UNIVERSITATEA LUCIAN BLAGA, FACULTATEA DE INGINERIE HERMANN OBERTH, SIBIU

RETELE NEURONALE SI IMPLICAREA LOR IN INTELIGENTA ARTIFICIALA

Bitiu Andrada,Vaduva Mihai,SIA 144, An IV

SIBIU, 2015CUPRINS1. Retele neuronale .......................................................................................................... 11.1. Caracteristici ................................................................................................. 11.2. Modele ale neuronului artificial .................................................................... 11.3. Arhitecturi ..................................................................................................... 21.4. Algoritmi de invatare .................................................................................... 2 2. Inteligenta artificiala .................................................................................................... 42.1. Clasificare ..................................................................................................... 63. Viitoru inteligentei artificiale ....................................................................................... 8 4. Concluzii ...................................................................................................................... 95. Bibliografie................................................................................................................. 10

RETELE NEURONALE

Reelele neurale (RN, n englez:ANNde laartificial neural network) sunt o ramur din tiinainteligenei artificiale i constituie totodat, in principial, un obiect decercetarei pentruneuroinformatic. Reelele neurale artificiale caracterizeaz ansambluri de elemente de procesare simple, puternic interconectate i opernd n paralel, care urmresc s interacioneze cu mediul nconjurtor ntr-un mod asemntorcreierelorbiologice i care prezint capacitatea de a nva. Ele sunt compuse dinneuroniartificiali, sunt parte a inteligenei artificiale i i au, concepional, originea ca i neuronii artificiali, nbiologie. Nu exist pentru RNA o definiie general acceptat a acestor tipuri desisteme, dar majoritatea cercettorilor sunt de acord cu definirea reelelor neurale artificiale careelede elemente simple puternic interconectate prin intermediul unor legturi numite interconexiuni prin care se propaginformaienumeric.Originea acestor reele trebuie cutat n studierea reelelor bioelectrice dincreierformate deneuroniisinapseleacestora. Principala trstur a acestor reele estecapacitateade anva pe baz de exemple, folosindu-se de experiena anterioar pentru a-i mbunti performanele.1.1. CaracteristiciReelele neurale artificiale se pot caracteriza pe baza a 3 elemente: modeluladoptat pentru elementul de procesare individual, structura particular de interconexiuni (arhitectura) mecanismele de ajustare a legturilor (de nvare).

1.2. Modele ale neuronului artificialSunt mai multe criterii de clasificare a modelelor neuronului elementar, ce implic: domeniul de definiie asemnalelorfolosite, natura datelor folosite, tipul funciei de activare, prezenamemoriei. Dar cel mai utilizat model estemodelul aditiv.

1.3. Arhitecturi

Fig. 1.3.1. Exemple de arhitecturi de reele neurale artificiale

Exist numeroase modaliti de interconectare a neuronilor elementari, dar pot fi identificate dou clase de arhitecturi: cu propagare a informaiei numai dinspre intrare spre ieire, reele de tipfeedforward reele recurente(cu reacie). Un dezavantaj al reelelor neurale l constituie lipsa teoriei care s precizeze tipul reelei i numrul de neuroni elementari, precum i modalitatea de interconectare. Exist cteva tehnici de tippruningsau de tiplearn and grow, dar acestea sunt n intense cercetri.1.4. Algoritmi de nvare Principala deosebire a reelelor neurale fa de alte sisteme (electronice) de prelucrare a informaiilor l constituie capacitatea denvaren urma interaciunii cu mediul nconjurtor, i mbuntirii performanelor. O reprezentare corect a informaiilor, care s permit interpretarea, predicia i rspunsul la un stimul extern, poate permite reelei s construiasc unmodelpropriu al procesului analizat. Acest model va putea rspunde astfel unor stimuli neutilizai nproceseleanterioare de nvare ale reelei RNA. Informaiile utilizate n procesul de nvare pot fi: informaii disponibileapriorisau perechiintrare-ieire (care stabilesc relaii de tipul cauz-efect), iar modul de reprezentare intern urmrete un set de reguli bine documentate. Aceti algoritmi pot fi clasificai dup mai multe criterii cum ar fi:disponibilitatea rspunsului dorit la ieirea reelei,existena unui model analitic,tipul aplicaiei n care sunt utilizai, dar cele mai multe documentaii se rezum la dou clase mari:nvarea supravegheat(care presupune existena n orice moment a unei valori dorite a fiecrui neuron din stratul de ieire) invarea nesupravegheat(n care reeaua extrage singur anumite caracteristici importante a datelor de ieire, n urma unui gen de competiie ntre neuronii elementari). n ultima perioad se remarc nc o clas de algoritmi, algoritmii de nvare folosind un critic, rezultai n urma observaiilor experimentale fcute pe animale, acestia fiind de tipul recompens/pedeaps.

INTELIGENTA ARTIFICIALA

La nceput, crearea i cercetarea inteligenei artificiale s-a desfurat pe domeniul psihologiei, punndu-se accent pe inteligena lingvistic, ca de exemplu latestul Turing. Acest test const ntr-o conversaie n limbaj uman natural cu o main (computer) care a fost programat special pentru acest test. Exist un juriu uman care converseaz cu acest computer, dar i cu un om, prin cte un canal pur text (fr ca ei s se vad sau s se aud). n cazul n care juriul nu poate s-i dea seama care este computerul i care omul, atunci inteligena artificial (programul calculatorului) a trecut testul. Turinga prezis n1950c pn n anul2000vor exista maini (calculatoare) cu 109bytes (1 GB) de memorie care vor putea "pcli" 30% din juriile umane ntr-un test de 5 minute. ns, n timp ce pe de-o parte tehnologia chiar a depit previziunile lui Turing, inteligena artificial este nc departe de a fi realizat. Noile previziuni ale experilor se bazeaz pe aa-numitalegea lui Moore("numrul de tranzistori pe uncircuit integratse va dubla la fiecare 18 luni, prin urmare i puterea de calcul"), "lege" care s-a ndeplinit pentru ultimii 30 de ani destul de bine, i poate c va mai fi valabil nc 5-10 ani. Pentru viitor se sper c noile tehnologii (cuantice, optice, holografice, nanotehnologiile .a.) vor permite meninerea creterii exponeniale, astfel c n maximum 20 de ani computerele s depeasc puterea de procesare a creierului uman .Unul dintre principalii susintori ai acestei ipoteze, pe lngVernor Vinge, este cunoscutul expertRay Kurzweilcu a sa celebrlege a ntoarcerilor accelerate. ns aceste consideraii sunt n general de natur cantitativ, neglijnd din pcate nenumratele faete calitative ale inteligenei umane naturale. Inteligena Artificial poate fi definit ca simularea inteligenei umane procesat de maini, n special, de sisteme de computere. Acest domeniu a fost, n general, caracterizat de cercetri complexe n laboratoare i doar destul de recent a devenit parte a tehnologiei n aplicaii comerciale. n ultimii ani au avut loc numeroase discuii privind filozofia Inteligenei Artificiale i rolul su n dezvoltarea tehnologiilor.

Fig. 2.1 Istoria supercomputerelor Termenul de Inteligena Artificial este ntlnit azi n numeroase publicaii tehnice, medicale, militare, tiinifice, de obicei, cnd vine vorba de aplicaii ce realizeaz performane de care numai omul era socotit capabil: recunoaterea i analiza vocii i a imaginilor, traduceri dintr-o limb n alta, diferite jocuri de inteligen (ah, bridge), luarea unor decizii complexe fr intervenia unui operator uman etc. Iniial, obiectivele Inteligenei Artificiale au fost foarte ambiioase: maina trebuia s rezolve diferite probleme, s nvee din propria experien i din evenimentele exterioare sistemului su, s efectueze raionamente, s conceap noi obiecte cu proprieti prestabilite.

Fig. 2.2. Creterea exponenial a puterii de calcul a computerelor Principalul scop al Inteligenei Artificiale este de a imita ntrutotul creierul uman n modul n care acesta gndete, rspunde i interacioneaz. n pofida nivelului atins de cercettori, acest deziderat nu va fi atins foarte curnd, creierul uman fiind nc o enigm, aproape imposibil de analizat matematic i/sau tradus n limbaj main.2.1. Clasificaren informatic, n general, inteligena artificial e mprit n dou categorii: inteligen artificial puternic (strong AI): prin aceasta se nelege o inteligen artificial, de obicei bazat pe uncomputer, care chiar poate "gndi" i este "contient de sine". inteligen artificial slab (weak AI): o inteligen artificial care nu pretinde c poate gndi, putnd ns rezolva o anumit clas de probleme ntr-un mod mai mult sau mai puin "inteligent", de exemplu cu ajutorul unui set de reguli.Progresul n crearea unei inteligene artificiale puternice este mic. Aproape toate simulrile inteligenei se bazeaz pe reguli i algoritmi obinuii, existnd un progres doar n domeniul celei slabe (de exemplu larecunoaterea verbali ascrisului, latraducerea automatdintr-o limb n alta sau i la jocul deah).

Domenii de cercetare Cercetarea asupra inteligenei artificiale a nceput nc dinanii 1950, fiind mprit n: cea clasic (sau simbolic); aceasta se ocup cu manipularea simbolic a conceptelor abstracte, folosit azi nsistemele expert, i cea conecionist, exemplul cel mai cunoscut fiind reelele neuronale.nanii 1980s-a ajuns la concluzia c ambele abordri au limitri severe, cercetarea n acest domeniu fiind parial abandonat din lipsa de finanare.Principalele aplicaii ale inteligenei artificiale sunt: sistemele expert sistemele ilogica fuzzy algoritmii genetici reelele neuronale agenii inteligeni sistemele inteligente hibride vocea electronicsintetizat recunoaterea automat a formelor (inclusiv a scrisului, a sunetelor i vorbitului), numit nenglezPattern Recognition.

VIITORUL INTELIGENTEI ARTIFICIALE

Teoria conform creia mainile conduse de Inteligena Artificial, care vor prelua controlul asupra lumii este, evident, de domeniul SF. Numeroasele conferine n domeniul roboticii au artat realizri extraordinare din punct de vedere tehnologic i informaional, ce vin n sprijinul umanitii, nicidecum n ameninarea ei. Astfel, roboii actuali sunt capabili s lucreze n medii inaccesibile omului, realizeaz singuri o serie de operaii tehnologice cu precizie ridicat, Inteligena Artificial ce o nglobeaz fiind, de fapt, o prelungire a inteligenei umane care i-a creat.Oamenii de tiin lucreaz deja la diferite modele de maini capabile s nvee, fr a fi programate pentru fiecare aciune ce o vor ntreprinde. Mediul n care funcioneaz i evolueaz i va pune, n mod cert, amprenta asupra personalitii mainii, lucru pe care oamenii l consider, mai degrab, interesant i folositor dect amenintor.Diferitele maini care vor face parte din viaa zilnic a oamenilor vor nva toul despre acetia, fiind gata s reacioneze corect la cea mai simpl comand. Departe de a deveni numai maini de companie, acestea vor veghea, corecta i sprijini omul n deciziile sale.n acest moment este dificil prezicerea cu exactitate a viitoruluiInteligenei Artificiale. Ce se poate, totui, spune acum este c Inteligena Artificial va fi nglobat n aplicaii din ce n ce mai sofisticate. Sigur, se pot imagina identiti umane i maini reunite ntr-o contiin colectiv, structurat ntr-o reea complex, cu abiliti i granie ce vor depi cu mult posibilitile individuale ale unei mini naturale sau artificiale. Scriitorul Francis Heylighen a spus:Un astfel de creier global va funciona ca un sistem nervos pentru un superorganism social, un sistem integrat format din ntreaga societate uman. Clieul lets put our minds together on this problem vadeveni realitate, permind oamenilor i mainilor s-i combine capacitile individuale pentru a rezolva probleme n domenii diverse, de la teoria fizicii, la cercetri n medicin, explorarea spaiului cosmic etc.

CONCLUZIIn viitor computerele vor dispune de Inteligen Artificial, dar, n mod sigur, diferit de cea uman. n numeroase situaii, oamenii sunt influenai de emoii, acestea fiind adevratele motivaii ale raionamentului i aciunii lor. n cazul inteligenei artificiale, motivaiile vor fi total diferite.

Bibliografiehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Inteligen%C8%9B%C4%83_artificial%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Re%C8%9Bea_neural%C4%83http://www.catia.ro/articole/ai/ai.htm#viitorulhttp://scs.etc.tuiasi.ro/iciocoiu/courses/DSP/course5/capitol2_NN.pdf