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6. Aprendizaje por Analogía

El Razonamiento Analógico intenta Emular la Capacidad Humana de Recordar la Solcución de Problemas previos ante la aparición de problemas parecidos en los que se llevan a cabo Razonamientos Analogos para alcanzar sus Soluciones Respectivas.

6.1. Análisis

Generalización Inductiva sobre las relaciones que se cumplen en un Determinado Dominio (Origen o Fuente), suponiendo que también se cumplen en otro Dominio (Destino o Meta).

El Proceso de Analogía esta basado en que si dos Situaciones son Similares en algún aspecto entonces pueden serlo en otro. Explota la Experiencia Acumuladad.

Problema Base: El Problema Ya Resuelto tal que su Solución servirá de Base para Resolver el Nuevo Problema.

Conocimiento Base: La Información disponible sobre el Problema Base y su Dominio.

Problema Objetivo: El Nuevo Problema a Resolver

Entre ambos Existe una Relación de Causalidad.

6.2. Modelo de Razonamiento Unificado

Visión Unificada de los Componentes Básicos de un Sistema Analógico.

Problema Tipo. Dada como entrada una Situación Objetivo, da como Resultado una Representación aumentada de la misma en la que consten las Inferencias Analógicas obtenidas de una Situación Base.

Fases

6.3. Combinación Inductivo - Deductivo

Las "Inferencias Analógicas" son un caso concreto de Razonamiento Analógico tienen Carácter Inductivo. Se Fundamenta en Establecer la Suposición que permite relacionar las dos Situaciones involucradas (s y t).

P(s)^Q(s), P(t)
---------------
Q(t)

Parte de la Idea de que si las situaciones coinciden en algunos aspectos, entonces es probable que coincidan en otros: 

"P(x) => Q(x)

Suele aplicarse sólo cuando las situaciones comparadas comparten un conjunto "Suficiente" de Semejanzas o cuando ademas la relación establecida sea relevante y sea necesario utilizar la Información de la Fuente para Realizar la Inferencia.

Problema de la No Redundancia. Determinar cuáles son las Suposiciones Analógicas que deben hacerse. Establecer Mecanismos Adicionales que nos permitan acceder al Conocimiento Implicado en decidir en la Fórmula anterior cuáles son las Propiedades Q que pueden estar sujetas a Inferencia Analógica.

Lógica de Predicados. La Expresión "P determina Q" es representado como "P>Q"; expresa la Relación de Dependencia entre las Propiedades P y Q de los Objetos del Dominio. La Nación determina el Idioma.

Estas Relaciones pueden utilizarse adecuadamente en un Marco de Programación Lógica, que permite validar las Inferencias realizadas en el Razonamiento Analógico.

6.4. Analogía Transformacional

Se recupera de la Memoria de Soluciones Previas la solución del problema "más parecida al problema que se está intentando resolver. La Solución Recordada se toma como "Estado Inicial" de un Proceso de Búsqueda que consistirá en aplicar una serie de Operadores con vistas a alcanzar una Solución del Problema Nuevo.

Figura 1. Aprendizaje por Analogía Transformacional

Se considera que existe un Espacio (T-espacio) en el cual la Solución Conocida puede ser Transformada, usando unos Operadores (T-operadores), hasta convertirla en la solucioacute;n de un nuevo problema.

Planteamiento. Sólo se mira que la Solución sea Equivalente; No cómo se Resuelve.

6.4.1. Análisis Medios - Fines

Espacio del Problema

Resolución

  1. Comparar el Estado Actual y el Final mediante Función de Diferencias

  2. Elegir un Operador que Elimine alguna de las Diferencias encontradas

  3. Si es posible aplicar el Operador, se Aplica y se Obtiene un Nuevo Estado Actual.

    Sino Guardar el Estado Actual y Aplicar la Estrategia de Resolución al Problema de Satisfacer dichas Restricciones

  4. Cuando el SubProblema es Resuelto, Restablecer el Ultimo Estado guardado y proseguir el trabajo en el Problema Original

No se utiliza en ningún momento Información Obtenida en la Resolución del primero para Resolver el segundo.

Generalizar la Estrategia

  1. Fase Búsqueda de los Precedentes. Medida de Similitud entre Problemas, la Función de Diferencias calcula las diferencias entre Estados y Compara las Restricciones

  2. Fase Transformación de la Solución. Adaptar la Secuencia de Operadores en que consiste la solución del caso Precedente en una que resuelva el Nuevo Problema y que cumpla las Restricciones

6.5. Analogía Derivacional

Se describe la Solución Analógica de un Problema como la Meta de una Tarea Jerárquica que Almacena Información detallada de la Solución. El Plan Generado se descompone en Subproblemas que indican metas intermedias; lo que permite Trazar el Curso de la Solución.

Figura 2. Aprendizaje por Analogía Derivacional

Solución Incremental. A cada paso de la Solución se Resuelve un Nuevo Problema.

El Sistema es capaz de emplear trazas de problemas resueltos previamente. El Sistema ha de Almacenar toda la Informcación generada en cada paso, pero que dé especial importancia a aquella generada por los operadores instanciados sin analizar las Razones de esa elección.

Traza

  1. Dado un Problema Objetivo, el Sistema intenta Recuperar un Plan. Si resuelve el problema, Termina.

  2. Elaborar una Solución

  3. Descomponer el Problema en Subproblemas

  4. Mecanismo Selección de un Subproblema. Si al tratar el subproblema FALLA, se almacena la secuencia y se Asocia una Explicación

  5. La Solución Progresa Positivamente, se Selecciona Operadores para el Tratamiento del Problema.

  6. Se Construye una Justificación para cada Nodo

Cuando una Rama Falla, el Sistema intenta Buscar en otras Fuentes.

Aplicaciones

Diferencias. No solo se Transfiere entre los dos Problemas Implicados la Traza de la Solución, también se incluye cualquier Decisión tomada en la Solución del Problema Previo ( Alternativas deshechadas, Razones de las decisiones, Dependencias de cualquier fuente adicional de conocimiento ... )

6.6. Razonamiento Basado en Casos

El Razonamiento Basado en Casos (RBC) significa Resolver Problemas a partir de Experiencias Precedentes (Casos), Adaptando soluciones antiguas para resolver problemas nuevos, o Recuperando casos anteriores para Iluminar aspectos de la situación actual.

Hace de su última etapa, el Aprendizaje, el Centro de todo el Proceso Analógico.

Ventajas

Inconvenientes

Aplicaciones. Problemas Legales, Diagnostico, Clasificación, Planificación, Diseño

6.6.1. Aprendizaje

Para poder Iniciar el Proceso de Razonamiento, es necesario disponer de un Conjunto de Casos Precedentes (Librería de Casos).

Los Casos pertenecen a un Determinado Dominio que es necesario Conocer para poder Interpretar la Información contenida en ellos.

Cada Nuevo Caso Resuelto por el sistema presenta una Nueva Ocasión para Aprender.

Tipos

  1. Aprender Nuevos Casos que Ayude a Evitar Problemas

  2. Aprender Características que predigan Problemas

  3. Aprender Reparaciones aplicables en diversas Situaciones

6.6.2. Etapas del Razonamiento Basado en Casos (RBC)

6.6.2.1. Recuperación de Casos

Determina cuando dos Casos (Cm en Memoria y C el Caso Actual) son semenjantes.

Diferentes Tipos de Similitud:

Estructural (Forma)
Semántica (Significado)
Organizativa
Pragmática

Para Determinar si un caso es Similar a otro, se define una Función de Comparación (Matching) donde se confrontan las Características de un caso con las del otro. Informa si la Similitud es Exacta (Identicos) o Parcial (Determinada por un Grado de Semejanza). Se pueden utilizar un Conjunto de Heurísticas que ayuden a determinar que características son más relevantes.

Si un conjunto de Casos en Memoria obtienen un Resultado Parcial se elige un solo Caso de entre todos ellos.

6.6.2.2. Adaptación de Casos

Acomodar la Solución del Caso Cm Recuperado de la Memoria para obtener la Solución del Caso C. Es necesario tener en cuenta las diferencias.

Tipos

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Aprendizaje Deductivo (Basado en la Explicación)