Introdução à Sistemas Inteligentes Geber Ramalho CIn-UFPE.
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Introdução à Sistemas Inteligentes
Geber Ramalho
CIn-UFPE
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Pergunta
O que é Inteligência Artificial?
Qual é seu objetivo?
O que a mídia diz...
MATRIX
Blade Runner
AI
O que a gente pensa...
IA é o camarão da empada (da computação)
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A IA que estudaremos é, portanto, aquela embutida em aplicações reais do seu cotidiano...
O que é IA?
Agricultura Negócios e finanças Química Comunicações Comércio Computação Educação Eletrônica Engenharia Meio ambiente Geologia
Processamento de imagem Direito Indústria Matemática Medicina Meteorologia Militar Sistemas de potência Ciência Tecnologia espacial Transportes, ...
InternetRedes e Sistemas DistribuídosBanco de dadosEngenharia de softwareInterfacesRobótica JogosHardware (projeto e análise)Etc.
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FIFA SoccerThe Sims
Produção de jogos e histórias interativas
Como modelar o ambiente físico e o comportamento/personalidade dos personagens?
Como permitir uma boa interação com usuário?
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HAZBOT: ambientes com atmosfera inflamável
Controle de robôs
Como obter navegação segura e eficiente, estabilidade, manipulação fina e versátil?
E no caso de ambientes dinâmicos e imprevisíveis?
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Automação de sistemas complexos Como modelar os componentes do sistema e dar-lhes
autonomia?
Como assegurar uma boa comunicação e coordenação entre estes componentes?
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Busca de informação na Web
Como localizar a informação relevante?
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Recomendação de produtos
Como fazer recomendações personalizadas de produtos?
Como modelar os perfis dos compradores?
11CIn-UFPEParreira de novo !!!
Previsão
Como prever o valor do dólar (ou o clima) amanhã?
Que dados são relevantes? Há comportamentos recorrentes?
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Detecção de Intrusão e 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?
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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.?
Sistemas de Controle
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Interface
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)?
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O que estes problemas têm em comum?
Grande complexidade (número, variedade e natureza das tarefas)
Não há “solução algorítmica”, mas existe conhecimento
Modelagem do comportamento de um ser inteligente (conhecimento, aprendizagem, iniciativa, etc.)
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Inteligência Artificial (IA) Área da computação que, há décadas, lida com esses
problemas.
Objetivo• construir (e aprender a construir) programas que, segundo
critérios definidos, exibem um comportamento inteligente na realização de uma dada tarefa.
Decomposta em várias sub-áreas• representação do conhecimento, percepção, aprendizagem,
processamento de linguagem natural, planejamento,...
Interagindo com outras áreas• Computação, sociologia, estatística, economia, psicologia,
lingüística, lógica, educação, ...
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Inteligência Artificial
A computação é uma ciência do artificial com processo de desenvolvimento empírico• Ciências naturais x Ciências do artificial• Aspecto mais marcante na IA...
Como definir a IA: tarefas ou métodos?• Tarefas são melhor realizadas por seres humanos que
por máquinas...
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Como a IA resolve estes problemas...
Autonomia (raciocínio com conhecimento)
Adaptabilidade e aprendizagem
Comunicação, coordenação,...
É preciso desenvolver software com novas “capacidades”...
Estas capacidades se agrupam na noção de “Agente Inteligente”
sensoresAgente
atuadores
a m
b i
e n
t e
Raciocinadormodelo do ambiente
O que é um agente? Agente é qualquer entidade que:
• percebe seu ambiente através de sensores (ex. câmeras, microfone, teclado, finger, ...)
• age sobre ele através de atuadores (ex. vídeo, auto-falante, impressora, braços, ftp, ...)
Mapeamento: seqüência perceptiva => ação
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Agente Racional Agente Racional: fazer a melhor coisa possível
• segue o princípio da racionalidade: dada uma seqüência perceptiva, o agente escolhe, segundo seus conhecimentos, as ações que satisfazem melhor seu objetivo.
• É uma metáfora de modelagem assim como objetos, funções e procedimentos
Racionalidade Onisciência, limitações de:• Sensores• atuadores• raciocinador (conhecimento, tempo, etc.)• Agir para obter mais dados perceptivos é racional
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Porque usar a Metáfora de Agentes?
(1) Livro-texto de IA mais didático e mais moderno
(2) Fornece visão unificadora das várias sub-áreas da IA
(3) Fornece metodologias de desenvolvimento de sistemas inteligentes
(4) Ajuda a embutir/integrar a IA em sistemas computacionais tradicionais
(5) Permite tratar melhor a interação com ambiente
(6) Permite tratamento natural da IA distribuída
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(1) Livro texto
Stuart J. Russell and Peter Norvig Artificial Intelligence: A Modern Approach (2nd Ed)(AIMA)• http://aima.cs.berkeley.edu
(1) Evolução da IA
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) – Simon&Newell
“A arte de criar máquinas que realizam funções que requerem
inteligência quando realizadas por pessoas” (50-70) - Turing
“O estudo das faculdades mentais através do uso de
modelos computacionais” (60-70) - McCarthy
“O ramo da Ciência da Computação que estuda a
automação de comportamento inteligente”
(1995) – Russel&Norvig
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(2) visão unificadora da IA Exemplo: RoboCup
• planejamento, visão, raciocínio, coordenação,controle, comunicação, aprendizagem,...
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(3) Metodologias 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
Agente de policia
Ambiente
AgenteRaciocínio
Conhecimento:- leis- comportamento dos indivíduos, ...
Objetivo:- fazer com que as leis sejam respeitadas
Ações:- multar- apitar- parar, ...
ExecuçãoPercepção
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(4) Embutir IA
Agente = Objeto com autonomia e/ou adaptabilidade• Agent-Oriented Programming
Autonomia • De decisão: comportamento pró-ativo (sem evocação)
ex. gerenciamento de disco
• De decisão: negociação (não reage à evocação) do it for free x do it for money (ex. robocup)
• De raciocínio: programação declarativa O que em vez de como: abstração (ex. robocup)
Existem API’s de IA• raciocínio, aprendizagem, comunicação,...
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(5) Interação com o Ambiente
Robocup: novo teste de Turing para a IA depois do xadrez?
1997:
2 x 1
2050?:
2 x 1
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(6) Sistemas Multi-agentes
Assim como a computação, existe a IA distribuída• o que interessa é o comportamento emergente da interação
Exemplo: patrulha multi-agente
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IA nas Empresas Hoje Companhias
• Microsoft• IBM• Netscape• Apple• AltaVista• Sun• Sony• Amazon.Com• LucasArts• Oracle• Motorola• Fujitsu• Toshiba
• Nvidia• Kinetix• JVC• Novell• Lotus• Symantec• Sharp• Casio• Panasonic• Mitsubishi• Hitachi• 3COM ...
http://www.gwu.edu/~aisoc/company.html
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E amanhã????
Com a computação ubíqua/pervarsiva• Serviços sensíveis ao contexto e ao local• Serviços personalizados• Interfaces amigáveis (tradutores, linguagem natural,...)• Mineração de dados• ...
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Bibliografia Capítulo 1 e começo do capítulo 2 do AIMA
Artigos de fundadores• A. Turing. Computing Machinery and Intellgence. Mind, 59, pp. 433-60,
1950• A. Newell and H. Simon. Computer science as empirical inquiry: Symbols
and search. Communications of the ACM, 19(3):113--126, Mar. 1976 • John McCarthy. What is Artificial Intelligence? http:
//www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/whatisai.html
Textos informais1. Geber Ramalho. Eita! Deep Blue ganhou, e agora? Jornal do Comércio,
26/05/1997. Recife. http://www.di.ufpe.br/~glr/Publications/deepblue.htm
2. Geber Ramalho. Inteligência Artificial: ficção ou camarão? Jornal O Povo, 10/09/2001, Fortaleza. http://www.di.ufpe.br/~glr/Publications/ficcao-camarao.html