O que é IA ? Inteligência + Artificial O que é inteligência? Qual a natureza do artificial?
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O que é IA ?
Inteligência + Artificial
• O que é inteligência?• Qual a natureza do artificial?
Filosofia e IA
• Propõe questionamentos importantes:• Como uma conclusão pode ser válida?• Qual a natureza do conhecimento?• Qual a relação conhecimento e ação?• Causalidade ou coincidência?
Grandes debates filosóficos
IA Fraca x IA Forte (consciência)
Agentes Inteligentes
• É qualquer coisa que tenha:– Percepção: sente, percebe, vislumbra o seu meio através de
sensores.– Ação: realize atos, age sobre o seu meio através de efetuadores.
• Exemplos: – Seres humanos:
• Percepção: Olhos, ouvidos, olfato, etc.• Ação: mãos, braços, pernas, etc.
– Robôs:• Percepção: câmeras, sensores IR, etc.• Ação: Braços mecânicos, motores, etc.
Agentes Inteligentes
• “ingredientes” de um Agente inteligente:– Mecanismos de percepção– Mecanismo de aprendizado– Representação do conhecimento– Função objetivo
Problemas
• Automatização de sistemas de potência– Rios, barragens, turbinas... Onde haja perigo para
a vida humana
Problemas
• Produção de histórias interativas– Permitir interação com o usuário;– Modelar comportamento e personalidade (ex:
tamagotchi)
Problemas
• Observações Ininterruptas– Ex.: Lombadas eletrônicas. Estas substituem a
necessidade de um guarda (ser humano) de estar fiscalizando o trânsito.
Problemas x Soluções
• Problemas demandam soluções – Soluções podem ser providas:• Pelo programador do sistema• Encontradas computacionalmente
– Soluções computacionais envolvem :• Estruturas de dados e procedimentos
Intuições Gerais sobre o tema
• E se a solução de um problema for um ponto(s) num espaço ?
• E se a solução de um problema puder ser encontrada por um raciocínio?
Busca (força bruta) – O quê?
• Tipo de busca que enumera todas as possíveis soluções e examina-as todas;– Método caro (memória/processador)– Risco de explosão combinatorial– =“Blind Search Methods”
Busca (força bruta) – Por quê?
• É possível ser melhorado:– Reordenando o espaço de buscas– Reduzindo o espaço de buscas– Incluindo conhecimento anterior– Incluindo heurísticas
Busca (força bruta) – Como?
• Busca em largura (“Breatdh-first”)– Primeiro busca soluções eqüidistantes da “raiz”– Usa filas
Busca (força bruta) – Como?
• Busca em profundidade (“Depth - first”)– Segue “trilhas”– Improdutivo para caminhos longos– Usa pilhas
Busca - Heurísticas
• Aproximação de soluções;• Não segue um percurso claro mas se baseia na
intuição e nas circunstâncias a fim de gerar conhecimento novo;
• Usa algum tipo de função para estimar o custo da busca;
• Assume que função é eficiente;• Foca em alguns “caminhos” em detrimento de
outros.
Prática
• Apresente a ordem de visita dos nós da árvore da Figura 1 para cada uma das estratégias abaixo (escolha nós mais à esquerda na árvore em todos os casos): – Busca em profundidade – Busca em largura
Agentes solucionadores de problemas
• O que é um problema em I.A.?• Como formulá-lo?• Como buscar a solução do problema?– Busca cega– Busca Heurística
• Quais são os tipos de problemas?• Quais são as aplicações?
Solução de problemas: definições
• Um problema em IA é definido em termos de...– Um espaço de estados possíveis, incluindo:• Um estado inicial• Um (ou mais) estado final = objetivo• Exemplo: dirigir de uma cidade “A” a uma cidade “B”
– Espaço de estados: todas as cidades da região
– Um conjunto de ações (ou operadores) que permitem passar de um estado a outro
Prática• No jogo da jarra d'água, temos 2 jarras, uma com capacidade para 3 litros
(A) e outra com capacidade para 4 litros (B). Inicialmente, A e B estão vazias. Podemos encher cada jarra com água de uma torneira T, podemos esvaziar qualquer jarra jogando a água fora, ou passando água de uma jarra para outra. Queremos encontrar um conjunto de operações que deixe exatamente 2 litros de água na jarra B. (Uma solução complicada: encher A com água da torneira, despejar conteúdo de A em B, encher A novamente na torneira, despejar conteúdo de A em B até B encher, jogar fora água de B, despejar conteúdo de A em B.) – Formular o espaço de busca deste problema:
• Descrevendo o estado inicial • Apresentar a condição que testa se os estados são estado final • Defina os operadores e apresente descrições precisas (algorítmicas) da função de cada
operador. – Desenhe um grafo contendo todos os nós distintos do espaço de busca até o
nível três e mostre o caminho da solução.
Medida de Desempenho na busca
• Desempenho de um algoritmo de busca:– O algoritmo encontrou alguma solução?– É uma boa solução?
• Custo de caminho (qualidade da solução)– É uma solução computacionalmente barata?
• Custo da busca (tempo e memória)
• Custo total:– Custo do caminho + custo da busca
• Espaço de estados grande– Compromisso (conflito) entre a melhor solução e a solução mais
barata
Problemas de Heurísticas
Figura 1 Ilustração de mínimos locais e mínimo global
São sistemas que empregam o conhecimento humano para resolver problemas que requererem a presença de um especialista.
• São sistemas inteligentes que armazenam e processam conhecimento adquirido de especialistas em uma área de conhecimento.
• São sistemas de apoio à decisão que reúnem conhecimentos acerca de áreas específicas e que são capazes de simular o comportamento humano diante de situações a eles apresentadas.
Sistemas Especialistas - Definições
Entrevistas (estruturadas ou não estruturadas)
Tracking methods (análise de protocolos e observação)
Manual
especialista
Base de conhecimento
Engenheiro de conhecimento
documentação
codificaçãoexplicitação
Ajuda ao especialista
Ajuda ao engenheiro de conhecimento (editores, documentadores, etc.)
Semi-automáticos
especialista Ferramentas interativas de entrevista
Base de conhecimento
Engenheiro de conhecimento
Aprendizado de máquinas
Automático
Casos e exemplos Indução automática Regras
Capacitar não-especialistas
Servir de assistente a especialistas
Servir de repositório de conhecimento valioso
• Apoio à decisão: ajuda o "tomador de decisões" a lembrar-se de tópicos ou opções;
• Tomada de decisão: toma a decisão no lugar de uma pessoa (uso mais comum).
Utilidade