Sétima aula da disciplina Sistemas de Informação Inteligentes, lecionada no curso de Ciência da Computação da Faculdade Campo Grande. Esta aula aborda de forma simples e clara o raciocínio baseado em casos, utilizando exemplos de fácil compreensão.

1. CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO - FCG
Sistemas de Informação Inteligentes
Aula 07: Raciocínio baseado em casos
Prof.º Msc. Sidney Roberto de Sousa

2. O que é?
 Utilização de experiências passadas para
entender e resolver problemas novos
 Um ”raciocinador” se recorda de uma situação
passada similar a atual e usa esta experiência
para resolver o problema atual
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3. Exemplo
”Uma anfitriã está planejando um jantar para um conjunto de pessoas que
inclui, entre outras, várias pessoas que não comem carne vermelha ou aves -
onde um destes também é alérgico a derivados de leite, vários homens que
adoram carne vermelha e batatas e, por fim, sua amiga Ana.
É época de tomates, logo ela quer utilizá-los como ingrediente principal no
jantar. Como ela é a única responsável pela organização do jantar, ela se recorda
dos seguintes fatos:
Houve uma vez, no verão, em que eu servi uma torta de tomates - feita com
muçarela, tomates, mostarda, manjericão e pimenta – como prato principal.
Nesta ocasião, os meus convidados eram vegetarianos. Esta torta foi muito
prática de fazer! E deliciosa! Porém, eu não posso servir esta torta para a
Eliana, pois ela é intolerante à lactose.
A Eliana me ensinou a adaptar algumas receitas que tinham queijo como
ingrediente, substituindo-o por tofú. Apesar disso, eu não sei se a torta de
tomates ainda seria deliciosa com esta substituição de ingredientes...”
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4. Exemplo
”A anfitriã decide não servir a torta de tomates e continua a planejar o seu jantar.
Como é verão, ela opta por servir peixe grelhado, julgando que este prato seria uma boa
pedida para a ocasião. Porém, agora ela se lembra de mais um fato:
Na última vez em que eu tentei servir peixe para a Ana, ela não quis comê-lo. Eu tive
que preparar uns cachorros-quentes de última hora...
A princípio, isto a sugere a não servir o peixe grelhado, mas mesmo assim ela ainda
insiste a servir este prato. Assim, ela pensa se existe ou não uma forma de servir peixe a
Ana, de uma forma que ela aprecie comê-lo:
Eu me lembro de ter visto ela comer peixe em um restaurante. Que tipo de peixe eu
devo servir a ela? O peixe que eu a servi da última vez foi preparado com a cabeça e
tudo... O peixe que ela comeu no restaurante parecia mais com um bife do que um
peixe. Eu preciso servir a ela um peixe com sabor e aparência mais próximos aos de
carne vermelha ou de aves do que a de peixe. Talvez peixe-espada dê certo. Será que a
Ana vai comer peixe-espada? Peixe-espada é mais parecido com frango e eu sei que ela
gosta de frango.”
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5. Exemplo
 Neste exemplo, anfitriã estava prestes a escolher a
torta de tomates como prato principal, pois este prato
era um forte candidato à boa apreciação culinária de
seus convidados
 Porém, sua amiga Ana – com o seu gosto mais
exigente – acaba atrapalhando indiretamente os
planos da anfitriã
 Esta, por sua vez, utiliza exemplos e contra-exemplos
de uma premissa (”Ana não come peixe”) para tentar
derivar uma interpretação da premissa que resiste ao
escrutínio
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6. Raciocínio Baseado em Casos (CBR)
 A anfitriã hipotética emprega CBR a fim de
planejar um jantar
 No CBR, o ”raciocinador” se recorda de
situações anteriores similares à atual e as
utiliza para ajudar a resolver novos problemas
 No exemplo anterior, os casos relembrados são
utilizados para sugerir meios de se resolver um
novo problema
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7. CBR é comum em nossas vidas
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8. CBR é comum em nossas vidas
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9. CBR é comum em nossas vidas
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10. CBR é comum em nossas vidas
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11. Uso da experiência
 Geralmente, a segunda vez em que se tenta
resolver um determinado tipo de problema é
mais fácil do que a primeira → nos lembramos
da primeira vez e da solução aplicada
 Somos mais competentes na segunda vez pois
recordamos de nossos erros os evitamos
 Também somos mais competentes na segunda
vez pois nos recordamos de soluções práticas
e eficazes utilizadas no passado
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12. Qualidade do CBR
A qualidade de um raciocinador baseado em
casos depende de quatro coisas
 Suas experiências passadas
 Sua habilidade em entender situações novas em
termos destas experiências
 Sua adaptabilidade na adaptação
 Sua adaptabilidade na avaliação
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13. Processo de CBR para computação
CBR foi formalizado para raciocínio
computadorizado em um processo de 4 etapas:
 Recuperação
 Reuso
 Revisão
 Retenção
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14. Reuso
 Mapeia-se a solução de casos anteriores para
o problema alvo
 Tal operação pode exigir a adaptação da
solução do caso antigo para o caso novo
 Ex.: quando a anfitriã pensava em servir
novamente torta de tomates aos seus
convidados, ela teria que substituir o queijo
muçarela por tofú → dado que Ana é
intolerante à lactose
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15. Revisão
 Uma vez que uma solução antiga foi mapeada
à situação alvo, testa-se a nova solução no
mundo real ou em uma simulação
 Caso necessário, revisa-se a nova solução
 Ex.: Digamos que ao substituir a muçarela por
tofú, este último não harmoniza bem com o
sabor dos tomates, fazendo com que a torta
tenha um sabor desagradável. Assim, deve-se
revisar a receita, tomando alguma decisão a
respeito da inclusão do tofú na torta
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16. Retenção
 Uma vez que a solução foi adaptada com
sucesso ao problema alvo, a experiência
resultante deve ser armazenada como um novo
caso na memória → vai para a base de casos
 Ex.: Digamos que a anfitriã serve o seu peixe
grelhado aos seus convidados no jantar e estes
adoram o prato servido, o achando saboroso.
Assim, a anfitriã agora sabe que este prato é
uma boa pedida para se servir em um jantar
com amigos no verão
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17. CBR com Prolog
 Considere um sistema de diagnósticos para um
consultório médico
 O médico atende a vários pacientes no
decorrer do tempo, onde cada paciente
apresenta sintomas variados
 Para cada paciente, o trabalho do médico é
mapear seus sintomas para um mal/doença
 Assim, tendo conhecimento do mal/doença do
paciente, ele pode receitar um tratamento a
este paciente
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18. Base de fatos (casos)
diagnostico('olhos avermelhados', 'conjuntivite').
diagnostico('olhos avermelhados', 'gripe').
diagnostico('coriza', 'gripe').
diagnostico('dor de cabeça', 'gripe').
diagnostico('nariz escorrendo', 'gripe').
diagnostico('febre', 'infecção').
diagnostico('dor de cabeça', 'infecção').
diagnostico('nariz escorrendo', 'infecção').
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19. Recuperando diagnósticos
1 ?- diagnostico('olhos avermelhados', X).
X = 'conjuntivite' ;
X = 'gripe' ;
No
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20. Cálculo simples de diagnóstico
calcula_diagnostico([], D).
calcula_diagnostico([S|L1], D) :-
diagnostico(S, D),
calcula_diagnostico(L1, D).
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21. CBR com Prolog
 Assim, o médico pode utilizar suas
experiências de diagnósticos para criar novos
diagnósticos
 Para que o CBR funcione, cada novo
diagnóstico sucessivo deve ser adicionado à
base de fatos → feedback relevance
 A partir da base de fatos, diferentes regras
podem ser criadas a fim de responder
perguntas mais complexas
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22. Críticas ao CBR
 Alguns cientistas argumentam que o CBR é
uma abordagem que aceita evidências
”anedotais” como princípio principal de
operação
 Sem experiências relevantes, a generalização
de soluções pode levar a respostas incorretas
 CBR vs relevância estatística
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23. Vantagens do CBR
 Permite ao raciocinador propor soluções a problemas
rapidamente
 Permite ao raciocinador propor soluções a domínios que
ele não compreende totalmente
 Fornece ao raciocinador meios para avaliar soluções
quando não se tem métodos algorítmicos para resolver o
problema alvo
 Casos são particularmente úteis para utilização na
interpretação de conceitos abertos e mal definidos
 Casos ajudam um raciocinador a concentrar o seu
raciocínio em partes importantes de um problema ao
apontar as características relevantes de um problema
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24. Bibliografia
KOLODNER, J. L. An Introduction to Case-Based Reasoning.
Artificial Intelligence Review, Vol. 6, pages 3-34, 1992.
Case-Based Reasoning. Disponível em http://tinyurl.com/2bxrmd.
Acessado em 31/10/2012.
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