representasi pengetahuan

REPRESENTASI PENGETAHUAN

Pengetahuan

Pengetahuan dibedakan menjadi 3 klasifikasi yaitu:

1.       Prodecural Knowledge adalah pengetahuan yang berkaitan dengan prosedur atau cara untuk melakukan sesuatu. Contohnya, bagaimana cara mendidihkan air dalam panci.

2.       Declarative Knowledge adalah pengetahuan untuk dapat menentukan nilai benar dan salah suatu hal. Contohnya, jangan celupkan tangan anda dalam air yang mendidih.

3.       Tacid Knowledge kadang disebut juga sebagai "unconscious knowledge", karena pengetahuan tidak dapat diekspresikan atau didefinisikan dengan bahasa. Contohnya, bagaimana menggerakkan tangan.

Representasi Pengetahuan

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 sehingga dapat diuji kebenaran penalarannya. Representasi pengetahuan biasanya digunakan untuk pembuatan sistem pakar di mana komputer dirancang untuk dapat mengambil keputusan seperti manusia agar dapat memecahkan permasalahan. Secara singkat, representasi pengetahuan diklarifikasikan menjadi 4 kategori :

1. Representasi logika. Representasi jenis ini menggunakan ekspresi-ekspresi dalam logika formal untuk merepresentasikan basis pengetahuan.

2. Representasi prosedural. Representasi yang menggambarkan pengetahuan sebagai kumpulan instruksi untuk memecahkan suatu problema.

3. Representasi network. Representasi ini menangkap pengetahuan sebagai sebuah graf dimana simpul-simpulnya menggambarkan obyek atau konsep dari problema yang dihadapi, sedangkan edgenya menggambarkan hubungan atau asosiasi antar mereka.

4. Representasi terstruktur. Representasi terstruktur memperluas network dengan cara membuat setiap simpulnya menjadi struktur data kompleks.

Adapun bentuk representasi pengetahuan yang telah dikembangkan, yaitu :

1.       Jaringan Semantik ( Semantic nets)

Jaringan Semantik adalah tehnik representasi dalam artificial intelligence klasik untuk informasi proposional, sehingga sering kali disebut sebagai poporsional network. Proposisi adalah pernyataan yang dapat bernilai benar atau salah dan merupakan bentuk pengetahuan deklaratif. Semantic network pertama kali dikembangkan untuk AI (Artificial Intelligence) sebagai cara untuk mempresentasikan memory dan pemahaman bahasa manusia. Struktur semantic nets berupa grafik dengan node (simpul) dan arc (ruas) yang menghubungkannya.

2.       Object-Attribute-Value/Nilai (OAV)

Bentuk object-attribute-value triple dapat digunakan untuk mempresentasikan semua karakteristik pengetahuan dalam semantic net dan digunakan pada sistem pakar MYCIN untuk mendiagnosa penyakit infeksi.

3.       Bingkai (Frame)

Salah satu tipe skema yang digunakan dalam beberapa aplikasi AI adalah frame. Frame merupakan struktur yang baik untuk mempresentasikan objek yang tipikal dalam situasi tertentu. Karakteristik dasar frame adalah frame mempresentasikan pengetahuan yang terkait mengenai sebuah subjek yang sempit dan memiliki default. Sistem frame adalah pilihan yang baik untuk mendeskripsikan peralatan mekanik seperti mobil. Frame mencoba memodelkan obyek yang ada di dunia nyata menggunakan pengetahuan generik untuk atribut yang banyak dimiliki oleh obyek dan pengetahuan spesifik untuk kasus khusus.

 

4.       Aturan Produksi (Production Rule)

Aturan produksi adalah jenis representasi pengetahuan yang paling umum digunakan karena memiliki keuntungan yang lebih dibandingkan dengan kekurangannya.

Schemata

Dalam beberapa sumber, konsep schemata sebenarnya pernah diperkenalkan oleh Immanuel Kant (1781), sebelum diadopsi menjadi konsep schemata modern di bidang ilmu komputer. Ketika itu Kant ingin menunjukkan bahwa tidak semua kebenaran didasarkan pada pengamatan empiris. Kant mengusulkan bahwa pengetahuan itu didasarkan pada persepsi. Kant mengusulkan penggunaan schemata sebagai sarana untuk mengatur dan menginterpretasikan fenomena perseptual.

Kant pada waktu itu membedakan antara “phenomena” dan “noumena”. “Noumena” merupakan dasar realitas alam semesta. “Noumena” tidak dapat sepenuhnya diketahui, tetapi hanya sebagian yang dapat diamati melalui indera menusia. “Phenomena” merupakan pengamatan parsial dari “noumena”, sehingga “phenomena” tidaklah sempurna.

Selanjutnya Kant mengusulkan agar schemata dibangun untuk mewakili prototipe “phenomena”(fenomena). Prototipe kemudian digunakan untuk merepresentasikan keseluruhan fenomena yang diamati untuk menafsirkan dan mengatur persepsi.

Pendekatan Kant ini sempat populer pada Cognitive Psychology tahun 1930an dan kemudian diadopsi oleh para peneliti ilmu komputer awal. Beberapa sistem pemrograman populer berdasarkan schemata termasuk dalam aplikasi sbb:

Computer Vision: Frames

Story Understanding: Scripts

Context Aware Systems: Situation Models

Language translation & understanding: Semantic Nets

Sebuah skema (schemata)  adalah struktur terorganisasi bagi pengetahuan yang digunakan untuk merepresentasikan pengetahuan generik (khusus), dan meskipun telah direpresentasikan dalam beberapa bentuk, skema dapat dikatakan sebagai struktur yang paling sering digunakan untuk merepresentasikan pengetahuan kompleks. Secara umum, sebuah skema merupakan grup terstruktur yang berupa konsep-konsep yang dapat merepresentasikan berbagai jenis pengetahuan, dari objek sederhana ke pengetahuan kompleks tentang berbagi topik.

Ide skema ini awalnya diciptakan oleh Sir Frederick Bartlett di Cambridge University pada tahun 1930an. Bartlett (1932) tertarik pada bagaimana ekspektasi-ekspektasi memainkan aturan kritis bagi manusia untuk mengingat dan mengetahui kejadian-kejadian harian. Melalui schemata, pengetahuan lama akan menghasilkan informasi yang baru.

Sebagai contoh, ketika itu salah satu partisipan Bartlett membaca frase “sesuatu yang berwarna hitam keluar dari mulutnya” dan kemudian yang lain merepresentasikan “mulutnya berbusa”. Temuan ini bisa dipertanggungjawabkan dengan asumsi bahwa informasi masukan tidak konsisten dengan skema yang dimiliki partisipan, sehingga informasi asli direkonstruksi dalam bentuk yang konsisten dengan salah satu schemata partisipan. Konstruksi schema dikembangkan selama periode ketika psikologi sangat dipengaruhi oleh pendekatan tingkah laku (behavior) dan asosiasi, karena konstruksi schema tidak kompatibel dengan pandangan dunia (realitas), sehingga pada akhirnya bersifat semu.

Pada tahun 60an, Piaget (1967) menggunakan schemata untuk mengetahui perubahan sifat kognitif pada anak-anak. Pada tahun 70an mulai muncul teori schemata modern, dipelopori oleh teori ketergantungan konseptual Schank (1972), yang menggunakan bentuk schemata untuk merepresentasikan konsep relasi. Schank dan Abelson (1977) kemudian mengajukan sebuah bentuk schemata yang disebut scripts, yang mengandung urutan-urutan terorganisir dari aksi-aksi stereotype. Bower (1979) juga bereksperimen dengan konsep scripts yang sama, dan mendiskusikan segmentasi scripts ke dalam urutan aksi level rendah yang disebut scenes. Dalam bidang kecerdasan buatan,Minsky (1975) mengajukan struktur lain yang mirip dengan schemata, yang disebut sebagai frames. Frames digunakan untuk representasi konsep, dengan mengumpulkan set atribut, dan kemudian mengelompokkan ulang set frames dalam bentuk yang kompleks.

Sebagai tambahan, banyak variasi struktur yang mirip schema telah dirancang dengan nama yang berbeda: frames oleh Minsky(1975),scripts oleh Schank (1975), plans oleh Abelson(1973),schemata oleh Bobrow (1975) dan Rumelhart (1980), serta units oleh Bobrow dan Winograd (1977).

Batasan Logika Predikat

•  Logika predikat merupakan pengembangan dari logika proposisional dengan masalah pengkuantoran dan menambah istilah-istilah baru.

Istilah dalam Logika Predikat:

• Term : kata benda atau subjek

• Predikat : properti dari term

• Fungsi proposisional=fungsi

• Kuantor

– Universal: yang selalu bernilai benar (∀).

– Eksistensial: bisa bernilai benar atau salah(∃).

Contoh Logika Predikat:

• Nani adalah ibu dari Ratna.

• Term=nani , ratna

• Predikat=adalah ibu dari

• Fungsi=ibu(nani,ratna) ; M(n,r)

Bentuk logika predikat:

M(n,r)→¬M(r,n)

Kuantifikasi eksistensial

Dalam logika predikat , suatu kuantifikasi eksistensial adalah jenis quantifier , sebuah konstanta logis yang ditafsirkan sebagai "ada ada," "ada setidaknya satu," atau "untuk beberapa." Ini mengungkapkan bahwa fungsi proposisi dapat dipenuhi oleh setidaknya satu anggota dari domain wacana . Dalam istilah lain, itu adalah predikasi dari properti atau hubungan dengan setidaknya satu anggota dari domain. Ini menegaskan bahwa predikat dalam lingkup dari quantifier eksistensial adalah benar dari setidaknya satu nilai dari variabel predikat .

Hal ini biasanya dilambangkan dengan E berubah (∃) operator logika simbol , yang bila digunakan bersama-sama dengan variabel predikat, disebut quantifier eksistensial ("∃x" atau "∃ (x)"). Kuantifikasi eksistensial berbeda dari kuantifikasi universal ("untuk semua"), yang menegaskan bahwa properti atau hubungan berlaku untuk semua anggota domain.

• Contoh 1 :

(∃x) (x . x = 1)

Dibaca : “terdapat x yang bila dikalikan dengan dirinya sendiri hasilnya sama dengan 1.”

• Contoh 2 :

(∃x) (gajah(x) ∧ nama(Clyde))

Dibaca : “beberapa gajah bernama Clyde”.

• Contoh 3 :

(∀x) (gajah(x)  berkaki empat(x))

Dibaca : “semua gajah berkaki empat”.

Universal quantifier dapat diekspresikan sebagai konjungsi.

(∃x) (gajah(x) ∧ berkaki tiga(x))

Dibaca : “ada gajah yang berkaki tiga”

• Existensial quantifier dapat diekspresikan sebagai disjungsi dari

urutan ai. P(a1) ∨ P(a2) ∨ P(a3) …∨ P(aN)

Kuantifikasi Universal

Dalam logika predikat , kuantifikasi universal merupakan jenis quantifier , sebuah konstanta logis yang ditafsirkan sebagai "diberi" atau "untuk semua". Ini mengungkapkan bahwa fungsi proposisi dapat dipenuhi oleh setiap anggota dari domain wacana. Dalam istilah lain, itu adalah predikasi dari properti atau hubungan dengan setiap anggota domain. Ini menegaskan bahwa predikat dalam lingkup dari quantifier universal benar dari setiap nilai dari variabel predikat .

Hal ini biasanya dilambangkan dengan berbalik A (∀) operator logika simbol , yang bila digunakan bersama-sama dengan variabel predikat, disebut quantifier universal  ("∀x", "∀ (x)", atau kadang-kadang dengan "(x) "saja). Kuantifikasi Universal berbeda dari kuantifikasi eksistensial ("ada ada"), yang menegaskan bahwa properti atau relasi hanya berlaku untuk setidaknya satu anggota dari domain.

• Contoh 1 :

(∀x) (x + x = 2x)

“untuk setiap x (dimana x adalah suatu bilangan), kalimat x + x = 2x adalah benar.”

• Contoh 2 :

(∀x) (p) (Jika x adalah seekor kucing -> x adalah binatang).

Kebalikan kalimat “bukan kucing adalah binantang” ditulis :

(∀x) (p) (Jika x adalah seekor kucing -> ~x adalah binatang)

dan dibaca :

- “setiap kucing adalah bukan binantang”

-“semua kucing adalah bukan binantang”

• Contoh 3:

(∀x) (Jika x adalah segitiga -> x adalah polygon)

Dibaca : “untuk semua x, jika x adalah segitiga, maka x adalah polygon”.

Dapat pula ditulis : (∀x) (segitiga(x) -> polygon(x))

(∀x) (T(x)  P(x))

• Contoh 4 :

(∀x) (H(x)  M(x))

Dibaca : “untuk semua x, jika x adalah manusia (human), maka x melahirkan (mortal)”.

Ditulis dalam aturan : IF x adalah manusia THEN x melahirkan

Quantifier dan Sets / Jaringan

Set Expression     Logical Equivalent

A = B                  ∀ x (x ∈ A ↔ x ∈ B)

A ⊆ B                  ∀ x (x ∈ A  x ∈ B)

A ∩ B                  ∀ x (x ∈ A ∧ x ∈ B)

A ∪ B                  ∀ x (x ∈ A ∨ x ∈ B)

µ (universe)          T (True)

(empty set)           F (False)

- Relasi A proper subset dari B ditulis A ⊂ B, dibaca “semua elemen A ada pada B”, dan “paling sedikit satu elemen B bukan bagian dari A”.

- Hukum de Morgan berlaku untuk analogi himpunan dan bentuk logika :

Himpunan               Logika

(A∩B)≡A’∪B’        ~(p∧q) ≡p∨ ~q

A∪B)≡A’∩B’         ~(p∨q) ≡p ∧~q

• Contoh :

Diketahui : E = elephant, R = reptile, G = gray, F = four legged, D = dogs, M = mammals

Set expression                                  Berarti

E ⊂ M                    “elephant termasuk mammals”, tetapi tidak semua mammals adalah elephant

(E ∩ G ∩ F) ⊂ M  “elephant yang berwarna gray dan memilik four legged termasuk mammals”

E ∩ R = φ                      “tidak ada elephant yang termasuk reptile”

E ∩ G ≠φ                       “beberapa elephant berwarna gray”

E ∩ G = φ                      “tidak ada elephant yang berwarna gray”

E ∩ G’≠φ                       “beberapa elephants tidak berwarana gray”

E ⊂ (G ∩ F)           “semua elephants berwarna gray dan memiliki four legged” 

(E ∪ D) ⊂ M                  “semua elephants dan dogs termasuk mammals”

E ∩ F ∩ G) ≠φ     “beberapa elephants memiliki four legged dan berwarna gray”

Logika Predikat Order Pertama

• Disebut juga kalkulus predikat, merupakan logika yang digunakan untuk merepresentasikan masalah yang tidak dapat direpresentasikan dengan menggunakan proposisi.

• Logika predikat dapat memberikan representasi fakta-fakta sebagai suatu pernyataan yang mapan (well form).

• Syarat-syarat symbol dalam logika predikat :

– himpunan huruf, baik huruf kecil maupun huruf besar dalam abjad.

– Himpunan digit (angka) 0,1,2,…9

– Garis bawah “_”

– Symbol-simbol dalam logika predikat dimulai dengan sebuah huruf dan diikuti oleh sembarang rangkaian karakter-karakter yang diijinkan.

– Symbol-simbol logika predikat dapat merepresentasikan variable, konstanta, fungsi atau predikat.

• Konstanta : objek atau sifat dari semesta pembicaraan.

Penulisannya diawali dengan huruf kecil, seperti : pohon, tinggi. Konstanta true (benar) dan false (salah) adalah symbol kebenaran (truth symbol).

• Variable : digunakan untuk merancang kelas objek atau sifat-sifat secara umum dalam semesta pembicaraan.

Penulisannya diawali dengan huruf besar, seperti : Bill, Kate.

• Fungsi : pemetaan (mapping) dari satu atau lebih elemen dalam suatu himpunan yang disebut domain fungsi ke dalam sebuah elemen unik pada himpunan lain yang disebut range fungsi. Penulisannya dimulai dengan huruf kecil. Suatu ekspresi fungsi merupakan symbol fungsi yang diikuti argument.

• Argument adalah elemen-elemen dari fungsi, ditulis diapit tanda kurung dan dipisahkan dengan tanda koma.

• Predikat : menamai hubungan antara nol atau lebih objek dalam semesta pembicaraan. Penulisannya dimulai dengan huruf kecil, seperti : equals, sama dengan, likes, near.

• Contoh kalimat dasar :

teman(george,allen)

teman(ayah_dari(david),ayah_dari(andrew))

dimana :

argument : ayah_dari(david) adalah george

argument : ayah_dari(andrew) adalah allen

predikat : teman

Logika dan Set Jaringan

• Representasi pengetahuan dengan symbol logika merupakan bagian dari penalaran eksak.

• Bagian yang paling penting dalam penalaran adalah mengambil kesimpulan dari premis.

• Logika dikembangkan oleh filusuf Yunani, Aristoteles (abad ke 4 SM) didasarkan pada silogisme, dengan dua premis dan satu konklusi.

• Contoh :

– Premis : Semua laki-laki adalah makhluk hidup

– Premis : Socrates adalah laki-laki

– Konklusi : Socrates adalah makhluk hidup

• Cara lain merepresentasikan pengetahuan adalah dengan Diagram Venn.

• Diagram Venn merepresentasikan sebuah himpunan yang merupakan kumpulan objek.

• Objek dalam himpunan disebut elemen.

– A ={1,3,5,7}

– B = {….,-4,-2,0,2,4,…..}

– C = {pesawat, balon}

• Symbol epsilon ε menunjukkan bahwa suatu elemen merupakan anggota dari suatu himpunan, contoh : 1 ε A .

Jika suatu elemen bukan anggota dari suatu himpunan maka symbol yang digunakan ∉, contoh : 2 ∉ A.

• Jika suatu himpunan sembarang, misal X dan Y didefinisikan bahwa setiap elemen X merupakan elemen Y, maka X adalah subset dari Y, dituliskan : X ⊂ Y atau Y ⊃ X.

• Operasi-operasi Dasar dalam Diagram Venn:

– Interseksi (Irisan)

C = A ∩ B

C = {x ∈ U | (x ∈ A) ∧ (x ∈ B)}

Dimana : ∩ menyatakan irisan himpunan

| dibaca “sedemikian hingga”

∧ operator logika AND

– Union (Gabungan)

C = A ∪ B

C = {x ∈ U | (x ∈ A) ∨ (x ∈ B)}

Dimana : ∪ menyatakan gabungan himpunan

∨ operator logika OR

– Komplemen

A’ = {x ∈ U | ~(x ∈ A) }

Dimana : ’ menyatakan komplemen himpunan

~ operator logika NOT

Logika orde pertama

Adalah sistem resmi yang digunakan dalam matematika , filsafat , linguistik , dan ilmu komputer . Hal ini juga dikenal sebagai orde pertama predikat kalkulus, semakin rendah kalkulus predikat, teori kuantifikasi, dan logika predikat. Logika orde pertama dibedakan dari logika proposisional oleh penggunaan variabel terukur .

Sebuah teori tentang beberapa topik biasanya logika orde pertama bersama-sama dengan yang ditentukan domain wacana dimana variabel diukur berkisar, finitely banyak fungsi yang memetakan dari domain yang ke dalamnya, finitely banyak predikat didefinisikan pada domain tersebut, dan satu set rekursif dari aksioma yang diyakini terus untuk hal-hal. Kadang-kadang "teori" dipahami dalam arti yang lebih formal, yang hanya satu set kalimat dalam logika orde pertama.

Kata sifat "orde pertama" membedakan orde pertama logika dari logika tingkat tinggi di mana ada predikat yang memiliki predikat atau fungsi sebagai argumen, atau di mana salah satu atau kedua bilangan predikat atau fungsi bilangan diizinkan. Dalam first teori order, predikat sering dikaitkan dengan set. Dalam ditafsirkan tingkat tinggi teori, predikat dapat ditafsirkan sebagai set set.

Ada banyak sistem deduktif untuk orde pertama logika yang sehat (semua laporan dapat dibuktikan benar dalam semua model) dan lengkap (semua pernyataan yang benar dalam semua model yang dapat dibuktikan). Meskipun konsekuensi logis hubungan hanya semidecidable , banyak kemajuan telah dibuat dalam teorema otomatis dalam logika orde pertama. Logika orde pertama juga memenuhi beberapa metalogical teorema yang membuatnya setuju untuk analisis dalam teori bukti , seperti teorema Löwenheim-Skolem dan teorema kekompakan .

Logika orde pertama adalah standar untuk formalisasi matematika menjadi aksioma dan dipelajari di dasar matematika . Teori matematika, seperti nomor teori dan teori himpunan , telah diresmikan menjadi orde pertama aksioma skema seperti Peano aritmatika dan Zermelo-Fraenkel teori himpunan masing-masing (ZF).

Tidak ada teori orde pertama, bagaimanapun, memiliki kekuatan untuk menggambarkan sepenuhnya dan kategoris struktur dengan domain yang tak terbatas, seperti bilangan asli atau garis nyata . Sistem aksioma kategoris untuk struktur ini dapat diperoleh dalam logika kuat seperti logika orde kedua .