Transcript Algoritmo Rete y ReteOO

Algoritmo Rete y ReteOO
Sistemas Basados en Reglas
Ricardo Gang
Javier Fonseca
Allan Berrocal
TEIA Agentes Inteligentes
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Contenidos
►
Reseña sobre Sistemas basados en reglas
► Encadenamiento hacia adelante
► Encadenamiento hacia atrás
► Algoritmo Rete
► Ejemplos Rete
► Algoritmo ReteOO
► Ejemplos ReteOO
► Heurística para reglas
► Mejoras a Rete
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Sistema Basado en Reglas
Es un sistema con los siguientes componentes:
Base de
Reglas
Datos
Permanentes
Base de
Conocimiento
Motor de
Inferencia
Procesos
Memoria de
Trabajo
Interfaz de
Usuario
Datos
Temporales
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Base de Reglas
►
Las reglas suelen ser de la forma
 IF condición THEN acción
►
condición
 se verifica contra la MT.
 Pueden ser expresiones lógicas, predicados, etc.
►
acción
 Agregar o quitar hechos de la MT.
 Acciones con efectos externos al sistema.
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Memoria de Trabajo
► Conjunto
de hechos conocidos.
► ¿Qué forma tienen?
 Literales que afirman una verdad sobre el mundo.
 Predicados (como el Prolog).
 Objetos complejos.
► ¿Para
qué sirven?
 Permiten o impiden que una regla se dispare.
► ¿Qué
operaciones se permiten?
 Agregar
 Eliminar
 Modificar (caso especial)
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Motor de Inferencia
► Aplica
las reglas a la MT.
► Mantiene una agenda.
► Resuelve conflictos (seleccionar la siguiente
regla a ejecutar).
► Ejecuta las acciones del lado derecho (LD) de
las reglas.
► Actualiza la agenda.
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Encadenamiento Hacia Adelante
► Razonamiento
de hechos a conclusiones.
► Cada nuevo hecho es comparado con los
antecedentes de las reglas.
► Ejemplo:
Si X está en tercer grado, entonces X necesita un trabajo.
Si X está en tercer grado, entonces X está vivo.
Si X necesita un trabajo, entonces X llegará a ser un contador.
Suponga…
Marco necesita un
trabajo
Marco llegará a ser
un contador
Marco está en
tercer grado.
Marco está vivo
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NULL
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Encadenamiento Hacia Atrás
► Razonamiento
de conclusiones a hechos.
► Trabaja “por demanda”.
► Busca satisfacer las condiciones de una regla
► Ejemplo:
Si X está en tercer grado, entonces X necesita un trabajo.
Si X está en tercer grado, entonces X está vivo.
Si X necesita un trabajo, entonces X llegará a ser un contador.
Suponga… Marco está en tercer grado.
Marco
llegará a
ser un
contador
¿Está
alguien en
tercer
grado?
¿Necesita
alguien un
trabajo?
TEIA Agentes Inteligentes
¿Llegará
alguien a ser
un contador?
No hay
hechos
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Panorama General
Rule-Based Expert Systems
Inference Engine
Pattern
Matching
Rete
Algorithm
Knowledge Base
Conflict
Resolution
Action
Execution
Markov
Algorithm
Facts
Rules
Post
Production
Rules
Dr. Franz J. Kurfess
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Algoritmo de Rete (Presentación)
‘rete’ es la palabra en latín para red.
► Algoritmo eficiente para correspondencia de patrones.
► Desarrollado por Dr. Charles L. Forgy en 1979.
►
►
Es una red donde todos los nodos (excepto las hojas)
representan un patrón del L. Izq. de una regla.
► Un camino entre la raíz y una hoja forma una regla.
► Cada nodo tiene una memoria.
► Cada nuevo hecho se propaga haciendo que los
nodos puedan cambiar sus memorias.
► Si la propagación alcanza una hoja se dispara una
regla.
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Algoritmo de Rete (Comparación)
Reglas
Memoria de Trabajo
1) A(x)  B(x)  C(y)  add D(x)
2) A(x)  B(y)  D(x)  add E(x)
3) A(x)  B(x)  E(z)  delete A(x)
{A(1), A(2), B(2), B(3), B(4), C(5)}
Estructura
Estructuraooenfoque
enfoquetradicional
Rete
A(x)
B(x)
ADD D(x)
C(y)
A(x)
B(y)
D(x)
ADD E(x)
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A(x)
B(x)
E(z)
DEL A(x)
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Algoritmo de Rete (Nodos)
►
Tipos de nodos
 1 Entrada / 1 Salida (Tipo A)
► Son
reductores y únicamente permiten el paso de tuplas que
cumplen con la condición requerida.
 2 Entradas / 1 Salida (Tipo B)
► Conectan
la salida de otros dos nodos (cualquier tipo).
► Mantienen una memoria con las tuplas que cumplen la
condición. Esto evita repetir comparaciones en vano.
►
Nodos tipo A forman la entrada de la red.
► Cada tupla tiene un tipo determinado.
► Una condición es un patrón que especifica las
características que una tupla debe cumplir.
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Algoritmo de Rete (ciclo básico)
Mientras se produzcan cambios en la MT.
IDENTIFICAR
Construir un conjunto con todos los pares (R,H) donde R es una regla y H
es un subconjunto de hechos que se unifican con las condiciones del lado
izquierdo de R.
RESOLVER CONFLICTOS
Seleccionar un par (R,H) del conjunto-conflicto para ejecución.
ACTUAR
Ejecutar las acciones relacionadas con el lado derecho de R.
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Algoritmo de Rete (conflictos)
►
Refracción
 Una regla sólo puede utilizarse una vez para cada conjunto
de hechos vigente.
►
Nuevos hechos primero
 Utilizar reglas que utilizan los hechos agregados más
recientemente.
►
Especificidad
 Utilizar la regla más específica (i.e. la más “pequeña”)
►
Prioridades
 Asignar prioridades a las reglas (e.g. MYCIN)
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Algoritmo de ReteOO (Presentación)
►
Adaptación de Rete para manejar objetos
 Se usan tanto en los hechos como en las acondiciones
►
Se atribuye a Bob McWhirter dicha adaptación
►
Hay nodos 1/1 y 2/1
► Existen otros nodos cuya función es extraer atributos
y agregar columnas a las tuplas que se propagan
► Se usa el concepto de objeto raíz
 Tiene tipo: igual al tipo de los nodos en Rete
 Tiene nombre: introduce un tipo de nodos parmámetro
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Algoritmo de ReteOO (tipos de nodos)
►
Tipo de objeto
 Clasifican los objetos aplicando filtros sobre los tipos
►
Parametro
 Crean una tupla de entrada enlazando a cada objeto un nombre
►
Condición
 Examinan una tupla contra una expresión booleana
►
Extractor
 Extraen nuevos atributos, crean nuevas columnas en las tuplas y
almcenan los resultados
►
Unión
 Unen la salida de dos nodos.
 Permiten la propagación de tuplas consistentes
►
Terminal
 Indican la activación de una regla
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Algoritmo de ReteOO (ejemplo de regla)
<rule name="AtoB">
<parameter identifier="a" salience="30">
<class-field field="name" value="A">State</class-field>
</parameter>
<parameter identifier="b">
<class-field field="name" value="B">State</class-field>
</parameter>
<java:condition>a.getState().equals("FINISHED")</java:condition>
<java:condition>b.getState().equals("NOTRUN")</java:condition>
<java:consequence>
System.out.println(b.getName() + " finished" );
b.setState("FINISHED");
</java:consequence>
</rule>
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Algoritmo de Rete
(Heurística al construir reglas)
►
Patrones específicos.
 Deben tener preferencia en el lado izquierdo.
 Variables sin ligar o comodines deben ir más a la derecha.
►
Patrones con pocas condiciones
 se deben colocar al principio para minimizar
correspondencias parciales.
►
Patrones volátiles
 Deben ser colocados de último en la lista.
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Algoritmo de Rete
(Mejoras de rendimiento)
Reglas:
R1
R2
XYZM
XYN
Red resultante
Tomado y modificado de la documentación de Jess
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Algoritmo de Rete
(Compartir Nodos-Patrón)
Reglas:
R1
R2
XYZM
XYN
Red resultante al
compartir nodos-patrón
Tomado y modificado de la documentación de Jess
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Algoritmo de Rete
(Compartir Nodos-Unión)
Reglas:
R1
R2
XYZM
XYN
Red resultante al
compartir nodos-unión
Tomado y modificado de la documentación de Jess
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Referencias
► Explore
Reasoning Systems:
http://www.ers.com/Html/rete.htm
► Dr. Franz J. Kurfess. Departamento de
Computación. Cal Poly 2002
► Drools Project http://www.drools.org
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