2.3.2 Reglas y triplas

2.3.2. Reglas y triplas

Los sistemas basados en reglas obedecen al modelo de los sistemas de producción (Apartado 2.3.1). En general, una regla tiene la forma:

«IF A1 y A2 y... THEN B1 y B2»

Los componentes de una regla reciben los nombres de «antecedentes» y «consecuentes» (reglas de implicación, pero en los Apartados 3.3 y 3.4.1 matizaremos lo que significa «implicación» en lógica), o «condiciones» y «acciones» (reglas de activación), o, simplemente, «lado izquierdo» y «lado derecho» . Las reglas del ejemplo del cajero (Figura 1.4) son de este tipo. Puede observarse que algunas de ellas (R2, R5, R6 y R13) son de implicación y otras de activación. También (regla R2), que en los antecedentes (pero no en los consecuentes) puede utilizarse, además de la conjunción («y» ) la disyunción («o» ), así como la negación («no» ).

Desde el punto de vista semántico, las reglas de implicación pueden expresar conocimiento de dos tipos:

Las reglas causales representan un conocimiento sobre la causa o las causas de determinados efectos. «IF gripe THEN fiebre» («Todos los afectados de gripe tienen fiebre» ) es una regla causal: la causa de la evidencia (fiebre) es la gripe. Las reglas de implicación del ejemplo del cajero también son de tipo causal. Del razonanamiento con este tipo de reglas se dice que es basado en modelos (como veremos en el Apartado 4.3.4, en lógica formal se entiende que las sentencias representan, o significan, modelos conceptuales). Un sistema basado en este tipo de reglas aplicará un razonamiento deductivo (Apartado 2.4.1). Puede haber incertidumbre en el conocimiento («el 95 % de los afectados de gripe tienen fiebre» ), y en ese caso el razonamiento no es seguro, sino aproximado (Apartado 2.4.1).
Las reglas de diagnóstico van «en sentido contrario» : del efecto a la causa. «Si se observa la evidencia de fiebre, una causa puede ser la gripe» es un ejemplo. Estas reglas permiten hacer un razonamiento basado en hipótesis. Como normalmente un efecto puede tener varias causas (hipótesis), es también un tipo de razonamiento aproximado, que se llama razonamiento abductivo (Apartado 2.4.1).

Las herramientas para el desarrollo de sistemas basados en reglas suelen utilizar el convenio de codificar los componentes de las reglas como triplas objeto-atributo-valor. En la conceptuación, los elementos del universo del discurso son objetos que tienen propiedades llamadas atributos; un objeto queda determinado por los valores de sus distintos atributos. Por ejemplo, si utilizamos una de estas herramientas para implementar las reglas del cajero podríamos definir:

objetos	atributos	valores

talón	banco	este_banco, otro_banco
	aceptable	sí, no
	cumplimentado	sí, no
	endosado	sí, no
	completo	sí, no
	fecha_correcta	sí, no
	fecha	M/D/A
	acción	pagar, rechazar, anotar
portador	tiene_cuenta	sí, no
	DNI	sí, no
firmante	saldo	sí, no
pago	modo	metalico, en_cuenta

y codificar así las reglas (naturalmente, la sintaxis puede ser ésta u otra similar, dependiendo de la herramienta):

    IF (talon, banco, otro_banco)
       AND (portador, tiene_cuenta, no)
    THEN (talon, accion, rechazar)
    .....

    IF (talon, fecha, X)
       AND ($system, $date, Y)
       AND ((Y-X) > 0)
       AND ((Y-X) < 90)
    THEN (talon, fecha_correcta, si)

(Suponemos que la herramienta ofrece las facilidades que se usan en la última regla para obtener la fecha actual y hacer las operaciones de sustracción y comparación).

Otro ejemplo, más alejado de la realidad, pero quizás más sugerente, podría ser el de un experto médico que contuviera las reglas:

     R1: Si el paciente tiene mucha fiebre
          y tose bastante
          y tiene dolores musculares
         entonces padece gripe

     R2: Si el paciente padece gripe o resfriado
          y no tiene úlcera gastroduodenal
         entonces recomendar aspirina y coñac

La traducción de tales reglas podría ser algo así:

     R1: IF (paciente, fiebre, mucha)
           AND (paciente, tose, bastante)
           AND (paciente, dolor_muscular, sí)
         THEN (paciente, padece, gripe)

     R2: IF ((paciente, padece, gripe)
           OR (paciente, padece, resfriado))
           AND (paciente, úlcera_gastroduodenal, no)
         THEN (paciente, recomendar, aspirina)
           AND  (paciente, recomendar, coñac)

Decíamos al principio de este Apartado que en los consecuentes no puede aparecer «o» , porque la regla representaría un conocimiento incierto (Apartado 1.8) que reflejaría una «duda» en el conocimiento de la persona que ha establecido la regla si los antecedentes se satisfacen entonces o bien B₁ o bien B₂ o bien..., pero ¿cuál o cuáles de ellos?¹. Y sin embargo, tales dudas son frecuentes cuando se trata de explicitar el conocimiento de los expertos. Así, en lugar de la regla R1 anterior sería seguramente más razonable escribir:

     R1: IF (paciente, fiebre, mucha)
            AND (paciente, tose, bastante)
            AND (paciente, dolor_muscular, sí)
         THEN (paciente, padece, gripe)
            OR (paciente, padece, bronquitis)
            OR (paciente, padece, tuberculosis)
            OR ...

Por supuesto, este tipo de reglas no permiten llegar a ninguna conclusión con una lógica puramente deductiva. Pero hay algo más en la mente del experto humano (si no lo hubiera, tampoco él podría concluir nada): ante unas evidencias (signos y síntomas en el caso del diagnóstico médico), puede albergar dudas, pero normalmente «cree» más en unas alternativas que en otras. El problema es cómo cuantificar ese «grado de creencia» , y cómo trabajar con él para poder hacer inferencias (que no «deducciones» ) aceptables, como hace el propio experto.

En el caso de este ejemplo está bastante claro que se trata de una regla de diagnóstico, adecuada para un razonamiento abductivo que se puede formalizar y mecanizar con lógica bayesiana (Apartado 6.2). En los sistemas expertos de primera generación se utilizó un método heurístico para trabajar con este tipo de «reglas dudosas» , basado en «factores de incertidumbre» . Como aún se sigue utilizando en herramientas sencillas, veamos en qué consiste.

DIT-ETSIT-UPM

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