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Aquisição de Conhecimento Implícito
(Aquisição Automática)
Álvaro Vinícius de Souza Coêlho
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Aquisição Automática
• Da Inteligência Artificial
• Aprendizagem de Máquina
• Formalizado segundo um protocolo bem definido
• Papéis a serem desempenhados
• Papel 1: Um cliente
• Papel 2: Um aprendiz
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Aquisição Automática
Aprendiz
Cliente
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Aquisição Automática
• O cliente: “Isso acontece?” “Isso é verdade?” “Isso vai funcionar?”
• O aprendiz: Verificação da pergunta do cliente junto a uma base de conhecimento
• Uma resposta
• Problema: Como o aprendiz sabe as respostas?
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Aquisição Automática
• Papel 3: Um Oráculo
• O oráculo nunca erra. O aprendiz pode consultá-lo para pedir exemplos e contra-exemplos, regras e contra-regras
• O Oráculo fornece subsídios para a aprendizagem
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Aquisição Automática
• O aprendiz dialoga com o oráculo, até que sua aprendizagem seja satisfatória.
• Então ele fica disponível para responder ao cliente
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Aquisição Automática
Aprendiz
Cliente
Oráculo
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Aquisição Automática
• Aprendiz: “O que aconteceu?” “Como é?” “O que é X?” “O que não é X?”
• Oráculo: “Eis os fatos ...” “Funciona assim ...” “Eis os exemplos conhecidos de X ...” “Eis os exemplos conhecidos que não são X ...”
• Problema: Quando concluir que o aprendiz já é “sabido” o bastante?
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Aquisição Automática
• Papel 4: Uma sonda• Uma sonda parece um oráculo. Mas sua
função é diferente• Aferir o conhecimento do Aprendiz• Problemas que ele não conhece• Exemplos que ele não viu• Suas respostas são avaliadas e, se
necessário, o Oráculo é acionado
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Aquisição Automática
Aprendiz
Cliente
Oráculo
Sonda
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Aquisição Automática
• Sonda: “Diga como isso ocorre” “Diga qual é a solução” “Diga se isto é X” “Diga se isto não é X”
• Aprendiz: “Ocorre assim ...” “A solução é ...” “Isso é/não é X”
• Sonda: “Sua aprendizagem está ...”• Problema: Quem decide o que fazer para
que a aprendizagem seja atualizada?
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Aquisição Automática
• Papel 5: Um mestre
• Um mestre é tipicamente (mas não necessariamente) humano
• Ele escuta a sonda e dispara ações junto ao oráculo, ao aprendiz e à própria sonda para que a aprendizagem seja bem feita
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Aquisição Automática
Aprendiz
Cliente
Oráculo
Sonda
Mestre
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Aquisição Automática
• Protocolo MOSCA– Mestre
– Oráculo
– Sonda
– Cliente
– Aprendiz
• O MOSCA é o que se pode dizer um protocolo máximo. Na prática, usa-se subconjuntos dele
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Paradigmas da Aprendizagem
• Aprendizagem– “fazer mudanças úteis em nossa mente” Marvin
Minsky– “representa mudanças no sistema, que é
adaptativo no sentido de realizar, de uma próxima vez, a mesma tarefa ou tarefas similares de uma forma mais eficiente e eficaz” H. Simon
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Paradigmas da Aprendizagem
• Aprendizagem– “o resultado produzido por um processo em que
se adquire a habilidade de executar novas tarefas que não podiam ser executadas antes, ou então executar melhor antigas tarefas” J. Carbonell
– “a construção ou modificação da representação do que está sendo experimentado” R. Michalski
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Paradigmas da Aprendizagem
• Os autores:
– Minsky: O aspecto humano
– Simon e Carbonel: Eficiência
– Michalsky: O reflexo da aprendizagem no sistema
– “o termo aprendizagem não deve ser visto como um termo de significado único e fossilizado, e sim como um termo de semântica flutuante cuja interpretação é função do contexto” – G. Mongiovi
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Paradigmas da Aprendizagem
• Técnicas de Inferência – Conhecimento gera Conhecimento
• Inferência – Filosofia
• Duas técnicas “puramente filosóficas”
• Modernamente adiciona-se uma terceira
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Paradigmas da Aprendizagem
• Dedução
• Conhecimento que é Conseqüência Lógica de outro
• Logicamente (Modus Ponens):
y
yxx ,
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Paradigmas da Aprendizagem
• O exemplo clássico: Sócrates é homem, Todos os homens são mortais logo (dedução) Sócrates é Mortal
• Duas características– Do Geral para o Particular– Do Antecedente para o Conseqüente
• Uma dedução é sempre uma proposição verdadeira (não há erro)
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Paradigmas da Aprendizagem
• Indução
• Conhecimento é uma Generalização de outros
• Opõe-se à dedução: infere do Particular para o Geral
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Paradigmas da Aprendizagem
• Pode gerar erro
• Exemplos da realidade geram regras sobre esta realidade observada
• Logicamente:
yx
yx
,
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Paradigmas da Aprendizagem
• Exemplo Clássico: Ontem o sol nasceu, anteontem o sol nasceu, em todos os dias observados o sol nasceu. Logo (indução) O sol nascerá amanhã.
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Paradigmas da Aprendizagem
• Abdução
• Conhecimento é uma derivação do estado atual para o estado anterior que o construiu
• Opõe-se à dedução: infere do Conseqüente para o Antecedente
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Paradigmas da Aprendizagem
• Pode gerar erro
• Classicamente representado pelas histórias policiais (Sherlock Holmes)
• Logicamente:
x
yxy ,
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Paradigmas da Aprendizagem
• Exemplos:– “Todos os que foram à segunda guerra são
soldados reformados. Logo, aquele soldado reformado foi à segunda guerra”
– Ou a frase famosa de Conan Doyle: “eliminando-se as possibilidades aquilo que restar, por improvável que seja, precisa ser a verdade”
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Paradigmas da Aprendizagem
• Os paradigmas
• Estratégias para promover a aprendizagem automática (machine learning)
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Paradigmas da Aprendizagem
• São quatro– Conexionista (Redes Neurais)– Genético– Analítico (Dedutivo: Casos, Explanações)– Indutivo
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Paradigmas da Aprendizagem
• Conexionista– Uma rede de neurônios interligados por
sinapses• Neurônio: Uma informação com um peso
associado• Sinapses: Conexão entre neurônios,
derivando o conhecimento pela rede
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Paradigmas da Aprendizagem
• Conexionista– Três camadas principais:
• Entrada – Neurônios que recebem os dados• Saída – Neurônios que apresentam os
resultados• Intermediária (ou Escondida) –
Processamento e derivação dos resultados intermediários
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Paradigmas da Aprendizagem
• Genético– Baseado na teoria da evolução de Charles
Darwin
– Uma solução descrita de um problema pode ser melhorada
– Métodos de combinação de partes de uma solução com partes de outra (cruzamento)
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Paradigmas da Aprendizagem
• Genético– Uma nova solução é produzida
– Uma análise (automática ou não) da qualidade desta solução
– Novos seres mais “adaptados”
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Paradigmas da Aprendizagem
• Dedutivo– O sistema recebe como entrada um
conjunto de conhecimentos prontos
– Atua sobre este conjunto. Não o constrói
– Sistemas Especialistas: Regras• Um problema é resolvido através de uma
consulta às regras de inferência
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Paradigmas da Aprendizagem
• Dedutivo– Raciocínio Baseado em Casos (RBC)
• O sistema usa casos como se fossem regras• Permite uma avaliação parcial, ou por
aproximação (métricas de similaridade)• Cada novo caso é anexado à base de
conhecimento
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Paradigmas da Aprendizagem
• Indutivo– O sistema recebe um conjunto de fatos
– Constrói uma descrição (conjunto de regras) do domínio
– Do ponto de vista do usuário, funciona como uma rede neural
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O conjunto de Treinamento
• Também chamado Trainning Set
• Serve para apresentar a um sistema indutivo (Rede Neural ou Algoritmo de Aprendizagem Indutiva) um conjunto de fatos (exemplos) de um domínio
• É o trabalho do Oráculo no MOSCA
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O conjunto de Treinamento
• Alternativamente parte do CT é reservada para se aferir o conhecimento
• É o trabalho da Sonda no MOSCA
• O Aprendiz é o sistema que está construindo sua base de conhecimento
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O conjunto de Treinamento
• Qual a diferença entre a base de conhecimento gerada por uma rede neural e por um algoritmo indutivo?– Do ponto de vista da funcionalidade Nenhuma– Do ponto de vista da explanação e da
justificativa, as redes são impraticáveis (por isso ditas sub-simbólicas)
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O conjunto de Treinamento
• De modo geral– Geração de hipótese– Avaliação de hipóteses junto ao CT (função de qualidade)– Um veredicto: hipótese aceita ou não
Geração de hipóteses
Verificação de hipóteses
veredicto
hipótese
Conjunto de treinamento
Função de qualidade
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O Processo de Aquisição• São várias etapas• Podem ser repetidas total ou
parcialmente a depender dos resultados
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O Processo de Aquisição
• Preparação dos Dados– Seleção: identificar quais e de onde
– Pré-processamento: falhas, inconsistências, etc.
– Transformação: adequar dados aos algoritmos
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O Processo de Aquisição
• Garimpagem: aplicação de um método prático
• Análise e Assimilação: o conhecimento é relevante e acionável?
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Aquisição de Conhecimento Implícito
FIM!
“Dura Lex sed Lex – A Lei é dura mas é a lei.Para os ricos, Dura Lex, sed Latex, porque Latex estica”
Fernando Sabino.Escher