inteligenta artificiala - curs 1

Inteligen artificial Curs 1

Lect.dr. Elena Butu

[email protected]

Organizare

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 2

Pagina web a cursului: http://ebautu.homenet.org/

Notare: 50% nota la laborator + 50% nota la examen Nota la laborator: 4 proiecte, fiecare cu pondere 25% Examen: test scris

Manuale Stuart Russell and Peter Norvig, Artificial Intelligence: A Modern

Approach, Prentice Hall, 2003, http://aima.cs.berkeley.edu/ Crina Groan and Ajith Abraham. Intelligent systems: A modern approach.

Vol. 17. Springer, 2011. https://archive.org/details/Intelligent_Systems Poole, David L., and Alan K. Mackworth. Artificial Intelligence: foundations

of computational agents. Cambridge University Press, 2010. Dan Cristea, Mdlina Raschip, Ionu Pistol Curs de Inteligena

artificial, Universitatea Al. I. Cuza, Iai, 2013

Cursuri online Intro to AI Udacity Artificial Intelligence EdX

Obiective

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 3

Metode inteligente pentru rezolvarea problemelor reale

Recunoaterea problemelor ce pot fi abordate cu metode din sfera IA

Formularea problemei i utilizarea unei metode din IA pentru rezolvarea ei

Preliminarii

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 4

Familiarizarea cu algoritmi de rezolvare a problemelor

Specificarea

Structuri de date i implementare

Elemente de calcul a complexitii

Programare

n special programare orientat obiect

Indiferent de limbaj

Coninut

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 5

Scurt introducere n Inteligena Artificial Metode de cutare pentru rezolvarea problemelor

Formularea problemelor Strategii de cutare a soluiei

Strategii de cutare neinformate Strategii de cutare informate

Strategii de cutare local Metode tip traiectorie Metode tip populaie

Tehnici de nvare automat nvare supervizat

nvare nesupervizat

Sisteme care nva Sisteme bazate pe reguli n medii certe

Sisteme bazate pe reguli n medii incerte Sisteme care nva singure

Cuprins

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 6

Ce este Inteligena artificial?

Scurt istoric

Domenii ale IA

Exemple de aplicaii IA

Definiii ale inteligenei

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 7

Capacitatea de a nelege uor i bine, de a sesiza ceea ce este esenial, de a rezolva situaii sau probleme noi pe baza experienei acumulate anterior (DEX 98)

Psihologul Howard Gardner definete 7 subtipuri de inteligen Inteligena lingvistic

Inteligena logico-matematic

Inteligena spaial

Inteligena corporal-kinestezic

Inteligena muzical

Inteligena interpersonal

Inteligena intrapersonal

Testele de inteligen testeaz primele 3

Ce este Inteligena artificial?

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 8

Capacitate a sistemelor tehnice evoluate de a obine performane cvasiumane (DEX 98)

tiina crerii de maini inteligente, n special programe de calculator inteligente. Este similar cu utilizarea calculatoarelor n scopul nelegerii inteligenei umane, dar IA nu se rezum doar la metode ce pot fi observate biologic (John McCarthy, What is AI?)

Ce este Inteligena artificial?

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 9

Abilitatea unui calculator sau robot controlat de calculator de a realiza sarcini efectuate (n general) de fiine inteligente (Enciclopedia britanica)

Procese intelectuale caracteristice oamenilor, cum ar fi capacitatea de a raiona, de a descoperi semnificaii, de a generaliza, de a nva din experiene trecute.

IA este tiina, parte a informaticii, care proiecteaz sisteme artificiale cu comportament inteligent adic sisteme ce manifest proprieti pe care n mod obinuit le asociem cu existena inteligenei n comportamentul uman - nelegerea limbajului, nvare, raionament, rezolvarea problemelor .a.m.d. (Barr, Feigenbaum, 1981)

Ce este Inteligena artificial?

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 10

Maini(programe) inteligente, ce obin performane (mai bune) ca oamenii la anumite taskuri

Interpretarea scrisului de mn

Luarea deciziilor

Sisteme care asist medicii n diagnosticare

Identificarea locului propice pentru forri dup petrol

Calcule

Interpretarea datelor (de dimensiuni foarte mari)

nelegerea limbajului natural, transcrierea acestuia

Strong AI vs. Weak AI

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 11

Strong AI

Este posibil programarea calculatoarelor aa nct s gndeasc la nivel uman i s fie contiente.

Ar putea exista programe de calculator corect scrise care s emuleze o minte adic ar fi posibil s nu existe diferene ntre un program ce imit aciunile creierului i aciunile unei persoane, inclusiv nelegerea i contiina.

Weak AI

O main ce ruleaz un program este cel mult capabil s simuleze comportament uman i nelegere.

Programe care efectueaz sarcini de gndire exist deja.

Percepia popular despre IA

AI (2001, Spielberg) Her (2014)

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 12

Scurt istoric

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 13

Originile IA: matematic, logic, informatic, filozofie, biologie, psihologie

Primul sistem expert se consider a fi un papirus egiptean, datnd din mileniul III .Hr., care consta n 48 de observaii asupra diagnosticrii i tratrii rnilor la cap

Blaise Pascal (sec XVII) realizeaz un calculator mecanic

Charles Babbage the Analytical Engine (1842)

George Boole, An investigation into the Laws of Thought (1854) bazele Logicii booleana

Studiul logicii a dus la primul calculator electronic programabil (Turing i alii)

Scurt istoric

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 14

1940 1950 primele preocupri pentru construirea unui creier artificial

1951 Marvin Minski construiete prima main neuronal artificial (neural net machine)

1950 -1960 primele programe ce implementeaz juctori automat pentru ah i dame (Game AI)

1951 Turing propune un test pentru a rspunde la ntrebarea Can machines think?

The Imitation game-> Testul Turing

1951 Turing (pe hrtie), Shannon programe pentru jocul de ah/dame

1958 programul a nvins un juctor uman pentru prima data

Scurt istoric

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 15

1956 conferina Dartmouth, este pentru prima dat formulat termenul de Inteligen artificial

Newell i Simon primul program pentru demonstrarea automat a teoremelor, Logic Theorist

a demonstrat automat 38 din 52 de teoreme propuse, propunnd demonstraii noi, elegante

1958 McCarthy, MIT propune limbajul LISP

Axiomatizarea programrii

Lista = structura de date principal pentru cod i pt date

Multiple elemente de noutate ce stau la baza limbajelor moderne

Recursivitate, Runtime typing, garbage collection samd

Scurt istoric

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 16

1958 Perceptronul (reea neuronal, Rosenblatt)

Bazele conexionismului (PDP parallel distributed processing)

Modelarea fenomenelor mentale ori comportamentale reele interconectate de uniti simple (procese emergente)

1964 Evans program (ANALOGY) pentru rezolvarea de teste de inteligen

IQTests are not for machines, yet (Intelligence, 2012)

Calcul simbolic n software de larg audien Maple, Mathematica

Scurt istoric

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 17

1956 1974 Epoca de aur Programe automate pentru jocuri, demonstrarea automat de

teoreme, programe ce poart conversaii n limbaj natural Direcii

Reasoning as search rezolvarea problemelor n manier pas cu pas (deducie, aplicarea de tranziii, recurgnd la backtracking deseori) Modaliti de tratare a exploziei combinatoriale de ci posibile n cutare ->

euristici

Procesarea limbajului natural ELIZA (Feigenbaum, 1965) Robotul Shakey (Stanford, 1969) combin locomoia, percepia i

rezolvarea problemelor

Algoritmii evolutivi (prin 1970)

1970, Marvin Minsky (in Life Magazine): "In from three to eight years we will have a machine with the general intelligence of an average human being.

Finanare masiv din partea (D)ARPA Au permis cercetri n direciile dorite de cercettori, neimpuse

Scurt istoric

7 martie 2014 https://sites.google.com/site/elenabautu/ 18

Prima iarna IA (AI Winter) 1974 1980 Puterea de calcul era limitat Explozia combinatorial i intractabilitatea (demonstrat) a unor

probleme Problemele toy abordate n IA nu preau a fi scalabile la probleme din

viaa real

Nevoia de informaii din domeniul problemei Abordarea sintactic nu era suficient

Dimensiunea datelor era imens, nu putea fi imaginat un program (baz de date) care s rein atta informaie

Paradoxul lui Moravec Rezolvarea de probleme de geometrie dificile i demonstrarea de teoreme

necesit mai puin putere de calcul dect simularea de sarcini simple ce presupun percepie i mobilitate.

Sistarea fondurilor 1966 - Eecul iniiativelor privind lingvistica computaional (mai ales

traducerea automat a textelor)