Sistemas Especialistas

Sistemas Especialistas

Os sistemas especialistas são programas destinados a solucionar problemas em campos específicos de conhecimento. Estes programas devem ter desempenho comparável ao dos especialistas humanos na execução dessas tarefas.

A maior capacidade  de um Sistema Especialista consiste em sua especialidade de alto nível que auxilia na solução de problemas. Este conhecimento especializado pode representar a experiência dos melhores peritos no campo. Sua especialização de alto nível, juntamente com a habilidade de aplicação, torna seu custo competitivo e apto a ganhar espaço no mercado comercial. A flexibilidade do sistema também auxilia, pois ele pode crescer incrementalmente segundo as necessidades do negócio ou organização.

A formação de um sistema especialista é basicamente composta por três componentes principais:

Base de dados - responsável por armazenar os dados pré-levantados e as possíveis respostas de um determinado conjunto de entradas, é também chamada de base de conhecimento;

Conjunto de operadores - são mecanismos que fazem as buscas na base de dados a fim de encontrar respostas aos dados informados inicialmente;

Estratégia de controle - que assim como uma árvore binária, é a responsável por facilitar a localização do conjunto de operadores, restringindo a base de dados a um subconjunto de metas, a fim de diminuir, a cada dado fornecido, a gama de possíveis respostas aos problemas especificados (BARRETO e PREZOTO, 2010).

Um sistema especialista pode ser aplicado em:

ü  Sistemas de diagnóstico;

ü  Sistemas de planejamento;

ü  Sistemas de previsão;

ü  Sistemas de controle;

ü  Sistemas de Instrução;

ü  Sistemas de Interpretação.

Classificação dos Sistemas Especialistas

ü  Sistema Especialista de Interpretação

            Esse sistema fornece a descrição de situações de solução para determinados problemas, realizando uma análise nos pontos chave do problema e relacionando com situações parecidas que este tenha em sua base de conhecimento. Assim, é possível fazer uma análise por aproximação das causas que sejam parecidas com a causa do atual problema, e oferecer uma solução equivalente a de outros problemas apresentados.

ü  Sistema Especialista de Diagnóstico

São sistemas que apontam falhas provenientes da interpretação de dados. A análise dessas falhas pode conduzir a uma conclusão diferente da simples interpretação de dados. Detectam os problemas disfarçados por falhas dos equipamentos e falhas do próprio diagnóstico, que não o detectou, possivelmente por ter falhado.

ü  Sistema Especialista de Monitoramento

Explica as observações de sinais sobre o comportamento monitorado. Verifica continuamente um determinado comportamento em limites pré-estabelecidos, sinalizando quando forem requeridas intervenções para o sucesso da execução.

ü  Sistema Especialista de Predição

Este sistema permite uma previsão do futuro, baseando-se de em uma modelagem de dados do passado e do presente, fazendo uso de raciocínios hipotéticos e verificando a tendência de acordo com a variação dos dados de entrada através de mecanismos que possam verificar os vários futuros possíveis, a partir da análise do comportamento desses dados.

ü  Sistema Especialista de Planejamento

Neste sistema, prepara-se um programa de iniciativas a serem tomadas para que se alcançar objetivo determinado. 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.

ü  Sistema Especialista de Projeto

Este sistema tem características semelhantes as do planejamento, e devem-se confeccionar especificações capazes de atender 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 ( MANCHINI E  PAPPA).

ü  Sistema Especialista de Depuração

Fornece soluções para um possível mau-funcionamento por distorção das bases de dados e de regras do sistema. Desta forma, age como um agente de validação de quebra de regras de um sistema especialista, validando os processos executados dentro do sistema e identificando possíveis procedimentos danosos ao programa.

ü  Sistema Especialista de Reparo

Sistema especialista em executar as correções sugeridas pelos sistemas especialistas de depuração, administrando as falhas que necessitem de paradas de sistema para conserto e agendando tais paradas para efetuar a manutenção.

ü  Sistema Especialista de Instrução

Essa sistema tem o objetivo de propor desafios a seu operador, de forma a instruí-lo a realizar determinadas tarefas, de forma a ensinar sobre determinado assunto a um possível estudante que opere o sistema. Pode incorporar subsistemas especialistas, como de depuração ou reparo, para a obtenção de situações parecidas durante a operação com o sistema.

ü  Sistema Especialista de Controle

Sistema especialista de maior nível de complexidade. Esse sistema controla diversos outros tipos de sistemas, não somente os computacionais. Realiza análises baseadas nos sistemas especialistas de diagnóstico e predição, de forma a determinar horizontes de negócio para os próprios sistemas especialistas incorporados a ele (BARRETO e PREZOTO, 2010).

Principais Elementos que Compõem os Sistemas Especialistas

            Os principais elementos que compõem os sistemas especialistas formam uma Estruturação Básica que é dividida em sete partes:

ü  Base de Conhecimento

Local de armazenagem de todas as regras e fatos dos sistemas especialistas. Compara-se ao banco de dados de um sistema tradicional ou a área do cérebro humano que armazena o conhecimento adquirido.

ü  Quadro Negro

Local de compartilhamento de regras dos sistemas especialistas. Assim como um código em Prolog que carrega bases de regras na memória do computador, disponibilizando tais regras para que outros sistemas possam utilizar, o quadro negro compartilha informações levantadas pela Base de Conhecimento e Mecanismo de Inferência com os demais softwares que compartilham informação.

ü  Mecanismo de Inferência

Mecanismo compartilhado entre sistemas especialistas para busca de dados na base de conhecimento. Tendo a premissa de que as bases de conhecimento são padronizadas e que os mecanismos de inferência sigam um padrão de busca, o mecanismo de inferência irá encontrar a melhor solução dentre um conjunto racional pré-determinado na base de conhecimento, chegando a resposta mais próxima do ideal esperado pelo usuário.

ü  Processador de Linguagem Natural

Sistema responsável por manter a interface com o usuário na área de regras do sistema, de forma a receber e enviar regras ao usuário, da forma mais transparente possível para o mesmo.

ü  Justificador de Conhecimento

Trabalha com as saídas do processo de Regras do Mecanismo de Inferência, este módulo é responsável por detalhar como o sistema chega a determinada conclusão, para utilizar do Processador de Linguagem Natural e interagir com o usuário e, se necessário, solicitar ao usuário as entradas de sistema necessárias para a finalização.

ü  Sequenciador

Seleciona regras que serão utilizadas de acordo com fatos e hipóteses, colocando-as em ordem de execução para que o interpretador trabalhe com elas.

Com isso, executa as operações Fuzzy necessárias para desenvolver uma sequência de processamento interno, concluir em uma resposta e enviar ao interpretador para execução.

ü  Interpretador

Responsável por interpretar as regras advindas do sequenciador, ou seja, processa as informações e regras que lhes são enviadas para processamento. Logo, torna-se em parte o núcleo do sistema, para que este possa trabalhar com as informações passadas.

Principais Benefícios da Utilização dos Sistemas Especialistas

ü  Velocidade na determinação dos problemas;

ü  A decisão está fundamentada em uma base de conhecimento;

ü  Segurança;

ü  Exige pequeno número de pessoas para interagir com o sistema;

ü  Estabilidade;

ü  Dependência decrescente de pessoal específico;

ü  Flexibilidade;

ü  Integração de ferramentas;

ü  Evita interpretação humana de regras operacionais.

Principais Problemas Enfrentados pelos Sistemas Especialistas Atuais

ü  Fragilidade

Pelo fato de os Sistemas Especialistas terem acesso somente a conhecimentos altamente específicos do seu domínio, eles não possuem conhecimentos mais genéricos quando a necessidade surge;

ü  Falta de meta-conhecimento

Geralmente não possuem conhecimentos sofisticados sobre sua própria operação, o que dificulta o raciocínio sobre seu próprio escopo e restrições. A aquisição do conhecimento continua sendo um dos maiores obstáculos para aplicação de tecnologia dos Sistemas Especialistas a novos domínios.

ü  Validação

A medição do desempenho de Sistemas Especialistas é muito difícil porque não é possível quantificar o uso de conhecimento (FÁVERO e SANTOS).

Exemplos de sistemas especialistas

ü  MYCIN - para diagnosticar doenças infecciosas;

ü  PROSPECTOR - informações geológicas;

ü  LOGIC THEORIST - provador de teoremas.

Referências

BARRETO, Luiz Rodolfo; PREZOTO, Marcelo Godoi. Introdução a Sistemas Especialistas. Disponível em:

<http://www.ft.unicamp.br/liag/wp/monografias/monografias/2010_IA_FT_UNICAMP_sistemasEspecialistas.pdf> Acesso em: 23/05/2014.                    

Disponível em: <www.ic.uff.br/~ferraz/IA/Ppt/SistemasEspecialistas/Expert01.ppt> Acesso em: 23/05/2014.

FÁVERO, Alexandre José e SANTOS, Nilson Moutinho dos. Sistemas Especialistas. Disponível em: <http://www.din.uem.br/~ia/especialistas/index.html>Acesso em: 23/05/2014.

MANCHINI, Daniella Patrícia  e PAPPA, Gisele Lobo . Sistemas Especialistas Disponível em: <www.din.uem.br/ia/intelige/especialistas/especialistas/index.html> Acesso em: 23/05/2014.