INF 1771 – Inteligência Artificial
Aula 01 - Introdução
Edirlei Soares de Lima
<elima@inf.puc-rio.br>
O Que é Inteligência Artificial?
[Winston, 1984]:
"
permitem aos computadores serem inteligentes"
Inteligência artificial é o estudo das ideias que
[Schalkoff, 1990]:
“
comportamento inteligente em termos de processos
É o campo de estudo que tenta explicar e simular o
computacionais”
[Kurzweil, 1990]
“
requerem inteligência quando executadas por pessoas”
A arte de criar máquinas que executam funções que
O Que é Inteligência Artificial?
“
Inteligência” + “Artificial”
“Artificial”
Algo criado, algo que não é natural...
“Inteligência”
Se comportar como um humano?
Se comportar da melhor maneira possível?
Pensar?
Agir?
O Que é Inteligência Artificial?
[Russell & Novig, 2003]:
Sistemas que agem como humanos
Teste de Turing
Sistemas que pensam como humanos
Ciência Cognitiva
Sistemas que pensam racionalmente
Lógica
Sistemas que agem racionalmente
Agentes racionais – Agem sempre racionalmente para
alcançar as suas metas
Sistemas que Agem como Humanos
Teste de Turing
Teste de Turing - ELIZA (Weizembaum, 1966)
Homens são todos iguais.
Em que sentido ?
Eles estão sempre encrencando conosco
sobre uma coisa ou outra.
Você pode pensar em um exemplo
específico ?
Bom, … meu namorado me fez vir aqui.
Seu namorado fez você vir aqui?
Sim, ele diz que eu estou deprimida todo
o tempo.
Eu sinto muito que você esteja deprimida.
Você acha que vir aqui ajudará você a não
ser infeliz ?
É verdade. Eu estou infeliz.
Eu preciso de ajuda.
O que significaria para você se
conseguisse alguma ajuda?
Talvez eu aprendesse a lidar com minha
mãe.
Fale mais sobre sua mãe.
Teste de Turing - ELIZA (Weizembaum, 1966)
Conhecimento Superficial - Exemplo de regra usado em ELIZA:
SE paciente diz “Eu gosto X”, ENTÃO responda “Por quê você gosta X?”
Dialogo 1
O que está aborrecendo você?
Algo me aborrece.
Meu namorado.
Onde está o seu namorado?
Há quanto tempo seu namorado está
viajando?
Meu namorado está viajando.
Dialogo 2
O que está aborrecendo você ?
Onde está a sua cabeça ?
Algo me aborrece.
Minha cabeça.
Há quanto tempo a sua cabeça está sobre
os seus ombros?
Ora, … minha cabeça está sobre os meus
ombros.
Há simplesmente uma correspondência de palavras-chave
superficiais, sem entendimento do que elas significam.
Sistemas que Pensam como Humanos
Modelagem Cognitiva
Modelos computacionais de inteligência artificial e
técnicas experimentais da psicologia para tentar
construir teorias precisas e verificáveis a respeito
dos processos de funcionamento da mente
humana.
Aprendizado por observação: investigação
experimental de seres humanos ou animais.
Sistemas que Pensam Racionalmente
A abordagem baseada nas “leis do
pensamento”.
Aristóteles foi um dos primeiros a tentar
codificar o “pensamento correto”, isto é,
processos de raciocínio irrefutáveis.
Sócrates é um homem.
Todos os homens são mortais.
Logo, Sócrates é mortal.
Seu estudo deu início ao campo chamado
Lógica.
Sistemas que Agem Racionalmente
A abordagem baseada em agentes racionais
Agente = Percepção + Ação
“
Um agente racional é aquele que age para alcançar o melhor
resultado ou, quando há incerteza, o melhor resultado
esperado”.
Agentes são diferente de meros programas, pois
operam sob controle autônomo, percebem seu
ambiente, adaptam-se a mudanças e são capazes de
assumir metas.
O Que é Inteligência Artificial?
Pensamento/Raciocínio
Sistemas que
pensam como
humanos
Sistemas que
pensam
racionalmente
Desempenho
Similar a
Humanos
Desempenho
Ideal
Sistemas que
agem como
humanos
Sistemas que
agem
racionalmente
Comportamento
História da Inteligência Artificial
Inicio dos anos 40 - Segunda Guerra Mundial.
Criação dos primeiros computadores.
Simulação de guerra.
1
estudos para criar um modelo de neurônio artificial
capaz de resolver qualquer função computável.
943 - McCulloch e Pitts realizam os primeiros
1
Artificial em um congresso no Dartmouth College.
956 - Criado oficialmente o termo Inteligência
1
956 - 1966 - Época de sonhos.
General Problem Solver (GPS).
Lisp.
...
História da Inteligência Artificial
1
966 - 1974 - Uma dose de realidade.
Livro de Minsky e Papert (1969) critica perceptrons e paralisa
investimentos em redes neurais por quase 20 anos (tema volta
em 1986).
Problema da complexidade computacional do algoritmos.
1
969 - 1979 - Sistemas baseados em Conhecimento
Grande evolução da Inteligência Artificial Simbólica.
Desenvolvimento de sistemas especialistas.
Prolog.
1980 - 1988 - Inteligência Artificial na Indústria
Sistema especialista.
Resssurgem redes neurais.
Lógica Fuzzy.
História da Inteligência Artificial
Inicio dos anos 90:
Sistemas Especialistas com alto custo de manutenção. Erro foi
não ver que o objetivo deve ser Auxiliar, ao invés de
Automatizar.
Grandes avanços em todas as áreas da inteligência artificial,
com manifestações significativas na aprendizagem de máquina,
planejamento multi-agente, raciocínio com incerteza, mineração
de dados, entre outros tópicos.
1
de xadrez (Garry Kasparov).
997 - Deep Blue (IBM) derrota o campeão mundial
Algoritmos de busca, computadores de alta velocidade e
hardware desenvolvido especificamente para xadrez.
História da Inteligência Artificial
2
jogadores de Jeopardy (Brad Rutter e Ken Jennings).
011 – Watson (IBM) derrota os dois maiores
Baseado em tecnicas avançadas de Processamento de
Linguagem Natural, Recuperação de Informação, Representação
de Conhecimento, Raciocínio e Aprendizado de Máquina.
Processamento paralelo massivo.
9
núcleos e 4 threads por núcleo). 16 Terabytes de memória RAM.
0 clusters com um total de 2880 servidores com processadores de 3.5 GHz (8
Documentário:
Parte 1: http://www.youtube.com/watch?v=5Gpaf6NaUEw
Parte 2: http://www.youtube.com/watch?v=6ay17a7mEIk
Parte 3: http://www.youtube.com/watch?v=gphA9u5nm5U
Parte 4: http://www.youtube.com/watch?v=ilrKOovFpVc
Abordagens para Inteligência Artificial
Abordagem Simbólica
Também conhecida como abordagem clássica.
Abordagem Não-Simbólica
Também conhecida como abordagem moderna.
Abordagens para Inteligência Artificial
Abordagem Simbólica:
Representa o conhecimento por sentenças declarativas.
Deduz consequências por métodos de raciocínio lógico.
Exemplo:
∀x∀y irmão(x, y) ⇒ parente(x, y)
∀x∀y∀z pai(z, x) ∧ pai(z, y) ⇒ irmão(x, y)
pai(joão, maria).
pai(joão, eduardo).
Maria e Eduardo são parentes.
É necessário:
Identificar o conhecimento do domínio (modelo do problema).
Representá-lo utilizando uma linguagem formal de representação.
Implementar um mecanismo de inferência para utilizar esse
conhecimento.
Abordagens para Inteligência Artificial
Abordagem Não-Simbólica:
Na abordagem Não-Simbólica, o conhecimento não
é representado explicitamente por meio de
símbolos, e sim, construído a partir de um processo
de aprendizado, adaptação ou inferência.
Exemplos:
Redes Neurais Artificiais, Computação Evolutiva, Sistemas
Nebulosos...
Aplicações de Inteligência Artificial
Robótica
Aplicações de Inteligência Artificial
Jogos e Simulações
Aplicações de Inteligência Artificial
Pesquisa operacional: otimização e busca heurística
em geral.
Processamento de linguagem natural: tradução
automática, verificadores ortográficos e sintáticos,
reconhecimento da fala.
Visão Computacional: reconhecimento de padrões,
processamento de imagens, realidade virtual.
Sistemas especialistas: atividades que exigem
conhecimento especializado e não formalizado:
Tarefas: diagnóstico, previsão, monitoramento, análise,
planejamento, projeto, etc.