IAC - Inteligência Artificial Aplicada a Controle

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1 Introdução IAC - Inteligência Artificial Aplicada a Controle Prof. Dr. Alexandre da Silva Simões Homo sapiens: capacidades mentais de grande importância Como um punhado de matéria pode perceber, compreender, prever e manipular o mundo muito maior e mais complicado do que ela própria? Inteligência Artificial: tenta não apenas compreender, mas também construir sistemas inteligentes Alexandre da Silva Simões 2 O que é I.A.? A Inteligência Artificial (IA) é: (...) o estudo de idéias que permitam aos computadores serem inteligentes (Winston, 1984) (...) [a ciência] que tenta entender entidades inteligentes (Russel e Norvig, 1995) (...) a arte de criar máquinas que realizam funções que requerem inteligência quando realizadas por pessoas (Kurzweil, 1990) O que é I.A.? (...) a coleção de problemas e metodologias estudadas por pesquisadores da inteligência artificial (Luger e Stubblefield, 1993) (...) o ramo da ciência da computação que se preocupa com a automação do comportamento inteligente (Luger e Stubblefield, 1993) (...) o novo e excitante esforço para fazer computadores pensarem... máquinas com mentes, no senso completo e literal (Haugeland, 1985) Alexandre da Silva Simões 3 Alexandre da Silva Simões 4 1

2 O que é I.A.? O que é I.A.? (...) o estudo das faculdades mentais através do uso de modelos computacionais (Charniak e McDermott, 1985) (...) um campo de estudo procura explicar e emular comportamento inteligente em termos de processos computacionais (Schalkoff, 1990) (...) a automação de atividades que nós associamos com o pensamento humano, atividades tais como tomada de decisão, solução de problemas, aprendizado (Bellman, 1978) (...) o estudo da computação que torna possível percepção, raciocínio e ação (Winston, 1992) (...) o estudo de como fazer computadores realizarem coisas que, no momento, pessoas fazem melhor (Rich e Knight, 1991) Muitas atividades mentais humanas (...) são ditas demandar inteligência. Nas últimas décadas, sistemas computacionais têm sido construídos para realizarem tarefas como estas. Podemos dizer que esses sistemas possuem algum grau de IA (Nilsson, 1982) Alexandre da Silva Simões 5 Alexandre da Silva Simões 6 Categorias das definições de IA Fundamentos da I.A. Filosofia pensam como humanos Humanamente agem como humanos Pensando pensam racionalmente agem racionalmente Racionalmente Psicologia Ciência cognitiva Biologia I.A. Ciência da computação Lógica e Matemática Física Agindo Lingüística Engenharia... Alexandre da Silva Simões 7 Alexandre da Silva Simões 8 2

3 Teste de Turing (1950) A B Teste de Turing: agindo de forma humana Turing define comportamento inteligente como a habilidade de atingir o desempenho de humano em todas as tarefas cognitivas, suficientes para enganar um interrogador. A capacidade de programar um computador para satisfazer o teste de Turing envolve: Processamento de linguagem natural; Representação do conhecimento; Raciocínio automatizado; Aprendizado. Alexandre da Silva Simões 9 Alexandre da Silva Simões 10 O Argumento do quarto chinês O Argumento da prótese cerebral (Searle, 1980) O argumento do quarto chinês permite observar que: Programas são totalmente sintáticos (computador como máquina de Turing); As mentes têm capacidade semântica; A sintaxe não é a mesma coisa que semântica, nem é, por si só, suficiente para garantir conteúdo semântico. Logo, programas não são mentes (ao menos com o modelo atualmente adotado). Suposições: Perfeita compreensão de todas as conexões entre neurônios; Desenvolvimento de dispositivos eletrônicos miniaturizados capazes de substituir um neurônio; Existência de uma técnica cirúrgica miraculosa capaz de realizar o implante; Pergunta: Consciência é afetada? (Searle e Moravec, 1980/1988) Alexandre da Silva Simões 11 Alexandre da Silva Simões 12 3

4 IA: meio de estudo ou fim? Por que estudar IA? Para tentar construir entidades inteligentes; Gestação Entusiasmo Realidade Renascimento (IA Moderna) Para aprender mais sobre nós mesmos e para responder perguntas como: O que é a consciência? Existem formas de inteligência maiores do que a do ser humano? Porque as técnicas desenvolvidas nesse estudo podem ser aplicadas a diversos segmentos do cotidiano; Consenso: Máquinas com inteligência do nível humano (ou maior) poderiam ter forte impacto sobre a forma de vida cotidiana e sobre o curso da civilização. Alexandre da Silva Simões 13 Alexandre da Silva Simões 14 A gestação ( ) 1943: McCulloch e Pitts propuseram o primeiro modelo matemático para um neurônio biológico 1949: Hebb desenvolveu uma regra de aprendizado para neurônios artificiais 1950: Turing propõe um teste para inteligência publicado no seu artigo Computing Machinery and Intelligence O nascimento (1956) Esforço conjunto de pesquisadores do MIT, CMU, Stanford e IBM (Marvin Minsky, John McCarthy, Claude Shannon e Nathaniel Rochester, entre outros) Proposto oficialmente o nome Inteligência Artificial Alexandre da Silva Simões 15 Alexandre da Silva Simões 16 4

5 O entusiasmo ( ) Computadores quebrando sucessivas barreiras; Principal tendência: teorias e métodos baseados em lógica. Domínio típico: micromundos; LISP (1958), General Problem Solver (1957), Shakey (1966) Hipótese dos símbolos físicos: um sistema de símbolos físicos tem os meios necessários e suficientes para uma ação inteligente geral Redes neurais: 1962: Widrow aperfeiçoa o método de aprendizado; 1962: Rosemblatt propõe o perceptron; A realidade ( ) Experimentar diferentes combinações de passos até encontrar a solução: estratégia que funciona em micromundos; Incapacidade de conviver com explosão combinatória Minsky e Papert publicam o livro perceptrons. Redes neurais ainda não conseguiam aprender a função XOR; Corte drástico nos apoios governamentais às pesquisas de I.A. Alexandre da Silva Simões 17 Alexandre da Silva Simões 18 Os sistemas baseados em conhecimento ( ) Predominância dos métodos fracos: embora gerais, não podiam ter aumento de escala para instâncias de problemas grandes ou difíceis 1969: DENDRAL: primeiro sistema bem-sucedido de busca. Separação entre conhecimento e raciocínio. Uso de heurística Surgimento dos sistemas especialistas; PROLOG O renascimento (1980-?) Uso industrial dos sistemas especialistas; 1980: Rumelhart, Hinton e Williams: algoritmo da retropropagação do erro; Explosão do uso dos modelos conexionistas 1997: Deep Blue vence o enxadrista Garry Kasparov; Reaproximação da I.A. com outras áreas do conhecimento (teoria da informação, estocástica, controle, linguística, etc.) Alexandre da Silva Simões 19 Alexandre da Silva Simões 20 5

6 Agentes Inteligentes Subcampos anteriormente isolados da I.A. precisam ser reorganizados Exemplo: Sistemas sensoriais não podem oferecer informações perfeitamente confiáveis sobre o ambiente Sistemas de raciocínio e planejamento precisam lidar com incerteza Tendência de abordagem dentro da I.A.: examinar o problema do agente como um todo Atividades extra-classe Leitura: RUSSELL, S. NORVIG, P. Inteligência Artificial. 2ª edição. Capítulo 1. Exercícios: 1.1, 1.3, 1.4, 1.5, 1.7, 1.8, 1.9, 1.10, 1.11, 1.12, 1.13, 1.14 Seminário: TURING, A. M. Computing Machinery and Intelligence. Mind, Vol. 59, n. 236, pp , october, Alexandre da Silva Simões 21 Alexandre da Silva Simões 23 6