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Prof. Frederico Brito Fernandes IntroduçãoIntrodução.

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2 Prof. Frederico Brito Fernandes IntroduçãoIntrodução

3 Professor: Frederico Brito Fernandes 2/24 Disciplina: Inteligência Artificial (1) História da Inteligência Artificial A gestação da inteligência artificial ( ) –Warren McCulloch e Walter Pitts (1943) – modelo de neurônios artificiais Cada neurônio poderia estar ligado ou desligado Troca para ligado ocorria como resposta aos estímulos para um número suficiente de neurônios vizinhos Conhecimento básico sobre fisiologia e as funções dos neurônios no cérebro, lógica proposicional, teoria da computação –Marvin Minsky (tese) e Dean Edmonds construiram o primeiro computador de redes neurais em 1951, possuía 40 neurônios –Primeiras conferências atribuir o nome do campo a Inteligência Artificial

4 Professor: Frederico Brito Fernandes 3/24 Disciplina: Inteligência Artificial Entusiasmo inicial ( ) –Newell e Simon - General Problem Solver (GPS) Programa projetado para resolver problemas como os humanos Sebmetas e ações - semelhantes à ordem de resolução dos humanos –Herbert Gelernter (1959) – Geometry Theorem Prover Demonstrava teoremas bastante complicados –Arthur Samuel (1952) – série de programas para jogar damas que podiam aprender (1) História da Inteligência Artificial

5 Professor: Frederico Brito Fernandes 4/24 Disciplina: Inteligência Artificial –McCarthy (1958) - Lisp - Um ano mais nova que FORTRAN Advice Taker – 1º sistema de IA completo – princípios centrais de RC e raciocínio Escassez e custo dos recursos computacionais => time sharing –Minsky - Micromundos - Problemas em um contexto limitado que requer inteligência para resolver Ex: Mundo de blocos (1) História da Inteligência Artificial

6 Professor: Frederico Brito Fernandes 5/24 Disciplina: Inteligência Artificial Uma dose de realidade ( ) –Herbert Simon – futuro visível – computadores lidarão com uma variedade de problemas correspondente à mente humana –Dificuldade de tratar problemas complexos (exemplos testados eram muito simples) –Principais problemas nas abordagens adotadas: Os programas possuíam pouco, ou nenhum conhecimento sobre o problema objeto –Problema de tradução Russo inglês (1) História da Inteligência Artificial

7 Professor: Frederico Brito Fernandes 6/24 Disciplina: Inteligência Artificial –Intratabilidade de alguns problemas que AI estava tentando resolver (antes da teoria da NP-completude) Ilusão do poder computacional ilimitado, computadores x mais rápidos não resolvem o problema – explosão combinatória Problemas NP-completos existem e novas abordagens devem ser adotadas Machine evolution (algoritmos genéticos de hoje) –Limitação de estruturas "básicas" para gerar um comportamento inteligente Ex: Estrutura até então utilizada para representar redes neurais Minsky (1969) – Os perceptrons podem aprender qualquer coisa que eles são capazes de representar, mas eles podem representar muito pouco. –Cai o mito que em pouco tempo teríamos máquinas super inteligentes (1) História da Inteligência Artificial

8 Professor: Frederico Brito Fernandes 7/24 Disciplina: Inteligência Artificial Sistemas baseados em conhecimento ( ) –Weak methods (pouco informação sobre o domínio) – necessidade maior de computação –Surgimento dos Sistemas Especialistas Conhecimento, heurísticas e regras sobre um determinada especialidade Separação clara entre conhecimento (regras) e componente de raciocínio DENDRAL – conhecimento de química reduz a quantidade de computação Feignbaum e outros – MYCIN – diagnostico de doenças infecciosas (450 regras) –Problemas do mundo real – representação de conhecimento teve que melhorar –Frames (Minsky), abordagem mais estruturada baseada em classes e hierarquia de objetos, analogia com taxonomia da biologia (1) História da Inteligência Artificial

9 Professor: Frederico Brito Fernandes 8/24 Disciplina: Inteligência Artificial A IA se torna uma indústria (1980 – hoje) –Digital Equipment Corporation – R1 (pedidos de novos computadores Economia de 40 milhões de dólares 1988 – O grupo de IA da DEC tinha 40 sist. especialistas entregues –Du Pont 100 SEs em uso e 500 em desenvolvimento Economia de 10 milhões de dólares (1) História da Inteligência Artificial

10 Professor: Frederico Brito Fernandes 9/24 Disciplina: Inteligência Artificial O retorno das redes neurais (1986-presente) –Desenvolvimento continuou em outras áreas –Uso/desenvolvimento de algoritmos back-propagation –IA Tradicional x Redes Neurais Eventos recentes ( ) –Avanços e utilização de tecnologia para reconhecimento de imagem e fala/som. –Belief networks, "probabilidade" que permite formalismo para tratar incertezas. –Desenvolvimento de mecanismos lógicos para tratar incerteza. Ex: lógica fuzzy, lógica modal, etc. (1) História da Inteligência Artificial

11 Professor: Frederico Brito Fernandes 10/24 Disciplina: Inteligência Artificial Pensando Agindo Humanamente Idealmente (racionalmente) A automação de atividades que nós associamos com o pensamento humano (e.g., tomada de decisão, solução de problemas, aprendizagem, etc.) (50-60) Ciências Cognitivas: como o homem pensa? A arte de criar máquinas que realizam funções que requerem inteligência quando realizadas por pessoas (50-70) O Teste de Turing O estudo das faculdades mentais através do uso de modelos computacionais (60-70) Silogismos de Aristóteles Sócrates é um homem; todo homem é mortal; logo Sócrates é mortal O ramo da Ciência da Computação que estuda a automação de comportamento inteligente Agentes Racionais: percebem e atuam no ambiente (2) Sistemas Inteligentes

12 Professor: Frederico Brito Fernandes 11/24 Disciplina: Inteligência Artificial Definição: Um sistema é inteligente se e somente se ele produz a mesma saída simbólica que um ser humano produziria, dada a mesma entrada simbólica. Turing, 1950 É possível identificar/quantificar um Sistema Inteligente? –Depende de cada caso –Porém, todo sistema, dito inteligente, é capaz de realizar tarefas que: são melhor realizadas por seres humanos que por máquinas, ou não possuem solução algorítmica viável pela computação convencional problemas que não possuem uma solução algorítmica problemas solúveis por seres humanos Sistemas Inteligentes IA (2) Sistemas Inteligentes

13 Professor: Frederico Brito Fernandes 12/24 Disciplina: Inteligência Artificial Características –Heurísticas ao invés de algoritmos pré-determinados –A solução tem que ser construída Comparação entre programação convencional (algoritmos) e construção de sistemas inteligentes (heurísticas) Se o ser humano pode, por que não a máquina? (tese de Turing) AlgoritmoHeurística Regra Premissas conhecida => resultados esperados Solução lógica, verdade, regra matemática (resolver eq. de 2º) Verificável Não é verificável – matematicamente provável Solução obtida através de tentativas e erros Regras práticas desenvolvidas através da experiência (2) Sistemas Inteligentes

14 Professor: Frederico Brito Fernandes 13/24 Disciplina: Inteligência Artificial Conhecimento Aquisição Aprendizagem Percepção Representação Lógica Redes Uso Raciocínio Planejamento PLN Robótica … (2) Sistemas Inteligentes Partes de um Sistema Inteligente:

15 Professor: Frederico Brito Fernandes 14/24 Disciplina: Inteligência Artificial Simbólico: metáfora lingüística –ex. sistemas de produção, agentes,... Conexionista: metáfora cerebral –ex. redes neurais Evolucionista: metáfora da natureza –ex. algoritmos genéticos, vida artificial, Estatístico/Probabilístico –Ex. Redes Bayesianas, sistemas difusos (3) Correntes da IA

16 Professor: Frederico Brito Fernandes 15/24 Disciplina: Inteligência Artificial Sistemas baseados em Redes Neurais Redes Bayesianas Algoritmos genéticos Sistemas Especialistas Sistemas Nebulosos (fuzzy) Sistemas de Aprendizagem simbólica indutiva Sistemas de PLN conhecimento em intenção (regras) conhecimento em extensão (exemplos) simbóliconumérico Sistemas baseado em casos Robôs (3) Correntes da IA Sistemas baseados em Satisfação de Restrições

17 Professor: Frederico Brito Fernandes 16/24 Disciplina: Inteligência Artificial West é criminoso ou não? –A lei americana diz que é proibido vender armas a uma nação hostil. Cuba possui alguns mísseis, e todos eles foram vendidos pelo Capitão West, que é americano Como resolver automaticamente este problema de classificação? Segundo a IA (simbólica), é preciso: –Identificar o conhecimento do domínio (modelo do problema) –Representá-lo utlizando uma linguagem formal de representação –Implementar um mecanismo de inferência para utilizar esse conhecimento (3) Correntes da IA: Paradigma Simbólico

18 Professor: Frederico Brito Fernandes 17/24 Disciplina: Inteligência Artificial Programa em IA = Agente racional –entidade de software que age em um ambiente segundo um princípio de racionalidade Precisa ter conhecimento sobre: –quais são suas propriedades relevantes do mundo –como o mundo evolui –como identificar os estados desejáveis do mundo –quais as conseqüências de suas ações no mundo –como medir o sucesso de suas ações –como avaliar seus próprios conhecimentos (3) Correntes da IA: Paradigma Simbólico

19 Professor: Frederico Brito Fernandes 18/24 Disciplina: Inteligência Artificial Raciocínio: –processo de construção de novas sentenças a partir de outras sentenças. Deve-se assegurar que o raciocínio é plausível (sound) fatosfatossentenças Mundo Representação segue-se implica semântica (3) Correntes da IA: Paradigma Simbólico

20 Professor: Frederico Brito Fernandes 19/24 Disciplina: Inteligência Artificial A) x,y,z Americano(x) Arma(y) Nação(z) Hostil(z) Vende(x,z,y) Criminoso(x) B) x Guerra(x,USA) Hostil(x) C) x InimigoPolítico(x,USA) Hostil(x) D) x Míssil(x) Arma(x) E) x Bomba(x) Arma(x) F) Nação(Cuba) G) Nação(USA) H) InimigoPolítico(Cuba,USA) I) InimigoPolítico(Irã,USA) J) Americano(West) K) x Possui(Cuba,x) Míssil(x) L) x Possui(Cuba,x) Míssil(x) Vende(West, Cuba,x) M) Possui(Cuba,M1)- Eliminação: quantificador existencial e N) Míssil(M1) conjunção de K O) Arma(M1)- Modus Ponens a partir de D e N P) Hostil(Cuba)- Modus Ponens a partir de C e H Q) Vende(West,Cuba,M1)- Modus Ponens a partir de L, M e N R) Criminoso(West)- Modus Ponens a partir de A, J, O, F, P e Q (3) Correntes da IA: Paradigma Simbólico WEST é criminoso?

21 Professor: Frederico Brito Fernandes 20/24 Disciplina: Inteligência Artificial Redes Neurais Definição Romântica: Técnica inspirada no funcionamento do cérebro, onde neurônios artificiais, conectados em rede, são capazes de aprender e de generalizar. Definição Matemática: Técnica de aproximação de funções por regressão não linear. É uma outra abordagem: – linguagem -> redes de elementos simples – raciocínio -> aprender diretamente a função entrada-saída (3) Correntes da IA: Paradigma Conexionista

22 Professor: Frederico Brito Fernandes 21/24 Disciplina: Inteligência Artificial wji w1i wni s (i) e (i) s1s1 sjsj snsn camada de entrada camada de saída camada escondida (3) Correntes da IA: Paradigma Conexionista

23 Professor: Frederico Brito Fernandes 22/24 Disciplina: Inteligência Artificial EVOLUÇÃO –diversidade é gerada por cruzamento e mutações –os seres mais adaptados ao seus ambientes sobrevivem (seleção natural) –as características genéticas de tais seres são herdadas pelas próximas gerações (3) Correntes da IA: Paradigma Evolutivo

24 Professor: Frederico Brito Fernandes 23/24 Disciplina: Inteligência Artificial Definição: –Método probabilista de busca para resolução de problemas (otimização) inspirado na teoria da evolução Idéia: –indivíduo = solução –faz evoluir um conjunto de indivíduos mais adaptados por cruzamento através de sucessivas gerações –fitness function f(i): R ->[0,1] (3) Correntes da IA: Paradigma Evolutivo

25 Professor: Frederico Brito Fernandes 24/24 Disciplina: Inteligência Artificial IA no Brasil Fracamente representada nas graduações em computação –no máximo, 1 disciplina obrigatória –no melhor dos casos, depois do sexto período –Ementa restrita e desatualizada Economicamente ainda incipiente –por falta de demanda ou de profissionais bem formados? Visão distorcida e incompleta do que é IA No exterior é o contrário –MIT, Stanford, Carnegie Mellon, Berkeley, Imperial College, Cambridge –Mercado fatura alto


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