Inicio › UD3 › 3.3 Representación3.3 Representación3.3 Représentation3.3 التمثيل
3.3 · A representación: simbólica e numérica
Que aprenderás: como garda unha máquina o que sabe, por que todo acaba en unhas e ceros, e por que representar o mundo real é moito máis difícil do que parece.
En detalle
Dentro dun ordenador non hai palabras nin imaxes: hai interruptores que están acesos ou apagados. Un só bit distingue dúas cousas; oito bits distinguen 256; e con secuencias longas abonda para representar un texto, unha canción ou unha fotografía. A letra «A», a cor vermella e o son dun timbre son, todos, números en binario: o que cambia é o acordo sobre como se len.
Por riba diso hai dúas grandes maneiras de gardar coñecemento, e convén non mesturalas:
- Na representación simbólica alguén escribiu as regras. Unha árbore de decisión é o exemplo perfecto: preguntas encadeadas que levan a unha etiqueta. Ten unha vantaxe enorme —podes lela e entender por que decidiu o que decidiu— e unha limitación seria: hai que prever todos os casos.
- Na representación numérica o coñecemento está en números que saíron dos datos. É a que usan os modelos de aprendizaxe automática, os que verás en 3.5. Funciona mellor co mundo desordenado, pero xa non podes ler por que decidiu.
E aquí chega o problema de verdade, o que o currículo chama a problemática de representar o coñecemento do mundo real: o mundo non ten bordes limpos. Proba a escribir as regras exactas de «isto é unha cadeira». Ten catro patas? Tamén hai cadeiras dunha peza. Serve para sentarse? Tamén unha caixa do revés. Por cada regra que engades aparece unha excepción, e as excepcións non se acaban nunca. Por iso as árbores rompen: non porque estean mal feitas, senón porque a realidade non se deixa meter en preguntas de si ou non.
Parellas · 2 sesións · sen ningún dispositivo. Esta tarefa pon nota e cobre CA3.3 e CA3.4.
Paso 1 · Constrúe a árbore. Escollede algo do voso día a día que haxa que clasificar en dúas ou tres categorías: se unha mensaxe é spam ou non, que animal é, se unha foto se pode publicar ou non. Debuxade en papel a árbore de decisión: cada nodo é unha pregunta de si ou non, cada rama unha resposta, e ao final de cada camiño hai unha etiqueta.
Paso 2 · Pásaa a binario. Codificade cada resposta si = 1 e non = 0. Escribide ao lado de cada folla o camiño completo en unhas e ceros (por exemplo, 1-0-1). Comprobade que a árbore enteira se pode escribir así, sen perder información. Iso é o que fai a máquina por dentro.
Paso 3 · O caso que a rompe. A profesora dávos un caso raro que a vosa árbore non sabe clasificar. Non o arranxedes: explicade en tres liñas por que falla. Que pregunta faltaba? Poderíase arranxar engadindo unha rama, ou o problema é máis fondo?
Que hai que conseguir: Constrúe a árbore cos casos de partida e codifícaa en 1 e 0. Comproba que toda ela se pode escribir así.
3.3 · La representación: simbólica y numérica
Qué aprenderás: cómo guarda una máquina lo que sabe, por qué todo acaba en unos y ceros, y por qué representar el mundo real es mucho más difícil de lo que parece.
En detalle
Dentro de un ordenador no hay palabras ni imágenes: hay interruptores que están encendidos o apagados. Un solo bit distingue dos cosas; ocho bits distinguen 256; y con secuencias largas basta para representar un texto, una canción o una fotografía. La letra «A», el color rojo y el sonido de un timbre son, todos, números en binario: lo que cambia es el acuerdo sobre cómo se leen.
Por encima de eso hay dos grandes maneras de guardar conocimiento, y conviene no mezclarlas:
- En la representación simbólica alguien escribió las reglas. Un árbol de decisión es el ejemplo perfecto: preguntas encadenadas que llevan a una etiqueta. Tiene una ventaja enorme —puedes leerlo y entender por qué decidió lo que decidió— y una limitación seria: hay que prever todos los casos.
- En la representación numérica el conocimiento está en números que salieron de los datos. Es la que usan los modelos de aprendizaje automático, los que verás en 3.5. Funciona mejor con el mundo desordenado, pero ya no puedes leer por qué decidió.
Y aquí llega el problema de verdad, lo que el currículo llama la problemática de representar el conocimiento del mundo real: el mundo no tiene bordes limpios. Prueba a escribir las reglas exactas de «esto es una silla». ¿Tiene cuatro patas? También hay sillas de una pieza. ¿Sirve para sentarse? También una caja del revés. Por cada regla que añades aparece una excepción, y las excepciones no se acaban nunca. Por eso los árboles rompen: no porque estén mal hechos, sino porque la realidad no se deja meter en preguntas de sí o no.
Parejas · 2 sesiones · sin ningún dispositivo. Esta tarea pone nota y cubre CA3.3 y CA3.4.
Paso 1 · Construye el árbol. Elegid algo del día a día que haya que clasificar en dos o tres categorías. Dibujad en papel el árbol de decisión: cada nodo una pregunta de sí o no, cada rama una respuesta, y al final de cada camino una etiqueta.
Paso 2 · Pásalo a binario. Codificad cada respuesta sí = 1 y no = 0, y escribid junto a cada hoja el camino completo en unos y ceros (por ejemplo 1-0-1). Comprobad que el árbol entero se puede escribir así sin perder información. Eso es lo que hace la máquina por dentro.
Paso 3 · El caso que lo rompe. La profesora os da un caso raro que vuestro árbol no sabe clasificar. No lo arregléis: explicad en tres líneas por qué falla. ¿Qué pregunta faltaba? ¿Se arreglaría con una rama más, o el problema es más hondo?
Qué hay que conseguir: Construye el árbol con los casos de partida y codifícalo en 1 y 0. Comprueba que entero se puede escribir así.
3.3 · La représentation : symbolique et numérique
Ce que tu vas apprendre : comment une machine garde ce qu'elle sait, pourquoi tout finit en uns et en zéros, et pourquoi représenter le monde réel est bien plus difficile qu'il n'y paraît.
En détail
Dans un ordinateur il n'y a ni mots ni images : il y a des interrupteurs qui sont allumés ou éteints. Un seul bit distingue deux choses ; huit bits en distinguent 256 ; et avec de longues suites il suffit de représenter un texte, une chanson ou une photographie. La lettre « A », la couleur rouge et le son d'une sonnette sont, tous, des nombres en binaire : ce qui change, c'est l'accord sur la façon de les lire.
Au-dessus de cela, il y a deux grandes manières de garder la connaissance, et il vaut mieux ne pas les mélanger :
- Dans la représentation symbolique, quelqu'un a écrit les règles. Un arbre de décision en est l'exemple parfait : des questions enchaînées qui mènent à une étiquette. Il a un avantage énorme — tu peux le lire et comprendre pourquoi il a décidé ce qu'il a décidé — et une limite sérieuse : il faut prévoir tous les cas.
- Dans la représentation numérique, la connaissance est dans des nombres issus des données. C'est celle qu'utilisent les modèles d'apprentissage automatique, ceux que tu verras en 3.5. Elle fonctionne mieux avec le monde désordonné, mais tu ne peux plus lire pourquoi il a décidé.
Et voici le vrai problème, ce que le programme appelle la problématique de représenter la connaissance du monde réel : le monde n'a pas de bords nets. Essaie d'écrire les règles exactes de « ceci est une chaise ». Elle a quatre pieds ? Il y a aussi des chaises d'une seule pièce. Elle sert à s'asseoir ? Une caisse retournée aussi. Pour chaque règle que tu ajoutes apparaît une exception, et les exceptions ne finissent jamais. C'est pour cela que les arbres cassent : non parce qu'ils sont mal faits, mais parce que la réalité ne se laisse pas mettre en questions par oui ou par non.
Binômes · 2 séances · sans aucun appareil. Tâche notée, couvrant CA3.3 et CA3.4.
Étape 1 · Construisez l'arbre. Choisissez quelque chose de votre quotidien qu'il faille classer en deux ou trois catégories : si un message est un spam ou non, quel animal c'est, si une photo peut être publiée ou non. Dessinez sur papier l'arbre de décision : chaque nœud est une question par oui ou par non, chaque branche une réponse, et au bout de chaque chemin il y a une étiquette.
Étape 2 · Passez-le en binaire. Codez chaque réponse oui = 1 et non = 0. Écrivez à côté de chaque feuille le chemin complet en uns et en zéros (par exemple, 1-0-1). Vérifiez que tout l'arbre peut s'écrire ainsi, sans perdre d'information. C'est ce que fait la machine à l'intérieur.
Étape 3 · Le cas qui le casse. La professeure vous donne un cas étrange que votre arbre ne sait pas classer. Ne le corrigez pas : expliquez en trois lignes pourquoi il échoue. Quelle question manquait-il ? Pourrait-on le corriger en ajoutant une branche, ou le problème est-il plus profond ?
Ce qu'il faut réussir : Construis l'arbre avec les cas de départ et code-le en 1 et 0. Vérifie qu'il s'écrit entièrement ainsi.
3.3 · التمثيل: الرمزي والعددي
ما ستتعلّمه: كيف تخزّن الآلة ما تعرفه، ولماذا ينتهي كل شيء إلى آحاد وأصفار، ولماذا تمثيل العالم الحقيقي أصعب بكثير ممّا يبدو.
بالتفصيل
داخل الحاسوب لا توجد كلمات ولا صور: توجد مفاتيح مضاءة أو مطفأة. بِتّ واحد يميّز شيئين؛ وثمانية بتّات تميّز 256؛ وبالسلاسل الطويلة يكفي ذلك لتمثيل نصّ أو أغنية أو صورة فوتوغرافية. حرف «A» واللون الأحمر وصوت الجرس كلّها أرقام في النظام الثنائي: ما يتغيّر هو الاتفاق على طريقة قراءتها.
وفوق ذلك هناك طريقتان كبيرتان لتخزين المعرفة، ويحسن ألّا نخلط بينهما:
- في التمثيل الرمزي كتب أحدهم القواعد. وشجرة القرار هي المثال الأمثل: أسئلة متسلسلة تقود إلى تسمية. له ميزة هائلة — تستطيع قراءته وفهم لماذا قرّر ما قرّره — وله حدّ خطير: يجب توقّع كل الحالات.
- في التمثيل العددي تكمن المعرفة في أرقام خرجت من البيانات. وهو التمثيل الذي تستعمله نماذج التعلّم الآلي، تلك التي سترى في 3.5. يعمل بشكل أفضل مع العالم الفوضوي، لكن لم يعد بإمكانك قراءة لماذا قرّر.
وهنا تأتي المشكلة الحقيقية، ما يسمّيه المنهاج إشكالية تمثيل معرفة العالم الحقيقي: العالم ليست له حدود نظيفة. جرّب أن تكتب القواعد الدقيقة لـ«هذا كرسي». هل له أربع أرجل؟ توجد أيضًا كراسٍ من قطعة واحدة. هل يصلح للجلوس؟ وكذلك صندوق مقلوب. مع كل قاعدة تضيفها يظهر استثناء، والاستثناءات لا تنتهي أبدًا. لذلك تنكسر الأشجار: لا لأنها سيئة الصنع، بل لأن الواقع لا يقبل أن يوضع في أسئلة بنعم أو لا.
ثنائيات · حصّتان · بلا أي جهاز. هذه المهمّة تُمنح عليها درجة وتغطّي CA3.3 و CA3.4.
الخطوة 1 · ابنوا الشجرة. اختاروا شيئًا من حياتكم اليومية يحتاج تصنيفًا إلى فئتين أو ثلاث: هل الرسالة مزعجة أم لا، أيّ حيوان هذا، هل يمكن نشر صورة أم لا. وارسموا على الورق شجرة القرار: كل عقدة سؤال بنعم أو لا، وكل فرع إجابة، وفي نهاية كل مسار تسمية.
الخطوة 2 · حوّلوها إلى ثنائي. رمّزوا كل إجابة نعم = 1 ولا = 0. واكتبوا بجانب كل ورقة المسار كاملًا بالآحاد والأصفار (مثلًا 1-0-1). تحقّقوا أن الشجرة كلها يمكن كتابتها هكذا دون فقدان معلومة. هذا ما تفعله الآلة في داخلها.
الخطوة 3 · الحالة التي تكسرها. تعطيكم المعلّمة حالة غريبة لا تعرف شجرتكم تصنيفها. لا تصلحوها: اشرحوا في ثلاثة أسطر لماذا تفشل. أي سؤال كان ناقصًا؟ هل يمكن إصلاحها بإضافة فرع، أم أن المشكلة أعمق من ذلك؟
المطلوب إنجازه: ابنِ الشجرة بحالات البداية ورمّزها بـ1 و0، وتحقّق أنها كلها قابلة للكتابة هكذا.