Razonamiento Basado en Casos
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Razonamiento basado en casos. Es el proceso de solucionar nuevos problemas basándose en las soluciones de problemas anteriores. El Razonamiento basado en casos es una manera de razonar haciendo analogías. Se ha argumentado que el razonamiento basado en casos no sólo es un método poderoso para el razonamiento de computadoras, sino que es usado por las personas para solucionar problemas cotidianos. Más radicalmente se ha sostenido que todo razonamiento es basado en casos porque está basado en la experiencia previa.
Sumario
Definición
Este sistema de razonamiento se basa en una unidad mínima llamada caso. Un caso se puede definir como una representación de una experiencia anterior, una vivencia. Podría ser visto como una caja en la que encontramos todas aquellas cosas que pasaron en la experiencia. Una buena analogía seria utilizando reglas, podríamos describir este caso como un conjunto de reglas relacionadas con una experiencia. Debe quedar claro que las reglas por si solas no tienen significado, ya que es en el conjunto de la experiencia donde encontramos la mínima expresión. Si considerásemos reglas sueltas de esta experiencia nos encontraríamos con que estaríamos delante de un sistema experto.
El contexto en el sistema experto también tiene mucha importancia ya que en el proceso de inferencia puede ser utilizado. El caso está basado en un conocimiento, es decir no es algo creado artificialmente sobre hechos sino que está basado en un conocimiento existente previamente y por lo tanto que podemos considerar cierto desde el inicio. Además, el hecho de que hablemos de experiencia ya nos comienza a hacer notar que este sistema estará muy ligado a la adquisición de conocimiento externo, ya que al estar basado en las experiencias será necesario que el sistema vaya adquiriendo nuevas experiencias para mejorar su razonamiento.
Las experiencias que tenemos en el sistema no se refieren a cualquier experiencia sino sólo a aquellas que nos aportan alguna información sobre el tema tratado por el sistema experto, además de no repetir experiencias ya existentes con el mismo contexto, ya que no aportan nueva información al sistema. El uso de los casos persiguen directamente la consecución de los objetivos del razonamiento, que como en cualquier sistema experto es la consecución de una conclusión que dependiendo del tipo de problema puede ser muy variado.
Historia
Razonamiento basado en casos tiene sus raíces en el trabajo de Roger Schank y sus estudiantes en la universidad de Yale a principio de la década de los 80. El modelo de memoria dinámica de Schank fue la base de los tempranos sistemas CBR. Otra escuela de Razonamiento basado en casos también emergió en la década del 80, investigando los asuntos tales como Razonamiento basado en casos en el razonamiento legal, el razonamiento basado en la memoria, una manera de razonar con ejemplos en las máquinas masivamente paralelas, y combinaciones de Razonamiento basado en casos con otros métodos de razonamiento. En los años 90, el interés en Razonamiento basado en casos creció en la comunidad internacional, según lo evidenciado por el establecimiento de una conferencia internacional sobre el Razonamiento basado en casos en 1995, así como europeo, alemán, británicos, el italiano, y otros talleres de Razonamiento basado en casos. La tecnología Razonamiento basado en casos produjo numerosos casos de éxito. El primero fue en un sistema llamado Lockheed's CLAVIER utilizado para presentar a las piezas compuestas que se cocerán en un horno industrial de convección. Razonamiento basado en casos está siendo utilizado intensamente en aplicaciones de ayuda de escritorio como Compaq SMART system. Hay numerosas herramientas de soporte de decisiones basadas en Razonamiento basado en casos disponibles comercialmente.
Características
Aunque se utiliza el termino de razonamiento basado en casos como un termino genérico en todo el documento, típicamente este método tiene una serie de características que lo distinguen del resto y que vale la pena comentar. Comenzaremos comentando que cuando hablamos de caso damos por hecho que este poseerá un cierto grado de riqueza en la información que contiene, es decir la descripción de la experiencia esta perfectamente descrita y se intenta que no falte información en su descripción, además es necesario que toda esta información que contiene posea un cierto grado de organización que permita su rápido entendimiento y sobre todo llegar a la información necesaria rápidamente minimizando acceder a información no necesaria. Por otro lado, nos encontramos con otra particularidad y es la capacidad que existe para modificar o adaptar este caso a una solución cuando se está solucionando un problema en un contexto diferente. Además como se había comentado cuando analizábamos la descripción del significado, es muy importante el contexto del conocimiento, concretamente la riqueza con el que estará descrito, su representación y el rol que tenga con el conocimiento principal; resulta evidente que a un mayor conocimiento del contexto las conclusiones que se podrán obtener del razonamiento serán mejores. Como contrapartida de esto, el exceso de información puede provocar que sea demasiado lento en el proceso de razonamiento. Es por eso que es necesario buscar un término medio entre estos dos términos.
Denominaciones
El principal objetivo que persigue es identificar el problema con el que nos encontramos, y para ello es necesario encontrar uno o varios casos anteriores a este, que nos proporcionen la solución para el caso en el que nos encontramos. Una vez hayamos encontrado la solución será posible añadir este último caso dentro de la base del conocimiento del sistema. Dependiendo de cómo elijamos cualquiera de estas consideraciones será diferente como se desarrollará el razonamiento. El problema con el que nos encontramos al analizar el paradigma del razonamiento basado en casos es que existe una gran cantidad de métodos para organizar, utilizar e indexar el conocimiento que tenemos del mundo, que en este caso se hace a través de los casos. Para indexar esta gran cantidad de casos se puede utilizar un vocabulario prefijado o bien cualquier palabra del propio vocabulario, dependiendo de lo extenso que sea el vocabulario necesario en el contexto del problema. Así pues, habíamos dicho que la solución para un caso es extraída directamente de otras experiencias, casos, que se almacenan en la base de conocimiento, aunque también pueden usarse diversos casos para extraer la solución del que estamos trabando. Así pues se puede comenzar a intuir que cuando hablamos de razonamiento basado en casos, estamos generalizando mediante este termino todos aquellos métodos que se utilizan para crear un sistema experto a partir de la filosofía del uso de casos. A continuación detallaremos las diferentes denominaciones para definir este problema, con las particularidades que presenta cada una.
Ejemplos
Este término se utiliza para hacer hincapié en que los casos que tenemos almacenados en la base de conocimiento son realmente ejemplos de que lo ha sucedido en diferentes contextos al realizar un conjunto de acciones. El problema aquí es determinar al insertar un nuevo ejemplo si este resulta ser la extensión de un ejemplo ya existente en el sistema, es decir, añade información a un ejemplo ya existente en el sistema, o si por el contrario se corresponde con un nuevo ejemplo, el cual hay que añadir a la base de conocimiento, ya que no se corresponde con un conocimiento anterior. Así pues, podemos ver que este problema básicamente es un problema de clasificación en el que tenemos que situar correctamente el nuevo ejemplo.
Razonamiento basado en instancias
Este término hace referencia a una especialización del anterior. La mayor diferencia que existe es que hace especial hincapié en el análisis sintáctico del razonamiento. El problema que existe principalmente en este tipo de razonamiento es la dificultad de guiar el proceso de asociación del caso del que previamente partimos con aquel que está en la base de conocimiento. Así pues este tipo de razonamiento lo que intenta es compensar la falta de guía para llegar al caso que es conocido y se encuentra en la base de conocimiento del sistema. Para ello se utilizan un gran número de instancias para dirigir el razonamiento. La representación de estas instancias es normalmente en forma de vectores.
Razonamiento basado en memoria
Este término enfatiza en ver la colección de casos como una gran memoria, viendo entonces el razonamiento como un proceso de acceso y búsqueda en esta memoria. La organización de la memoria y su acceso seria la parte central del razonamiento basado en casos. Este tipo de técnicas se ven beneficiadas por las técnicas de procesamiento paralelo, cosa que los diferencia del resto de soluciones. Así pues el acceso y el guardado se basan básicamente en criterios puramente sintácticos, es decir en como está escrito algo y no el significado del mismo.
Razonamiento basado en analogías
Este término muchas veces es usado como sinónimo del razonamiento basado en casos debido a que tiene las mismas características que el anterior. Aun así tiene una serie de particularidades que lo hacen diferente. Destacar en primer lugar que a diferencia del anterior este permite la caracterización de métodos para solucionar problemas basados en casos que tenemos en la base de conocimiento pero que tienen un dominio diferente. Para entenderlo mejor podemos utilizar el ejemplo del niño y la olla y podemos ver que este caso podría ser extrapolado a otro contexto como puede ser que el niño estuviese en el campo y su madre le advirtiese de algo. Podemos ver que los contextos son totalmente diferentes, pero aun así existen las suficientes conexiones, en este caso la madre, que permite formalizar un razonamiento del nuevo caso sobre el caso preexistente. Así pues el estudio sobre este tipo de razonamiento se encuentra en el estudio de los casos existentes en la base de conocimiento y su reutilización, proceso que recibe el nombre del problema de mapeado, que básicamente consiste en encontrar la manera de transferir o mapear la solución que presenta alguna analogía (llamada fuente) con el problema que estamos tratando. Como podemos ver, de una manera u otra todos los términos todo y que tienen sus particularidades se intentan resolver el problema de la creación de un sistema experto a partir de la misma caracterización del problema. A pesar de existir esta diversidad de términos, en este trabajo seguiremos utilizando el de razonamiento basado en casos pero en un ámbito genérico para englobar todas estas particularidades.
Ejemplos
Sistema basado en casos para la definición de un modelo de negocio Este ejemplo tiene por objetivo la de diseñar un sistema basado en el conocimiento que tiene como objetivo principal la generación de modelos de negocio. Este es un problema típicamente informático, y que si se analiza en profundidad se puede ver que sigue unos patrones determinados. Es por eso que su implementación en forma de sistema experto resulta lógica. Si analizamos en profundidad la adecuación de implementar este sistema experto mediante razonamiento basado en casos podremos ver que es una buena alternativa ya que en este tipo de situaciones, todo y que también se podría construir a partir de un sistema basado en reglas, seria más adecuado utilizar el método a partir de casos, ya que el diseño de sistemas de negocio es un trabajo bastante variante, y es interesante considerar la posibilidad de construir nuevas soluciones a partir de soluciones ya existente, basándonos en casos que tuvieran contextos similares. Esto nos permitiría ir construyendo una solución a la medida del problema que tuviéramos en la entrada. Una de las cosas que nos tendríamos que plantear realmente es si el problema que quereos resolver no es demasiado grande en cuanto a las posibilidades existentes para resolverlo, es decir, existen demasiados contextos o tipos de problemas que resolver. Ya que se pueden construir modelos de negocio de cualquier sistema, y es por eso que se necesita mucho conocimiento en general. Todo y eso si nos ponemos a analizar el problema podremos ver que en muchos casos no es necesario conocer tan bien el contexto del problema, y que todos se resuelven de manera muy similar.
