INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL. Verdades e Mitos

Transcrição

1 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL Verdades e Mitos

2 Agenda Definição Inteligência Inteligência Artificial História da IA De Aristóteles até Siris Multidisciplinaridade Muito além da Computação Abordagens de IA Simbólica e Sub-simbolica Exemplos de IA Guerra: Desert Storm Artefatos caseiros

3 Definição

4 Inteligência 2Spearman ( ) Capacidade de fazer deduções a partir de relações e correlações Wechsler ( ) Capacidade global do indivíduo para atuar de acordo com as finalidades previstas, para pensar racionalmente e atuar de maneira eficaz em relação a seu ambiente Piaget ( ) Qualidade que se expressa pela maneira como o indivíduo se adapta ao meio Gardner (1999) Potencial biopsicológico para processar informações que pode ser ativado num cenário cultural para solucionar Problemas ou criar produtos que sejam valorizados numa cultura. Dicionário(2012): Conjunto de todas as faculdades intelectuais (memória, imaginação, juízo, raciocínio, abstração e concepção).

5 Inteligência O que é essa tal de inteligência? O que nos difere dos outros animais? Que habilidades temos que são indicativos de inteligência?

6 Inteligência Raciocínio Aprendizado Comunicação/Linguagem Planejamento

7 Cuidado (Pavlov) O que causava salivação Pavlov

8 Cuidado (Skinner) Ratos em labirintos Pombos jogando ping-pong

9 Inteligência Ar6ficial (IA): Definição IA é a inteligência nas máquinas e também um ramo da computação que tenta criar essa inteligência para as máquinas. " Agente inteligente é um sistema que percebe o ambiente e age de maneira a maximizar suas chances de sucesso." O nome foi cunhado para exaltar a característica determinante dos humanos: a inteligência " Inclui muitos aspectos: raciocínio, conhecimento, comunicação, aprendizagem, percepção e a habilidade de se mover e manipular objetos. "

10 Raciocínio Algoritmos com passo-a-passo para resolver problemas Incertezas Informações incompletas

11 Conhecimento Representação de Conhecimento Ontologia Incertezas Informações incompletas Conhecimento de senso comum Conhecimento Default

12 Comunicação: processamento de linguagem Habilidade de ler e entender o que humanos falam Área antiga de IA Extração de informação, tradução automática, recuperação de informação, classificação de textos "The spirit is willing but the flesh is weak" Inglês para russo Senteça em Russo Russo para Inglês "The vodka is good but the meat is rotten."

13 Aprendizagem Supervisionada Classificação Determina a categoria a que algo pertence em geral a partir de muitos exemplos em varias categorias Regressão produz uma função que mapeia entrada e saída e prevê como será a saída com mudanças da entrada Não supervisionada Capacidade de encontrar padrões num string de entrada

14 Percepção Habilidade de usar sensores (câmera, sonar, microfones.) como entrada de dados para deduzir aspectos do ambiente

15 Movimento e manipulação de objetos Robótica intimamente relacionada com IA Problemas de localização, mapeamento e planejamento do movimento

16 Multidisciplinaridade

17 IA é mul6disciplinar Filosofia Métodos de raciocínio, Lógica Fundamentos do aprendizado Matemática Representação formal e prova Algoritmos, computação Probabilidade e estatística Psicologia Adaptação Fenômenos da percepção Técnicas de experimentação Economia Teoria formal de decisões racionais Linguística: representação de conhecimento, gramática Neurociência: Atividade mental

18 Historia de IA

19 Primórdios Inicio Período Romântico Período Moderno Período Atual História da IA Mitologia Grega Raciocínio Logico Aristóteles (IV a.c.): sistematização da logica Leibniz (XVIII): uso de calculo algébrico na logica Boole(XIX): álgebra binaria leis do pensamento 1943 McCulloch & Pitts: modelo de circuito booleano do cérebro 1950 Teste de Turing 1950 s Pgms: Jogos (damas - Samuel) 1956 Dartmouth conferência 1960 s Grandes avanços: Busca, prova de teorema, planning 1970 s Grades Desafios: complexidade computacional, necessidade de conhecimento de domínio, limitação da representação 1980 s Sucesso e fracasso de sistemas especialistas; segunda geração de redes neurais 1990 s Ênfase em métodos científicos. Interesse em probabilidade e métodos de decisão. Mineração de dados torna-se real e aplicável 2000 s Sistema inteligentes embutidos e dando suporte a ferramentas; grandes bases de dados impulsionam aprendizado de maquina 2010 s Implantação de sistemas de IA: robótica, LN, agentes da web, agentes de trading

20 Historia de IA Primórdios Inicio Período Romântico Período Moderno Período Atual Mitologia Grega Talos (robos inteligentes); Pigmaleon e Galatea Raciocinio Logico Aristóteles (IV a.c.): sistematização da logica Leibniz (XVIII): uso de calculo algébrico na logica Boole(XIX): álgebra binaria leis do pensamento

21 Historia de IA Primórdios Período Romântico Período Moderno Período Atual 1941-Era do Computador (EUA e Alemanha) 1950-comportamentos reproduzidos em computadores 1956-The Darthmouth Conference Fase inicial da IA ( ) marcada por grande entusiasmo e otimismo General Problem Solver (GPS): hipótese dos sistemas de símbolos físicos linguagem de programação Lisp, o sistema de compartilhamento de tempo (time sharing) programas que resolviam problemas com domínios limitados, chamados micromundos avanços nas pesquisas de redes neurais.

22 Historia de IA Primórdios Período Romântico Período Moderno Período Atual 1980: sistemas de IA baseados em sistemas especialistas

23 Historia de IA Primórdios Período Romântico Período Moderno Período Atual 1987: IA elevada ao status de ciência metodologia mais rigorosa com base no método científico, obtendo assim uma melhor compreensão dos problemas e de suas complexidades. 1994: Agentes Inteligentes, que são hoje amplamente utilizados, principalmente na Web. 2000: Expansao: planejamento autônomo, jogos, controle autônomo, diagnóstico, planejamento logístico, robótica e reconhecimento de linguagem e resolução de problemas.

24 Abordagens

25 Abordagens em IA Pensando Humanamente Pensando Racionalmente Agindo Humanamente Agindo Racionalmente foco do curso

26 Pensando como humanos Abordagem Cognitiva Modelagem Cognitiva dos anos 60: Determina como pensamos por introspecção e experimentação Consciência é importante: I think tehrefore I am Obs: Humanos tem emoções e não são pensam/agem sempre de maneira racional Teorias cientificas de atividades internas do cérebro Nível de abstração? Conhecimento ou circuitos? Ciência cognitiva: previsão e teste de comportamento humano (hipóteses top-down) Neurociência cognitiva: Identificação direta dos dados neurológicos (bottom-up) Ambas abordagens não são mais consideradas IA Problemas Muito difícil de avaliar a precisão do modelo Não necessariamente leva a sistemas de performance melhor Se engenheiros modelassem aviões baseados nos pássaros, aviões deveriam ter pena

27 Agindo como humanos Teste de Turing (1950) Computing Machinery and Intelligence As máquinas podem pensar? As máquinas podem se comportar de maneira inteligente? Previsão que em 2000, 30% de chance de enganar uma pessoa num teste de 5 minutos Problemas: E dai?? Será que humanos são a melhor baseline para se comparar? Teste de Turing não é reproduzível. Teste: ELIZA- (

28 Teste de Turing and CAPTCHA

29 Pensando racionalmente Abordagem baseada nas leis do pensamento Linha de raciocínio lógica Justificativa Linguagem A codificação do pensamento racional começou com Aristóteles

30 Agindo racionalmente Ação Racional: fazendo a coisa certa Maximiza o alcance de metas, considerando as informações disponíveis Na vida real: muita incerteza e complexidade na interpretação da informação Não necessariamente envolve pensar Dependente da existência de metas!!! Irracional insano, irracional é uma ação sub-ótima Opção Racional Opção certa Em geral SOMOS quase racionais

31 Exemplos de Uso

32 Exemplo de IA(1997): Xadrez IBM Deep Blue vence Kaparov Percepção Tabuleiro com dispositivos especiais para facilitar leitura da máquina Ação Escolher um movimento da peça Raciocínio Busca e avaliação da possíveis posições Observações DeepBlue avaliava 200 milhões de posições/segundo Venceu por força bruta Não foram movimentos criativos

33 Exemplo de IA: Desert Storm DART: ferramenta de planejamento de atividades usando IA. Simuladores. Processamento e interpretação de grandes massas de dados. (Meta: melhorar tempo para tomada de decisão)

34 Exemplo: Cartão de credito Analise de credito Detecção de fraudes Definição de perfil do cliente

35 Exemplo de IA(2008): Poker Polaris: programa da universidade de Alberta vence os melhores jogadores de poker online (modalidade de 2 jogadores com limite na aposta) Percepção Características do jogo Ação Escolher um movimento Raciocínio Busca e avaliação da possíveis posições

36 Exemplo de IA (2011): Jeopardy!

37 Exemplo de IA (2012) Competição de Agentes de Mercado (trading agents):

38 Exemplo de IA Agente acessa as informações enviadas pelo Lexicon e as usa para tomar decisões sobre que ações comprar ou vender

39 Exemplo IA na área médica (1992) Pathfinder(Microsoft) Percepção: sintomas e resultados de testes Ações: sugestão de testes e diagnostico Raciocínio: inferência Bayesiana, aprendizado de maquina

40 Exemplo de IA na área médica (2008) Analise de Imagem Cerebral (CMU) Percepção: Imagem cerebral usando tecnologia de MRI Ação: detectar que palavra está sendo lida pelo humano Raciocino: aprendizado de maquina baseado em estatística

41 Exemplo de IA na área de robó6ca (1998) ALVINN (CMU): direção autônoma por 21 milhas a 55milhsa/h Percepção: imagem digitalizada da rua trazida por câmeras Ação:angulo de rotação (64) Raciocínio: redes neurais

42 Exemplo de IA na área de robó6ca (2005) Stanley(Stanford University): navegou 132 milhas no deserto por 10 horas sem qualquer intervenção Percepção: GPS, velocidade, 4 lasers, 1 radar, câmeras stereo Ação: atuação na direção Raciocínio: estimação da posição e planejamento do caminho

43 Exemplo de IA na Web Web crawling, search engine, recuperação de informação Exploração do conteúdo da web nas tarefas: Tradução, sumarização checagem de fatos Redes Sociais identificação de tendências Sistemas de Recomendação

44 Estado da Arte em IA Capacidade corrente IA: SW para direção autônoma em estrada montanhosa SW para direção autônoma na Av. Brasil (AINDA NÃO) SW para jogos: bridge, xadrez, damas SW para descoberta e prova novo teorema matemático (??) SW para compra de supermercado Online SW para elaboração de uma historia engraçada (AINDA NÃO) SW para aconselhamento especializado na área de direito SW para tradução do inglês para o russo

45 Mercado aquecido, procurando profissionais de IA IA miniaturizado IA embarcado nos artefatos do nosso dia-a-dia Tecnologias de IA maduras Engenharia de SW OO Engenharia de Requiistos