¿Qué es un Sistema Experto?

Un sistema experto (ES, siglas del término Expert System) es un sistema de información basado en e l conocimiento que usa su conocimiento de un área de aplicación compleja y específica a fin de actuar como un consultor experto para los usuarios finales. Los sistemas expertos proporcionan respuestas sobre un área problemática muy específica al hacer inferencias semejantes a las humanas sobre los conocimientos obtenidos en una base de conocimientos especializados. Además deben tener la capacidad de explicar a un usuario su proceso de razonamiento y conclusiones. Así los Sistemas Expertos proporcionan apoyo a la toma de decisiones a los usuarios finales en la forma de consejo de un consultor experto acerca de un área problemática específica.

"Los sitemas expertos suelen estar diseñados de manera distinta a los
programas convencionales, porque los problemas no tiene generalmente una soluciòn algorítmica y dependen de inferencias para obtener una solución razonable [...] Como el sistema experto depende de la inferencia, debe ser capaz de explicar su razonamiento para que éste pueda verificarse."

Sistemas Expertos, principios y programaciòn, capitulo 1: introducciòn a los sistemas espertos, pag 6.

Componentes de un sistema experto

Separan conocimientos (reglas y hechos) y el procesamiento; se le añade un interfase de usuario y un componente explicativo; los siguiente componentes pueden estar estructurados de formas muy variadas.

Base de conocimientos: Contiene el conocimiento de los hechos y las experiencias de los expertos en un dominio determinado

Mecanismo de inferencia: Puede simular la estrategia de solución de un experto

Componente explicativo: Explica al usuario la estrategia de solucion encontrada y el por qué de las desiciones tomadas

Interfase de usuario: Sirve para que este pueda realizar una consulta en un lenguaje lo más natural posible

Componente de adquisición: Ofrece ayuda a la estructuración e implementación del conocimiento en la base de comocimientos

Componentes de un Sistema Experto

· La base de conocimiento contiene el conocimiento necesario para entender, formular, resolver problemas. Incluye dos elementos básicos: (1) hechos, como la situación del problema y la teoría del área del mismo y, (2) reglas que dirigen el uso de conocimientos paras resolver problemas específicos en un dominio particular.

· El pizarrón, es un área de trabajo de la memoria para la descripción de un problema presente, según lo especifican los datos de entrada; también se usa para recordar resultados intermedios. Es una especie de base de datos.

· El “cerebro” del sistema experto es la máquina de inferencia, es esencialmente un programa de computadora que proporciona una metodología para razonar y formular conclusiones.

.La interfaz es el sistema experto, permite el dialogo usuario-computadora, el cual puede efectuarse más efectivamente en un lenguaje natural, que suele presentarse como preguntas y respuestas, y algunas veces se complementa con graficas. El dialogo activa la máquina de inferencia para asociar los síntomas del problema con el conocimiento en la base de conocimiento y generar el consejo.

La función de señalar la responsabilidad e las conclusiones hasta su fuente es crucial tanto en la trasferencia de la experiencia, como en la solución de problemas. El subsistema de explicación puede seguir tal responsabilidad y explicar el comportamiento del sistema experto, respondiendo preguntas interactivamente como las siguientes: ¿Por qué el sistema experto hiso cierta pregunta? ¿Cómo se llegó a cierta conclusión? ¿Por qué se rechazo cierta alternativa? o ¿Cuál es el plan para alcanzar la solución?

Los expertos humanos tiene un sistema de refinamiento del conocimiento; esto es, puede analizar su propio desempeño, aprender de él, y mejorarlo para futuras consultas. De un modo similar, esta evaluación resulta necesaria en el aprendizaje computarizado, de manera que el programa sea capaz de mejorar analizando las razones de su éxito o de su fracaso. Un componente de estas características no está disponible en muchos sistemas expertos comerciales.

Aplicación de los Sistemas Expertos

Los sistemas expertos se aplican allí donde los expertos dispongan de conocimientos complejos en un área especifica, donde no existan algoritmos elaborados o los ya existentes no puedan solucionar algunos problemas. También donde hay teorías, pero resulta prácticamente imposible analizar todos los casos teóricamente imaginables y en un espacio de tiempo razonable.

Debido a que la estructuración e implementación del conocimiento del experto requiere una gran cantidad de trabajo, sólo valdrá la pena realizar el esfuerzo de crear un sistema experto cuando un conocimiento sea válido durante un largo de espacio de tiempo y vaya a ser utilizado por el mayor número de personas.

En este sentido, el Sistema Experto supone una descarga del experto en el trabajo rutinario y, por lo tanto, la reducciòn de sus problemas. Cuandon la labor del experto no està tan sobrecargada, se reduce las decisiones erróneas y se aceleran los procesos de toma de decisiones.

MYCIN

Es un sistema experto para realizar diagnósticos; su función es la de aconsejar a los medicos en la investigación y determinación de diagnosticos en el campo de las enfermedades infecciosas en la sagre.

El Mycin fue el campo de pruebas para nuevos conceptos, como el mecanismo de explicación, la adquisición automática de conociminetos y la tutoría inteligente, que se encuentra en muchos de los sistemas expertos actuales.

Este sistema experto, demostró la viabilidad de la shell del sistema experto.

Shell: Interfaz entre el SO y el usuario que facilita la introducción de órdenes en el sistema.

Este sistema experto le solicita al médico los datos generales sobre el paciente, verifica las premisas, platea una serie de hipótesis. Estas hipótesis se plantean buscando en las bases de conociemientos, luego se plantea un serie de preguntas al usuario; descarta las hipótesis necesarias y plantea cuales son las posibles enfermedades.

Se ha demostrado que el Mycin trabaja igual de bien que un médico.

El proceso de los Sistemas Expertos

El proceso de los sistemas expertos puede dividirse en dos partes: primero, la creación del sistema, en el cual se construye el sistema experto y segundo, el entorno de consulta, que describe como se presta la asesoría a los usuarios.

El proceso de desarrollo comienza con el ingreso del conocimiento, adquiriendo conocimientos de expertos y/o fuentes documentales. Este conocimiento se programa en la base del conocimiento como hechos a cerca del área del tema (dominio) y como conocimientos en términos de reglas “si-entonces”.

El entorno de consulta incluye al usuario quien entra en contacto con el sistema por medio de una interfaz de usuario para pedir consejo. El sistema experto proporciona el consejo activando una máquina de inferencia. La máquina busca en las bases del conocimiento la acción recomendada con base en los hechos o indicadores que proporciona el usuario y puede otorgar explicaciones limitadas. Para ejecutar sus tareas, la maquina utiliza una base de datos temporales denominada pizarrón. Por último, el conocimiento en la base de datos puede refinase a medida que se acumula la experiencia a través de consultas repetitivas.

Limitaciones de los sistemas expertos

•  No siempre se encuentra disponible el conocimiento que se va a captar
•  Resulta difícil extraer la experiencia de los seres humanos
•  El enfoque de cada experto ante un situación tal vez es diferente, aunque correcto.

• Es difícil, incluso para un experto altamente capacitado, valorar con exactitud, las situaciones para bajo presiones de tiempo.
• Los usuarios de sistemas expertos tiene límites, cognoscitivos naturas, por lo que tal vez no aprovechen al máximo los beneficios del sistemas
• Los sistemas expertos trabajan solo con áreas temáticas, definidas perfectamente, por el diagnostico de una falla, en una maquina
• La mayoría de los expertos no tiene medios independientes de verificar si sus conclusiones son razonables o correctas
• El vocabulario, o jerga, que utiliza los expertos para expresar hechos y relaciones, con frecuencia es limitado y no comprendido por otros.
• En la construcción de los sistemas expertos, a menudo se requiere la ayuda de ingenieros de conocimientos, los cuales escasean, además de que sus servicios resultan caros
• La falta de confianza de los usuarios finales, tal vez sea una barrera para el uso de los sistemas expertos.
• La trasferencia de conocimiento se sujeta a prejuicios de percepción y de criterio.
• La responsabilidad por una mala asesoría proporcionada por un sistema experto resulta difícil de evaluar.

Beneficios de los Sistemas Expertos

• Producción y productividad mayores. Los sistemas expertos pueden trabajar más rápido que lo humanos. Por ejemplo, un sistema llamado XCON le ha permitido a Digital Equipment Corporation (DEC) incrementar cuatro veces la producción de la preparación de microcomputadoras adaptadas a las necesitas de los clientes. El sistema planea la configuración de los componentes para cada pedido adaptado de microcomputadoras y es un ejemplo de la adaptación masiva. 
• Mayor calidad: Los sistemas expertos dan la probabilidad de aumentar la calidad proporcionando asesoría consistente y reduciendo las tasas de error. Por ejemplo, XCON reduce la tasa de error de la configuración de pedidos de computadoras en DEC de un 35% a un 2%. 
• Captación de experiencia escasa y su dimensión. Uno de los principales beneficios de los sistemas expertos es su facilidad de trasmitir experiencia a través de fronteras internacionales. Un ejemplo de lo anterior es un sistema experto de cuidado de los ojos para diagnostico y tratamiento recomendado, que se creó en Rutgers University. El programa se ha puesto en práctica en Egipto y en Argelia, donde prevalecen serias enfermedades de los ojos y son escasos los oftalmólogos. El programa puede operarlo un medico asistente o una enfermera.
• Operación en entornos peligrosos. Muchas tareas requieren que los seres humanos operen en entornos peligrosos. Los sistemas expertos que interpretan la información recabada por sensores, posibilita a los seres humanos evitar entornos calientes, húmedos, tóxicos, como por ejemplo una central nucleoeléctrica en mal funcionamiento.
• Accesibilidad al conocimiento y escritorios de vida. Los sistemas expertos hacen accesible el conocimiento (y la información) a mucha gente en diversos lugares. La gente puede preguntar a los sistemas y obtener consejos. Un área de aplicación corresponde al apoyo a escritorios de ayuda. Más de 30 millones de empleados trabajan en escritorios de ayuda en los estados unidos proporcionando información a los consumidores que acuden a ellos o que llaman por teléfono. Por ejemplo, el Internal Revanue Service proporciona ayuda a los contribuyentes, una biblioteca ofrece asistencia a los estudiantes, una recepcionista en una oficina a auxiliar a los visitantes. Un sistema experto puede aumentar la productividad de los empleados o incluso automatizar éstos.
• Confiabilidad.los sistemas expertos son confiables. No se cansan ni se aburren, no llaman para reportarse enfermos ni se declaran en huelga, además prestan atención de manare consistente a todos los detalles y no pasan por alto información pertinente y soluciones potenciales.
• Funciones incrementadas de otros sistemas expertos. La integración de un sistema experto con otros sistemas expertos hacen que estos últimos se vuelvan más eficientes, los sistemas integrados abarcan más aplicaciones, trabajan más rápido y producen resultados de mayor calidad.
• Capacidad para trabajar con información incompleta o inconcreta. En contraste con los sistemas de cómputo convencionales, un sistema experto puede trabajar con información incompleta al igual que los expertos humanos. El usuario puede responder con un “no sé” o “no estoy seguro” a una o más preguntas del sistema durante la consulta y el sistema experto segura siendo capaz de producir una respuesta, aunque tal vez no sea la correcta.
• Impartición de capacitación. Es factible que un sistema experto facilite la capacitación. El personal nuevo que trabaja con un sistema experto se vuelve más experimentado. La fusión de explicación puede servir como un dispositivo de de enseñanza y de ese modo puede efectuar apuntes que tal vez se inserten en la base de conocimiento.
• Mejoramiento de las funciones para resolver problemas. Un sistema experto mejora la solución de problemas permitiendo la integración de juicios de expertos de primera línea en el análisis. De este modo, un sistema experto tiene la posibilidades resolver problemas cuyo enlace y conocimiento supera a los de cualquier individuo.
• Reducción del tiempo para la toma de decisiones. Con el empleo de la recomendación del sistema, un ser humano puede tomar decisiones mucho más rápido. Por ejemplo, el personal que da las autorizaciones en American Express lo hace en menos de 30 segundos en comparación con los 3 minutos que tardaba antes de la implementación del sistema experto.
• Reducción del tiempo fuera de servicio. Muchos sistemas expertos operacionales se emplean para diagnosticar malos funcionamientos y prescribir reparaciones. Mediante el empleo de los sistemas expertos es posible reducir considerablemente el tiempo fuera de servicio de las maquinas de las maquinas. Por ejemplo, un día de trabajo perdido en una instalación petrolera cuesta cerca de $250 mil dólares. Un sistema experto denominado Drilling Advisor se creó para detectar fallas en las instalaciones petroleras. Este sistema ahorra un cantidad muy grande de dinero a la compañía implicada al reducir de manara importante el tiempo fuera de operación.

Aplicaciones ilustrativas

El departamento del tesoro de estados de Estados Unidos combate a criminales con un sistema experto

El problema. Una de las principales tareas de la Financial Crime Enforcement Network (FinCEN) de Estados Unidos es evitar y detectar el lavado de dinero. Un área de investigación corresponde a las transacciones de efectivo superiores a $10.000 dólares, mismas que todos los bancos tienen la obligación de informar. El problema es que cada semana se registran más de 200.000 de estas transacciones. Para que los analistas calificados examinen todas ellas se requieren una gran cantidad de personal, para lo cual FinCEN no cuenta con presupuesto.

La solución. La solución se encontró al recurrir a un sistema experto basado en reglas que contiene la experiencia de los expertos de primera línea de FinCEN. El sistema experto se utiliza para detectar transacciones sospechosas y cambios en los patrones de transacciones. Estas se verifican después en forma manual.

Uso y resultados. A lo largo de 5 años que han trascurrido desde su incorporación, el sistema experto  ha ayudado a descubrir más de 400 casos de actividades de lavado de dinero que representan una cifra superior a 1.000 millones de dólares.

Algunos tipos de Sistemas de Información

• ERP: Entreprice Resource Planning
• CRM: Customer Relationship Managent
• DM: Data Mining
• CMS: Content Managent System
• Groupware
• E-learning
• PLM: Product Life cicle Managent
• KMS: Knowledge Managent System
• Workflow
• B2B: Business to Business
• ES: Expert Systems
• E-business
• E-goverment
• C2C: Client to Client
• MS: Managent Simulation
• Managent Systems
• BI: Business Intelligent