Introdução à IA (Parte 1)

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1 Introdução à IA (Parte 1)
UPE – Caruaru – Sistemas de Informação Disciplina: Inteligência Artificial Prof.: Paulemir G. Campos Introdução à IA (Parte 1) 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

2 IA - Prof. Paulemir Campos
O Que é IA? 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

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Definições Em relação a processos de pensamento e raciocínio (1/4): “O novo e interessante esforço para fazer os computadores pensarem... ‘máquinas com mentes’, no sentido total e literal.” (Haugland, 1985) 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

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Definições Em relação a processos de pensamento e raciocínio (2/4): “Automatização de atividades que associamos ao pensamento humano, atividades como a tomada de decisões, a resolução de problemas, o aprendizado...” (Bellman, 1978) 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

5 IA - Prof. Paulemir Campos
Definições Em relação a processos de pensamento e raciocínio (3/4): “O estudo das faculdades mentais pelo uso de modelos computacionais.” (Charniak e McDermott, 1985) 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

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Definições Em relação a processos de pensamento e raciocínio (4/4): “O estudo das computações que tornam possível perceber, raciocinar e agir.” (Winston, 1992) 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

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Definições Em relação ao comportamento (1/2): “A arte de criar máquinas que executam funções que exigem inteligência quando executadas por pessoas.” (Kurzweil, 1990) 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

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Definições Em relação ao comportamento (2/2): “A Inteligência Computacional é o estudo do projeto de agentes inteligentes.” (Poole et al., 1999) 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

9 Abordagens de Estudo da IA
Abordagem centrada nos seres humanos: É caracterizada por ser uma ciência empírica, envolvendo hipóteses e confirmação experimental. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

10 Abordagens de Estudo da IA
Abordagem focada na racionalidade: Engloba uma combinação de matemática e engenharia. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

11 Abordagens de Estudo da IA
Destas abordagens há quatro estratégias, que historicamente têm sido seguidas, para o estudo da IA: A abordagem do teste de Turing; A estratégia de modelagem cognitiva; A abordagem das “leis do pensamento”; A abordagem de agente racional. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

12 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
O teste de Turing (Alan Turing, 1950) foi projetado para fornecer uma definição operacional satisfatória de inteligência. Este teste é baseado na impossibilidade de distinguir entre seres humanos. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

13 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
O teste de Turing consiste em permitir que um humano interrogue um computador por cinco minutos on-line; O computador passará no teste se em 30% desse tempo conseguir enganar um ser humano. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

14 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
Contudo, programar um computador para passar nesse teste exige muito trabalho. O computador precisa ter as seguintes capacidades: Processamento de linguagem natural: para permitir que se comunique com sucesso em idioma natural; 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

15 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
O computador precisa ter as seguintes capacidades (Continuação): Representação de conhecimento: para armazenar o que sabe ou ouve; Raciocínio automatizado: para usar as informações armazenadas para responder perguntas e tirar novas conclusões; 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

16 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
O computador precisa ter as seguintes capacidades (Continuação): Aprendizado de máquina: para se adaptar a novas circunstâncias e para detectar e extrapolar padrões. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

17 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
O teste de Turing evitou deliberadamente a interação física direta entre interrogador e o computador; Isto porque a simulação física de uma pessoa é desnecessária para a inteligência. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

18 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
Contudo, no chamado teste de Turing total inclui um sinal de vídeo; Assim, o interrogador pode: testar as habilidades de percepção; repassar objetos físicos “pela tela”. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

19 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
Note que no teste de Turing total o computador também precisará das seguintes habilidades: Visão de computador: para perceber objetos; Robótica: para manipular objetos e movimentar-se. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

20 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
Essas seis habilidades, que são grandes áreas de pesquisa, compõem a maior parte da IA; Logo, Turing merece crédito por projetar um teste ainda relevante quase 60 anos depois. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

21 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
Porém, os pesquisadores de IA têm dedicado pouco esforço à aprovação no teste de Turing; Pois, acreditam que é mais importante estudar os princípios básicos da inteligência do que reproduzir um exemplar. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

22 Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing
Por exemplo, no caso do desafio do “vôo artificial” obteve-se sucesso quando passou-se a estudar a aerodinâmica, ao invés de imitar os pássaros. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

23 Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva
Almejando que um programa de computador pense como um ser humano, necessita-se determinar como os seres humanos pensam. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

24 Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva
Há duas formas para tentar entender como pensamos: Introspecção – procura captar nossos próprios pensamentos à medida que eles se desenvolvem; Experimentos psicológicos. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

25 Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva
A idéia básica é: Conseguir que os comportamentos de entrada/saída e sincronização de um programa de computador coincidam com os comportamentos humanos correspondentes. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

26 Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva
Por exemplo, Newell e Simon desenvolveram o GPS (General Problem Solver) em 1961; Eles estavam mais preocupados em comparar os passos das etapas de raciocínio do programa com os passos de humanos na solução dos mesmos problemas. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

27 Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva
O campo interdisciplinar da ciência cognitiva reúne: Modelos computacionais da IA; E, técnicas experimentais da psicologia. Com isso, pretende-se construir teorias precisas e verificáveis a respeito dos processos de funcionamento da mente humana. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

28 Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva
A ciência cognitiva se baseia necessariamente na investigação experimental de seres humanos ou animais. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

29 Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva
No princípio da IA, freqüentemente havia confusão em relacionar: O bom funcionamento de um algoritmo numa tarefa; E, um bom modelo de desempenho humano. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

30 Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva
Atualmente há separação destas afirmações; Assim, tanto a IA quanto a ciência cognitiva desenvolveram-se com maior rapidez. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

31 Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva
Adicionalmente, tanto a IA quanto a ciência cognitiva continuam a interagir construtivamente; Assim, proporcionaram avanços, principalmente nas áreas da visão e linguagem natural. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

32 Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento”
O filósofo grego Aristóteles foi um dos primeiros a tentar codificar o “pensamento correto” (processos de raciocínio irrefutáveis); 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

33 Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento”
Os silogismos de Aristóteles forneceram padrões para estruturas de argumentos que sempre resultavam em conclusões corretas a partir de premissas corretas. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

34 Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento”
Exemplo: “Sócrates é um homem” “Todos os homens são mortais” Conclusão: “Sócrates é mortal” 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

35 Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento”
Para Aristóteles, essas leis do pensamento deveriam governar a operação da mente. Esse estudo deu início ao campo chamado lógica. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

36 Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento”
No século passado, em torno de 1965, existiam programas que, em princípio, podiam resolver “qualquer” problema solucionável descrito em notação lógica. Pela tradição logicista dentro da IA, espera-se desenvolver tais programas para criar Sistemas Inteligentes. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

37 Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento”
Contudo, esta abordagem de construir Sistemas Inteligentes a partir de “programas lógicos” enfrenta dois obstáculos. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

38 Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento”
Primeiro, não é fácil enunciar o conhecimento informal nos termos formais exigidos pela notação lógica; E, segundo, há uma grande diferença entre ser capaz de resolver um problema “em princípio” e resolvê-lo na prática. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

39 Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional
Um agente racional é aquele que atua para alcançar o melhor resultado ou, quando há incerteza, o melhor resultado esperado. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

40 Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional
Uma das formas de agir racionalmente é raciocinar de modo lógico até a conclusão de que uma dada ação alcançará as metas pretendidas; E, em seguida, agir de acordo com essa conclusão. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

41 Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional
Contudo, a inferência correta não representa toda a racionalidade; Isto porque com freqüência ocorrem situações em que não existe nenhuma ação comprovadamente correta a realizar, mas, mesmo assim, algo tem de ser feito. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

42 Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional
Também existem modos de agir racionalmente que não se pode dizer que envolvem inferências. Exemplo: Afastar-se de um fogão quente é um ato reflexo, em geral, mais bem-sucedido que uma ação mais lenta executada após cuidadosa deliberação. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

43 Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional
Além disso, todas as habilidades necessárias à realização do teste de Turing existem para permitir ações racionais. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

44 Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional
Por exemplo: Habilidade de representar o conhecimento e raciocinar com ele – possibilita tomar boas decisões numa ampla variedade de situações; Percepção visual – não apenas porque ver é interessante, mas, para ter uma idéia melhor do resultado de uma ação. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

45 Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional
Por estas razões, o estudo da IA como um projeto de agente racional tem pelo menos duas vantagens: É mais geral que a abordagem de “leis do pensamento”; É mais acessível ao desenvolvimento científico do que as estratégias baseadas no comportamento ou pensamento humano. 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos

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Referências Russel, S. e Norvig, P. Inteligência Artificial. Tradução de: “Artificial Intelligence: A Modern Approach”, 2 ed. Editora Campus, (Capítulo 1, seção 1.1). (acessada em 11/08/2009) 4/6/2017 IA - Prof. Paulemir Campos