Umjetna Inteligencija (FSR, Mostar)

7/27/2019 Umjetna Inteligencija (FSR, Mostar)

1/40

1. Inteligencija, sustav, proces, stanje?

Inteligencijalat. (inteligere razabirati, umom shvaati, razumijevati)1. naziv za radnike kod kojih prevladava umni rad nad fizikim (inenjeri, lijenii,

asnii, slubenii dravnog aparata)! historijski je inteligenija nastala uslijed

odvajanja umnog rada od fizikog .". # dnevnom govoru$ sposobnost snalaenja u novim prilikama, sposobnost rje%avanja

problema i iznalaenja novih prilago&enih reakija! proniavost, proniljivost,razumijevanje, razboritost! o%troumnost, bistrina uma, pamet, obrazovanost,naobrazba, izobraenost, uenost, visoka kvalifiiranost!

' nteligenija svojstvo uspje%nog snalaenja jedinke u novim situaijama.' nteligenija opa sposobnost mi%ljenja pri rje%avanju problema.' nteligenija svrsishodno i prilagodljivo pona%anje u danim okolnostimaSustav je skup interaktivnih elemenata pasivnog djelovanja koji su me&usobno povezanivezama odre&enog stupnja jaine koji sadre tri osnovne funkije i to$

funkiju upravljanja, funkiju proesa rada i funkiju kontrole roka

i ima za ilj da ulazne komponente transformira u izlazne komponente.Proces podrazumijeva djelovanje, aktivan rad, sustava odnosno postupak promjene stanjaelemenata sustava u vremenu. *ri ovome se ima u vidu takva promjena stanja koja dajeodre&en, potreban i dovoljan, efekt.Stanje - *od pojmom stanja podrazumijeva se skup podataka koji daju potpunu informaiju oradu sustava i elementima okoline u pro%losti potrebnu za projektiranje pona%anja sustava u

budunosti. +tanje je prema tome funkija vremena. ormalnim razmatranjem ulaznoizlaznihrelaija sustava dolazi se do preiznije definiije stanja. -ko je sustav odre&en komponentama

koordinatama vektora ulaza u i izlaza ionda se sustav moe opisati relaijom$ +( u, i) / 0 dje su ui ivektorske funkije vremena, odre&ene u vremenskom intervaluto 2 t 2 t1 *ri ovom u i i uzimaju vrijednosti iz zadanih podskupova u i i odgovarajuihfunkionalnih prostora, odnosno moe se napisati da je$ u u i i izuavanje sustava predstavlja u stvari proes izuavanjarelaija + tj. veza izme&u ulaza iizlaza i predvianja pona%anja pojedinanih i sklopa komponenti s iljem garantiranja

projektiranih efekata sustava. *riroda objekta pri ovim izuavanjima nije od posebnogutjeaja. +ustav je naje%e veoma sloena dinamika jelina iji su parametri linearnih,nelinearnog ili kombiniranog karaktera. 3omponente ulaznih i izlaznih veliina su razliitekvalitativno i kvantitativno a funkije su vremena, s obzirom na razlike u vremenu pojave %toodre&uje potrebu sposobnosti akumuliranja sustava. 4remenske razlike pojave stanja suodre&ene postupkom transformiranja komponenti ulaza u komponente izlaza pri emu se

ovdje pod postupkom podrazumijeva nain transformiranja komponenti.


2/40

2. Efekti transformacije?

zuavanje sustava predstavlja u stvari proes izuavanjarelaija + tj. veza izme&u ulaza iizlaza i predvianja pona%anja pojedinanih i sklopa komponenti s iljem garantiranja

projektiranih efekata sustava. *riroda objekta pri ovim izuavanjima nije od posebnog

utjeaja. +ustav je naje%e veoma sloena dinamika jelina iji su parametri linearnih,nelinearnog ili kombiniranog karaktera. 3omponente ulaznih i izlaznih veliina su razliitekvalitativno i kvantitativno a funkije su vremena, s obzirom na razlike u vremenu pojave %toodre&uje potrebu sposobnosti akumuliranja sustava. 4remenske razlike pojave stanja suodre&ene postupkom transformiranja komponenti ulaza u komponente izlaza pri emu seovdje pod postupkom podrazumijeva nain transformiranja komponenti. *otreba sposobnostitransformiranja i akumuliranja uvjetuje osnovni oblik sustava prema slii.

5vdje je $+ sustav iji je rad odre&en proesom postupne promjene stanja u funkiji vremena.

u ulazni vektor koji odre&uje veliinu djelovanja na proes rada sustava i utjee napona%anje sustava a ima komponente6u ( u / 1, ", 7, 8m)3omponente ulaznog vektora mogu biti, u opem sluaju kontrolirane i nekontrolirane.3ontrolirane veliine su funkija vremena i stanja sustava. 9ekontrolirane veliine susluajnog karaktera i na njih promatrani sustav nema utjeaja. #lazne veliine sustava zaobradu su naje%e kontrolirane i po pravilu se mogu mjeriti na relativno jednostavan nain. #osnovi su to elementi$ materijal, energija i informaija

i izlazni vektor koji predstavlja rezultat rada sustava i karakterizira proese u sustavu asadri komponente 6i (i / 1, ", 7,8 n)# radu sustava osnovne izlazne komponente su$ *roizvod, :ransformirana i utro%ena energijai nformaija o stanju.

-ko stanje sustava (prijenosnu funkiju) obiljeimo sa + tada je mogue izme&u veliinasustava postaviti relaiju$ 6i(t) / + 6u(t) pri emu su 6u(t) i 6i(t) komponente ulaznog, odnosnoizlaznog vektora u funkiji vremena. *romjena ulaznih veliina uzrokuje promjenu izlaznihveliina. 9a ovaj nain ulazne veliine su uzroi a izlazne posljedie proesa rada sustava.+ustav u proesu rada elemenata sustava omoguuje transformiranje ulazne u izlaznu veliinu

pri emu se nastoji da efekti transformiranja budu maksimalni. 4eliine efekatatransformiranja ovise u prvom redu od$

3valitete ulaznih komponenti, ;fekata rada elemenata sustava, 3valitete uklapanja elemenata sustava u jelinu,

#tjeaja okoline na sustav


3/40

rezultata su usvojenih postupaka ili aktivnosti$ :ehnolo%kog karaktera i 3araktera ljudskograda.


4/40

3. Klasifikacija i vrste sustava?

Klasifikacija sustavapredstavlja njihovo razvrstavanje u razrede prema nastanku, ilju itd.+ustave moemo podijeliti prema$

9ainu nastanka (prirodni, umjetni) +tupnju apstrakije (apstraktni i realni) 5dnosu prema okolinu (otvoreni, zatvoreni i djelomino otvoreni) unkiji vremena (statine, dinamine) +tupnju odre&enosti ( deterministiki, stohastiki, nedeterministiki) :ipu funkioniranja (linearni, nelinearni) +tupnju sloenostikompleksnosti (jednostavni, sloeni) +tabilnosti (stabilni, nestabilni, indiferentni)

Prironi sustavisu sustavi koji su nastali neovisno od ovjekove volje, odnosno bez utjeajaovjeka, te se pona%aju, razvijaju, rasti i raspadaju pod utjeajem prirodnih zakona. :o su na

primjer astronomski, geofiziki, biolo%ki, ekolo%ki itd.!e"ni#ki sustavisu takvi sustavi koje je napravio ovjek s namjenom da olak%a svoj rad iivot u proesu ostvarivanja svojih iljeva.


5/40

*rste inteligentni" sustava+utonomni sustavi, koji samostalno planiraju akije u realnomsvijetu, kao na primjer roboti na tekuoj trai. Sustavi porke, koji sudjeluju pridono%enju odluka, makar samostalno ne mogu djelovati. Savjetoavni sustavi, koji

posjeduju informaiju, s pomou koje upravljaju u ilju postizanja bolje uinkovitosti.


6/40

. Prironi sustavi i nji"ova pojela?

Prironi sustavi su sustavi koji su nastali neovisno od ovjekove volje, odnosno bez utjeajaovjeka, te se pona%aju, razvijaju, rasti i raspadaju pod utjeajem prirodnih zakona. :o su na

primjer astronomski, geofiziki, biolo%ki, ekolo%ki itd.

Pojela+ materijalni$ prirodni (ivi i neivi) umjetni (neivi) nematerijalni$ umjetni (neivi)

*rirodni ivi sustavi$ ljudi, ivotinje.*rirodni neivi$ voda, kamenje, staklo.#mjetni neivi$ kue, automobili, raunala# drugoj skupini (nematerijalni) spadaju samo neivi sustavi reimo raunalni programi( funkije, aritmetiki operatori, numerike konstante, logini operatori, logine konstante..#re&eni sustavi, reimo drava tako&er spada u ovu skupinu, jer ona predstavlja umjetnuorganizaiju koja opredjeljuje (ure&uje) temeljne odnose izme&u njenih elemenata.

/. Evolucija?

+vaki sustav je ukljuen u okolinu, drugim rijeima on je postavljen u okolini i u toj okolinivr%i svoju funkiju kriterija. +ustav i okolina su kategorije koje se neprestano mijenjajudopunjuju i izmjenjuju informaije. 4eza izme&u sustava i okoline je esto nejasna i veomasloene.+ustav se nastoji prilagoditi okolini i formirati harmonian sklad u me&usobnom djelovanju.zloen razliitim utjeajima sustav formira svoj takozvani obrambeni mehanizam putem

kojeg se sustav poku%ava usuglasiti s okolinom. 9aziva se E*$0I). +lika prikazujeutjeaj okoline na sustav i obratno.

Meusobni odnos okoline i sustava+ustav u vremenu sazrijeva i uvijek iznova se mora prilago&avati utjeaju okoline. 9aravnoovo je ujedno uvjet opstanka sustava. # krugu neprestanog prilago&avanja nema nieg stalnog

jer znanost, tehnologija i ostalo stalno se razvijaju i te promjene treba pratiti i koristiti za ovaprilago&avanja. ;voluijsko sazrijevanje i rast sustava prouzrokuje$

samoorganizaijsko povezivanje osnovnih komponenti (kod ivih sustava) i entralno usmjereno povezivanje osnovnih komponenti (kod umjetnih sustava)


7/40

. 4ijerar"ijska struktura sustava?

3od (ivi" sustava hijerarhijska struktura je posljedia samoorganizaijskih i distributivnihtokova, koji potiu od osnovnih komponenti (ivih elija) ka bolje organiziranim stanjima.ntegraijski proesi teku odozdo na gore i nisu entralno nadzirani. 5snovne komponente su

autonomne jedinke, koje s drugima komponentama tvore vrlo sloene hijerarhijske strukture.:e strukture se odlikuju velikom prilagodljivo%u i inteligentnim pona%anjem pod utjeajemnepredvidivih doga&aja u okolini. *riroda najprije zasnuje sastavne dijelove pa iz njihsastavlja sloenije uzorke. +lika prikazuje hijerarhijsku strukturu ivih sustava.

?a ive sustave je znaajno da tokovi izgradnje i zdruivanja teku u istom smjeru i odvijaju seistovremeno. 5ba proesa teku spontano i bez unaprijed postavljenog ilja.3od umjetni" sustava, koji su plod ovjekovog stvaranja (na primjer$ proizvodi,

konvenionalni raunalni programi), hijerarhijska struktura nastaje entralizirano i prisilno,odozgo prema dole, deterministiki i s unaprijed postavljenim iljem. 9ajprije se definirakonfiguraija jeline, zatim slijedi stvaranje osnovnih sastavnih dijelova i na kraju integraijasastavnih dijelova u jelinu koja vr%i funkiju ilja (sustav). @roj prouenih putova za izraduumjetnoga sustava je zbog manjeg broja i unikatnosti osnovnih komponenti razmjerno manja.?ato je razumski pristup pri definiranju i izradi neizbjean i iz aspekta dana%njeg nainaizrade je jedini mogu.


8/40


9/40

5. vjeti opstanka sustava

+ustav u vremenu sazrijeva i uvijek iznova se mora prilago&avati utjeaju okoline.

6. Inteligentni sustavi, %na#ajke i svojstva, funkcije inteligentni"sustava moel inteligentnog sustava?

'na#ajkeAovjek je inteligentan +ustav je inteligentannteligentan sustav ?ralni sustav ovjeka5vo se moe postii *riroda na% partner *rirodu kopirat7unkcije inteligentnog sustava+

1. *rikupljanje i obrada informaija". nterakija s vanjskim svijetom (radnom okolinom)

7. 3omunikaija s ovjekom i Bili s drugim inteligentnim sustavimaC. *rikupljanje znanja (uenje)D. Eukovanje znanjemF. 5brada znanja i zakljuivanjeG. *laniranje

nteligentni sustav je svaki sustav koji pokazuje sljee8a svojstva$1. Poka%uje prilagoljivo ciljno usmjereno ponaanje 9engl. goal-oriente:e"avior;+ Heljeni ilj ili iljeve predoiti podiljevima i rabiti znanje o operaijama i

postupima koji prevode eljeni ilj u slijed akija. -ko neki od podiljeva nije ostvarivsustav trai alternativni put prema konanom ilju sustava.2.#i na temelju iskustva+ +ustav ima algoritme za automatsku modifikaiju strukture ifunkija na temelju iskustva koja stie u radu uenje podrazumijeva da sustav moe

prikupljati, prikazivati i upotrebljavati znanje.3.Koristi velike koli#ine %nanja+ 3oliina znanja pohranjena u sustavu mora biti slinakoliini znanja koju posjeduje ovjek da bi rije%io takav problem..Poka%uje svojstava svjesnosti+ +ustav ima sposobnost obja%njavanja svojeg pona%anja,nadgledanja i dijagnoze stanja, te oporavka u sluaju pogre%ke./.Komunicira sa #ovjekom prironim je%ikom i govorom+ +ustav mora komuniirati saovjekom i drugim inteligentnim sustavima na Iprijateljski nainJ zato upotrebljava prirodni

jezik i govor. :akva komunikaija podrazumijeva baratanje i dvosmislenostima i gramatikineispravnim reeniama.

.!olerira pogreke i nejasno8e u komunikaciji.5.$govara u stvarnom vremenu.


10/40


11/40


12/40

1>.#enje i vrste u#enja?

# prirodi, iskustvo mijenja stanje nekog ivog organizma tako da novo stanje funkionirabolje u istovjetnoj situaiji. :aj proes se naziva u#enje. 3od strojnog uenja je taj proesformaliziran kroz matematikoalgoritamske podloge, tako da se kod inteligentnih sustava

primjenjuju razliite strategije uenja koje koriste prinipe umjetne inteligenije. # zavisnostiod naina zakljuivanja i nakon toga dono%enja odluka o akijama koje e inteligentni sustav

poduzeti, izvr%ena je klasifikaija strategija strojnog uenja.3lasifikaija strategija uenja je prije svega zasnovana na stupnju zakljuivanja koji se traikod onog koji ui, a %iroko je prihvaena sljedea podjela na$ rutinsko uenje, uenje na osnovu instrukija, deduktivno uenje, induktivno uenje, uenje na osnovu analogije.

Rutinsko uenjeje najnii nivo strojnog uenja, kao i uenja uope. 5vaj vid uenja se svodina znanje koje je direktno ugra&eno u inteligentni sustav, kroz programiranje ili krozimplementiranu jednostavnu bazu podataka. 9ikakvo dodatno proesiranje ili transformaije

podataka nisu potrebni da bi se sustav koristio, %to praktino znai da se ovakvo uenje moepoistovjetiti sa Puenjem napametP koje je prepoznatljivo kod ovjekovog uenja.Uenje na osnovu instrukcija je zasnovano na steenom znanju od uitelja ili knjige, atransformirano je u interni oblik kroz zakljuke koje mora da izvede uenik strogo drei sedanih instrukija.

Deduktivno uenje podrazumijeva da uenik ili sustav koji je podvrgnut uenju moradeduktivnim zakljuima izvr%iti transformaiju znanja, i da kroz preformuliranje,kompilaiju i organizaione proedure do&e do istinite originalne formulaije.

Induktivno uenjese svodi na klasifikaiju steenih iskustava u odgovarajue kategorije ilikonepte. 5vaj vid uenja ima mnogo pod kategorija, poput uenja kroz primjere i uenjakroz eksperimentiranje. #enje kroz primjere ukljuuje proes akviziije, tako %to se opisiopeg konepta zakljuivanja, kroz skup primjera dobivenih od uitelja, okruenja ili preko

baze znanja samog uenika, proslje&uju ueniku. #enje kroz eksperimentiranje koristikonept koji je dovoljno generalan da moe objasniti mnoge pozitivne primjere, tako da ako

je izvor primjera okruenje, uenik mora biti u mogunosti izvr%iti eksperimente od kojih edobiti valjane odzive.Uenje na osnovu analogijekombinira deduktivne i induktivne vidove uenja. *rvi korak jevezan za induktivno zakljuivanje, koje je neophodno da bi se na%la zajednika pod strukturaizme&u domena problema koji se rje%ava i jednog od analognih domena koji su memorirani

kao egzistirajua baza znanja. +ljedei korak podrazumijeva preslikavanje mogueg rje%enjaiz selektiranog analognog domena u domenu problema preko deduktivne logike.


13/40

11.Karakteristike op8eg moela u#enja-popratiti primjerom?

?a uenje se kae da predstavlja rezultat interakija izme&u onog tko ui i vanjskog svijetaokruenja, na osnovu proesa odluivanja o svakoj novoj akiji. Nogue je konstatirati da seuenje svodi na %irok opseg akija koje mogu biti vezane ponekad i za trivijalno memoriranje

iskustava, kao i za veoma kompleksno zakljuivanje koje je bazirano na kombinaijipojedinih opisanih vidova uenja. # literaturi se moe prepoznati poku%aj da se definira opimodel uenja, koga naje%e ine etiri konepijska elementa$ element uenja (to moe bitiovjek, stroj,...), element realizaije, element kritike i generator problema (slika).

;lement realizaije je odgovoran za izbor akija, a modifiira se u ilju boljeg rje%enja u tokurealizaije akija, i to na osnovu znanja i povratnih veza koje ukazuju kako je element uenjarealizirao prethodni nivo znanja. :e povratne veze se dobivaju od elementa kritike koji koristiinformaije o standardnim performansama sustava koji ui, kako bi, na osnovu senzorskeinformaije o prethodnoj realizaiji nauenog, uope do%lo do modifikaije elementarealizaije kroz stalnu dvosmjernu komunikaiju sa elementom uenja (promjene znanje).enerator problema, na osnovu iljeva uenja, ima zadatak da predloi nove akije, slino

onome %to rade znanstvenii kada izvode svoje nove istraivake eksperimente.


14/40

nteligentni sustavi, u okviru inteligentnih tehnolo%kih sustava, su bazirani na primjeniumjetne inteligenije, odnosno strojne inteligenije. Strojnu inteligencijumoemo definiratikao sposobnost duplikaije mogunosti senzorskog proesiranja i dono%enja odluka unutarraunara. . st. eorge @ool razra&uje algebru logike u kojoj se algebarska simbolikakoristi za operaije pojmovima pri logikom izvo&enju. 9jegova binarna algebra predstavljaosnovu dana%njih digitalnih raunala.U ;nglez -lan :uring i -merikana *ost 1>7F. god. neovisno jedan o drugom objavljujuradove iz oblasti matematike logike i iznose mogunosti univerzalnog transformatora

informaija. Ead -.:uringa TEaunski strojevi i inteligenijaT jedan je od prvih radovavezanih za strojnu (umjetnu) inteligeniju. :uringov test za Smjerenje inteligenijeT strojeva


15/40

predstavlja jedini do sada priznati standard u ovom domenu. Ne&utim, tek pojavom prvograunara S;letroni 9umerial ntegrator -nd =omputerT (;9-=), kojeg su 1>CD.god.izmislili NauhlM i K.*resper ;kert moe se govoriti o inteligentnim strojevima.U 3rajem D0tih do sredine F0tih godina pro%log stoljea problematika umjetne inteligenije

bila je dosta rasplinuta izme&u fantastike, ma%te, potenijalnih mogunosti i praktinih

ostvarenja.U DF.god. nasastanku tada%njih pet vodeih znanstvenika iz oblasti raunarskih znanosti. +am izraz jeuveden da bi se %to vi%e naglasile i %to lak%e objasnile mogunosti buduih raunara iraunarskih programa.


16/40

1.!uringov test?

3onano dolazimo do najtee rijei misliti. Eadije nego poku%avati definirati ovu rije,:uring je predloio test, !uringov test, kojim bi se moglo odluiti da li je ili ne odre&enama%ina inteligentna ili ne. :est je u originalu opisan kao igra.

graju se troje ljudi, mu%kara (-), ena (@) i ispitiva (=) koji moe biti bilo kojeg spola.spitiva ostaje u sobi odvojeno od drugo dvoje (komuniira s njima preko teletipa). 5bjektigre za ispitivaa je da odredi tko je od ono dvoje mu%ko, a tko ensko. ?na ih po oznakama i W, i na kraju igre kae ili I je - i W je @J ili I je @ i W je -J. spitivau je dopu%teno da

postavlja pitanja - i @ prema$ =$ Ooe li , molim vas, rei mi duljinu njegove ili njene koseQ *retpostavimo da je u

stvari -, tada - mora odgovoriti. - ima za ilj u igri da poku%a natjerati = da napravipogre%nu identifikaiju.

=ilj igre treeg igraa (u ovom sluaju @) je da pomae ispitivau.+ada se pitamo$ IRto e se dogoditi kada ma%ina preuzme ulogu - u ovoj igriQJ Ooe liispitiva odabrati pogre%no isto esto kad se igra ovako kao %to bi pogrije%io kad se igraizme&u mu%kara i eneQ 5va pitanja zamjenjuju na% original INoe li ma%ina mislitiQJ:uringov test je esto pojednostavljen na jedan u kojem stroj poku%ava uvjeriti ljudskogispitivaa da je ovjek. Eazne verzije ovog jednostavnijeg testa su postavljene, i zato %to jemogue ak za neke vi%e trivijalne strojeve da prevare ljudskog ispitivaa na neko vrijeme,

jednostavna verzija se obino ne uzima kao veoma koristan test inteligentnog stroja.!uringov test5snovna zamisao :uringovog testa igra imitaije Nu%kara (-) Hena (@) spitiva (=) mu%kara ili ena

ilj igre+ *ostavljanjem pitanja = mora odrediti koji je od dvoje ispitanika mu%kara a tkoenailj igre + #putiti = na pogre%nu identifikaijuilj igre =+ *omoi ispitivau =Rto e se dogoditi ako strojpreuzme ulogu igraa -Q

Ooe li ispitiva = praviti jednak broj pogre%aka kao u igri u kojoj sudjeluju mu%kara i enaQ-ko je broj pogre%aka jednak onda je stroj inteligentan (prema -. :uringu)5ekivane sposobnosti i svojstva (inteligentnog) stroja$ obrada prirodnog jezika prikaz (predstavljanje) znanja automatsko zakljuivanje


17/40

1/.Prakti#an pristup umjetnoj inteligenciji, uspore:a #ovjek ra#unalo?

Eazmotrimo jedan vi%e prakti#an pristup$ #mjetna inteligenijaje znanstvena oblast u kojojse istrauje kako da se naprave raunari koji bi uspje%no radili stvari koje u ovom trenutkuljudi rade bolje.

5va definiija tei odre&ivanju pribline granie oblasti kojom se bavi umjetna inteligenija.5na, dodu%e, govori samo o trenutnom stanju znanosti, odnosno razvoja raunara i programa,kada ukazuje na stvari koje ljudi rade bolje od strojeva. 9ejasno je da li neka oblast u kojojraunari nadma%e ljude automatski izlazi iz okvira umjetne inteligenije. :ako&er, nisuobuhvaeni problemi od potenijalno velikog znaaja koje trenutno ne rje%avaju ni ljudi niraunari. pak ova definiija predstavlja dobar okvir za teme koje obra&ujemo jer izbjegavafilozofske zamjerke, kako po pitanju SumjetneT, tako i po pitanju SinteligenijeT.

9a osnovu navedene definiije moemo konstatirati da je glavni ilj umjetne inteligenije$razviti raunare koji su korisniji od danas postojeihili pak objasniti principe na kojima seinteligencija zasniva! :o znai da bi strunjai za raunarske znanosti, na osnovu rezultata na

planu umjetne inteligenije, trebali pronai nain da uine raunare korisnijim, dok bipsiholozima, lingvistima, filozofima i drugima trebalo olak%ati razumijevanje prinipa nakojima se inteligenija zasniva.SP$E@= A$*)EK-A&0$# ilju %to boljeg opravdanja uvedenog termina Sumjetna inteligenijaT esto su razmatrane

paralele izme&u glavnih dijelova raunarskog sustava i njima analognih dijelova ljudskogmozga i njihovog rada. 3arakteristike ljudskog mozga iraunara


18/40

+voju sporost u odnosu na suvremeneraunare ovjekov mozak nadokna&uje paralelnom obradom informaija, dok veina raunaraobra&uje informaije sekvenijalno.*oetna istraivanja su imala za ilj davanje odgovora na pitanje da li su putem raunararje%ivi zadai koji se mogu nazvati intelektualnima, te se pokazalo da je sposobnost raunarada vrlo brzo ispitaju velik broj mogunosti veoma pogodna pri rje%avanju ovakvih problema,iako sami programi nisu u dovoljnoj mjeri koristili znanje.


19/40

?bog kompletnosti dana%njih sustava ove metode ne omoguavaju dosezanje optimalneproizvodnje.


20/40


21/40

16.Primjena umjetne inteligencije?

Ekspertni sustavi+ 5snova ovih sustava je kori%tenje znanja kojim raspolau eksperti izpojedinih oblasti. Netoda koja se koristi jest logiko zakljuivanje zasnovano na pravilimakoja nose ekspertna znanja.

$:raa prironog je%ika+Vjudska komunikaija se u najveem dijelu obavlja putem jezika.:ako&er je razumijevanje pisanog jezika jedna od faza razumijevanja govora.


22/40

oblika i uope u situaijama kada nisu poznata pravila prema kojima bi bilo mogue dovesti uvezu ulazne podatke i eljeni izlaz iz sustava.

1


23/40

kada je ovaj problem rije%io 5jler nije bilo raunala. Eealizaija pretraivanja na raunalu bezdublje analize problema vjerojatno bi nas uskratila za jedno znaajno saznanje - teorem ounikurzalnosti grafova%9aime, odustav%i od slijepog pretraivanja na slii, 5jler je pristupioglobalnom ispitivanju svojstva prostora u kojem se trai rje%enje postavljenog problema.#vo&enjem novog oblika u vidu grafa predstavljanja dolazi se do znanja koje ima opi

karakter i rje%ava postavljeni problem kao speijalan sluaj. 5vakvo predstavljanje na%egproblema mostova prikazano je na narednoj slii$

*roblem sedam mostova, u naprijed predstavljenom obliku poprima novu formulaiju$ SNoeli se graf na slii nartati jednim potezom tako da se ni jedna grana ne rta dva putaT 3rae,

pitanje je da li je dati graf unikurzalan. :ime se otvara openitiji teorijski problemunikurzalnosti ravnih grafova. Eje%enje tog problema sadrano je u teoremi koja glasi$ raf jeunikurzalan ako nema neparnih vorova, ili, ako ih ima onda ih ima samo dva. &vor jeneparan ako iz njega polazi neparan broj grana' u suprotnom' vor je paran%5vo znanje o globalnom svojstvu prostora traenja rje%enja ini rje%enje na%eg problemasedam mostova trivijalnijim$Svi vorovi grafa na slici su neparni' pa graf nije unikurzalan#mjesto pregleda brojnih varijanti, sada se na temelju teoreme o unikurzalnosti neposredno i

pouzdano nalazi rje%enje na%eg problema. 5sim toga, znanje sadrano u teoremi ounikurzalnosti doprinosi efikasnosti rje%avanju i mnogih drugih problema koji se mogu svestina unikurzalnost u predstavljanju u vidu grafa. 9avedeni primjer ilustrira znaaj iznalaenjaadekvatnog oblika predstavljanja problema. #stvari, potrebne su adekvatne transformaijekoje provode ope oblike predstavljanja u speijalizirane oblike koji osiguravaju heuristikiefikasnu strategiju.

2>.Prostor stanja, sustavi proukcije i reukcije?

Kedan od najznaajnijih koraka u rje%avanju nekog problema je izbor naina njegovogpredstavljanja. 5sim %to prua mogunost lak%eg razumijevanja, ovaj korak u znatnoj mjeri

utjee i na nain njegovog rje%avanja . *redstavljanje zadataka u prostoru stanja zasniva se naskupu stanja i skupu operatora koji transformiraju jedno stanje u drugo. Eje%enje zadatkasvodi se na nalaenje niza operatora kojima se neko od poetnih stanja transformira u neko odkonanih stanja. ormalno, zadatak heuristikog pretraivanja u prostoru stanju definira sekao ure&ena etvorka$ (+o, +, , :) gdje je + skup stanja, +o skup poetnih stanja, : skupizvr%nih stanja, skup operatora. +vaki operator f je funkija definirana na + f+ savrijednostima u +, tj, f$+f+. Eje%enje zadatka je niz operatora f1, f", f7,8,fntakav da za s+o kompoziija f1, f", f7,8,fn(s) :.


24/40

21.@efiniranja, ra%voj i or(avanja, primjena i prakti#no %na#enja ova triosnovna koraka u sustavima umjetne inteligencije?

9e upu%tajui se u detaljnije obja%njenje faza definiranja, razvoja i odravanja, mogu seizdvojiti tri koraka, koja su u okviru sustava umjetne inteligenije imaju slijedee znaenje$ *reizno definiranje problema. # okviru ovog koraka moraju se preizno definirati

poetna, kao i krajnja stanja koja odre&uju prihvatljivo rje%enje. -naliza problema. # okviru ovog koraka potrebno je odrediti sve karakteristike problema

i sagledati koji je njihov utjeaj na izbor mogue tehnike u rje%avanju danog problema. zbor i primjena odgovarajue tehnike za rje%avanje danog problema (ukljuujui i nain

njegovog predstavljanja).*raktina primjena navedenih koraka, kao i njihovo znaenje, bie ilustrirani na primjeru igreza ije se uspje%no igranje smatra da je potrebno posjedovanje kako znanja tako iinteligenije. :a igra jea".

?a izradu programa koji moe da Sigra %ahT, neophodno je prvo definirati %ta je poetnapoziija na %ahovskoj ploi, koja su pravila koja omoguavaju legalne (dozvoljene) pokrete,kao i poziije koje odre&uju pobjedu jedne strane u odnosu na drugu. :ako&er, potrebno jeekspliitno definirati prethodno impliitno postavljeni ilj, a to je ne samo legalno igranje%aha nego i ostvarivanje pobjede ako je to mogue.?a problem igre %aha moe se lako osigurati njegovo formalno i kompletno opisivanje. +vaka

poziija predstavljane kao stanje figura na %ahovskoj ploi koje se moe opisati kori%tenjemmatrie X6X, gdje svaki element matrie sadri simbol odgovarajue figure na tom mjestu.*rostor stanja ine sva mogua stanja figura na %ahovskoj ploi. Vegalni pokreti omoguavaju

pomijeranje figura, kojima se od poetnog stie do iljnog stanja. +ami pokreti se moguopisati pomou pravila koji se sastoje od dva dijela$ Vijeve strane, koja slui kao uzorak za uspore&enje sa stvarnom situaijom na %ahovskoj

ploi,


25/40

*redstavljanje igre %aha u prostoru ini se veoma prirodnim, ali treba imati na umu da se kodnekih problema moraju koristiti sloenije strukture nego %to su matrie za opisivanje nekog

pojedinanog stanja.


26/40


27/40

bespovratne (engleski termin$ irrevoable) i probne (engleski termin$ tentative).3od bespovratne strategije upravljanja bira se primjenljivo pravilo bez mogunosti da se onou narednim koraima preispita i zamjeni. # probnom reimu upravljanja ostavlja semogunost povratka na korak u kojem je pravilo izabrano, uz mogunost da se ono zamijeni

nekim drugim pravilom. Eazlikuju se dva osnovna tipa$ #pravljanje s vraanjem unazad (engleski termin$ baktraking) i #pravljanje s pretraivanjem na grafu (engleski termin$ graph searh ontrol).

3od upravljanja s povratkom unazad odre&uje se tzv. toka povratka kada je pravilo izabrano.#koliko slijedea uzastopna izraunavanja dovedu do te%koa u formiranju rje%enja, proesizraunavanja se prenosi na prethodnu toku povratka, u kojoj se sada primjenjuje neko drugo

pravilo i proes se nastavlja.Upravljanje s pretra%ivanjem na gra&u pamti primjenu nekoliko sekvenci pravila! $oriste se

razliite strukture gra&ova' kao i razliite procedure pretra%ivanja!

2.=espovratna strategija upravljanja?

9a prvi pogled moe izgledati da bespovratne strategije ne mogu biti primjenljive na onezadatke kod kojih se zahtijeva proes pretraivanja, ve da je pogodnija metoda poku%aja igre%ke. Ne&utim, nije uvijek tako.3ao primjer za ovo moe posluiti strategija Snajbreg spu%tanja ili dizanjaT pri odre&ivanjuekstrema funkije. # bilo kojoj toki odre&ujemo najstrmiji gradijent (lokalno znanje) zanalaenje eventualnog maksimuma funkije (globalno znanje). ?a izvjesne vrste funkijaznanje o najstrmijem gradijentu je dovoljno za nalaenje rje%enja Spenjanje po brduT

(engleski termin$ Oilllimbing) proesima. (S*enjanje po brduT predstavlja bilo kojunumeriku proeduru za pronalaenje maksimuma funkije.


28/40

vi%e lokalnih maksimuma, koji ograniava metoda. 9a primjer, neka su iljno i poetno stanjekao na narednoj slii.

@ilo koje primjenljivo pravilo primijenjeno na poetno stanje smanjuje vrijednost danefunkije, pa se sustav nalazi u lokalnom, ali ne i globalnom maksimumu funkije.# mnogim konkretnim zadaima primjena neodgovarajueg pravila moe da uspori, ili ak dau potpunosti sprijei nalaenje rje%enja. :ada je poeljno primijeniti probni reim upravljanja,

po kome se primjena nekog pravila ispituje, i ukoliko se njegova primjena pokaenekorisnom, vr%i se povratak unazad i isprobava neko drugo pravilo.

2/.Strategija s vra8anjem una%a?

4raanje unazad je proes kod koga se strategija upravljanja realizira probanjem. *o izborupravila, ukoliko ono ne vodi do rje%enja, ono se SzaboravljaT i proes nastavlja sa drugimodabranim pravilom. 5va strategija upravljanja moe se primijeniti bez obzira na iznos koji

postoji o izabranom pravilu.

#koliko ne postoji informaija o valjanosti izbora pravila, moe se nasumie birati bilo kojepravilo i zamijeniti nekim drugim, ukoliko se pokae pogre%nim. Aitav proes pronalaenjarje%enja e biti efikasniji ukoliko postoji informaija o ispravnosti izbora. *ovratak unazad enastati svaki put$

a) kada se generira stanje koje je ve postojalo u nizu stanja od polaznog stanja,b) kada se primjeni proizvoljan skup pravila a ne dostigne se iljno stanje ili) ukoliko nema vi%e primjenljivih pravila.

zabran broj pravila u koraku b) predstavlja dubinu proesa pretraivanjima sa vraanjemunazad (engleski termin$ depth bound(!*roes vraanja unazad je efikasniji ako izbor pravila nije sluajan ve je uvjetovaninformaijom %to treba da bude najbolji potez. -ko je ova informaija dostupna, tada e


29/40

odgovarajue pravilo biti izabrano i nee biti potrebe za vraanjem unazad. # navedenomprimjeru kori%tena je funkija Spenjanje po brduT kao sredstvo za izbor pravila.


30/40

*od odre&enim uvjetima redoslijed pod kojim se primjenjuje skup pravila nije od znaaja.3ada su uvjeti ispunjeni, efikasnost rada sustava produkije moe se poveati odbaivanjemsuvi%nih pitanja pronalaenja rje%enja, koje su me&usobno ekvivalentne, osim u redoslijedu.3ae se da je neki sustav produkije komutativan, ako zadovoljava slijedee uvjete, bezobzira na globalnu bazu podataka


31/40

26.@ekompo%icija proukcijski" sustava, Proceura ra%laganje?

3omutativnost nije jedini uvjet ije izvr%enje dopu%ta izvjesnu slobodu suglasno poretkuprimijenjenih pravila. 9eka je dana iniijalna baza podataka (=, @, ?) sa slijedeimprodukijskim pravilima

E1 $ = (


32/40

komponente se dinamiki ure&uju tokom obrade.

2


33/40

D. E $ / irst (E#V;+)F. E#V;+ $ / :ail(E#V;+)G. E


34/40

*ostoje razliite proedure za pretraivanje na grafu.


35/40

32. &einformativne strategije pretra(ivanja?

*roedura je neinformativna, ako se ure&enje vorova u skupu 5*;9 vr%i proizvoljno,odnosno, ne koristi se nikakva heuristika informaija iz domena problema. ?bog pore&enjasa drugim metodama, bie izloene slijedee dvije metode$ *retraivanje u dubinu (engleski termin$ depthfirst searh) i *retraivanje u %irinu (engleski termin$ breadthfirst searh)Proceura pretra(ivanja u u:inu5vaj tip neinformativnog pretraivanja ure&uje Avorove u 5*;9 u silaznom poretku njihovihdubina u stablu pretraivanja. Avorovi na najveoj dubini se stavljaju prvi u listu. Avorovi

jednake dubine se ure&uju proizvoljno. ?bog toga %to se prvo pristupa vorovima u dubinu( vor na najveoj dubini uvijek se bira za razvoj) ovaj tip pretraivanja se zove pretraivanjegrafa (stabla ) u dubinu.5snovna ideja metode je da se u svakom voru izabere jedna alternativa (prva lijeva), dok seostale zanemaruju. *retpostavlja se da su alternative poredane s lijeva na desno. 5vo se

sprovodi sve dok postoji mogunost da se stigne do odredi%ta na temelju (osnovu) izabranealternative. 3ada ta mogunost otpadne, vraa se na prethodnu razinu (vor roditelj) u stablu,i biraju se novi vorovi za nastavak pretraivanja. 9a taj nain, pretraivanje se nastavlja svedok se ne stigne do iljnog vora, ili dok se ne ispitaju svi vorovi u stablu i ustanovi da putod korijena stabla do iljnog vora postoji. 5va metoda je pogodna za SplitkaT stabla.*roedura pretraivanja u dubinu generira nove baze podataka slino neinformativnojupravljakoj strategiji sa vraanjem unazad. 3orespondenija bi bila potpuno tona ako bi

proes pretraivanja grafa generirao samo jednog sljedbenika u nekom trenutku vremena.+trategije s vraanjem unazad koriste samo jedan put do iljnog vora i ne uvaju itav zapis

pretraivanja, zbog ega im se obino daje prednost u odnosu na pretraivanje u dubinu.Proceura pretra(ivanja u irinu

5vaj tip neinformativne proedure pretraivanja ure&uje vorove 5*;9 u rastuem poretkunjihovih dubina u stablu pretraivanja. ;kspanzija (razvoj)vorova vr%i se du konture

jednake dubine. *rije nego %to se pre&e na ispitivanje potomaka nekog vora ispita se ijelarazina u stablu kome dani vor pripada, odnosno svi vorovi na danoj razini.

33.Pretra(ivanje prvo u u:inu?

*retraivati prostor stanja mogue je ako se problem izrazi u obliku grafa. Avorovi takvog

grafa odgovaraju (korespondiraju) stanjima djelominog rje%enja problema.Vukovi grafa koji spajaju vorove, odgovaraju pojedinim koraima. #vijek na tom grafujedan vor odre&uje poetno stanje, a jedan ili vi%e vorova iljno stanje. *rostor stanjaproblema moe se prikazati kao etvorka (9, V, +, ), gdje 9 oznaava skup vorova ilistanja grafa, V skup lukova izme&u vorova, + poetno stanje i neprazan je podskup od 9, dok oznauje iljno stanje i neprazan je podskup od 9. *rostor traenja je prostor u kojemtraimo neki objekt. raf ini skup vorova 91, 9",89ni skup lukova V koji povezuju parovevorova. :akav skup vorova ne mora biti konaan. Vukovi se opisuju kao ure&en parvorova. +vaki luk usmjerenog grafa ima odre&eni smjer. -ko usmjereni graf pokazuje odvora 9jprema 9ktada se 9j zove roditelj, a9kdijete. -ko usmjereni graf sadri lukove (9j,

9k) (9j, 9l ) tada se 9k i 9l zovu braa jer imaju istog roditelja. Avor koji nema roditelja u

grafu zove se korijen, a vor koji nema djee zove se list ili vrh.


36/40

+lika. *retraivanje prostora stanja +lika. #smjereni graf*utanja duine n u grafu je ure&eni niz vorova [91, 9", 97,8, 9n]. +vaki 9i, 9j\1pokazujeneki luk. # grafu tipa stablo kae se da je jedan vor prethodnik svih vorova desno u listi, asljedbenik svih vorova lijevo u listi. @roj lukova koji izlaze iz vora zove se stupanj izlaza(faktor grananja bod engleske rijei branhing).*retraivanje naslijepo znai da nema informaija gdje bi se mogao nalaziti ilj. 4rijeme

potrebno za pronalaenje iljnog vora zove se vrijeme traenja.+trategija pretraivanja prvo u dubinugenerira stablo pretraivanja s vi%e razina (razliitedubine vorova). -lgoritam traenjaprvo u dubinumoe se izraziti sljedeim koraima$

9eka je dana lista &poetnih vorova. -ko je &prazan (nema ni jedan vor u stablu), izii i signalizirati neuspjeh. -ko je n prvi vor u &, tada izvaditi n. -ko je n iljni vor, zavr%iti traenje i signalizirati uspjeh (prona&en je traeni vor). 5brnuto, dodati dijete od n na kraju & i vratiti se na korak ".5biljeje je pretraivanja prvo u dubinu %to se uvijek nastoji traiti dublje, a ne %ire u stablu.

+lika. :raenje prvo u dubinu# najgorem sluaju, ako ima istu dubinu kao i ilj, taj algoritam pretrauje svaki vor.Nogue je izraunati srednji broj vorova koji se treba pretraiti na temelju broja vorova(faktor grananja) i dubine stabla pretraivanja. :akav srednji broj vorova je aritmetikasredina najveeg i najmanjeg broja vorova koje treba pretraiti.


37/40

3.Pretra(ivanje prvo u irinu?

:raenje prvo u %irinu (breadth firast searh ) temelji se na slijedeem algoritmu$1. 9eka je dana lista koju ini skup &poetnih vorova,". -ko je &prazan, izii i signalizirati neuspjeh.

7. -ko je n prvi vor u &, tada izvaditi n.C. -ko je n iljni vor, zavr%iti pretraivanje i signalizirati uspjeh (prona&en je traeni vor).

+lika F. *retraivanje prvo u %irinuNogue je izraunati i za pretraivanje prvo u %irinu srednji broj vorova koji se treba

pretraiti na temelju broja vorova i dubine stabla pretraivanja. :akav srednji broj vorova jearitmetika sredina najveeg i najmanjeg broja vorova koje treba pretraiti. :emeljni razlog

primjene heuristikog pretraivanja je poveati uinkovitost proesa zakljuivanja putemnalaenja smjera proesa traenja.

3/.4euristi#ke proceure, primjena funkcije ocjene?

9einformativne metode pretraivanja, bilo pretraivanje u dubinu ili pretraivanje u %irinu suisrpne metode nalaenja putanja do ilja. # praksi, ove metode daju rje%enje problemanalaenja putanje, ali su esto neprimjenljive u upravljanju produkijskim sustavima uumjetnoj inteligeniji zato %to pretraivanje razvija suvi%e vorova prije nego %to se prona&e

putanja.


38/40

#potreba funkije ojene ilustrirat e se na ranijem primjeru igre slaganja brojeva. 3oristit ese jednostavna funkija ojene$

&(n) / d(n) \ ^(n)gdje je$ d(n) dubina vora n u stablu traenja , a

^(n) broj netonih poziija brojeva u bazi podataka rje%enja pridruenih voru n.:ako startna konfiguraija" X 71 F CG D

ma vrijednost funkije f(0) / 0 \ C / C-ko se koristi funkija ojene&(n) / d(n), dobivamo proes pretraivanja u %irinu.zbor funkije ojene odre&uje rezultat pretraivanja. 3ori%tenje funkije koja grije%i u

prepoznavanju tonog oekivanja nekih vorova moe imati za rezultat neminimalnu ijenuputanja, dok kori%tenje funkije ojene koja vr%i SnadprojenuT oekivanja svih vorova (kaokod funkije za preztraivanje u %irinu) ima za rezultat razvoj mnogih vorova.

3.lgoritam ?

# algoritmu -, funkija ojene& definirana je tako da njena vrijednost&(n) u nekom voru npredstavlja zbroj minimalne ijene puta od startnog vora s do vora n, plus minimalnu ijenuputa od vora n do iljnog vora. 5dnosno &(n) je projena minimalne ijene putanjeograniena da prolazi kroz vor n.*otrebno je uvesti nekoliko oznaka. 9eka su h)(n) ijena optimalnog puta od vora n doiljnog vora, ag)(n) ijena optimalnog puta od vora s do iljnog vora, odnosno,

&)(n) /g)(n) \h)(n)-ko se eli da funkija ojene puta minimalne duine&bude ojena vrijednosti&), odnosno

&(n) /g(n) \h(n)gdje su$

g i h ojene vrijednosti g) i h)' respektivno. 4rijednost za h naziva se heuristika funkija(engleski termin$ heuristic &unction).#koliko se stablo pretraivanja mijenja na koraku G proedure *retraivanje]grafa. 4rijednostzag(n) se moe smanjiti. 5vo impliira da je g(n) g)(n). -ko je hdonja grania za h) , t.j.h(n) h)(n) za svako n, algoritam - koristi funkiju hkoja je donja grania za h), kae se dato -[ algoritam. 9ajmanja vrijednost za hje svakako h/ 0. -ko je uz to igd, dobiveno je

pretraivanje u %irinu, kao speijalan sluaj algoritma -[.-lgoritam -[ je pobolj%ana verzija algoritma @ranh and bound. :o je u stvari kombinaijaalgoritma @ranh and bound sa oekivanjima i algoritma @ranh and bound sa dinamikim

programiranjem. *roedura algoritma -[ ima slijedei opis$

proceure -[:egin

1 _taviti pokaziva na korijen stabla u listu *ueue" C"ilelista *ueueneprazna o

:egin ifprvi pokaziva u listi pokazuje na iljni vor

7 t"en return S*ut je na&enTC {[ *rvi pokaziva u listi *ueue ne pokazuje na iljni vor [}


39/40

Ca #kloniti prvi pokaziva iz liste *ueue Cb *ristupiti potomima vora na koji ukazuje uklonjeni pokaziva, izraunati njihovo ukupno rastojanje od poetnog vora i

memorirati ga u promjenljivoj costza taj vor. C zraunati oekivanje duine preostalog dijela puta (duina puta

od danog vora do iljnog vora), dodati ovu vrijednost na vrijednost promjenljive cost za taj vor i staviti ovaj zbir u vektor esredi. Cd +taviti u listu *ueuepokazivae koji pokazuju na potomke

uklonjenog vora. Ce +ortirati vektor esrediu neopadajuem poretku i istovremeno izvr%iti sortiranje pokazivaa u listi *ueue! Cf if vise pokazivaa u listi *ueuepokazuje na isti vor

t"en :egin 5brisati sve takve pokazivae iz liste osim najblieg poetku liste

en en

D return Sput nije na&enTen


40/40

35.Sroni algoritmi?

9eki problemi se mogu rje%avati koristei produkijske sustave ija pravila se mogu koristiti udirektnom ili u inverznom smjeru. Kedna od mogunosti je da se oba smjera koristeistovremeno (od startnog vora i od skupa iljnih vorova). *roes se zavr%ava kada se dva

fronta pretraivanja susretnu.

Umjetna Inteligencija (FSR, Mostar)

Documents

Transcript of Umjetna Inteligencija (FSR, Mostar)