Inteligência Artificial · Missionários contra canibales 8 queens. Outras questões de interesse...
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Inteligência Artificial
Prof. Angel Alberto Vazquez Sánchez
Métodos de resolução de problemas
Objetivos
I N T E L I G E N C I A A R T I F I C I A L
Caracterizar a busca como um método para resolver problemas a partir de seus elementos fundamentais
BibliografíaBello, Rafael, Curso de Métodos de
Solución de Problemas para la Inteligencia Artificial, 1998.
Tyugu, Enn, Algorithms and Architectures of Artificial Intelligence, , 2007.
Konar, Amit, Artificial Intelligence and Soft Computing , Behavioral and Cognitive Modeling of the Human Brain, , 2000.
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Jogos
I N T E L I G E N C I A A R T I F I C I A L
8 puzzle
8 queensMissionários contra canibales
Outras questões de interesse
Reconheça personagens
Diagnosticando uma doença
Descubra o conhecimento implícito
em bases de dados.
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Características dos problemas anteriores
Não existe uma solução algorítmica conhecida, ou
A solução conhecida é tão complexa que uma implementação computacional prática não é possível
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Solução de problemas
A resolução de problemas é uma forma
muito complexa de raciocínio que
requer a geração e assimilação de
novas estruturas de memória para
responder a uma pergunta.
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Solução de problemas
No processamento da informação, a
abordagem dada à resolução de
problemas foi tentar traçar o gráfico da
seqüência de eventos desde a
formulação do problema até sua
solução final.
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Métodos
1. A aplicação de uma fórmula explícita que dá a solução.
2. O uso de uma definição recursiva.3. O uso de um algoritmo que converge
para a solução.4. A aplicação de outros processos, em
especial de tentativa e erro.
Sempre que possível, o primeiro método é o melhor.
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Métodos
1. A aplicação de uma fórmula explícita que dá a solução.
2. O uso de uma definição recursiva.3. O uso de um algoritmo que
converge para a solução.4. A aplicação de outros processos, em
especial de tentativa e erro.
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Métodos
1. A aplicação de uma fórmula explícita que dá a solução.
2. O uso de uma definição recursiva.3. O uso de um algoritmo que
converge para a solução.4. A aplicação de outros processos, em
especial de tentativa e erro.
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A busca
A resposta foi desenvolver novas
técnicas de resolução de problemas,
semelhantes às humanas, uma das
mais importantes foi a busca.
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A buscaA busca por I.A. procura uma maneira
que conecta a descrição inicial do
problema com uma descrição do estado
desejado para o problema, ou seja, o
problema foi resolvido. Esse caminho
representa os passos para resolver o
problema.
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Métodos de Búsqueda
Métodos relatados heuristicamente (Hill Climbing, Best-First, A*,Recursive Breadth First Search).
Métodos Locais (Simulated Annealing, Local Beam Search, Búsqueda Tabú).
Métodos populacionais. Algoritmos genéticos, Swarm Intelligence.
Busca com adversários.
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Algoritmo general
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function General_Search(Problem, Strategy) return Solução;Inicialize a árvore de pesquisa usando o estado inicial ou FailLoop do if nenhum nó para expandir e retornar Fails Selecione um nó de folha para expandir de acordo com a Estratégia. if o nó contém um estado meta then return Solução else expanda o nó e adicionar nós resultantes espaço de busca.end loop.
end
Busca
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Existem diferentes alternativas para realizar a pesquisa. Do ponto de vista, podemos apreciar três alternativas:
aleatório,cego edirigido.
Buscas
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Em relação à direção de busca
Dirigido por dados (para frente)Direção dirigida (para trás)
Definição formal
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•Estado inicial•Possíveis ações (operador)
•Espaço de estado•Caminho no espaço de estado •Critério objetivo (meta?)
•Custo de um caminho•Solução (caminho)
•Custo da busca (tempo e memória)
•Custo total da busca (custo caminho + busca)
Exemplos
8 puzzleMissionários e canibais
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Estratégia de busca (EB)O EB define os critérios para selecionar o próximo nó a ser expandido. É avaliado por:
Completude: A estratégia garante a busca de uma solução quando existe?
Complexidade do tempo: quanto tempo demora para encontrar uma solução?
Complexidade do espaço: quanto memória é necessária para realizar a pesquisa?
Optimalidade: A melhor solução é alcançada mesmo quando há várias soluções diferentes?
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Classificação
Em geral e muitas vezes as estratégias de busca são:● busca exaustiva, (examine o espaço do estado completamente)
● busca cega (não existe informação para decidir qual nó se expandirá)
● busca informada ("algumas informações" estão disponíveis na proximidade de cada estado em um estado objetivo).
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Busca Cega
Exploração sistemática da árvore de busca sem informações.
Tipos de busca: Busca (primeiro) em profundidade
(depth first search). Busca (primeiro) em amplitude
(breadth first search).
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Busca em profundidad
Estratégia: expandir os nós mais profundos
primeiro
se alguém chegar a um nó sem sucessores, recuar e expandir o próximo nó mais profundo
Resultado: o método está explorando um
"caminho atual"
nem sempre o nó está profundidade mínima
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Secuencia: a, b, d, h, d, b, e, i, e, j
a
b c
d e f g
i jh k
f
h
d
ih
Busca em profundidad
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Vantagens● Memória baixa: apenas armazena nós do caminho atual.
● Ele pode encontrar uma solução sem examinar muito do espaço estadual.
Desvantagens● Pode cair em ciclos infinitos, se não controlados.
● Você pode explorar desnecessariamente estradas longínquas e não promissoras.
Busca em profundidad
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Pesquisando a árvore por níveis, a Pesquisando a árvore por níveis, a partir do nó raiz.partir do nó raiz.
Explore progressivamente em Explore progressivamente em camadas do mesmo gráfico de camadas do mesmo gráfico de profundidade.profundidade.
Busca em amplitude
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Busca em amplitude:
Estratégia: gerar a árvore por níveis de
profundidade
expandir todos os nós do nível i, antes de expandir os nós do nível i + 1
Resultado: primeiro considere todos os
caminhos do longitude 1, então os caminhos do longitude 2, etc.
O estado alvo de menor profundidade é encontrado
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Eles levam várias estradas. Se qualquer solução atual for objetivo: FIN
Se nenhum for: Formule todos os caminhos novos dos
atuais (adicionando um arco) e siga a pesquisa
Não há necessidade de se retratar.
Busca em aplitude
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CONCLUSÕES
I N T E L I G E N C I A A R T I F I C I A L m l i c e a @ u c i . c u
Estudo Independente
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Faça uma definição formal do problema tic-tac-toe (3 em uma linha) para ser resolvido por um método de busca.