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I SBAl - UNESP - Rio Claro/SP - Brasil
os PROBLEMAS NA
AQUISIÇAO DE CONHECIMENTO
SIMONE DAS GRAÇAS DOMINGUES (^) HENRIQUE CUNHA JR.
RESUMO
USP - Escola de Engenharia de São Carlos Depto de Engenharia Elétrica Av. Df. Carlos Botelho, 1465 13560-250 São Carlos - São Paulo
Este artigo descreve sucintamente as fases da aquisição de conhecimento e alguns métodos ou técnicas geralmente usados neste processo. São discutidos os principais problemas encontrados. Por final é dado um exemplo de aquisição de conhecimento de especialistas em controladores PID aplicado a um motor DC.
INTRODUÇÃO
Qualquer aplicação em Inteligência Artificial (IA) depende da forma de aquisição, retenção e manipulação do conhecimento.
Um sistema especialista (SE) deve ter uma estrutura eficiente para acumular, transferir e transformar o conhecimento do seu domínio. O conhecimento deve ser coerente e suticientemente profundo. Isto determinará a eficiência do SE ou do Sistema baseado em conhecimento (SBC). Um SBC não é tão especializado quanto um SE, e geralmente não possui procedimentos que expliquem sua linha de raciocínio, como é feito por um SE. Estas são suas duas diferenças básicas.
A aquisição do conhecimento é "o primeiro passo ( ... ) no desenvolvimento de um SE" (Hoffman(1987,p.53», sendo assim o seu elemento chave, "o gargalo na construção" (Barr & Feigenbaum (198l,p.lO».
Como dito por Goudard et aI. (1992,p.Ol) : "a aquisição de conhecimento consiste na extração do conhecimento específico de um ou mais especialistas num domínio e na transferência deste conhecimento obtido para máquina" em forma de alguma linguagem especítica de aplicação.
O processo de aquisição de conhecimento pode ser muito trabalhoso, podendo consumir de 50 a 80% do esforço total para implementação do SE (ou do SBC). Isto se deve a vários fatores. Os mais marcantes são: a dificuldade de verbalização do conhecimento pelos especialistas, e a falta de tempo que eles (os especialistas) geralmente possuem.
O conhecimento pode ser adquirido de duas formas: em literatura publicada (livros, teses, dissertações, revistas, etc.), e/ou através de um especialista, como dito por Kumara et aI. (1986,p.l109- 1110).
O processo de aquisição de conhecimento pode ser dividido em cinco (05) fases: identiticação do problema, conceituação, formalização, implementação e testes (onde são feitas as reformulações e refinamentos enquanto for necessário). Estas fases podem ser melhor vistas em Waterman (1986, p.152- 161), Goudard et aI. (1992, p.06-08), dentre outros.
As técnicas ou métodos usados para a extração do conhecimento de um especialista são discutidas por Waterman (1986, p.158-161), Goudard et aI. (1992, p.14-26), Hart (1989,p.54-80) e Hoffman (1987, p.54-58) dentre outros.
O objetivo deste artigo é discutir alguns dos problemas da aquisição de conhecimento, mostrando as fases do processo, os métodos mais comuns usados na extração do conhecimento e por tinal descrever a experiência que os autores obtiveram quando estavam fazendo a extração do conhecimento de vários especialistas para a construção de um SBC que tizesse a sintonização dos parâmetros de um controlador do tipo PIO que será aplicado num motor DC de forma a controlar sua velocidade.
Desta forma, o artigo constará de duas partes: uma teórica, dando uma breve revisão sobre as fases do processo, bem como dos métodos. E uma segunda, prática, mostrando a experiência dos autores numa aplicação especítica.
I
descritos com algumas diferenças ou possuem outras denominações. Isto porque este processo apesar de ser muito importante, s6 agora está tendo a devida atenção.
o desenvolvimento do processo de aquisição de conhecimento pode ser visto em cinco fases, não necessariamente na ordem abordada aqui. Na maioria destas fases há um trabalho conjunto do engenheiro de conhecimento e do especialista.
As fases são:
a) identificação: nesta primeira fase são determinadas as características mais importantes do problema. Isto envolve definição dos possíveis participantes do processo de desenvolvimento (especialistas adicionais), os recursos ( de tempo e computacionais) que serão necessários e as metas e objetivos de construção do SE;
b) conceituação: aqui, são definidos os conceitos chaves, relações e mecanismos de controle necessários para solucionar o problema. O engenheiro de conhecimento não deve tentar conceituar o problema por completo. Isto pode trazer dificuldades. O interessante é conceituar o problema superficialmente numa primeira instância e na implementação perceber o que deve ser definido com mais clareza;
c) formalização: esta fase implica no mapeamento dos conceitos chaves e sub-problemas isolados durante a conceituação num caminho formal usando ferramentas de construção de SE ou linguagens pr6prias para estes casos;
d) implementação: esta fase envolve também uma formalização s6 que agora haverá um mapeamento do conhecimento formalizado na fase anterior com uma ferramenta computacional escolhida para o problema. Com isto consegue-se um programa executável. Este programa certamente será revisado várias vezes.
e) testes: consiste na avaliação da execução e utilidade do prot6tipo acarretando, às vezes, a revisão de todas as fases acima.
Para se ter uma idéia melhor destas fases observe a Figura 1.
identificação conceituação
formalização implementação
2. O EXEMPLO
reformulações
reprojeções
refinam entos
testes
Para o desenvolvimento do exemplo a seguir, vamos mostrar primeiramente o problema a ser resolvido e porque estamos usando IA para resolvê-lo.
Um sistema de controle é um sistema dinâmico que transforma um sinal de entrada (ou um conjunto de sinais de entrada) em um sinal de saída controlado (ou um conjunto de sinais de saída controlado) usando regras pré-determinadas, contendo internamente um processo de realimentação. Em diagrama de blocos, é normalmente representado como na Figura 2, onde:
uref é a entrada de referência, Uc é a saída do controlador PID que será a entrada ,
y é a saída do sistema,
e é o erro do sistema, ou seja, a diferença entre a entrada e a saída.
o controlador do tipo PID é aquele que faz a correção do erro do sistema combinando três ações: uma proporcional, outra integrativa e outra derivativa ao sinal do erro do sistema. O PID é muito usado na indústria devido a sua simplicidade e confiabilidade.
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decorrer do processo.
o segundo problema foi, preparado o questionário, em quem aplicá-lo. Foram contactadas várias pessoas, mas algumas não aceitaram por se sentirem inseguras. Ficaram inibidas. Argumentaram que não tinham tanta experiência e indicaram outras.
Resolvido isto, aplicou-se o questionário. Nas duas primeiras entrevistas feitas (com especialistas diferentes) foram avaliados e refeitos os questionários. Depois foi aplicado um mesmo questionário a mais três pessoas diferentes, e as respostas não se diferenciaram mutio, dificultando a formulação de novas regras. Aí percebeu-se que o questionário deveria ser novamente refinado buscando respostas mais detalhadas.
Para se ter uma idéia mais precisa das dificuldades que são encontradas nas entrevistas, descreveremos algumas delas.
A primeira entrevista foi feita com um pesquisador do IPT que havia trabalhado mais de dois anos com controladores digitais. Foram feitas perguntas básicas, para se ter um maior contato com o domínio. As dificuldades encontradas, nesta em particular, foram que o entrevistado às vezes era um pouco evasivo com algumas respostas, chegando a indicar livros. Isto dificulta na hora da transcrição da entrevista. Mas o que foi bom, foi que ele argumentou sobre dois focos do problema que não havíamos pensado. Assim, percebemos que o questionário estava insuficiente e deveríamos refazê-lo.
Uma outra entrevista foi feita com um outro pesquisador do IPT que trabalhou na indústria muito tempo. Com ele trabalhamos em cima de controladores anal6gicos aplicados a processos industriais. Um segundo questionário foi aplicado, incluindo os focos que faltaram no primeiro questinário. Esta o que teve de interessante foi que o entrevistado foi muito evasivo nas respostas. Quando insistíamos, ele respondia : "É um processo interativo. Não dá para descrever." E aí não conseguimos grandes informações. Ele não conseguiu verbalizar o seu conhecimento.
Uma outra entrevista teve problemas parecidos. O entrevistado quando se sentia inseguro desviava a conversa, querendo mais informações sobre o sistema que estávamos propondo construir. No final, não conseguimos fazer todas as perguntas do questionário numa entrevista s6. Tivemos que fazer duas sessões. Mas, mesmo assim, não conseguimos grandes coisas.
Apesar destas dificuldades, e aproveitando-as conseguimos organizar um bom questionário e adquirir um bom conhecimento de forma a con·struir a nossa base de conhecimento a que nos propomos. Além de maturidade para estar fazendo as estrevistas futuras.
3. CONCLUSÕES
Neste artigo mostramos as dificuldades no processo de aquisição e da importância da realização de questionários variados e abordando aspectos diversos. A aquisição é de grande importância e s percebemos isso quando deparamos com esta fase do processo na prática.
A entrevista é realmente um processo difícil, como mostrado anteriormente. O especialista pode se perder em suas idéias e acaba levando a conversa para outro rumo, às vezes, propositavelmente quando · se sente inseguro com a pergunta, indicando a existência de aspectos psicol6gicos envolvidos no processo e que merecem uma análise de especialistas de outras áreas de conhecimento. Um outro problema durante a entrevista é quando o especialista não responde de forma clara a pergunta e o engenheiro de conhecimento insiste na pergunta. Aí o especialista pode se "irritar" e passa a ser mais evasivo não
acrescentando novas informações. Sugerimos desta forma um questionário onde a mesma pergunta seja feita de forma diferente.
Uma outra coisa que acontesse muito, também, é o especialista ficar muito prolixo, sem no entanto acrescentar informações úteis à formulação de novas regras. Este ponto exige um controle e treinamento do entrevistador para interromper ao entrevistado e variar os assuntos
Pedir para definir termos como bom, ruim, é outro problema. As pessoas têm dificuldade de verbalizar e qualificar estes conceitos que são tão intuitivos para eles.
Assim, a partir do que aprendemos podemos sugerir que as entrevistas sejam bem elaboradas, com as perguntas numa ordem que se consiga descobrir o raciocfnio do especialista. O questionário com uma má ordem das perguntas pode gerar muita conversa em cfrculos. Um questionário sem astúcias de questionamento e variação da mesma pergunta, cria cansaço rápido e bloqueios da evolução da entrevista
Uma outra sugestão é estar atento ao comportamento do especialista quando se faz a pergunta. Se a pergunta incorre em dificuldades de expressão do especialista, é necessário ir de maneira sutil em frente, colocando outras perguntas e voltando ao mesmo problema em seguida com outra abordagem. A mínima manifestação de insegurança do especialista precisa ser percebida, pois a evolução desta insegurança põe a perder o projeto.
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