Raciocínio Baseado em Casos

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Sétima aula da disciplina Sistemas de Informação Inteligentes, lecionada no curso de Ciência da Computação da Faculdade Campo Grande.
Esta aula aborda de forma simples e clara o raciocínio baseado em casos, utilizando exemplos de fácil compreensão.

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Raciocínio Baseado em Casos

  1. 1. CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO - FCGSistemas de Informação Inteligentes Aula 07: Raciocínio baseado em casos Prof.º Msc. Sidney Roberto de Sousa
  2. 2. O que é? Utilização de experiências passadas para entender e resolver problemas novos Um ”raciocinador” se recorda de uma situação passada similar a atual e usa esta experiência para resolver o problema atual Ciência da Computação - FCG 2
  3. 3. Exemplo ”Uma anfitriã está planejando um jantar para um conjunto de pessoas queinclui, entre outras, várias pessoas que não comem carne vermelha ou aves -onde um destes também é alérgico a derivados de leite, vários homens queadoram carne vermelha e batatas e, por fim, sua amiga Ana. É época de tomates, logo ela quer utilizá-los como ingrediente principal nojantar. Como ela é a única responsável pela organização do jantar, ela se recordados seguintes fatos: Houve uma vez, no verão, em que eu servi uma torta de tomates - feita commuçarela, tomates, mostarda, manjericão e pimenta – como prato principal.Nesta ocasião, os meus convidados eram vegetarianos. Esta torta foi muitoprática de fazer! E deliciosa! Porém, eu não posso servir esta torta para aEliana, pois ela é intolerante à lactose. A Eliana me ensinou a adaptar algumas receitas que tinham queijo comoingrediente, substituindo-o por tofú. Apesar disso, eu não sei se a torta detomates ainda seria deliciosa com esta substituição de ingredientes...” Ciência da Computação - FCG 4
  4. 4. Exemplo ”A anfitriã decide não servir a torta de tomates e continua a planejar o seu jantar.Como é verão, ela opta por servir peixe grelhado, julgando que este prato seria uma boapedida para a ocasião. Porém, agora ela se lembra de mais um fato: Na última vez em que eu tentei servir peixe para a Ana, ela não quis comê-lo. Eu tiveque preparar uns cachorros-quentes de última hora... A princípio, isto a sugere a não servir o peixe grelhado, mas mesmo assim ela aindainsiste a servir este prato. Assim, ela pensa se existe ou não uma forma de servir peixe aAna, de uma forma que ela aprecie comê-lo: Eu me lembro de ter visto ela comer peixe em um restaurante. Que tipo de peixe eudevo servir a ela? O peixe que eu a servi da última vez foi preparado com a cabeça etudo... O peixe que ela comeu no restaurante parecia mais com um bife do que umpeixe. Eu preciso servir a ela um peixe com sabor e aparência mais próximos aos decarne vermelha ou de aves do que a de peixe. Talvez peixe-espada dê certo. Será que aAna vai comer peixe-espada? Peixe-espada é mais parecido com frango e eu sei que elagosta de frango.” Ciência da Computação - FCG 5
  5. 5. Exemplo Neste exemplo, anfitriã estava prestes a escolher a torta de tomates como prato principal, pois este prato era um forte candidato à boa apreciação culinária de seus convidados Porém, sua amiga Ana – com o seu gosto mais exigente – acaba atrapalhando indiretamente os planos da anfitriã Esta, por sua vez, utiliza exemplos e contra-exemplos de uma premissa (”Ana não come peixe”) para tentar derivar uma interpretação da premissa que resiste ao escrutínio Ciência da Computação - FCG 6
  6. 6. Raciocínio Baseado em Casos (CBR) A anfitriã hipotética emprega CBR a fim de planejar um jantar No CBR, o ”raciocinador” se recorda de situações anteriores similares à atual e as utiliza para ajudar a resolver novos problemas No exemplo anterior, os casos relembrados são utilizados para sugerir meios de se resolver um novo problema Ciência da Computação - FCG 7
  7. 7. CBR é comum em nossas vidas Ciência da Computação - FCG 8
  8. 8. CBR é comum em nossas vidas Ciência da Computação - FCG 9
  9. 9. CBR é comum em nossas vidas Ciência da Computação - FCG 10
  10. 10. CBR é comum em nossas vidas Ciência da Computação - FCG 11
  11. 11. Uso da experiência Geralmente, a segunda vez em que se tenta resolver um determinado tipo de problema é mais fácil do que a primeira → nos lembramos da primeira vez e da solução aplicada Somos mais competentes na segunda vez pois recordamos de nossos erros os evitamos Também somos mais competentes na segunda vez pois nos recordamos de soluções práticas e eficazes utilizadas no passado Ciência da Computação - FCG 12
  12. 12. Qualidade do CBRA qualidade de um raciocinador baseado emcasos depende de quatro coisas Suas experiências passadas Sua habilidade em entender situações novas em termos destas experiências Sua adaptabilidade na adaptação Sua adaptabilidade na avaliação Ciência da Computação - FCG 13
  13. 13. Processo de CBR para computaçãoCBR foi formalizado para raciocíniocomputadorizado em um processo de 4 etapas:  Recuperação  Reuso  Revisão  Retenção Ciência da Computação - FCG 14
  14. 14. Reuso Mapeia-se a solução de casos anteriores para o problema alvo Tal operação pode exigir a adaptação da solução do caso antigo para o caso novo Ex.: quando a anfitriã pensava em servir novamente torta de tomates aos seus convidados, ela teria que substituir o queijo muçarela por tofú → dado que Ana é intolerante à lactose Ciência da Computação - FCG 16
  15. 15. Revisão Uma vez que uma solução antiga foi mapeada à situação alvo, testa-se a nova solução no mundo real ou em uma simulação Caso necessário, revisa-se a nova solução Ex.: Digamos que ao substituir a muçarela por tofú, este último não harmoniza bem com o sabor dos tomates, fazendo com que a torta tenha um sabor desagradável. Assim, deve-se revisar a receita, tomando alguma decisão a respeito da inclusão do tofú na torta Ciência da Computação - FCG 17
  16. 16. Retenção Uma vez que a solução foi adaptada com sucesso ao problema alvo, a experiência resultante deve ser armazenada como um novo caso na memória → vai para a base de casos Ex.: Digamos que a anfitriã serve o seu peixe grelhado aos seus convidados no jantar e estes adoram o prato servido, o achando saboroso. Assim, a anfitriã agora sabe que este prato é uma boa pedida para se servir em um jantar com amigos no verão Ciência da Computação - FCG 18
  17. 17. CBR com Prolog Considere um sistema de diagnósticos para um consultório médico O médico atende a vários pacientes no decorrer do tempo, onde cada paciente apresenta sintomas variados Para cada paciente, o trabalho do médico é mapear seus sintomas para um mal/doença Assim, tendo conhecimento do mal/doença do paciente, ele pode receitar um tratamento a este paciente Ciência da Computação - FCG 19
  18. 18. Base de fatos (casos)diagnostico(olhos avermelhados, conjuntivite).diagnostico(olhos avermelhados, gripe).diagnostico(coriza, gripe).diagnostico(dor de cabeça, gripe).diagnostico(nariz escorrendo, gripe).diagnostico(febre, infecção).diagnostico(dor de cabeça, infecção).diagnostico(nariz escorrendo, infecção). Ciência da Computação - FCG 20
  19. 19. Recuperando diagnósticos1 ?- diagnostico(olhos avermelhados, X).X = conjuntivite ;X = gripe ;No Ciência da Computação - FCG 21
  20. 20. Cálculo simples de diagnósticocalcula_diagnostico([], D).calcula_diagnostico([S|L1], D) :- diagnostico(S, D), calcula_diagnostico(L1, D). Ciência da Computação - FCG 22
  21. 21. CBR com Prolog Assim, o médico pode utilizar suas experiências de diagnósticos para criar novos diagnósticos Para que o CBR funcione, cada novo diagnóstico sucessivo deve ser adicionado à base de fatos → feedback relevance A partir da base de fatos, diferentes regras podem ser criadas a fim de responder perguntas mais complexas Ciência da Computação - FCG 23
  22. 22. Críticas ao CBR Alguns cientistas argumentam que o CBR é uma abordagem que aceita evidências ”anedotais” como princípio principal de operação Sem experiências relevantes, a generalização de soluções pode levar a respostas incorretas CBR vs relevância estatística Ciência da Computação - FCG 24
  23. 23. Vantagens do CBR Permite ao raciocinador propor soluções a problemas rapidamente Permite ao raciocinador propor soluções a domínios que ele não compreende totalmente Fornece ao raciocinador meios para avaliar soluções quando não se tem métodos algorítmicos para resolver o problema alvo Casos são particularmente úteis para utilização na interpretação de conceitos abertos e mal definidos Casos ajudam um raciocinador a concentrar o seu raciocínio em partes importantes de um problema ao apontar as características relevantes de um problema Ciência da Computação - FCG 25
  24. 24. BibliografiaKOLODNER, J. L. An Introduction to Case-Based Reasoning.Artificial Intelligence Review, Vol. 6, pages 3-34, 1992.Case-Based Reasoning. Disponível em http://tinyurl.com/2bxrmd.Acessado em 31/10/2012. Ciência da Computação - FCG 26

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