SISTEMAS-EXPERTOS1

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28/3/2019
Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Universidad Nacional de Tucumán
 Mag. Ing. Gustavo E. Juarez
Ciclo Lectivo 2019
Inteligencia Artificial (EC5)
UNIDAD No. 2: SISTEMAS EXPERTOS
Definiciones. Fases del Proceso. Arquitectura. Aplicaciones de los 
sistemas expertos. Estrategias de encadenamiento. Encadenamiento 
hacia adelante. Encadenamiento hacia atrás. Sistemas de Producción. 
Reglas de producción. Métodos y motores de Inferencias. Estructuras 
de datos. Estados y espacios de problemas. Ejercitación con espacios 
de estado. Razonamiento con incertidumbre. Tipos de Errores. 
Sistemas expertos basados en el conocimiento de razonamiento 
(Knowledge-Based Expert System). Definiciones. Adquisición 
automática de reglas (ID3, AQ11, otros).
La Inteligencia Artificial tiene muchas áreas de interés, entre los 
cuales se desarrollará a continuación Sistemas Expertos
SISTEMAS EXPERTOS. DOMINIO
Inteligencia 
Artificial
Visión
Lenguaje 
Natural
Comprensión
Sistemas 
Expertos
Sistemas 
Neuronales
Habla
Robótica
Introducción 
Los Sistemas Expertos Basados en el Conocimiento fue el primer 
avance en el campo de la Inteligencia Artificial, como una forma de 
tecnología del software. 
Las tareas de clasificación y diagnóstico son las primeras en 
beneficiarse desde que surgió la tecnología KBES. 
SISTEMA EXPERTO. 
BASADO EN EL CONOCIMIENTO
Que es el KBES? 
Los programas para computadoras del tipo KBES son diseñados 
para actuar como expertos en la solución de un problema en un 
dominio particular. El programa Usa el conocimiento codificado del 
dominio en si, y una estrategia especifica de control para arribar a 
las soluciones. 
Un pormenorizado análisis del proceso de toma de decisiones por 
expertos revela que El/ella usan hechos y heurística para arribar a 
una decisión. 	
SISTEMA EXPERTO. 
KNOWLEDGE-BASED EXPERT SYSTEM
“Un Sistema Experto es un programa basado en conocimiento que 
incorpora de forma computacional el conocimiento de un experto 
humano para realizar una tarea X en un dominio Y, de modo que para 
esa tarea, la eficiencia del programa es comparable a la que muestra el 
experto humano” . 
(Pajares y Santos).
SISTEMAS EXPERTOS. DEFINICIÓN 
Base de 
Conocimientos
Mecanismos de 
inferencia
Usuario
SISTEMAS EXPERTOS. 
FUNCIONAMIENTO BASICO 
He
cho
s
Aptitudes del Experto
SISTEMAS EXPERTOS. DEFINICIÓN 
Dominio del 
Conocimiento
Dominio del 
Problema
SISTEMA EXPERTO. 
BASADO EN EL CONOCIMIENTO 
COMPONENTES
Base	de	
conocimientos	
Es	una	base	de	datos	
de	conocimiento	de	
con	fundamentos	
teóricos,	hechos,	reglas,	
fórmulas	y	experiencia.	
Es	una	estructura	de	
almacenamiento	de	
fácil	acceso.	
Mecanismo	de	
interfaz	
Es	una	herramienta	
para	interceptar	el	
conocimiento	
disponible	y	realizar	
deducciones	lógicas.	
Mecanismo	de	
control	de	
usuario	
Es	una	herramienta	del	
mecanismo	de	interfaz	
para	seleccionar,	
interpretar	y	deducir	o	
insercion.	Este	
mecanismo	utiliza	
conocimientos	para	
guiar	el	proceso	de	
interfaz
SISTEMAS EXPERTOS. 
VENTAJAS
Las	ventajas	en	el	uso	de	un	Sistema	Experto	son:	
• Los	sistemas	nunca	se	retiran	
• Las	personas	pueden	hacer	ensayos	iniciales	sin	salir	de	sus	casas	
• Fácil	de	desarrollar	y	modificar	
• Usa	heurísticas	(conocimiento	empírico	del	experto)	
• Tiempo	de	respuesta	adecuado	
• Comprensible,	ya	que	puede	explicar	sus	pasos	de	razonamiento	
Base de Conocimientos 
 Posee información sobre el 
dominio de conocimientos a 
que viene referido el sistema 
experto. Contiene 
conocimiento declarativo 
(hechos) y procedimental 
(reglas).
Base de Hechos 
Memoria auxiliar que 
contiene información sobre 
el problema a resolver 
(datos iniciales) y el estado 
del sistema a lo largo del 
proceso de inferencia (datos 
intermedios).
Motor de Inferencias 
Es la Sección del S. E que 
realiza los procesos de 
inferencia que relacionan la 
información contenida en la 
memoria de trabajo con la 
base de conocimientos, para 
sacar conclusiones. 
Modulo de Adquisición del 
Conocimiento 
Facilita el ingreso del conocimiento 
en la base y de los mecanismos de 
inferencia en el motor de inferencia. 
Valida la veracidad y coherencia de 
los hechos y reglas que se 
introducen.
Módulo de Explicación 
Explica los pasos realizados 
por el motor de inferencias 
para lograr las conclusiones, 
justificando las acciones (por 
qué utiliza ciertas reglas)
Interfaz del Usuario 
 Es quien facilita la 
comunicación entre el usuario 
y el motor de inferencias. 
Permite ingresar información 
para el sistema y comunicar 
al usuario las respuestas del 
S.E:
ARQUITECTURA DE UN SE BASADO 
EN REGLAS 
SISTEMA EXPERTO
Uno	de	 los	 resultados	mas	 significativos	demostrados	por	Newell	 y	 Simon	
fue	que	gran	parte	de	la	solución	humana	de	problemas	o	cognición,	pueden	
expresarse	con	reglas	de	producción	del	tipo	Si…Entonces.
Los	sistemas	expertos	más	reconocidos	son	aquellos	basados	en	reglas,	por	
motivos	tales	como:	
• Naturaleza	 Modular:	 fácil	 encapsulamiento	 y	 gran	 capacidad	 de	
expansión.	
• Medios	 de	 explicación:	 sencillez	 en	 la	 construcción	 debido	 a	 la	
exactitud	de	las	reglas.	
• Semejanza	con	el	proceso	cognitivo	humano:	con	base	en	el	trabajo	de	
Newell	 y	 Simon,	 las	 reglas	 aparecen	 como	 un	 modelo	 natural	 de	 la	
manera	en	que	los	humanos	resuelven	los	problemas.
SISTEMA EXPERTO. 
SISTEMAS DE PRODUCCIÓN 
SI La luz es roja ANTECEDENTE, PATRON o LADO IZQUIERDO
ENTONCES Detenerse CONSECUENTE o LADO DERECHO
Regla: Luz_Roja
SI La luz es verde ANTECEDENTE, PATRON o LADO IZQUIERDO
ENTONCES Avanzar CONSECUENTE o LADO DERECHO
Regla: Luz_Verde
SISTEMA EXPERTO. 
ESPECIFICACION DE REGLAS
“Tomemos	como	ejemplo	el	problema	de	decidir	el	cruce	de	una	calle”.
La	producción	para	las	dos	reglas	se	indica	mediante	flechas	significan	que	el	
sistema	ejecutará	 las	 acciones	que	 se	 encuentran	a	 la	derecha	de	 la	 flecha,	
cuando	las	condiciones	a	la	izquierda	sean	verdaderas:	
	 	 La	luz	es	roja	→	Detenerse	
	 	 La	luz	es	verde	→	Avanzar
SISTEMA EXPERTO. EJEMPLO
La inteligencia Artificial es una ciencia experimental, dado que se ha 
avanzado tanto construyendo y analizando programas, como mediante 
el examen de preguntas teóricas. 
Se basa en la heurística (del griego εὑρίσκειν,1 que significa «hallar, 
inventar»; etimología que comparte con eureka2). 
Gideon (Global Infectious Disease & Epidemiology Network) es una 
aplicación Web, que ejecuta un sistema experto en línea, útil para el 
diagnóstico de las enfermedades infecciosas, su conocimiento, manejo 
clínico y epidemiológico; así como para la identificación de cientos de 
microorganismos patógenos. 
SISTEMA EXPERTO. 
https://es.wikipedi
https://es.wikipedia.org/wiki
https://es.wikipedia.org/wiki/Heur%C3%ADstica
	 Gideon, un producto de Gideon Informatics, fundada en 1992, posee 
actualmente miles de usuarios alrededor del mundo y soporta una 
inmensa red de organizaciones, especialistas y recursos que actúan como 
proveedores de información sólida y confiable. 
Posee una interfaz fácil de utilizar, atractiva y sencilla, y bases de datos 
actualizadas semanalmente. 
Mejora significativamente la exactitud del diagnóstico y amplía la base de 
conocimientos de la que dispone un experto mediante el acceso al vasto 
campo de esta clase de enfermedades y su microbiología actualizados 
semanalmente, desarrollados como sistema para profesionales de la 
salud. 
Video	
SISTEMA EXPERTO. GIDEON WEB 
https://youtu.be/_2UGPoErk2Q 
https://youtu.be/_2UGPoErk2Q
SISTEMA EXPERTO. GIDEON WEB 
https://www.gideononline.com/category/examples/
Gideon (Global Infectious Disease & Epidemiology Network)
En	 el	 sistema	 experto	 MYCIN	 (Stanford	 University),	 es	 un	 sistema	
experto	 desarrollado	 a	 principios	 de	 los	 años	 70	 por	 Edward	 Shortliffe,	 en	
la	 Universidadde	 Stanford,	 y	 constituye	 uno	 de	 los	 primeros	 sistemas	
expertos.	
		
Fue	 escrito	 en	 LISP,	 Su	 principal	 función	 consistía	 en	 el	 diagnóstico	
de	 enfermedades	 infecciosas	 de	 la	 sangre;	 además,	 MYCIN	 era	 capaz	 de	
“razonar”	 el	 proceso	 seguido	 para	 llegar	 a	 estos	 diagnósticos,	 y	 de	 recetar	
medicaciones	personalizadas	a	cada	paciente	(según	su	estatura,	peso,	etc.).	
SISTEMA EXPERTO. APLICACIÓN DE MYCIN
El	 sistema	 experto	MYCIN	 es	 utilizado	 para	 la	 detección	 de	 enfermedades	
infecciones	de	la	sangre,	una	porción	de	código	sería	así:	
SI	
El	medio	de	cultivo	es	la	sangre,	Y	 	
La	identidad	del	organismo	no	es	conocida	con	certeza,	Y	
La	coloración	del	organismo	es	gramnegativa,	Y	
La	morfología	del	organismo	es	de	bastoncillos,	Y	
El	paciente	presenta	elevación	de	la	temperatura	


ENTONCES	
	 Hay	una	débil	evidencia	que	sugiere	que	la	identidad	del	organismo	
es	pseudomona
SISTEMA EXPERTO. APLICACIÓN DE MYCIN
Mycin Expert System. A Ruby Implementation
Ref:	by Zoran Lazarevic, laza@cs.columbia.edu 
>test_mycin.rb 
------- patient-1 -------
 Patient's name: HELP 
Type one of the following: 
ç? - to see possible answers for this parameter 
rule - to show current rule 
why - to see why this question is asked 
help - to see this list 
xxx - (for some specific xxx) if there is a definite answer 
xxx .5 yyy .4 - if there are several answers with different certainty factors 
Patient's name: SYLVIA_FISHER 
Sex: FEMALE 
Age: 27 
------- culture-1 ------- 
From what site was specimen CULTURE-1 taken? BLOOD 
How many days ago was this culture (CULTURE-1) obtained? 3 
------- organism-1 ------- 
Enter the identity (genus) of ORGANISM-1? UNKNOWN 
The gram strain of ORGANISM-1? ? 
Must be one of: acid-fast, pos, neg 
The gram strain of ORGANISM-1? NEG 
Is ORGANISM-1 a rod or coccus? ROD 
Is PATIENT-1 a burn patient? If so, mild or serious? WHY 
[Why is the value of burn being asked for?] 
It is known that: 
The site of the culture is blood 
The gram of the organism is neg 
 The morphology of the organism is rod 
Therefore, 
SISTEMA EXPERTO. APLICACIÓN DE MYCIN
Rule 52: 
If The burn of the patient is serious 
Then with certainty of 0.4 
The identity of the organism is pseudomonas 
Is PATIENT-1 a burn patient? If so, mild or serious? SERIOUS 
What is the aerobicity of ORGANISM-1? AEROBIC 
Is PATIENT-1 a compromised host? YES 
Findings for ORGANISM-1 
for these goals: identity 
IDENTITY: ENTERO 0.8, PSEUDOMONAS 0.76 
Is there another organism? YES 
------- organism-2 ------- 
Enter the identity (genus) of ORGANISM-2? UNKNOWN 
The gram strain of ORGANISM-2? NEG 0.8 POS 0.2 
Is ORGANISM-2 a rod or coccus? ROD 
What is the aerobicity of ORGANISM-2? ANAEROBIC 
Findings for ORGANISM-2 
for these goals: identity 
IDENTITY: BACTEROIDES 0.72, PSEUDOMONAS 0.6464 
Is there another organism?NO 
Is there another culture?NO 
Is there another patient?NO 
SISTEMA EXPERTO. APLICACIÓN DE MYCIN
SISTEMA EXPERTO. 
EJEMPLOS
SISTEMA EXPERTO 
DESARROLLOS 
Definición 
“Los árboles son una estructura jerárquica de datos conformada por nodos que 
almacenan la información o conocimiento, y por ramas que conectan a los 
nodos, manteniendo para ello una Ruta o Dirección, la cual en los árboles 
orientados siempre apuntan hacia abajo. A veces las ramas se denominan 
vínculos o bordes, y los Nodos vértices”.
SISTEMA EXPERTO. 
ESTRUCTURACIÓN DE LOS DATOS EN ARBOLES 
Nodo Raíz 
Hojas
Ramas
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
Nivel 4
Ruta o Dirección
SISTEMA EXPERTO. ELEMENTOS DE UN 
ÁRBOL BINARIO 
A
B
C
D
Un Circuito o Ciclo es una ruta 
que recorre la grafica y que se 
inicia y finaliza en el mismo nodo.. 
A
B
C
Una Grafica conectada tiene vínculos 
con todos sus nodos. 
A
B C
D
Rejilla
A
B
C
A
B
C
A
B
C
Arboles Binarios degenerados de tres nodos
SISTEMA EXPERTO. TIPIFICACIÓN
	 Producción	 y	 productividad	 mayores.	 Los	 sistemas	 expertos	 pueden	
trabajar	más	rápido	que	lo	humanos.	Por	ejemplo,	un	sistema	llamado	XCON	
le	 ha	 permitido	 a	Digital	 Equipment	 Corporation	 (DEC)	 incrementar	 cuatro	
veces	la	producción	de	la	preparación	de	microcomputadoras	adaptadas	a	las	
necesitas	 de	 los	 clientes.	 El	 sistema	 planea	 la	 configuración	 de	 los	
componentes	 para	 cada	 pedido	 adaptado	 de	 microcomputadoras	 y	 es	 un	
ejemplo	de	la	adaptación	masiva.		
Mayor	 calidad:	 Los	 sistemas	 expertos	 dan	 la	 probabilidad	 de	 aumentar	 la	
calidad	proporcionando	asesoría	consistente	y	reduciendo	las	tasas	de	error.	
Por	ejemplo,	XCON	reduce	la	tasa	de	error	de	la	configuración	de	pedidos	de	
computadoras	en	DEC	de	un	35%	a	un	2%.	
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS 
Captación	 de	 experiencia	 escasa	 y	 su	 dimensión.	Uno	 de	 los	 principales	
beneficios	de	 los	sistemas	expertos	es	su	 facilidad	de	 trasmitir	experiencia	a	
través	de	 fronteras	 internacionales.	Un	ejemplo	de	 lo	 anterior	es	un	 sistema	
experto	de	cuidado	de	 los	ojos	para	diagnóstico	y	tratamiento	recomendado,	
que	 se	 creó	 en	 Rutgers	 University.	 El	 programa	 se	 ha	 puesto	 en	 práctica	 en	
Egipto	y	en	Argelia,	donde	prevalecen	serias	enfermedades	de	 los	ojos	y	son	
escasos	 los	oftalmólogos.	El	programa	puede	operarlo	un	medico	asistente	o	
una	enfermera.	
Operación	en	entornos	peligrosos.	Los	sistemas	expertos	que	interpretan	la	
información	relevada	mediante	sensores,	posibilita	a	los	seres	humanos	evitar	
entornos	calientes,	húmedos,	tóxicos,	etc.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS 
Accesibilidad	al	conocimiento	y	escritorios	de	vida.	Los	sistemas	expertos	
hacen	accesible	el	conocimiento	(y	la	información)	a	mucha	gente	en	diversos	
lugares.	La	gente	puede	preguntar	a	los	sistemas	y	obtener	consejos.	Un	área	
de	aplicación	corresponde	al	apoyo	a	escritorios	de	ayuda.	Más	de	30	millones	
de	empleados	trabajan	en	Calls	Centers	en	USA		proporcionando	información	a	
los	consumidores	que	acuden	a	ellos	o	que	llaman	por	teléfono.	Por	ejemplo,	el	
Internal	 Revanue	 Service	 proporciona	 ayuda	 a	 los	 contribuyentes,	 una	
biblioteca	ofrece	asistencia	a	los	estudiantes,	una	recepcionista	en	una	oficina	
a	 auxiliar	 a	 los	 visitantes.	 Un	 sistema	 experto	 puede	 aumentar	 la	
productividad	de	los	empleados	o	incluso	automatizar	éstos.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS
Confiabilidad.los	sistemas	expertos	prestan	atención	de	manera	consistente	
a	todos	los	detalles	y	no	pasan	por	alto	 información	pertinente	y	soluciones	
potenciales.	
Funciones	 incrementadas	de	otros	 sistemas	 expertos.	La	 integración	de	
un	 sistema	experto	 con	otros	 sistemas	expertos	hacen	que	estos	últimos	 se	
vuelvan	más	eficientes,	abarcando	más	aplicaciones,	trabajando	más	rápido	y	
produciendo	mejores	resultados.	
Capacidad	 para	 trabajar	 con	 información	 incompleta	 o	 inconcreta.	 Un	
sistema	experto	puede	 trabajar	con	 información	 incompleta	al	 igual	que	 los	
expertos	 humanos.	 El	 usuario	 puede	 responder	 con	 un	 “no	 sé”	 o	 “no	 estoy	
seguro”	a	una	o	más	preguntas	del	sistema	durante	 la	consulta,	y	el	sistema	
experto	segura	siendo	capaz	de	producir	una	respuesta.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS 
Impartición	de	capacitación.	Es	factible	que	un	sistema	experto	facilite	la	
capacitación.	La	 fusión	de	explicación	puede	servir	como	un	dispositivo	de	
enseñanza	y	de	ese	modo	puede	efectuar	apuntes	que	tal	vez	se	inserten	en	
la	base	de	conocimiento.	
Reducción	del	 tiempo	para	 la	 toma	de	decisiones.	Con	 el	 empleo	 de	 la	
recomendación	del	sistema,	un	ser	humano	puede	tomar	decisiones	mucho	
más	rápido.	Por	ejemplo,	el	personal	que	da	las	autorizaciones	en	American	
Express	lo	hace	en	menos	de	30	segundos	en	comparación	con	los	3	minutos	
que	tardaba	antes	de	la	implementación	del	sistema	experto.
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS 
Reducción	 deltiempo	 fuera	 de	 servicio.	 Muchos	 sistemas	 expertos	
operacionales	 se	 emplean	 para	 diagnosticar	 malos	 funcionamientos	 y	
prescribir	 reparaciones.	 Mediante	 el	 empleo	 de	 los	 sistemas	 expertos	 es	
posible	 reducir	 considerablemente	 el	 tiempo	 fuera	 de	 servicio	 de	 las	
máquinas.	Por	ejemplo,	un	día	de	trabajo	perdido	en	una	instalación	petrolera	
cuesta	 cerca	 de	 $250	 mil	 dólares.	 Un	 sistema	 experto	 denominado	 Drilling	
Advisor	 se	 creó	 para	 detectar	 fallas	 en	 las	 instalaciones	 petroleras.	 Este	
sistema	ahorra	un	cantidad	muy	grande	de	dinero	a	la	compañía	implicada	al	
reducir	de	manara	importante	el	tiempo	fuera	de	operación.	
SISTEMA EXPERTO. BENEFICIOS 
• 	No	siempre	se	encuentra	disponible	el	conocimiento	que	se	va	a	captar	
• 	Resulta	difícil	extraer	la	experiencia	de	los	seres	humanos	
• 	El	enfoque	de	cada	experto	ante	un	situación	tal	vez	es	diferente,	aunque	
correcto.	
• Es	 difícil,	 incluso	 para	 un	 experto	 altamente	 capacitado,	 valorar	 con	
exactitud,	las	situaciones	bajo	presiones	de	tiempo.	
• Los	usuarios	de	sistemas	expertos	tienen	límites,	cognoscitivos	naturas,	por	
lo	que	tal	vez	no	aprovechen	al	máximo	los	beneficios	del	sistemas	
• Los	 sistemas	 expertos	 trabajan	 sólo	 con	 áreas	 temáticas,	 definidas	
perfectamente,	por	el	diagnóstico	de	una	falla,	en	una	máquina
SISTEMA EXPERTO. LIMITACIONES 
• La	mayoría	de	los	expertos	no	tiene	medios	independientes	de	verificar	si	
sus	conclusiones	son	razonables	o	correctas	
• El	 vocabulario,	 o	 jerga,	 que	 utiliza	 los	 expertos	 para	 expresar	 hechos	 y	
relaciones,	con	frecuencia	es	limitado	y	no	comprendido	por	otros.	
• En	la	construcción	de	los	sistemas	expertos,	a	menudo	se	requiere	la	ayuda	
de	 ingenieros	 de	 conocimientos,	 los	 cuales	 escasean,	 además	 de	 que	 sus	
servicios	resultan	caros	
• La	falta	de	confianza	de	los	usuarios	finales,	tal	vez	sea	una	barrera	para	el	
uso	de	los	sistemas	expertos.	
• La	 trasferencia	de	conocimiento	se	sujeta	a	prejuicios	de	percepción	y	de	
criterio.
SISTEMA EXPERTO. LIMITACIONES 
Trabajo Grupal (presentación: Martes 16/4/2019) 
Tarea: 
Investigar y documentar el sistema Gideon (Global Infectious Disease & 
Epidemiology Network). Aplicación Web de un sistema experto en línea, útil para 
el diagnóstico de las enfermedades infecciosas, su conocimiento, manejo clínico y 
epidemiológico; así como para la identificación de cientos de microorganismos 
patógenos. 	
Contenido: documentar características, estrategias, lenguaje de implementación, 
otros conceptos relevantes. Integración de Contenidos 
Formato: Documento (.pdf, otros) 
Fuente: http://web.gideononline.com/web/diagnosis/index.php	
SISTEMA EXPERTO. GIDEON WEB 
TAREA
http://web.gideononline.com/web/diagnosis/index.php
http://web.gideononline.com/web/diagnosis/index.php
Libros	
• “Sistemas	Expertos.	Principios	y	Programación”.	Giarratano	 J.	 –	Riley	G.	
International	Thomson	Editores.	Serie	Ciencias:	Ingenierías.	Cengage	2001	
–	Capítulo	1.	
• “Inteligencia	artificial	e	ingeniería	del	conocimiento”	
	 Gonzalo	 Pajarez	 Martinsanz,	 Matilde	 Santos	 Peñas	 –	 Alfaomega	 –	 2005	 –	
Capítulo	4.	
Sitios	Webs	
• http://web.gideononline.com/web/diagnosis/index.php	
• http://bvs.sld.cu/revistas/aci/vol18_4_08/aci91008.htm	
REFERENCIAS
http://web.gideononline.com/web/diagnosis/index.php
http://bvs.sld.cu/revistas/aci/vol18_4_08/aci91008.htm
catedras.facet.unt.edu.ar/intar
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