Intelligent Systems Lecture 2 - Intelligent Agents - TIME.mk
Intelligent Agents
-
Upload
ricardo-anjos -
Category
Science
-
view
193 -
download
0
Transcript of Intelligent Agents
Agentes InteligentesAgentes Inteligentes
Geber RamalhoJacques Robin
CIn-UFPE
O que são Agentes Inteligentes?O que são Agentes Inteligentes?
Agentes de software (softbots) ou robôs físicos Com inteligência artificial embutida Então:
O que é inteligência artificial? O que são agentes de software?
Resposta: guiada pelas aplicações práticas ...
... de amanha ...... de amanha ...
MMAATTRRIIXX
BladeBlade RunnerRunner
AA..II..
... e de hoje... e de hoje
Agriculture, Natural Resource Management, and the Environment
Architecture & Design Art Artificial Noses Astronomy & Space Exploration Assistive Technologies Banking, Finance & Investing Bioinformatics Business & Manufacturing Drama, Fiction, Poetry, Storytelling & Ma
chine Writing
Earth & Atmospheric Sciences Engineering Filtering Fraud Detection & Prevention Hazards & Disasters Information Retrieval & Extraction Knowledge Management
Law Law Enforcement & Public Safety Libraries Marketing, Customer Relations & E-Com
merce
Medicine Military Music Networks - including Maintenance,
Security & Intrusion Detection Politics & Foreign Relations Public Health & Welfare Scientific Discovery Social Science Sports Telecommunications Transportation & Shipping Video Games, Toys. Robotic Pets &
Entertainment
Domínios de aplicações da IA na página da AAAI:www.aaai.org/AITopics/html/applications.html
Aplicações da IA: Aplicações da IA: automação de sistemas complexosautomação de sistemas complexos
Como modelar os componentes do sistema e dar-lhes autonomia?
Como assegurar uma boa comunicação e coordenação entre estes componentes?
Como brecar o carro sem as rodas deslizarem em função da velocidade, atrito, etc.?
Como focar a câmera em função de luminosidade, distância, etc.?
Como ajustar a temperatura em da quantidade de roupa, fluxo de água, etc.?
Aplicações da IA: sistemas de controleAplicações da IA: sistemas de controle
Agora é Lula !Agora é Lula !
Aplicações da IA: previsãoAplicações da IA: previsão
Como prever o valor do dólar (ou o clima) amanhã? Que dados são relevantes? Há comportamentos
recorrentes?
Aplicações da IA para a própria computaçãoAplicações da IA para a própria computação
Internet e Web Redes e Sistemas Distribuídos Banco de dados Engenharia de software Hardware (projeto e análise) Robótica Interfaces Computação Gráfica Jogos Etc.
Visão moderna da IA: Maior valor agregada quando
embutida com resto da computação
MIT AI Lab & CIn-UFPE
HAZBOT: ambientes com atmosfera inflamável
Aplicações da IA: controle de robôsAplicações da IA: controle de robôs
Como obter navegação segura e eficiente, manipulação fina e versátil, autonomia?
E no caso de ambientes dinâmicos e imprevisíveis?
FIFA SoccerThe Sims
Aplicações da IA: simulações e jogosAplicações da IA: simulações e jogos
Como modelar o ambiente físico e o comportamento/personalidade dos personagens?
Como permitir interação interessante com o usuário?
Aplicações da IA: recomendação de Aplicações da IA: recomendação de produtosprodutos
Como fazer recomendações personalizadas de produtos? Como modelar os perfis dos compradores?
Aplicações da IA: busca de informação na Aplicações da IA: busca de informação na webweb
Como localizar a informação relevante?
Aplicações da IA: detecção de intrusãoAplicações da IA: detecção de intrusãoe filtragem de spame filtragem de spam
Como saber se uma mensagem é lixo ou de fato interessa?
Como saber se um dado comportamento de usuário é suspeito e com lidar com isto?
Aplicações da IA: interfaces amigáveisAplicações da IA: interfaces amigáveis
Como dar ao usuário a ajudar de que ele precisa? Como interagir (e quem sabe navegar na web) com
celular sem ter de digitar (hands-free)?
Computadores fazem Computadores fazem arte ...arte ...
... artistas fazem dinheiro?... artistas fazem dinheiro? Faturamento da indústria da IA:
2002: $11.9 bilhões taxa de crescimento anual: 12.2% projeção para 2007: $21.2 bilhões fonte: www.aaai.org/AITopics/html/stats.html
Empresas especializadas em IA: http://dmoz.org/Computers/Artificial_Intelligence/Companies/
Grandes empresas desenvolvendo e utilizando IA: IBM, HP, Sun, Microsoft, Unisys, Google, Amazon.com, ...
Grandes empresas utilizando IA: www.businessweek.com/bw50/content/mar2003/a3826072.htm Wal-Mart, Abbot Labs, US Bancorp, LucasArts, ...
Órgãos governamentais utilizando IA: US National Security Agency Detran do Pernambuco ... não usa não
Pluridisciplinaridade da IAPluridisciplinaridade da IA
• Busca heurística• Representação do conhecimento e Raciocínio automático• Planejamento • Aprendizagem e Aquisição de Conhecimento• Sistemas Multi-Agente• Reconhecimento de Padrões
Problemas • Jogos• Sistemas Especialistas• Percepção Computacional
• Visão• Processamento de Voz• Integração de Sensores
• Processamento de Linguagem Natural• Robótica
• Navegação• Manipulação
Aplicações
• Classificação• Previsão• Monitoramento• Diagnóstico e Interpretação• Conserto• Escalonamento• Alocação• Filtragem• Descoberta• Design• Controle• Simulação
Tarefas•Filosofia•Matemática
• Lógica• Proba. e Estat.• Cálculo
• Pesquisa Operacional• Economia• Sociologia• Lingüística• Psicologia• Biologia• Automação e Controle• Computação tradicional
Inspiração
Máquina que age racionalmente:age racionalmente: Agente racional, i.e., que escolha ações que maximizam chances do ambiente ficar em estadosque satisfazem objetivos Teoria da decisão, otimização, economia Atos reflexos
Máquina que raciocina raciocina racionalmente:racionalmente: Lógica, Probabilidades
P(A|B)
Definições da IADefinições da IAMáquina que ageage humanamentehumanamente:: Teste de Turing
??
Máquina que raciocina raciocina humanamente:humanamente: Modelagem cognitiva
Definições da IADefinições da IAMáquina que realiza tarefa:tarefa: Pela qual não existe algoritmo conhecido ou prático No entanto efetuada com alto desempenho por humanos
Máquina que utiliza técnicastécnicas desenvolvidas em pesquisa de IA Algum problema?
Abstrações de IA
+ P(A|B)
X
AlgoritmoProblema
Inteligência Inteligência ArtificialArtificial x Inteligência x Inteligência ComputacionalComputacional
Desenvolver sistemas que realiza tarefas:tarefas: Pela qual não existe algoritmo conhecido ou prático No entanto efetuada com desempenho por humanos Usando qualquer técnica:qualquer técnica:
Simbólica Lógica, Regras, Objetos
Numérica Híbrida simbólica-numérica
Desenvolver sistemas que realizatarefas: Pela qual não existe algoritmo conhecido ou prático No entanto efetuada com desempenho por humanos Usando apenas técnicas numéricasapenas técnicas numéricas de IA:
Redes neurais Redes Bayesianas Probabilidades e estatística Sistemas nebulosos Algoritmos genéticos Formigas Híbrida numérica-numérica
O que é um agente?O que é um agente?Definição geral mínimaDefinição geral mínima
Qualquer entidade (humano, animal, robô, software): Imersa ou situada em um ambiente ambiente (físico, virtual/simulado) e que, Percebe esse ambiente através de sensoressensores (olhos, câmera, socket) Age sobre esse ambiente através de atuadoresatuadores (mãos, roda, socket) Possui objetivos própriosobjetivos próprios, i.e., estados do ambientes preferidos
(explícitos ou implícitos) Escolha suas ações em função das suas percepções para atingir
seus objetivos Ciclo de processamento:
Percebe P Interpreta suas percepções I = f(P) Escolha suas ações A = g(I,O) para atingir objetivos O Executa A
O que é um agente? O que é um agente?
Raciocínio
AgenteAgente
Ambiente
Sensores
Atuadores
Objetivos
Interpretaçãodas percepções:
I = f(P)
Escolhadas ações:A = g(I,O)
A
P 1. Percepções ambientais2. Própriocepções3. Percepções
comunicativas
1. Ações de alterações ambientais
2. Ações perceptivas3. Ações comunicativas
Agentes no mapa da computaçãoAgentes no mapa da computação
InteligênciaArtificial
Engenhariade Software
SistemasDistribuídos
Agentes
Agente x ObjetoAgente x Objeto Intencionalidade:
Encapsula objetivos própriosobjetivos próprios (mesmo que implicitamente) além de dados e métodos
Autonomia de decisãoAutonomia de decisão Pode iniciar ação da sua própria
iniciativa para satisfazer seus objetivos (pro-atividade)
Pode negar-se a um pedido de ação da parte de outro agente (negociação)
Entrada e saída mais complexa: sensores e atuadores
Continuidade temporal: sempre monitorando o ambiente
Granularidade maior: Encapsula código do tamanho de
um pacote ou componente Composto de vários objetos
quando implementado no paradigma OO
Sem objetivo próprio
Sem autonomia de decisão: Executa apenas quando invocado
por outros objetos Executa sempre que invocado por
outros objetos Entrada e saída: parâmetros e
resultado de métodos Descontinuidade temporal: ativo
apenas durante invocação dos seus métodos
Sistema Multi-Agente x Sistema DistribuídoSistema Multi-Agente x Sistema Distribuído
Agente InteligenteAgente Inteligente x x Softbot “burro”Softbot “burro”
Ambiente
Sensores
Atuadores
Objetivos
Interpretação das percepções: I = f(P)
Escolha das ações: A = g(I,O)
ProcessamentoConvencional
ProcessamentoConvencional
IA
IA
Agente Inteligente x Sistema de IA ClássicaAgente Inteligente x Sistema de IA Clássica
Ambiente
Sensores
Atuadores
Objetivos
Interpretaçãodas percepções
Escolhadas ações
IA
IA
Agente SituadoAgente Situado
Raciocínio
Dados deEntrada
Dados deSaída
Objetivos
Sistema Sistema InteligenteInteligente
Não SituadoNão Situado
IA
O que é um agente? Outras propriedades O que é um agente? Outras propriedades freqüentemente associadasfreqüentemente associadas
Autonomia de raciocínio:Autonomia de raciocínio: Requer IA, máquina de inferência e base de conhecimento Chave para: sistemas especialistas embutidos, controle, robótica,
jogos, agentes na internet ... Adaptabilidade:Adaptabilidade:
Requer IA, aprendizagem de máquina Chave para: agentes na internet, interfaces amigáveis ...
Sociabilidade:Sociabilidade: Requer IA + técnicas avançadas de sistemas distribuídos:
Protocolos padrões de comunicação, cooperação, negociação Raciocínio autônomo sobre crenças e confiabilidade Arquiteturas de interação social entre agentes
Chave para: simulação multi-agente, comercio eletrônico, ...
O que é um agente? Outras propriedades O que é um agente? Outras propriedades freqüentemente associadasfreqüentemente associadas
Personalidade:Personalidade: Requer IA, modelagem de atitudes e emoções Chave para: entretenimento digital, realidade virtual, interfaces
amigáveis ... Continuidade temporal e persistência:Continuidade temporal e persistência:
Requer interface com sistema operacional e banco de dados Chave para: filtragem, monitoramento, controle, ...
Mobilidade:Mobilidade: Requer:
Interface com rede Protocolos de segurança Suporte a código móvel
Chave para: agentes de exploração da internet, ...
Porque usar a metáfora de agentes?Porque usar a metáfora de agentes?
3. Fornece visão unificadora das váriassub-áreas da IA
4. Ajuda a embutir a IA em sistemascomputacionais tradicionais
5. Permite tratar melhor a interação com ambiente 6. Permite tratamento natural da IA distribuída
1. Livro-texto de IA mais didático e mais moderno
2. Fornece metodologias de desenvolvimento de sistemas inteligentes estendendo as de engenharia de software
Agentes: metodologia de desenvolvimentoAgentes: metodologia de desenvolvimento
Decompõe problema em: percepções, ações, objetivos e ambiente (e outros agentes)
Decompõe tipo de conhecimento em: Quais são as propriedades relevantes do mundo? Como o mundo evolui? Como identificar os estados desejáveis do mundo? Como interpretar suas percepções? Quais as conseqüências de suas ações no mundo? Como medir o sucesso de suas ações? Como avaliar seus próprios conhecimentos?
Indica arquitetura e método de resolução de problema
Pergunta cautelosamente evitada até agora Pergunta cautelosamente evitada até agora
O que é inteligência ?O que é inteligência ?Quem é mais inteligente?Quem é mais inteligente? Seu médico ou sua
empregada doméstica?
Seu advogado ou sua criança de 1 ano?
Kasparov ou Ronaldinho?
Dica: baseia sua resposta sobre os sucessos da IA nos último 40 anos
1997:2 x 1
2050?2 x 1
www.robocup.owww.robocup.orgrg
Novo desafio benchmark e teste de turing para IA Competição anual associada a conferencia de IA Para sistemas multi-agente situados
Experimento do Robô Multi-HumanoExperimento do Robô Multi-Humano
Robô simulado por 4 humanos: 1 Cérebro (1 pessoa), raciocinador 2 Braços (1 por pessoa = 2 pessoas), atuadores 1 sistema de visão (1 pessoa), sensor
Robô Multi-Humano: regras do jogoRobô Multi-Humano: regras do jogo
BraçosBraços não podem ver não devem ouvir o que diz o
sistema de visão tem tato pouco refinado podem responder apenas sim ou
não ao cérebro seguem instruções do cérebro
Sistema de visãoSistema de visão não pode fornecer informação sem
ter sido claramente perguntado pelo cérebro
pode distinguir diferentes objetos e estimar distâncias
pode mover-se de forma a dar informações visuais a partir de diferentes ângulos
CérebroCérebro não pode ver fala com todas as partes do robô controla os braços indicando
ângulos de giro deslocamento em uma direção e
distância dadas força a aplicar
pode fazer perguntas aos braços e sistema de visão
pode pedir para o sistema de visão se deslocar para obter outros ângulos de visão
pode desenhar ambiente em uma folha de papel
Voluntários?Voluntários? Braços e olhos saem da sala... Cérebro recebe a tarefa
Robô Multi-Humano: algumas conclusõesRobô Multi-Humano: algumas conclusões
Um modelo do mundo é imprescindível e econômico (resume todo o ocorrido) dá suporte ao raciocínio
Conhecimento prévio do mundo é importante Coordenar diferentes sistemas é complicado A percepção e a execução são imperfeitas Feedback visual e de força são imprescindíveis No mundo real é mais complicado
tem muito conhecimento implícito A maioria dos sistemas de visão não são móveis
...
BibliografiaBibliografia
Capítulo 1 e começo do capítulo 2 do AIMA Capítulos 1 e 2 do Wooldrigde www.aaai.org/AITopics/