Formalism for knowledge

Apresentação em tema: "Formalism for knowledge"— Transcrição da apresentação:

1 Formalism for knowledge
By Terry Winograd Trabalho elaborado por: Maria de Fatima S. O. Barbosa Disciplina: Linguagem e Tecnologia Profa. Violeta Quental

2 Formalism for knowledge
By Terry Winograd

3 Formalism for knowlege
By Terry Winograd In: Terry Winograd é Professor de Ciência da Computação na Stanford University, onde dirige o programa interação humano-computador (IHC). Procurou enfatizar a interação lingüística entre a máquina e o programador. Iniciou seus primeiros avanços no campo da Inteligência Artificial com o Programa SHRDLU. Este programa possuía uma interface em língua natural, que interagia com pessoas através de diálogos escritos em inglês, cumprindo ordens de manipulação de um conjunto de objetos em um micromundo virtual.

4 A pesquisa de Terry Winograd (MIT - 1972)
SHRDLU é um programa que vive em um mundo imaginário de figuras geométricas coloridas e é capaz de manipular estas figuras sobre uma superfície quando solicitado; representa a si mesmo neste mundo, e pode responder perguntas sobre sua vida neste mundo. Era composto de um conjunto de elementos necessários à compreensão da linguagem: um componente tratando de "sintaxe" (a estrutura gramatical da frase), um outro tratando a "semântica" (a análise da significação das palavras) e o último, com a "lógica" necessária para responder às questões ou executar ações complexas.

5 A pesquisa de Terry Winograd (MIT - 1972)
O SHRDLU era composto de um conjunto de elementos necessários à compreensão da linguagem: um componente tratando de "sintaxe" (a estrutura gramatical da frase), um outro tratando a "semântica" (a análise da significação das palavras) e o último, com a "lógica" necessária para responder às questões ou executar ações complexas. Terry Winograd e o político chileno Fernando Flores desenvolveram juntos uma interpretação não representacional da linguagem, adotando uma perspectiva pragmática que visa a reexaminar as estruturas lingüísticas motivadoras da ação. Os atos ilocucionários formam o campo de estudos para o qual está voltada a pesquisa atual de Winograd e Flores.

6 Inteligência Artificial (IA)
A Inteligência Artificial é: uma ciência que procura estudar e compreender o fenômeno da inteligência; um ramo da engenharia que procura construir instrumentos para apoiar a inteligência humana. A IA busca reproduzir o modo como os seres humanos pensam, com o objetivo de modelizar esse pensamento em processos computacionais, tentando assim construir um corpo de explicações algorítmicas dos processos mentais humanos.

7 Inteligência Artificial (IA)
Ciência Cognitiva é a alcunha genérica para um conjunto de esforços interdisciplinares visando a compreender a mente e sua relação com o cérebro humano. Desse esforço fazem parte as seguintes grandes áreas: as neurociências, a psicologia, a lingüística, a filosofia e a inteligência artificial (IA).

8 HISTÓRIA DA INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
Apesar de relativamente recente como Inteligência Artificial, esta ciência é a realização de um sonho do homem que remonta à Antiguidade Clássica. No Renascimento, e com a expansão de um espírito prático e quantitativo, surge a mecânica e, com ela, (e com o aperfeiçoamento do mecanismo do relógio) uma nova concepção do homem. Imprescindíveis para o avanço da IA foram os trabalhos dos matemáticos dos séculos XVII a XIX. No séc. XIX, surge a figura de Alan Turing mas só em 1956 é que a Inteligência Artificial começa a ser reconhecida como ciência. Mais informações sobre a história dessa ciência:

9 CIÊNCIAS COGNITIVAS In: Com o objetivo de compreender a inteligência humana, as ciências cognitivas têm a finalidade de descrever, explicar, e, eventualmente, simular as principais disposições e capacidades do espírito humano - linguagem, raciocínio, percepção, coordenação motora e planificação. O método aplicado é o de escrever programas que copiem e reproduzam os modos como o ser humano pensa, fala, compreende, aprende, procurando-se elaborar uma réplica da inteligência humana, o que sugere o caráter totalizante das ciências cognitivas.

10 linguagem de representação de conhecimento FORMALIZAÇÃO
CIÊNCIAS COGNITIVAS In: AQUISIÇÃO linguagem natural Nível de Conhecimento linguagem de representação de conhecimento FORMALIZAÇÃO Nível Lógico Nível de Implementação linguagens de programação IMPLEMENTAÇÃO BC REFINAMENTO

11 O NASCIMENTO DAS CIÊNCIAS COGNITIVAS
1936: o lógico A. Turing concebe o primeiro modelo matemático do computador programável; 1943: surge a primeira cibernética como expressão do projeto de redução materialista, do mental ao físico, impulsionado por N. Wiener e W. McCulloch; 1950: apogeu da lógica matemática que constrói os conceitos e os instrumentos necessários para os novos cálculos cibernéticos; reformulação do conceito de "máquina inteligente", do ponto de vista filosófico; 1956: realização do "Symposium on Information Theory" organizado pelo MIT e com a participação de diversos psicólogos e lingüistas que trabalharam para incluir as suas teorias numa simulação de processos cognitivos em computador; realização do "Encontro de Darmouth", onde é oficialmente declarado o nascimento da inteligência artificial; início da consideração do objeto cognição para o qual diferentes disciplinas vão procurar conteúdos e orientações específicas;

12 O NASCIMENTO DAS CIÊNCIAS COGNITIVAS
1960: J. Bruner e G. Miller fundam, em Harvard, o "Center for Cognitive Studies"; edição da obra "Plans and the Structure of Behavior" de Miller, Glitchell e Galanter, que vem pôr em causa o behaviorismo clássico dos trabalhos psicológicos, propondo a sua substituição pela abordagem cibernética; 1967: U. Neisser publica a obra "Cognitive Psychology" defendendo uma nova abordagem psicológica; Newell e Simon afirmam que o computador pode fornecer o modelo dos funcionamentos do espírito humano; 1969: Von Neumann conquista a reputação desenvolvendo a teoria dos autômatos, o que impulsiona um rápido desenvolvimento das ciências cognitivas;

13 O NASCIMENTO DAS CIÊNCIAS COGNITIVAS
Anos 70: promoção de centros interdisciplinares, revistas, congressos e trabalhos que dão corpo às ciências cognitivas; estabelecimento de uma rede de investigadores e intercâmbios internacionais; Anos 80: a inteligências artificial perde importância perante as neurociências e em proveito de novas representações de fenômenos humanos provenientes das diversas contribuições da filosofia, semântica cognitiva e da antropologia.

14 CIÊNCIAS COGNITIVAS: HISTÓRIA DA CIÊNCIA LINGUÍSTICA
Mundo semita/mundo helênico: aparecimento das noções de transcrição fonética e de sílaba; Idade Média: construção de novos alfabetos adaptados às línguas que até aqui não tinham escrita; Séculos XV/XVI: multiplicação das gramáticas descritivas, dos dicionários e das reflexões sobre as línguas; Séculos XVII/XVIII: enriquecimento do catálogo das línguas recenseadas e fundação dos princípios do comparativismo;

15 CIÊNCIAS COGNITIVAS: HISTÓRIA DA CIÊNCIA LINGUÍSTICA
: aparece o termo, e avança-se com a idéia de gramática comparada, que é vista como a fundadora da "ciência" do lingüístico; 1875: a lingüística começa a ser vista como a ciência das mudanças lingüísticas e a sua vocação deveria ser histórica; Século XIX: descoberto do sânscrito que fornece as bases essenciais para a gramática comparada das línguas indo-européias; Século XX: a lingüística é apresentada como uma ciência social cujo objetivo primeiro é analisar o funcionamento dos sinais lingüísticos.

16 CIÊNCIAS COGNITIVAS: ESTATUTO COGNITIVO DA LINGUAGEM
A linguagem é um sistema de comunicação motivado por um sistema de representação simbólica dos conhecimentos sobre as coisas, os acontecimentos, as situações e as ações, daí o seu lugar central nos fenômenos de cognição. A abordagem cognitiva dos fenômenos de linguagem não pode fundamentar-se num modelo estritamente resultante da gramática, no sentido das relações sintáticas, ignorando o sentido e as relações do sujeito com a língua. [...] O fato de que a sintaxe e a semântica são motivadas por um contexto pragmático também não pode ser negligenciado.

17 CIÊNCIAS COGNITIVAS: ESTATUTO COGNITIVO DA LINGUAGEM
O estatuto cognitivo da linguagem implica: a modelização dos processos pelos quais a linguagem consegue criar e comunicar os conhecimentos, e, a inferência da natureza dos procedimentos que têm em vista organizar e desenvolver os nossos conhecimentos.

18 A teoria de Winograd: Cálculo predicado (predicate calculus)
In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason O Princípio da Lógica aplicado à Matemática Na Lógica Matemática, a tese de Kant é um dos princípios da sintaxe do “cálculo predicado”. De acordo com esse princípio, a existência é formalizada pelo uso de quantificadores e não de predicados. A Lógica tem uma importância incontestável como teoria matemática e influenciou fortemente as ciências cognitivas e a IA em particular. A adequação da Lógica como método de representação do conhecimento vem sendo discutida desde os primórdios da IA. Ainda hoje grande parte da pesquisa na área está ligada direta ou indiretamente a esse Método de raciocínio. Além disso, a Lógica é o sistema formal mais simples que apresenta uma teoria semântica interessante do ponto de vista de representação de conhecimento. Aceitar o enfoque simbólico para a IA implica aceitar o caráter dual da hipótese de representação de conhecimento que divide qualquer mecanismo simbólico inteligente em sintaxe  e semântica. Desse caráter dual, a Lógica é o exemplo mais importante e mais didático.

19 A teoria de Winograd: Cálculo predicado (predicate calculus)
In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason O cálculo predicado constitui a base para representar o conhecimento em I.A. Nesse sistema, um pequeno número de tipos de estrutura possíveis são usados de forma bem geral para descrever o conhecimento sem se preocupar com o domínio particular. Utiliza a: Lógica de Primeira Ordem eficiente para representar conhecimento e para raciocinar porém, nada diz sobre quais fatos devem ser representados e qual vocabulário utilizar Engenharia do Conhecimento estuda como construir uma Base de Conhecimento (BC) Engenheiro do conhecimento determina quais conceitos são importantes no domínio escolhido cria representações (em alguma linguagem de RC) desses objetos e suas relações no domínio dado

20 A teoria de Winograd In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason Ao desenvolver um sistema para representar o conhecimento em um programa de computador, há determinadas questões a serem encaradas. A primeira questão é sobre controle. Dado um conjunto de fatos e procedimentos, como ele decide o que fazer a seguir (partindo de/) em qualquer ponto. A próxima questão é aprendizagem – a adição de novos conhecimentos. É importante que o conhecimento seja modular. Finalmente, a construção (building) do sistema. Devemos escolher entre estruturas complexas de várias partes, ou uma estrutura operando em um simples modo uniforme.

21 A teoria de Winograd: Cálculo predicado (predicate calculus)
In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason Existe uma ligação direta entre fazer perguntas e achar soluções para o problema. De frente a um problema, tal qual a construção de determinada estrutura eu posso redigir uma pergunta como: “Há uma série de possíveis ações cujo resultado final é o arranjo desejado?”. A fim de responder à pergunta, o sistema usualmente operará revelando que seqüência de passos deve ser feita. O conjunto de argumentos pode ser visto como um tipo de procedimento de combinação, onde o caso particular é colocado em correspondência com uma fórmula geral. Uma ‘resposta automática’ diz: ‘Para qualquer número x, eu sei como elevá-lo ao quadrado’. Para responder à questão ‘Quanto é ao quadrado?’, o sistema relaciona o número ao x, então começa o procedimento.

22 A teoria de Winograd: Cálculo predicado (predicate calculus)
In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason O conjunto de argumentos pode ser visto como um tipo de procedimento de combinação, onde o caso particular é colocado em correspondência com uma fórmula geral. Uma ‘resposta automática’ diz: ‘Para qualquer número x, eu sei como elevá-lo ao quadrado’. Para responder à questão ‘Quanto é ao quadrado?’, o sistema relaciona o número ao x, então começa o procedimento.

23 A teoria de Winograd: Cálculo predicado (predicate calculus)
In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason Como resultado da aplicação de um procedimento, uma seqüência específica de procedimentos adicionais a ele pode ser chamada de subprocedimentos. De acordo com a forma como axiomas são postos em tais sistemas, eles podem somente achar a prova ao elaborar uma seqüência de procedimentos. Ao utilizar cálculos predicados, deveremos de alguma forma gerar uma prova. Há atualmente diversas pessoas pesquisando sobre formalismos que são chamados frames .

24 A teoria de Winograd: Cálculo predicado (predicate calculus)
In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason O CÁLCULO DE PREDICADOS DE 1a ORDEM O Cálculo de Predicados, dotado de uma linguagem mais rica, tem várias aplicações importantes não só para matemáticos e filósofos como também para estudantes de Ciência da Computação. Disponível em:

25 A teoria de Winograd: Cálculo predicado (predicate calculus)
In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason Formalmente, uma linguagem lógica de primeira ordem (cálculo predicado) é determinada pela especificação dos seguintes conjuntos: um conjunto de símbolos de predicado (P); um conjunto de símbolos de função (F); um conjunto de símbolos de constante (C); um conjunto de símbolos de variável (V). A cada símbolo de predicado e de função é associada uma aridade, isto é, o número de argumentos do predicado e da função. A sintaxe  da linguagem pode ser definida através da seguinte linguagem formal:

26 A teoria de Winograd: Cálculo predicado (predicate calculus)
In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason Outras lLinguagens PLANNER-like Um dos maiores desenvolvimentos em IA é a programação de linguagens que nos dá alguns benefícios de uma representação mais flexível (ver Bobrow and Raphael, 1974). Há diversas linguagens-PLANEJADORAS, tais como: MICRO-PLANNER (Sussman, Winograd, and Charniak, 1972), uma implementação de parte de suas idéias; CONNIVER (McDermott and Sussman, 1972), um descendente próximo do MICRO-PLANNER, e QA4-QLISP (Rulifson, Waldinger, and Dirksen, 1968), uma proposta bem similar desenvolvida no Instituto de Pesquisa de Stanford.

27 A teoria de Winograd: Cálculo predicado (predicate calculus)
In: Thinking Reading in Cognitive Science Edited by P.N.Johson –Laird and P.C. Wason Segundo Winograd, “algumas pessoas (geralmente treinadas em matemática) consideram cálculo predicado um modo muito natural de expressar as coisas, enquanto outros consideram bem difícil” (p. 65). Portanto ... Sugestão de leitura: Conhecimento e interação: fronteiras entre o agir humano e inteligência artificial Disponível em: