Sistemas expertos

SISTEMAS EXPERTOS

Asignatura: Aplicaciones del Álgebra Computacional a la Inteligencia Artificial Profesor: Eugenio Roanes Lozano Alumno: Alfonso de la Fuente Ruiz Fecha (v1.1): 11 de Agosto de 2009

INTRODUCCIÓN
Se presenta este trabajo para optar a la superación de la asignatura “Aplicaciones del Álgebra Computacional a la Inteligencia Artificial” [15] del Master Oficial en IngenieríaMatemática adaptado al Espacio Europeo de Educación Superior, impartido por la Facultad de Ciencias Matemáticas de la Universidad Complutense de Madrid. El trabajo presentado es invención completa del alumno y se compone de dos partes diferenciadas por su temática, perspectiva y programación, en Maple y LISP respectivamente. La primera parte contiene el desarrollo de un sistema experto fundamentadosobre bases de Gröbner. La segunda constituye un sistema de decisión completamente diferente, diseñado para complementar a la primera parte y en ningún caso sustituirla, aportando una perspectiva informática (que es la principal formación anterior del alumno) desde la ingeniería del conocimiento [1], [4]. Para ambas partes se incluye el código fuente, tanto impreso en este documento, como enfichero digital adjunto.

La presente revisión constituye una actualización del trabajo original. Éste fue calificado con “Sobresaliente”. La nueva versión contiene una corrección cosmética a la galería de casos de flujo en el cruce tipo (eliminación de diagramas redundantes) y otros arreglos menores.

SS.EE. EN MAPLE/GRÖBNER
El sistema experto desarrollado por el alumno en Maple constituye unsistema de control de tráfico rodado para cruces semafóricos de vías con doble sentido de circulación. El motor de inferencia hace uso de las bases de Gröbner para resolver de forma exacta un sistema polinómico general empleando internamente el algoritmo de Buchberger. El sistema puede tener aplicabilidad real a la hora de programar reguladores de cruce para evitar colisiones vehiculares y optimizarla gestión de incidencias diversas, tales como obstrucciones de vías. Es modular y fácilmente extensible a redes viarias con varios cruces de diversa forma, sentidos para la circulación y ubicación de lámparas indicativas en varios colores y para varias direcciones. Se indican algunas de estas posibles extensiones tras el código fuente del programa. El cruce básico considerado tiene la siguienteforma:

En el siguiente diagrama se han etiquetado y señalizado las subáreas para representar los sentidos de circulación, los orígenes y destinos de tráfico, y los tramos de cruce.

Inmediatamente emerge la problemática de evitar colisiones entre los vehículos que sigan diferentes rutas. Para ello se equipa el cruce con cuatro semáforos, uno para cada origen de tráfico (etiquetas 1, 3, 5,7). Para simplificar, no se situarán semáforos en los destinos de tráfico, ni para peatones o supernumerarios suspendidos en columna o báculo.

Cada semáforo contará con tres luminarias de bajo voltaje para indicar las tres direcciones posibles que pueda tomar un conductor: derecha, frente e izquierda (R – Right; F: Front; L – Left). Véase diagrama de la página siguiente para apreciar susituación.

Se almacenará además la información concerniente a la ruta seguida para alcanzar cada tramo de vía para efectuar la detección de colisiones, del siguiente modo:

Se presenta a continuación una galería de casos que permite observar el flujo de tráfico a través del cruce, en condiciones normales.

Una de las aplicaciones del sistema experto será prevenir colisiones derivadas de laintersección de rutas, como en el siguiente ejemplo:

Para ello se valdrá de una serie de reglas de inferencia que detallarán la ocupación de los tramos de vía según la siguiente formalización. Tramos de cruce alcanzables según origen y destino:

D\O

1

2

3

4

5

6

7

8

1

-

-

-

-

-

-

-

-

2

-

-

B

-

C,B

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D,C,B

-

3

-...