SISTEM BERBASIS PENGETAHUAN Minggu 3 S 1 Sistem

SISTEM BERBASIS PENGETAHUAN (Minggu 3) S 1 Sistem Informasi 1

REPRESENTASI PENGETAHUAN 2

Pendahuluan l l 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. 3

Pendahuluan l l l 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. 4

Pendahuluan l Terdapat beberapa teknik representasi pengetahuan yang biasa digunakan dalam pengembangan suatu sistem pakar, yaitu 1. 2. 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. 5

Pendahuluan 3. Object-Based Knowledge Pengetahuan direpresentasikan sebagai jaringan dari obyek-obyek. Obyek adalah elemen data yang terdiri data dan metoda (proses). 4. Case-Base Reasoning Pengetahuan direpresentasikan dalam bentuk kesimpulan kasus (cases). 6

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)

I. Representasi Prosedural Pengetahuan dikodekan dalam kumpulan instruksi (bisa dalam fungsi dan prosedur) Contoh 1 function Person(X) return boolean is if (X = ``Socrates'') or (X = ``Hillary'') then return true else 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.

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

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

Jaringan Semantik untuk gambar 1, tanpa ostrich dan salmon

Link pada Jaringan Semantik q 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 q Domain specific relation – Has-color, lays, triggers, dll

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

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

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

Perbaikan Jaringan Semantik : Partitioned Networks The dog (Danny) bit the postman (Peter) S 1 dog bite is_a Danny postman is_a agent B is_a patient Peter

Perbaikan Jaringan Semantik : Partitioned Networks Every dog has bitten a postman SA gs dog bite postman (General Statement) G is_a form is_a agent D B S 1 is_a patient P

Perbaikan Jaringan Semantik : Partitioned Networks Every dog has bitten every postman SA gs dog bite postman (General Statement) G is_a form is_a agent D B S 1 is_a patient P

Perbaikan Jaringan Semantik : Partitioned Networks Every dog in town has bitten the postman ‘ako’ = ‘A Kind Of’ Dogs gs bite ako postman Town Dogs (General Statement) G SA is_a form is_a agent D S 1 is_a patient B P

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

III. Frame l l 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. 22

Frame l l l 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. 23

Frame l Sebuah frame terdiri dari sekumpulan slot. Setiap slot dapat berisi sebuah fakta, sebuah pointer ke sebuah slot pada frame lain, sebuah rule untuk mengetahui sebuah nilai pada sebuah slot, atau sebuah prosedur untuk menghitung nilai Frame Name Slot # 1 Value #1 Slot # 2 Value #2 Slot # 3 Value #3 Slot # 4 Value #4 24

Frame l 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 25

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

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

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

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

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

Frame l l 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. 31

IV. Script l l l 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. 32

Script l Elemen script yang tipikal: l l l 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 dalam scipt berlangsung Track : mengacu kepada variasi yang mungkin terjadi dalam script tertentu scene: menggambarkan urutan peristiwa aktual yang terjadi 33

Script 34

Script 35

Keistimewaan Script l l 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 36

Problem Jaringan semantik dan frame tidak mendukung: q negasi q disjungsi q kuantifikasi Solusi: Graf konseptual

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 berinterkoneksi • Konsep c 1……cn terhubung dengan relasi konseptual untuk membentuk graf konseptual U • N-adic: relasi konseptual yang memiliki n busur

Contoh Mary gave John the boring book authored by Tom & Jerry ① ② ③ Konseptual graf untuk frasa ①: Person: Mary agent Person: John recipient give

Contoh Graf konseptual untuk frasa ②: book boring Graf konseptual untuk frasa ③: person: Tom book author person: Jerry

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

Generalisasi-Spesialisasi Generalisasi/spesialisasi terhadap graf yang telah terdefinisi dilakukan melalui 4 operasi: copy, restrict, join, dan simplify g 1: Girl Agent Eat Manner Fast g 2: Person: Sue Agent Eat Object Pie

Generalisasi-Spesialisasi Restriction terhadap g 2: g 3: Girl: Sue Agent Eat Object Pie Manner Fast Join g 1 dan g 3: g 4: Girl: Sue Agent Eat Agent Object Pie

Generalisasi-Spesialisasi Simplify terhadap g 4: g 5: Girl: Sue Agent Eat Object Manner Pie Fast

Relasi dengan Proposisi contoh: Tom believes that Jane likes pizza

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)))

Logika dan Himpunan 47

Diagram Venn 48

Diagram Venn 49

Operasi-Operasi Dasar 50

Operasi-Operasi Dasar 51

Operasi-Operasi Dasar 52

Logika Proposisi 53

Logika Proposisi 54

Logika Proposisi 55

Logika Proposisi 56

Logika Predikat 57

Logika Predikat 58

Logika Predikat 59

Logika Predikat 60

Universal Quantifier 61

Universal Quantifier 62

Universal Quantifier 63

Existensial Quantifier 64

Existensial Quantifier 65

Quantifier dan Sets 66

Quantifier dan Sets 67

68

TERIMA KASIH 69

Sistem Berbasis Pengetahuan • Logika dan jaringan bersifat statik • Rule-based systems adalah prosedural • Rule-based system: - Kumpulan aturan produksi (IF. . THEN) - Tetapi tidak sama dengan bahasa pemrograman - Pada bhs pemrograman: rules adalah sekumpulan instruksi yang dieksekusi secara berurutan - Pada rule based systems: setiap rule merupakan potongan pengetahuan yang bersifat independen - Biasanya digunakan pada sistem pakar

Arsitektur Sistem Pakar

Contoh: Diagnosis Masalah Mobil

Backward Chaining (1) • Masukkan goal ke working memory • Pilih rule yang konklusinya cocok dengan goal • Contoh: fire rule 1 - X = spark plug - Tambahkan semua premisnya ke working memory sebagai subgoals baru • Temukan rule yang konklusinya cocok dengan goal (The engine is getting gas) Rule 4 • Fire Rule 4

Backward Chaining (2) • Contoh: fire rule 4 - Tambahkan semua premisnya ke working memory sbg subgoals baru • Working memory berisi 3 goal yang semuanya tidak cocok dengan semua konklusi pada rule di BP - there is gas in fuel tank - there is gas in carburator - the engine turns over • Tanyakan ke user tentang informasi yang didapat • Jika jawaban ya, maka problemnya “spark plug”. Jika tidak, temukan solusi lain

Forward Chaining (1) • Inisial: working memory kosong • Pilih rule dengan premis yang memerlukan informasi dari user • Coba rule 1 Rule 1 gagal pada premis the engine is getting gas • Coba rule 2 - the engine does not turn over tanyakan ke user - Misalkan user menjawab tidak - Tambahkan fakta: the engine turns over

Forward Chaining (2) • Coba rule 3 - premis false rule 3 gagal Coba rule 4 - Misalkan user menjawab true untuk kedua premis - Masukkan kedua premis ke memory • Coba rule 1 lagi - Semua premisnya true - Tambahkan konklusi ke memory - Fakta terbaru adalah goal