Examen solucionado 2014-2015 (2º parcial) (2017)

Examen Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Gestión Aeronáutica - 2º curso
Asignatura IA - Inteligencia Artificial
Año del apunte 2017
Páginas 8
Fecha de subida 15/06/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

INTEL·LIGÈNCIA ARTIFICIAL – GESTIÓ AERONÀUTICA CURS 2014-2015 – 2on PARCIAL Cognoms i nom: ______________ SOLUCIONS __________________________ NIU: ______________ 1.- (1 PUNT) Responeu les següents qüestions. Preguntes 1.1 i 1.2: una pregunta fallada resta 1/4 d'una correcta.
Preguntes 1.3 i 1.4: un apartat fallat resta 1/2 d'un correcte.
1.1 - Quin és l'ordre correcte dels passos bàsics de la metodologia per resoldre problemes de reconeixement estadístic de patrons? a) Partició de l'espai (o categorització), presa de decisió (o classificació) i definició de l'espai de característiques.
b) Definició de l'espai de característiques, presa de decisió (o classificació) i partició de l'espai (o categorització).
c) Partició de l'espai (o categorització), definició de l'espai de característiques i presa de decisió (o classificació).
d) Definició de l'espai de característiques, partició de l'espai (o categorització) i presa de decisió (o classificació).
1.2 - Donada aquesta distribució de punts diferenciats en dues classes, quina seria la funció de decisió més adequada per classificar la mostra? a) Funció de decisió lineal b) Funció de decisió no lineal c) Funció de decisió probabilística d) Cap de les anteriors és correcta 1.3 - Digueu si les següents afirmacions referents als sistemes basats en regles són certes o falses: a) Un mecanisme d'inferència permet derivar conclusions lògiques a partir de sentències que són certes. (CERT / FALS) b) En una expressió lògica que conté una implicació, les sentències de la part esquerra de la implicació són els conseqüents i les de la part dreta són els antecedents. (CERT / FALS) c) En un encadenament de regles endavant, es requereix partir d'una hipòtesi. (CERT / FALS) d) La recència és un dels criteris per decidir l'ordre en què s'apliquen les reglés aplicables. (CERT / FALS) 1.4 - Digueu si les següents afirmacions referents als sistemes multi-agent són certes o falses: a) Cada agent fa la seva tasca en un entorn diferent dels altres agents. (CERT / FALS) b) Dues característiques bàsiques que han de tenir els agents a nivell individual són: autonomia (han de poder funcionar per ells sols) i flexibilitat (han de poder fer moltes tasques). (CERT / FALS) c) Sense un mecanisme de comunicació entre els agents, els agents són elements aïllats. (CERT / FALS) d) En l'enviament de missatges per propagació, l'emissor envia el missatge al canal i el missatge és rebut per altres agents amb una intensitat que creix amb la distància a l'emissor. (CERT / FALS) e) Els sistemes multi-agent normalment implementen tots els esquemes possibles de comunicació en funció de la relació emissor-receptor, la naturalesa del canal de comunicació i la intenció de la comunicació. (CERT / FALS) 2.- (2 PUNTS) Volem dissenyar un sistema multiagent per a detectar i solucionar conflictes en les trajectòries de vol dels avions que estan en una determinada àrea de l'espai aeri.
La idea principal del sistema és dotar a cada avió d'un agent que monitoritzi el seguiment de la trajectòria que té marcada i detecti possibles conflictes amb les trajectòries dels avions propers. A més, hi haurà un agent "controlador" global (a terra) que també controlarà que no hi hagi conflictes entre les trajectòries dels avions. Es tracta de fer un doble control per evitar errades fatals que acabin en una col·lisió entre avions.
El sistema disposa d'un mecanisme de comunicació per radiofreqüència entre els agents que els permet intercanviar informació. En aquest sistema, cada parella d'avions té assignada una freqüència pròpia per a poder intercanviar informació i, a més, hi ha una freqüència comuna per comunicar-se amb tots els agents a la vegada. Cada agent "avió" també té una freqüència pròpia amb l'agent "controlador". Apart, el sistema disposa d'un espai comú (a terra) que és accessible per tots els agents on es poden enviar missatges que podran ser consultats per la resta d'agents del sistema.
El funcionament desitjat pels agents "avió" del sistema és el següent: 1- L'agent calcula la seva trajectòria a seguir.
2- Un cop calculada la trajectòria, l'envia a tots els avions propers a través de la freqüència comuna.
3- També envia la trajectòria a l'agent "controlador" a través de la seva freqüència pròpia.
4- L'agent rep les trajectòries de la resta d'agents "avió".
5- Amb les trajectòries de tots els agents "avió" comprova si hi ha algun conflicte de la seva trajectòria amb algun altre avió.
6- Si es detecta algun conflicte, es comunica per la freqüència pròpia amb l'agent de l'avió en conflicte i acorden un canvi de trajectòria.
7- Si s'ha fet un canvi de trajectòria, la nova trajectòria s'envia als avions propers i a l'agent "controlador".
8- Si l'agent es troba amb alguna incidència de vol per causes externes (ex.- zona de turbulències) l'agent envia un missatge a l'espai comú indicant la incidència i la zona on s'ha produït.
9- Cada cert temps, l'agent accedeix a l'espai comú per comprovar les incidències notificades per altres agents "avió".
El funcionament desitjat per l'agent "controlador" és el següent: 1- L'agent rep les trajectòries de tots els agents "avió" del sistema a través de la freqüència pròpia.
2- Comprova els possibles conflictes entre les trajectòries que ha rebut.
3- Si detecta algun conflicte entre dos o més avions, envia un missatge als agents "avió" implicats a través de les respectives freqüències pròpies per a que resolguin el conflicte.
a) Segons la descripció del sistema donada, feu un esquema dels agents i elements que formen el sistema i les relacions de comunicació que hi ha entre aquests elements. En l'esquema incloeu 3 agents tipus "avió".
Representeu els agents i els elements amb blocs i les relacions de comunicació amb fletxes.
b) Analitzeu el tipus d'interacció que es produirà entre els agents del tipus avió. Per a fer això, responeu les següents qüestions: Quins seran els objectius d'aquests agents? Són compatibles o incompatibles? L'objectiu de cada agent "avió" és arribar a la seva destinació seguint una trajectòria que sigui la millor possible. Els objectius dels diferents agents "avió" són compatibles (tots poden arribar a la seva destinació).
Quins són els recursos que necessiten per a fer la seva tasca? Són suficients o insuficients? D'entre tots els recursos que necessiten per assolir la seva tasca (espai, temps, combustible, canals de comunicació, dades del radar, etc.), el que interessa analitzar aquí és l'espai. Aquest recurs és insuficient perquè es pot donar la situació de que necessitin el mateix espai al mateix temps (trajectòries que es creuen).
Quines són les capacitats d'aquests agents? Són suficients o insuficients? Algunes de les capacitats que tenen els agents: càlcul de trajectòries, anàlisi de trajectòries pròpies i d'altres avions, detecció de conflictes, modificació de trajectòries, comunicació amb altres agents implicats. Per tant, tenen totes les capacitats necessàries per a fer la seva tasca. Per tant, les seves capacitats són suficients.
En base als tres punts anteriors, quin tipus d'interacció es produirà? Els agents es poden trobar en una situació d'obstrucció i per tant, la interacció que s'ha de produir és la cooperació entre ells.
c) Analitzeu el tipus de comunicació entre els agents segons els criteris de la relació entre emissor i receptor, la naturalesa del canal de comunicació i la intenció de la comunicació, en cadascun dels passos de funcionament que s'indiquen a continuació: Agent Pas Relació emissorreceptor Canal de comunicació Intenció de la comunicació Avió 2i4 difusió Env. per propagació Intencional Avió 3 punt a punt Enviament directe Intencional Avió 6 punt a punt Enviament directe Intencional Avió 8 difusió Env. per nota pública Intencional Controlador 1 punt a punt Enviament directe Intencional Controlador 3 difusió Enviament directe Intencional Tipus de missatge Missatge simbòlic per propagació Missatge simbòlic punt a punt Missatge simbòlic punt a punt Anunci Missatge simbòlic punt a punt Missatge simbòlic en difusió 3.- (2 PUNTS) Donat el següent sistema basat en regles: S’utilitzen les següents estratègies de resolució de conflictes en l’ordre donat: 1- Refractorietat 2- Especificitat 3- Recència 4- Ordre de les regles Base de Regles: R1: a ^ b f1 R2: a ^ b ^ c f2 R3: f2 ^ q m5 R4: f1 ^ f2 m6 R5: f1 ^ f2 m7 Quin resultat donaria el sistema si s’aplica un encadenament endavant amb la següent memòria de treball inicial: MT={a,b,c,q}? Completeu el quadre següent fins que s'hagin aplicat totes les regles del sistema. A la columna "Estratègies res. conflictes aplicades" indiqueu quines estratègies de resolució de conflictes heu aplicat.
Pas Memòria de Treball Regles aplicables Estratègies res.
conflictes aplicades Ordre Regla aplicada Accions 1 a,b,c,q R1, R2 Refr. + Espec.
R2, R1 R2 Afegir f2 2 a,b,c,q,f2 R1, R2, R3 Refr + Esp + Rec R3, R1, R2 R3 Afegir m5 3 a,b,c,q,f2,m5 R1, R2, R3 Refractorietat R1, R2, R3 R1 Afegir f1 4 a,b,c,q,f2,m5,f1 R1, R2, R3, R4, R5 Refr + Esp + Rec + Ordre regles R4, R5, R2, R3, R1 R4 Afegir m6 5 a,b,c,q,f2,m5,f1,m6 R1, R2, R3, R4, R5 Refractorietat R5, R2, R4, R3, R1 R5 Afegir m7 4.- (2 PUNTS) Una empresa de seguretat encarregada dels controls de seguretat en aeroports vol que li dissenyem un sistema d'identificació de cares per a detectar la presència de persones buscades per la policia per algun motiu (ex.- persones buscades per la justícia, persones desaparegudes, etc).
A partir de les imatges d'una càmera, un sistema de processament d'imatges extreu una sèrie de mesures sobre la cara de les persones que apareixen a les imatges (vegeu la figura). Aquestes mesures són: longitud del nas longitud de la boca distància entre els ulls distància entre els extrems de les celles distància entre l'extrem inferior dret del nas i l'extrem de l'ull dret distància entre l'extrem inferior esquerre del nas i l'extrem de l'ull esquerre intensitat del color de la pell en una escala de 0 a 10 (0=molt fosc, 10=molt clar) Suposem que d'entrada el sistema conté les dades de 20 persones que són buscades per la policia.
El funcionament del sistema haurà de ser el següent: s'adquirirà una imatge de cada passatger que passa el control de seguretat, s'extrauran les mesures de la seva cara i haurà de dir a quina persona de les 20 persones buscades s'assembla més. Posteriorment, el personal de seguretat haurà de comprovar si el passatger és realment la persona que diu el sistema o no, però aquest darrer pas no ens afecta en el disseny del sistema.
Per a fer el sistema, la policia ens proporciona 10 imatges diferents de cada persona buscada, de les quals es poden extreure les seves mesures (longitud del nas, longitud de la boca, etc).
A partir d’aquestes dades, dissenyeu el sistema d'identificació de cares responent les qüestions següents.
a) Descriviu quina representació del coneixement és la més adequada per aquest problema. Digueu quina és i descriviu totes les seves components amb el màxim de detall possible.
Un espai de característiques amb 7 característiques: longitud del nas longitud de la boca distància entre els ulls distància entre els extrems de les celles distància entre l'extrem inferior dret del nas i l'extrem de l'ull dret distància entre l'extrem inferior esquerre del nas i l'extrem de l'ull esquerre intensitat del color de la pell Per tant, l'espai es representarà en un sistema de coordenades de 7 eixos (un eix per a cada característica). En aquest espai: un punt representa la informació d'una cara les classes serien les 20 persones buscades per la policia s'han de fer 20 particions (una per a cada classe) b) Quantes classes hi hauria al problema? Què representaria cadascuna de les classes? 20 classes. Cada classe representa una de les persones buscades per la policia.
c) Quin tipus d’aprenentatge seria el més adequat per aquest problema? Justifiqueu la vostra resposta.
Aprenentatge supervisat perquè es coneixen les classes del problema i a més es disposa d'un conjunt de mostres etiquetades amb la classe a la qual pertanyen.
d) Si s'utilitza un conjunt d'aprenentatge, quantes mostres contindria aquest conjunt? 200 mostres (20 classes i tenim 10 exemples de cada classe).
Quina dimensió tindria cadascuna de les mostres d'aquest conjunt? Dimensió 7 (la dimensió de l'espai de presentació).
A què correspondrien les etiquetes de cadascuna de les mostres? Cada mostra del conjunt d'aprenentatge són les característiques d'una imatge d'una de les persones buscades. Per tant, l'etiqueta de cada mostra correspondria a la identificació de la persona a la qual pertany la imatge d'on s'han extret aquelles característiques.
Suposeu que s’aplica la transformada de Karhunen-Loeve (Anàlisi de Components Principals) a la representació triada.
e) Enumereu els passos que caldria fer per a reduir la dimensió de la representació inicial a una representació de 3 dimensions.
Construir una matriu X que contingui una mostra d'aprenentatge a cada fila.
1 Construir la matriu de covariança R de la matriu X: R Calcular els valors propis i els vectors propis de R: n 1 1 XTX 2 d c1 c2 cd Seleccionar els n vectors propis amb valor propi més gran.
Aplicar el canvi de base multiplicant les mostres x de l'espai original per la matriu de canvi de base que conté els n vectors propis triats, un a cada fila: T c1 xi cn T yi y1i y ni f) En fer el càlcul, quants vectors propis s'obtindrien? Justifiqueu la resposta.
Com que l'espai de característiques és de dimensió 7, s'obtindrien 7 vectors propis.
g) Si obtenim els següents vectors i valors propis (sense cap ordre concret): v1 amb valor propi 1=0.2, v2 amb valor propi 2=0.25, v3 amb valor propi 3=0.1, v4 amb valor propi 4=0.4, v5 amb valor propi 5=0.05, i la resta de vectors tots tenen valor propi zero.
Quins tres vectors s'haurien de triar per a reduir la dimensió de la representació inicial a 3 dimensions? Justifiqueu la selecció feta.
S'haurien de seleccionar els vectors v4 , v2 i v1 perquè són els vectors propis amb valor propi més gran i per tant són els que concentren la major part de la informació de l'espai original.
h) Si s'utilitza un conjunt d'aprenentatge i el representem en l'espai de dimensió reduïda (3 dimensions) triat en l'apartat anterior, quantes mostres contindria aquest conjunt? 200 mostres Quina dimensió tindria cadascuna de les mostres del conjunt en la nova representació? Dimensió 3 (la dimensió del nou espai de presentació.
A què correspondrien les etiquetes de cadascuna de les mostres en la nova representació? Al mateix que corresponien en l'espai original: a la identificació de la persona a la qual pertany la mostra.
5.- (1 PUNT) Responeu les següents qüestions.
a) Donat el sistema de regles següent i la memòria de treball MT={a,b,d,e,g,m}, apliqueu un encadenament enrere per deduir 'h'. Indiqueu els passos que es fan, les regles que es van aplicant, i com s'obtenen els fets necessaris.
Un cop fet l'encadenament, digueu si és possible deduir 'h' o no.
R1: a ^ b c R2: c ^ d ^ e R3: f ^ g ^ m h? f h R3 f, g, m ? f? R2 g? m? c, d, e ? c? R1 a, b ? a? fet conegut (a la MT) b? fet conegut (a la MT) d? fet conegut (a la MT) e? fet conegut (a la MT) fet conegut (a la MT) fet conegut (a la MT) Podem deduir h, ja que hi ha una regla que té h com a conclusió i les seus antecedents també es poden deduir.
b) Donada la distribució de dades següent, dissenyeu una funció de decisió que permeti classificar qualsevol mostra y=(x1,x2) en una de les 4 classes del sistema. Dibuixeu sobre la gràfica totes les funcions que utilitzeu, digueu de quin tipus són i doneu el pseudo-codi de la funció de decisió.
r1(y) és una funció de decisió lineal r2(y) és una funció de decisió lineal c(y) és una funció de decisió no lineal FuncióDecisió(y) Si r1(y) ≤ 0 y C1 sino Si r2(y) 0 y C4 sino Si c(y) ≤ 0 y C2 sino y C3 FiSi FiSi FiSi FiFunció 6.- (2 PUNTS) El departament d’economia d'una companyia necessita que els implementeu un sistema basat en conjunts difusos que els permeti avaluar millor els riscos dels projectes que proposen els altres departaments de la companyia.
L’anàlisi de riscos es realitzarà a partir de dues variables d’entrada: IMPORT: Percentatge de l’import total del projecte que cal finançar a través de crèdits.
Aquesta variable pot prendre els valors lingüístics: Petit (P), Mitjà (M) i Gran (G), amb conjunts difusos definits per les següents funcions de pertinença: PETIT ( x) 1 50 x 20 0 si x si 30 si 0 x 30 20 70 x 20 0 30 x 50 50 MITJA ( x) x si x 30 si 30 x 50 si 50 x 70 si GRAN 0 x 50 20 1 ( x) si 50 x si 50 70 x 70 si x x 70 EMPLEATS: Percentatge d’empleats externs a la companyia necessaris pel projecte.
Aquesta variable pot prendre els valors lingüístics: Reduït (R) i Elevat (E), amb conjunts difusos definits per les següents funcions de pertinença: REDUIT 1 50 y 40 0 ( y) y 10 si si 10 si 50 y 50 ELEVAT ( y) y 0 y 10 40 1 y 10 si si 10 y 50 si 50 y La variable de sortida del sistema serà l’indicador del risc del projecte: RISC: Valor entre 0 i 100 que indica el risc que té el projecte.
Aquesta variable pot prendre els valors lingüístics: Baix (B), Normal (N) i Alt (A), amb conjunts difusos definits per les següents funcions de pertinença: 0 BAIX ( z) 1 30 z 20 0 si z 10 si 10 si z 30 30 NORMAL ( z) z si z 10 z 10 20 si 10 z 30 1 si 30 z 50 70 z 20 si 50 z 70 0 si 70 0 ALT ( z) z 50 20 1 si si 50 si 50 z 70 70 z z z Els analistes de risc del departament, a partir de la seva experiència en el tema, han dissenyat un sistema amb les següents regles: R1: (IMPORT és P) ^ (EMPLEATS és R) (RISC és B) R2: (IMPORT és P) ^ (EMPLEATS és E) (RISC és N) R3: (IMPORT és M) ^ (EMPLEATS és R) (RISC és N) R4: (IMPORT és M) ^ (EMPLEATS és E) (RISC és A) R5: (IMPORT és G) ^ (EMPLEATS és R) (RISC és A) R6: (IMPORT és G) ^ (EMPLEATS és E) (RISC és A) Suposeu que es vol analitzar el risc d’un projecte que necessita finançar el 30% del seu import i necessita contractar un 40% de personal extern.
a) Calculeu el grau de compliment de l’antecedent de cada regla amb els valors d’entrada donats.
b) Representeu gràficament el conjunt difús de la conclusió de les regles amb grau de compliment de l’antecedent diferent de zero i escriviu la funció matemàtica de cadascun d'aquests conjunts difusos.
c) Representeu gràficament el conjunt difús global de les conclusions de totes les regles, i escriviu la funció matemàtica que representa aquest conjunt difús.
d) Segons el sistema, quin és el valor del risc del projecte en l’escala de 0 a 100? Indiqueu el mètode utilitzat per calcular aquest valor.
...