REPRESENTASI PENGETAHUAN

Oleh: Rina Dewi Indah Sari, S.Kom

REPRESENTASI PENGETAHUAN

• Representasi pengetahuan adalah hal penting dalam kecerdasan buatan. Terutama dalam Sistem Pakar.

• Banyak cara untuk menyatakan representasi pengetahuan, dan masing-masing cara mempunyai keuntungan dan keterbatasan.

Konsep Dasar Representasi Pengetahuan:

• Representasi Pengetahuan berdasarkan LOGIKAo Proportional Logic (Zero Order Logic)o Predicate Logic (First Order Logic)

• Representasi Pengetahuan berdasarkan RULESo Pengetahuan Prosedural vs Deklaratifo Logic Programmingo Production Ruleso Forward dan Backward Reasoning Matching

• Representasi Pengetahuan Berdasarkan Slot and Filler Structures

Teknik representasi pengetahuan

• baris, • jaringan semantik, • frame, • scripts, • Bahasa representasi pengetahuan

Perwakilan Masalah

• Metode perwakilan merupakan teknik perwakilan pengetahuan yang diawali dengan akuisisi pengetahuan, kemudian ke analisa perwakilan atau langsung ke pengkodean perwakilan jika memang tidak perlu dianalisa. Selanjutnya dari pengkodean perwakilan didapatkan inferensi-inferensi yang mungkin.

Akuisisi Pengetahuan

Analisa Perwakilan

Pengkodean Perwakilan Inferensi

Properti perwakilan pengetahuan

• Kekompakan (compactness), harus dapat mewakili hal besar secara efisien (termasuk basis data yang besar)

• Keperluan (utility), harus dapat kompatibel/ cocok dengan algortima penyelesaian yang baik.

• Kekuatan (soundness), terdapat pelaporan hasil yang benar, dan untuk yang tidak benar diberikan peringatan.

• Kelengkapan (completeness), sebaiknya tidak kehingan informasi.

• Umum (Generality), sebaiknya dapat mewakili semua atau kebanyakan hal masalah-masalah yang menarik.

• Transparan, pemberian alasan tanpa/ dengan perwakilan adalah mudah dan efisien.

REPRESENTASI PENGETAHUAN

• Representasi Pengetahuan (Knowledge Representation) dimaksudkan untuk menangkap sifat-sifat penting masalah dan membuat infomasi dapat diakses oleh prosedur pemecahan masalah.

• Bahasa representasi harus dapat membuat seorang programmer mampu mengekspresikan pengetahuan untuk mendapatkan solusi suatu masalah.

Susunan atau pola representasi pengetahuan

• Representasi LogikaRepresentasi ini menggunakan ekspresi-ekspresi dalam logika formal untuk merepresentasikan basis pengetahuan.• Representasi Prosedural

Menggambarkan pengetahuan sebagai sekumpulan instruksi untuk memecahkan suatu masalah. Dalam sistem yang berbasis aturan, aturan if-then dapat ditafsirkan sebagai sebuah prosedur untuk mencapai tujuan pemecahan masalah.• Representasi Network

Menyatakan pengetahuan sebagai sebuah graf dimana simpul-simpulnya menggambarkan obyek atau konsep dalam masalah yang dihadapi, sedangkan lengkungannya menggambarkan hubungan antar mereka. Contohnya adalah jaringan semantik.• Representasi Terstruktur

Memperluas network dengan cara membuat setiap simpulnya menjadi sebuah struktur data kompleks yang berisi tempat-tempat bernama slot dengan nilai-nilai tertentu. Nilai-nilai ini dapat merupakan data numerik atau simbolik sederhana, pointer ke bingkai (frame) lain, atau bahkan merupakan prosedur untuk mengerja kan tugas tertentu. Contoh : skrip (script), bingkai (frame) dan obyek (object).

Representasi Logika

• Representasi logika adalah bentuk representasi pengetahuan yang paling tua.

• Pada dasarnya proses logika adalah membentuk suatu kesimpulan berdasarkan fakta-fakta yang ada.

Representasi Logika

• Representasi logika terdiri dari dua jenis yaitu :o Kalkulus proposisional (Propositional logic)o Kalkulus predikatif (Predicate logic).

Kalkulus Proposisional (Propositional Logic)

• Proposisi adalah suatu model untuk mendeklarasikan suatu fakta.

• Lambang-lambang proposisional menunjukkan proposisi atau pernyataan tentang segala sesuatu yang dapat benar atau salah.

Terdapat 2 Penalaran untuk mendapatkan konklusi

• Penalaran Deduktifo Penalaran yang dimulai dari prinsip umum dibawa pada konklusi

secara khusus. Contoh: premis mayor : Jika hujan tidak berangkat kuliah premis minor : Hari ini hujan konklusi : Saya tidak kuliah

• Penalaran Induksio Penalaran yang dimulai dari fakta-fakta khusus untuk

mendapatkan kesimpulan yang umum. Contoh: premis 1 : Matematika adalah mata kuliah yang sulit premis 2 : Kalkulus adalah mata kuliah yang sulit konklusi : Semua mata kuliah sulit

Pada penalaran induksi akan muncul premis baru yang bisa menggagalkan penalaran tersebut.

LAMBANG 2 PROPOSISI

• Lambang pernyataan proposisional P,Q,R,S,T,... (disebut sebagai atom-atom)

• Lambang kebenaran benar (True) , salah (False)

• Lambang penghubungo (konjungsi), (disjungsi), (negasi),o → (implikasi), ↔ (Bi-implikasi),o ≡ (equivalen)

CONTOH TABEL KEBENARAN

HUKUM2 EKSPRESI PROPOSISI

Equivalen

• Suatu kalimat (formula) P dianggap equivalen dengan formula Q jika dan hanya jika ‘truth value’ dari P sama dengan ‘truth value’ dari G untuk setiap interpretasinya. (ditulis sbg. P ≡ Q)

• Suatu formula (kalimat) yang mempunyai n lambang (atom) yang berbeda, mempunyai 2n interpretasi.

• Interpretasi yang menyebabkan suatu formula bernilai benar dikatakan satisfy the formula.

CONTOH EQUIVALEN

• Kalimat-kalimat atau formula dalam kalkulus proposisional dibentuk dari lambang-lambang dasar tersebut.

• Nilai-nilai kebenaran yang dikandung oleh kalimat-kalimat proposisional disebut interpretasi.

• Secara formal, interpretasi diartikan sebagai pemetaan dari lambang-lambang proposisional menuju ke himpunan {T,F} yakni himpunan ‘benar-salah’.

Resolusi

• Untuk menggunakan teori proposisi, maka digunakan “Resolusi”, yaitu suatu aturan untuk melakukan inferensi yang dapat berjalan secara efisien dalam suatu bentuk khusus yang disebut CNF (Conjunctive Normal Form).

• Bentuk dan ciri-ciri CNF:o Setiap kalimat merupakan disjungsi literal (OR)o Semua kalimat terkonjungsi secara implisit.

Langkah-langkah untuk membentuk suatu kalimat ke dalam bentuk CNF:

• Hilangkan implikasi dan equivalensio x y menjadi x yo x y menjadi (x y) (y x)

• Kurangi lingkup semua negasi menjadi 1 negasi sajao (x) menjadi xo (x y) menjadi (x y)o (x y) menjadi (x y)

• Gunakan aturan assosiatif dan distributif untuk mengkonversi menjadi conjuntion of disjuntion.o Assosiatif

(A B) C = A (B V C)o Distributif

(A B) C = (A C) (B C)• Buat 1 kalimat terpisah untuk tiap-tiap konjungsi.

Contoh

• Contoh permasalahan dengan representasi logika yang disajikan dalam bentuk proposisi.

• Penalaran akan dilakukan secara deduktif• Contoh

STEREOTYPE

• Banyak pengetahuan yang digunakan dalam proses penalaran kita sehari hari yang sudah pasti dan sudah dikenal dengan baik.

• Hal ini didasarkan kepada berbagai penampilan situasi dan objek-objek khusus, dan proses yang tak bervariasi.

• Pengetahuan semacam itu kita sebut pengetahuan stereotype.

JARINGAN SEMANTIK

• Skema adalah satu metoda pengorganisasian, presentasi dan penggunaan pengetahuan stereotype agar komputer bisa menalar.

• Dengan skema tsb kita dapat menunjukkan konsep. • Contoh konsep mengenai binatang, setiap orang

mempunyai persepsi sendiri mengenai bintang (berkaki 4 atau 2 , berbulu atau bersisik dsb).

• Setiap simpul memiliki hubungan yang disebut associative nets.

• Bentuk links IS-A, HAS-A,A-KIND-OF (AKO)• IS-A menunjukkan hubungan kelas, pada gbr diatas

menunjukkan “jarak dari”• HAS-A digunakan untuk mengidentifikasi

karakteristik atau atribut objek noda.• AKO digunakan untuk menghubungkan satu jenis

ke jenis yg lain

Keuntungan jaringan semantik

• Menawarkan fleksibilitas dengan menambahkan node yang baru dengan mudah dan menghubungkan ke definisi seperti yang dibutuhkan.

• Menawarkan nilai ekonomis yang pantas karena node dapat mewariskan karakteristik dari satu node ke node yang menghubungkan.

• Dapat menyokong kemampuan untuk memberi alasan dan menciptakan definisi pernyataan anatara node yang tidak terhubung.

Keterbatasan jaringan semantik

• Tidak ada standart baku untuk definisi node atau hubungan di antara node.

• Kekuatan karakteristik pewarisan dari satu node ke node yang lain menawarkan kesulitan dengan pengecualian.

• Persepsi situasi dengan domain ahli dapat terjadi peletakan fakta relevan pada titik yang tidak tepat dalam jaringan.

• Pengetahuan prosedural susah untuk dinyatakan, karena urutan dan waktu tidak secara nyata diwakilkan.

CONTOH JARINGAN SEMANTIK

• Contoh kasus sepeda motor

BINGKAI (FRAME)

• Dengan menggunakan representasi network, kita melihat pengetahuan diatur dengan menggunakan penghubung antar obyek dalam basis pengetahuan.

• Selain itu, kita dapat mengatur pengetahuan ke dalam unit-unit yang lebih kompleks yang menggambarkan situasi atau obyek yang rumit dalam domain. Unit-unit ini disebut bingkai (frame).

• Menurut Minsky, bingkai dapat dipandang sebagai struktur data statik yang digunakan untuk merepresentasikan situasi-situasi yang telah dipahami dan stereotype.

• Setiap bingkai individual dapat dipandang sebagai sebuah struktur data yang dalam banyak hal serupa dengan "record", dan berisi infomasi yang relevan dengan entitas-entitas stereotype.

• Bingkai mempermudah kita untuk mengatur pengetahuan kita secara hirarki.

• Bingkai adalah blok pengetahuan yang relatif besar atau kumpulan pengetahuan tentang suatu objek tertentu, peristiwa, lokasi, situasi atau elemen-elemen lainnya.

• Rinciannya diberikan ke dalam slot yang menggambarkan berbagai atribut dan karakteristik objek.

• Frame biasanya digunakan untuk merepresentasikan pengetahuan stereotype atau pengetahuan yang didasarkan kepada karakteristik yang sudah dikenal yang merupakan pengalaman-pengalaman.

• Dalam bentuk fisik, frame merupakan suatu gambaran seperti "garis besar" yang sudah dikatagorikan dan sub katagori.

• Slot menggambarkan atribut seperti nama pabrik, model, asa-usul pabrik, jenis mobil, jumlah pintu, mesin dan karakteristik lainnya.

• Beberapa slot mempunyai nilai tetap. Jenis slot lainnya bersifat prosedural.

• Hal ini merupalan slot yang memungkinkan penambahan informasi baru yang bisa ditambahkan pada kaidah dasar IF

• Hampir semua sistem artificial intelligence terbuat dari kumpulan frame-frame yang dalam hal ini satu sama lain saling berhubungan.

• Secara bersama-sama mereka (frame-frame) membentuk suatu hirarki yang dapat digunakan untuk maksud penalaran.

• Untuk menggunakan sistem frame, kita harus membuat program frame itu sendiri dengan menggunakan bahasa pemograman Al.

• Frame juga dapat dikatakan sebagai kumpulan atribut (slot) dan nilai atribut yang mendeskripsikan suatu entitas.

• Nilai slot dapat berupa:o Identifikasi frameo Relasi dengan frame lain (slotnya: isa, instance)o Batasan nilaio Nilaio Default nilai (dapat diubah)o Prosedur untuk mendapatkan nilaio Prosedur yang dibangkitkan data (Data Driven): prosedur yang

harus dilakukan jika nilai diubah, misalnya: periksa konsistensi.o Kosong: untuk ditelusuri pada subclass-nya

SKRIP (SCRIPT)

• Skrip (script) merupakan representasi terstruktur yang menggambarkan urutan stereotype dari kejadian-kejadian dalam sebuah konteks khusus.

• Skrip mula-mula dirancang oleh Schank dan kelompok risetnya sebagai alat pengorganisasi struktur-struktur ketergantungan konseptual menjadi deskripsi khusus.

• Script adalah skema representasi pengetahuan yang sama dengan frame.

• Perbedaannya ialah, frame menggambarkan objek, sedang script menggambarkan urutan peristiwa.

• Dalam mengambarkan urutan peristiwa, script menggunakan serangkaian slot yang berisi informasi tentang orang, objek, dan tindakan-tindakan yang teijadi dalam suatu peristiwa.

Elemen script

• Elemen script yang tipikal termasuk kondisi masukan, prop, role dan scene. o Kondisi masukkan menggambarkan situasi yang harus

dipenuhi sebelum terjadi atau berlaku suatu peristiwa yang ada dalam script.

o Prop mengacu kepada objek yang digunakan dalam urutan peristiwa yang terjadi.

o Role mengacu kepada orang-orang yang terlibat dalam script.

o Scene menggambarkan urutan peristiwa aktual yang terjadi.

Komponen-komponen skrip

• Kondisi entri (Entry condition) atau deskriptor dunia sekitar kita yang harus benar agar skrip dapat dipanggil. Contoh : dalam hal skrip restoran, ini mencakup restoran yang sedang buka dan pelanggan yang sedang lapar.

• Hasil atau fakta yang benar begitu skrip diakhiri. Misalnya, pelanggan sudah kenyang, dan pemilik restoran memiliki uang yang lebih banyak (karena pembayaran oleh pelanggan tersebut).

• Penyangga atau apa-apa yang merupakan isi skrip. Di sini meliputi meja, kursi, pelayan, dan menu.

• Peran adalah tindakan yang dilakukan oleh partisipan individual. Misalnya, pelayan yang mengantar pesanan, dan memberikan tagihan pada pelanggan, serta pesanan pelanggan, makan, dan membayar.

• Adegan yang merupakan kejadian yang menunjukkan aspek waktu dari skrip. Di sini dapat berupa : masuk ke restoran, memesan, makan, dan lain-lain.

Keuntungan skrip

• Mampu memprediksi event yang tidak disebutkan secara eksplisit.

• Menyediakan cara pembangunan interpretasi tunggal dari sekumpulan observasi.

• Mampu memfokuskan perhatian pada event yang “tidak biasa”.

Contoh Skrip

• Ujian Akhir Semester

Conceptual Dependency (CD)

• Merupakan Strong Slot-and-Filler structure karena menambahkan gagasan khusus tentang: apa tipe objek dan relasi yang diijinkan.

• CD merupakan teori untuk merepresentasikan pengetahuan tentang kejadian yang terkandung dalam kalimat bahasa natural.

• Dengan catatan: menggambarkan penalaran kalimat dan tidak bergantung bahasa apa.

• Contoh: I gave the man a book.

• Dalam CD, representasi aksi dibangun dari himpunan aksi primitif, yaitu:

ATRANS Transfer of abstract relationship (e.g., give)

PTRANS Transfer of physical location of an object (e.g., go)

PROPEL Application of the physical force to an object (e.g., push)

MOVE Movement of a body part by its owner (e.g., kick)

GRASP Grasping of an object by an actor (e.g., clutch)

INGEST Ingestion of an object by an animal (e.g., eat)

EXPEL Expulsion of something from the body of an animal (e.g., cry)

MTRANS Transfer of mental information (e.g., go)

MBUILD Building new information out of old (e.g., decide)

SPEAK Production of sound (e.g., say)

ATTEND Focusing of a sense organ toward a stimulus (e.g., listen)

• Terdapat 4 kategori konseptual primitif yang dapat dibangun, yaitu:o ACTS : aksio PPs : objek / gambaran proseduro AAs : peubah aksi (pendukung aksi)o PAs : peubah PPs (pendukung gambaran)

• CD tidak bisa membedakan yang alurnya sama. Misalnya : give, take, steal, donate. CD cocok untuk kalimat yang sederhana. Untuk primitif tingkat tinggi CD merepotkan. Misal: “John bet Sam $50 that the Mets would win the World Series”

TUGAS

• Buatlah Jaringan semantik dengan objek anda sendiri