectionne sesprfrences.

tape 5 (suite)


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tape 5 (suite)CLASS: Action Data[S]Load Properties: [WHEN CHANGED]

INSTANCE: Action Data 1

Class: Action Data[S]Load Properties: TRUE

WHEN CHANGEDBEGINCurrent Instance Number := 0FORGET PropertyFIND dB3 HOUSE 1

WHEN FOUNDCurrent Instance Number := Current Instance Number + 1MAKE Property

WITH Area := area OFdB3 HOUSE 1WITH Suburb := suburb OFdB3 HOUSE 1WITH Price := price OFdB3 HOUSE 1WITH Type := type OFdB3 HOUSE 1

WITH Bedrooms := bedrooms OFdB3 HOUSE 1WITH Bathrooms := bathrooms OFdB3 HOUSE 1WITH Construction := construct OFdB3 HOUSE 1WITH Phone := phone OFdB3 HOUSE 1WITH Pictfile := pictfile OF dB3 HOUSE 1WITH Textfile := textfile OF dB3 HOUSE 1

WITH Instance Number := Current Instance NumberFIND ENDTotal Number of Instances := Current Instance NumberGoto First Property OF Action Data := TRUEEND

Exemple de mthode LORSQUE MODIFI

tape 5 (suite)


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tape 5 (suite)

Dmons, DEMON 1IF selected OF Central Suburbs pushbutton

THEN FIND Property

WHERE Area OF Property "Central Suburbs"WHEN FOUND

FORGET CURRENT Property

FIND END.

.

.

DEMON 5IF selected OF House pushbutton

THEN FIND PropertyWHERE Type OF Property "House"

WHEN FOUNDFORGET CURRENT Property

FIND END

tape 5 (suite)


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tape 5 (suite)CLASS: Action Data[S]Load Properties: [WHEN CHANGED]

[S]Load Instance Number: [WHEN CHANGED]

[S] Goto First Property: [WHEN CHANGED]

INSTANCE: Action Data 1

Class: Action Data

[S]Load Properties: TRUE

[S]Load Instance Number: TRUE[S] Goto First Property: TRUE

WHEN CHANGEDBEGIN

Current Instance Number := 0 FIND Property

WHEN FOUND Current Instance Number := Current Instance Number + 1

Instance Number OF Property := Current Instance Number

FIND END

Total Number of Instances := Current Instance Number

Goto First Property OF Action Data := TRUE

END

WHEN CHANGED

BEGIN

FIND Property

LIMIT 1

WHEN FOUND filename OF Property picturebox := Pictfile OF Property

filename OF Property textbox := Textfile OF Property

FIND END

END

Mthode LORSQUE MODIFI

tape 6


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tape 6

Dfinir les rgles Une des dcisions les plus importantes et difficiles

est de dcider si on utilise des rgles ou si on sesert de mthodes et dmons.

La dcision est souvent base sur les prfrencespersonnelles du designer.

Buy Smart utilise des mthodes et des dmonsparce quils reprsentent une mthode simple etpuissante de reprsenter des procdures.

tape 7


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tape 7

valuation et optimisation du systme expert. Ltape initiale de design est maintenant finie.

La prochaine tape est dvaluer le systme. On veut sassurer que le systme fonctionne et

rpond aux exigences.

Documents

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