SISTEM BERBASIS PENGETAHUAN (Minggu 3)

1. SISTEM BERBASIS PENGETAHUAN (Minggu 3) S1 Sistem Informasi

2. Representasi pengetahuan

3. Pendahuluan • Representasi pengetahuan adalah suatu teknik untuk merepresentasikan basis pengetahuan yang diperoleh ke dalam suatu skema/diagram tertentu sehingga dapat diketahui relasi/keterhubungan antara suatu data dengan data yang lain. • Teknik ini membantu knowledge engineer dalam memahami struktur pengetahuan yang akan dibuat sistem pakarnya.

4. Pendahuluan • Pengetahuan yang diakuisisi direpresentasikan dengan suatu representasi formal. • Hal ini dilakukan agar pengetahuan bisa dimanipulasi dengan komputer sesuai dengan kebutuhan domain permasalahan. • Representasi pengetahuan yang bisa dipakai untuk SBP dan SP adalah rule system dan frames/object system.

5. Pendahuluan • Terdapat beberapa teknik representasi pengetahuan yang biasa digunakan dalam pengembangan suatu sistem pakar, yaitu • Rule-Based Knowledge Pengetahuan direpresentasikan dalam suatu bentuk fakta (facts) dan aturan (rules). Bentuk representasi ini terdiri atas premise dan kesimpulan. • Frame-Based Knowledge Pengetahuan direpresentasikan dalam suatu bentuk hirarki atau jaringan frame.

6. Pendahuluan • Object-Based Knowledge Pengetahuan direpresentasikan sebagai jaringan dari obyek-obyek. Obyek adalah elemen data yang terdiri dari data dan metoda (proses). • Case-Base Reasoning Pengetahuan direpresentasikan dalam bentuk kesimpulan kasus (cases).

7. Representasi Pengetahuan • Logical: logika proposisi, kalkulus predikat • Prosedural: sekumpulan instruksi if..then • Jaringan: jaringan semantik, graf konseptual, ontologi • Terstruktur: perluasan jaringan, dimana node berupa struktur data yang kompleks, bisa berisi nilai, pointer, prosedur/fungsi (frame, script)

8. Representasi Pengetahuan • Logical: logika proposisi, kalkulus predikat • Prosedural: sekumpulan instruksi if..then • Jaringan: jaringan semantik, graf konseptual, ontologi • Terstruktur: perluasan jaringan, dimana node berupa struktur data yang kompleks, bisa berisi nilai, pointer, prosedur/fungsi (frame, script)

9. I. Representasi Prosedural Pengetahuan dikodekan dalam kumpulan instruksi (bisa dalam fungsi dan prosedur)Contoh 1 function Person(X) return boolean isif (X = ``Socrates'') or (X = ``Hillary'') then return trueelse return false; function Mortal(X) return boolean is return person(X);Contoh 2 Rule 1:If headlights do not come on then test the battery. Rule 2: If the battery is faulty then replace the battery.

10. II. Jaringan Semantik • Merepresentasikan pengetahuan sebagai struktur simpul (node) dan busur (link) • Simpul merepresentasikan objek dan deskripsi tentang objek • Busur merepresentasikan relasi antar objek • Objek dapat berupa konsep, kejadian, aksi • Atribut dari objek dapat juga berupa simpul

11. canary can sing, is yellow bird can fly, has wings is-a ostrich runs fast, cannot fly, is tall animal has skin is-a is-a salmon lays eggs; swims upstream, is pink fish has fins is-a is-a Jaringan Semantik Konsep: Gambar 1. Contoh Jaringan Semantik

12. Jaringan Semantik Jaringan Semantik untuk gambar 1, tanpa ostrich dan salmon

13. Link pada Jaringan Semantik • Link utama pada jaringan semantik: • Is-a: merepresentasikan hubungan inklusi sebuah objek pada objek lain • Has-part: sebuah objek digambarkan dengan objek lain • Instance: antara tipe dan token • Domain specific relation • Has-color, lays, triggers, dll

14. Game Is_a Spurs Fixture 5 3 - 1 Away_team Score Home_team Norwich Contoh (1) score (Norwich, Spurs, 3 – 1)

15. Gave Book Action Instance Agent Object John Event 1 Book_69 Patient Mary Contoh (2) “John gave Mary the book”

16. Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks • Partitioned semantic network untuk merepresentasikan perbedaan deskripsi objek tunggal terhadap himpunan objek • Deskripsi untuk objek menggunakan quantifier • Ide: mengelompokkan simpul dan busur ke dalam unit yang disebut space • Setiap node dan busur berada pada satu atau lebih space

17. Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks The dog (Danny) bit the postman (Peter) S1 dog bite postman is_a is_a is_a agent patient Danny B Peter

18. Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks Every dog has bitten a postman SA gs (General Statement) dog bite postman S1 G form is_a is_a is_a agent patient B D P

19. SA gs (General Statement) dog bite postman S1 G form is_a is_a is_a agent patient B D P Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks Every dog has bitten every postman

20. Perbaikan Jaringan Semantik :Partitioned Networks Every dog in town has bitten the postman ‘ako’ = ‘A Kind Of’ Dogs SA gs (General Statement) bite postman ako Town Dogs S1 G form is_a is_a is_a agent patient B D P

21. canary can sing, is yellow is-a bird can fly, has wings, has feathers ostrich runs fast, cannot fly, is tall animal can breathe, can eat, has skin is-a is-a salmon lays eggs; swims upstream, is pink, is edible fish can swim, has fins, has gills EAT EAT Problem! Tidak ada semantik yang jelas untuk jaringan semantik Jaringan di atas identik dengan contoh sebelumnya, dengan interpretasi berbeda  solusi: ontologi

22. III. Frame • Frame (Minsky, 1975) dipandang sebagai struktur data static yang digunakan untuk merepresentasikan situasi-situasi yang telah dipahami dan stereotype. • Frame digunakan untuk merepresentasikan pengetahuan stereotype atau pengetahuan yang didasarkan kepada karakteristik yang sudah dikenal yang merupakan pengalaman masa lalu.

23. Frame • Ide sistem frame /object adalah merepresentasikan pengetahuan sebagai kelas-kelas objek yang memiliki field-field tertentu. • Kaitan antar kelas didefinisikan dengan turunan. • Dalam penggunaannya, dilakukan instansiasi objek dengan karakteristik dan kelakuan seperti yang sudah didefinisikan pada kelasnya. Jika dibutuhkan, selain properti yang nilainya sama untuk semua objek sejenis, dimungkinkan property yang nilainya tidak sama.

24. Frame Name Value #1 Slot # 1 Value #2 Slot # 2 Value #3 Slot # 3 Value #4 Slot # 4 Frame • Sebuah frame terdiri dari sekumpulanslot. Setiap slot dapat berisi sebuah fakta, sebuah pointerke sebuah slot pada frame lain, sebuah rule untuk mengetahui sebuah nilai pada sebuah slot, atau sebuah prosedur untukmenghitung nilai

25. Frame • Setiap frame individual dapat dipandang sebagai struktur data yang mirip record, berisi informasi yang relevan dengan entitas-entitas stereotype . Slot-slot dalam frame dapat berisi: • Informasi identifikasi frame • Hubungan frame dengan frame lain • Penggambaran persyaratan yang dibutuhkan frame • Informasi prosedural untuk menggunakan struktur yang digambarkan • Informasi default frame • Informasi terbaru

26. Contoh (1) • Frame Pohon Spesialisasi dari : Tumbuhan Jumlah batang : integer (default 1) Jenis kulit : halus Model daun : jenis pohon jarum, berganti daun Bentuk daun : sederhana, berlekuk, campuran • Frame Pohon Perdu Spesialisasi dari : Pohon Jumlah batang : 3 Jenis kulit : halus Model daun : berganti daun Bentuk daun : sederhana, berlekuk

27. Contoh (2) Representasi Instansiasi Birds Penguin subset subset 2 Legs flight No flight Yes Animal Opus subset member vitality Yes likes Bill flight No

28. Action Frame Primitive Agent Object Destination Result Move_Object Chris £50 Note State-Change Frame Object Destination Pocket Chris’s_Mood Happy Contoh (3) Pocketing the fifty pounds made Chris happy

29. Action Frame Primitive Agent Result Speak HOD Action Frame Primitive Agent Object Destination Move_Concept Chris AI Students Contoh (4) Sebuah Aksi mengakibatkan Aksi Lain The Head of Department asked Chris to deliver the AI lectures

30. Frame • Turunan digunakan untuk menghemat penyimpanan data karena turunan mewarisi beberapa sifat dari induknya. • Selain itu, turunan memudahkan untuk melihat kaitan antar objek

31. Frame • Kelebihan sistem objek adalah mudah untuk merancang dan memahaminya karena sederhana. Selain itu sistem ini dapat merepresentasikan turunan dengan moduler. • Kekurangannya adalah tidak bisa merepresentasikan negasi, disjungsi, kuantifikasi. Masalah ini bisa ditangani dengan mengembangkan notasi sistem objek, misalnya dengan menggabungkannya dengan sistem rule dan/atau menambahkan procedural attachment.

32. IV. Script • Script (Schank & Abelson, Yale Univ) merupakan representasi terstruktur yang menggambarkan urutan stereotip dari kejadian-kejadian dalam sebuah konteks khusus. • Script mirip dengan frame , perbedaannya: Frame menggambarkan objek,sedangkan Script menggambarkan urutan peristiwa. • Dalam menggambarkan urutan peristiwa, scipt menggunakan serangkaian slot yang berisi informasi tentang orang, objek dan tindakan-tindakan yang terjadi dalam suatu peristiwa.

33. Script • Elemen script yang tipikal: • Kondisi masukan : menggambarkan situasi yang harus dipenuhi sebelum terjadi suatu peristiwa yang ada dalam script • Prop: Mengacu kepada objek yang digunakan dalam urutan peristiwa yang terjadi • Role : mengacu kepada orang-orang yang terlibat dalam script • Hasil: kondisi yang ada sesudah peristiwa peristiwa dalam scipt berlangsung • Track : mengacu kepada variasi yang mungkin terjadi dalam script tertentu • scene: menggambarkan urutan peristiwa aktual yang terjadi

34. Script

35. Script

36. Keistimewaan Script • Script menyediakan beberapa cara yang sangat alami untuk merepresentasikan “suatu informasi” yang lazim dengan masalah yang bersumber dari sistem AI dari awal • Script menyediakan struktur hirarki untuk merepresentasikan informasi melalui inklusi subscript terhadap script

37. Problem Jaringan semantik dan frame tidak mendukung: • negasi • disjungsi • kuantifikasi Solusi: Graf konseptual

38. V. Graf Konseptual •  • Graf konseptual terdiri dari simpul konsep dan simpul relasi • • Simpul konsep merepresentasikan entitas, atribut, status, dan kejadian • • Simpul relasi menunjukkan bagaimana konsep-konsep berinterkoneksi • Konsep c1……cn terhubung dengan relasi konseptual untuk membentuk graf konseptual U • N-adic: relasi konseptual yang memiliki n busur

39. Contoh Mary gave Johnthe boring bookauthored by Tom & Jerry ① ②③ Konseptual graf untuk frasa ①: Person: Mary agent give Person: John recipient

40. Contoh Graf konseptual untuk frasa②: book boring Graf konseptual untuk frasa ③: person: Tom book author person: Jerry

41. Penamaan Simpul Cat: Tom Colour brown Cat: #999 Colour black Cat: * Colour brown Name Sylvester Cat: #999 Name Sugar Pie NameSquidgy Bod

42. Generalisasi-Spesialisasi Generalisasi/spesialisasi terhadap graf yang telah terdefinisi dilakukan melalui 4 operasi: copy, restrict, join, dan simplify g1: Girl Agent Eat Manner Fast g2: Person: Sue Agent Eat Object Pie

43. Generalisasi-Spesialisasi Restriction terhadap g2: g3: Girl: Sue Agent Eat Object Pie Join g1 dan g3: g4: Girl:Sue Agent Eat Manner Fast Agent Pie Object

44. Generalisasi-Spesialisasi Simplify terhadap g4: g5: Girl: Sue Agent Eat Manner Fast Object Pie

45. Relasi dengan Proposisi contoh: Tom believes that Jane likes pizza

46. Negasi dan Universal Quantifier contoh: All dogs are non-pink x y (dog(x)  color(x,y)  pink(y)) There are no pink dogs (x y (dog(x)  color(x,y)  pink(y)))

47. Logika dan Himpunan

48. Diagram Venn

49. Diagram Venn

50. Operasi-Operasi Dasar