Inteligência Artificial Apresentação da disciplina Conceitos básicos Prof. Paulo Martins Engel Informática UFRGS Prof. Paulo Martins Engel Objetivos Apresentar uma visão geral da Inteligência Artificial, com ênfase na utilidade e aplicação das diferentes abordagens de solução de problemas. 2
Informática UFRGS Prof. Paulo Martins Engel Programa da Disciplina 1. Introdução 1. Aplicações da IA 2. Histórico 3. Definição 2. Busca e métodos de resolução de problemas 1. Busca em espaço de estados, busca cega, busca heurística 2. Redução de problemas 3. Jogos 1. Busca competitiva e Minimax 2. Busca com chance e aperfeiçoamentos da busca 4. Representação de conhecimento 1. Representações no nível do conhecimento e no nível simbólico 2. Representações baseadas em lógica e raciocínio automático 3. Regras de produção, frames, árvores de decisão 4. Engenharia de conhecimento e sistemas de conhecimento 5. Aprendizagem de Máquina 1. Aprendizado indutivo 2. Raciocínio baseado em casos 3. Aprendizado bayesiano 4. Redes neurais 5. Data mining 6. Algoritmos genéticos 6. Outras abordagens de IA 1. Lógica fuzzy e sistemas fuzzy 2. IA distribuída e sistemas multiagentes 3. Robótica e percepção 3 Informática UFRGS Prof. Paulo Martins Engel Livros RUSSEL S., NORVIG, P. Inteligência Artificial. Editora Campus, 2004. LUGER, G. F. Inteligência Artificial: Estruturas e Estratégias para a Solução de Problemas Complexos. Bookman, Porto Alegre, 2004. RICH, E. KNIGHT, K. Inteligência Artificial. Makron Books, 1994 WINSTON, Patrick H. Artificial Intelligence (3rd Ed). Reading, Mass., Addison-Wesley, 1993. NILSSON, Nils. Artificial Intelligence: A New Synthesis. Morgan Kaufmann, 1998. 4
Informática UFRGS Prof. Paulo Martins Engel Avaliação Duas provas Trabalhos extra-classe Desenvolvimento de um jogo Trabalho de aprendizagem de máquina 5 Prof. Engel engel@inf.ufrgs.br Ramal: 6829 Informações Úteis Laboratório de Inteligência Artificial Conexionista http://www.inf.ufrgs.br/~engel Usem o mail!!
Introdução à Inteligência Artificial Para que serve? O que é Inteligência Artificial (IA) Breve histórico Principais áreas de atuação da IA Mais de dez anos de desenvolvimento de jogos nas mais diversas plataformas digitais.
The Impact of Personalization on Web Businesses Success Criteria Increase Conversion of Browsers Average Transaction Size Email Campaigns Response 2-5% 4-15% 300% Solução de problemas baseada em casos www.treetools.com.br Outras
http://www.treetools.com.br/tti/ Descoberta de Conhecimento e Mineração de Dados Problema no mundo empresarial: Enormes volumes de dados, dificuldade de análise dessas informações Contradição: grande quantidade de informações x dificuldade na tomada de decisão Informações vitais para a tomada de decisão estão armazenadas em milhares de tabelas diferentes... Capacidade de armazenar informação excede a capacidade de recuperá-la 2
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Catálogo de Empresas de IA http://www.dmoz.org/computers/artificial_intelligence/companies/ Introdução à Inteligência Artificial Para que serve? O que é Inteligência Artificial (IA) Breve histórico Principais áreas de atuação da IA
O que é Inteligência Artificial? Inteligência (Aurélio): - faculdade de aprender ou compreender - qualidade ou capacidade de compreender e adaptarse facilmente - destreza mental; habilidade - psicol. capacidade de resolver situações problemáticas novas mediante reestruturação dos dados perceptivos Artificial (Aurélio): - produzido pela arte ou pela indústria; não natural. O teste de Turing (1950) Um avaliador dialoga com um computador e com uma pessoa, através de um terminal, mas sem saber quem é a pessoa e quem é o computador. Se o avaliador não conseguir distinguir um do outro, a máquina é considerada inteligente.
Eliza Weizenbaum, J., "ELIZA - A computer program for the study of natural language communication between man and machine", Communications of the ACM 9(1), 1966. Desenvolvido no MIT no período 1964-1966 Eliza Boa noite, como vai você? Por favor, fale-me do seu problema. O meu problema é Inteligência Artificial. O seu problema é Inteligência Artificial - isto é interessante. Bem, eu sonho muito com IA. Fale-me mais sobre o seu sonho. Os computadores me dominam. O que isto sugere a você? O que você acha? A minha opinião não importa. O que você acha? A minha mãe acha que estou pirando. Fale-me mais sobre a sua família....
Definições de IA O uso de programas de computador e técnicas de programação para clarificar os princípios da inteligência em geral e do pensamento humano em particular Herbert Simon Definições de IA É a ciência de fazer com que máquinas façam coisas que requereriam inteligência se feitas pelos homens Marvin Minsky:
Vôo artificial x IA Algumas características dos primórdios do vôo artificial são: Todos concordavam que se o homem voasse seria imitando os pássaros Vôo através de asas fixadas aos braços Uma patente de uma roupa de vôo recoberta de penas foi requerida no fim do século passado Vôo com máquinas baseadas no bater de asas ainda era discutido em revistas de aeronáutica no início deste século Teste de Turing Qualquer assunto de conversação Experiência mal concebida: depende demais da subjetividade de julgamento do juiz Objetivo duvidoso, pois existem diversas formas de inteligência Depende da cultura. Uma pessoa de cálculos mentais muito rápidos, por exemplo, poderia ser tomada por um computador
Teste de Turing Falha de querer medir a inteligência tomando a inteligência humana como modelo. Não admite a existência de inteligências mais fracas, diferentes ou mesmo superiores à humana. Atualmente, os pesquisadores rejeitam o objetivo do teste de Turing e se preocupam principalmente dos mecanismos que formam a base da inteligência, seja ela humana, animal, informática ou extraterrestre. O teste de Turing deve ir para os museus de ciências, como as imitações dos pássaros foram abandonadas pelos pioneiros da aviação. Inteligência Artificial "Inteligência Artificial é a capacidade de uma máquina de realizar funções que se fossem realizadas pelo ser humano seriam consideradas inteligentes. McCarty, 1956
Similaridade Mente Programas Organismo Arquitetura Funções percepção do espaço e dos objetos que o rodeiam. organização; controle; adaptação; fala; linguagem natural; compreensão; raciocínio; tomada de decisão; verificação de resultado; aprendizado; não determinismo; Róbotica Processamento de Linguagem Natural Processamento de Conhecimento
Sistemas de IA Realizam processamento simbólico Símbolo é um padrão ou um sinal gráfico que pode ser manipulado por um interpretador segundo seu significado. Tem coluna vertebral? B C D Tem esqueleto externo? Alimenta os filhotes com leite? A Possui penas? Alimenta-se somente de vegetais? Sistemas de IA Tratamento de problemas que não possuem soluções algorítmicas Solução de problemas que dependem de informação simbólica Processamento flexível, métodos de solução adaptáveis Soluções por busca (geração e teste) informada Busca algorítmica Busca por Geração e Teste - Exaustiva - - Informada -
Introdução à Inteligência Artificial Para que serve? O que é Inteligência Artificial (IA) Breve histórico Principais áreas de atuação da IA Histórico da IA 1956: workshop em Dartmonth: Simon, Minsky, McCarthy, Newell 1956-1970: tentativa de programas universais 1970-1980: sucesso dos primeiros sistemas especialistas: Mycin, Dendral,... 1985 Primeiro sistema comercial pesquisa: IA distribuída, case-based reasoning, algoritmos genéticos, renascer das redes neurais,... uso da IA em larga escala nas empresas
Introdução à Inteligência Artificial Para que serve? O que é Inteligência Artificial (IA) Breve histórico Principais áreas de atuação da IA Áreas de atuação da IA Resolução de problemas: jogos, sistemas multiagentes Conhecimento e raciocínio: Engenharia do Conhecimento e Ontologias Conhecimento e raciocínio incertos: sistemas fuzzy e Raciocínio Probabilístico Aprendizagem de Máquina: mineração de dados Comunicação e linguagem :Processamento de linguagem natural Inteligência Computacional : Redes Neurais, Swarm Intelligence, Computacao evolutiva
Abordagens da IA Conexionista Reproduz o cérebro Redes Neurais Psicológica Reproduz a mente Sistemas simbólicos Lógica Reproduz a inteligência racional Sistemas simbólicos lógicos, sistemas especialistas