Introdução à Sistemas Inteligentes

Geber Ramalho

CIn-UFPE

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Pergunta

O que é Inteligência Artificial?

Qual é seu objetivo?

O que a mídia diz...

MATRIX

Blade Runner

AI

O que a gente pensa...

IA é o camarão da empada (da computação)

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A IA que estudaremos é, portanto, aquela embutida em aplicações reais do seu cotidiano...

O que é IA?

Agricultura Negócios e finanças Química Comunicações Comércio Computação Educação Eletrônica Engenharia Meio ambiente Geologia

Processamento de imagem Direito Indústria Matemática Medicina Meteorologia Militar Sistemas de potência Ciência Tecnologia espacial Transportes, ...

InternetRedes e Sistemas DistribuídosBanco de dadosEngenharia de softwareInterfacesRobótica JogosHardware (projeto e análise)Etc.

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FIFA SoccerThe Sims

Produção de jogos e histórias interativas

Como modelar o ambiente físico e o comportamento/personalidade dos personagens?

Como permitir uma boa interação com usuário?

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HAZBOT: ambientes com atmosfera inflamável

Controle de robôs

Como obter navegação segura e eficiente, estabilidade, manipulação fina e versátil?

E no caso de ambientes dinâmicos e imprevisíveis?

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Automação de sistemas complexos Como modelar os componentes do sistema e dar-lhes

autonomia?

Como assegurar uma boa comunicação e coordenação entre estes componentes?

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Busca de informação na Web

Como localizar a informação relevante?

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Recomendação de produtos

Como fazer recomendações personalizadas de produtos?

Como modelar os perfis dos compradores?

11CIn-UFPEParreira de novo !!!

Previsão

Como prever o valor do dólar (ou o clima) amanhã?

Que dados são relevantes? Há comportamentos recorrentes?

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Detecção de Intrusão e Filtragem de Spam

Como saber se uma mensagem é lixo ou de fato interessa?

Como saber se um dado comportamento de usuário é suspeito e com lidar com isto?

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Como brecar o carro sem as rodas deslizarem em função da velocidade, atrito, etc.?

Como focar a câmera em função de luminosidade, distância, etc.?

Como ajustar a temperatura em da quantidade de roupa, fluxo de água, etc.?

Sistemas de Controle

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Interface

Como dar ao usuário a ajudar de que ele precisa?

Como interagir (e quem sabe navegar na web) com celular sem ter de digitar (hands-free)?

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O que estes problemas têm em comum?

Grande complexidade (número, variedade e natureza das tarefas)

Não há “solução algorítmica”, mas existe conhecimento

Modelagem do comportamento de um ser inteligente (conhecimento, aprendizagem, iniciativa, etc.)

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Inteligência Artificial (IA) Área da computação que, há décadas, lida com esses

problemas.

Objetivo• construir (e aprender a construir) programas que, segundo

critérios definidos, exibem um comportamento inteligente na realização de uma dada tarefa.

Decomposta em várias sub-áreas• representação do conhecimento, percepção, aprendizagem,

processamento de linguagem natural, planejamento,...

Interagindo com outras áreas• Computação, sociologia, estatística, economia, psicologia,

lingüística, lógica, educação, ...

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Inteligência Artificial

A computação é uma ciência do artificial com processo de desenvolvimento empírico• Ciências naturais x Ciências do artificial• Aspecto mais marcante na IA...

Como definir a IA: tarefas ou métodos?• Tarefas são melhor realizadas por seres humanos que

por máquinas...

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Como a IA resolve estes problemas...

Autonomia (raciocínio com conhecimento)

Adaptabilidade e aprendizagem

Comunicação, coordenação,...

É preciso desenvolver software com novas “capacidades”...

Estas capacidades se agrupam na noção de “Agente Inteligente”

sensoresAgente

atuadores

a m

b i

e n

t e

Raciocinadormodelo do ambiente

O que é um agente? Agente é qualquer entidade que:

• percebe seu ambiente através de sensores (ex. câmeras, microfone, teclado, finger, ...)

• age sobre ele através de atuadores (ex. vídeo, auto-falante, impressora, braços, ftp, ...)

Mapeamento: seqüência perceptiva => ação

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Agente Racional Agente Racional: fazer a melhor coisa possível

• segue o princípio da racionalidade: dada uma seqüência perceptiva, o agente escolhe, segundo seus conhecimentos, as ações que satisfazem melhor seu objetivo.

• É uma metáfora de modelagem assim como objetos, funções e procedimentos

Racionalidade Onisciência, limitações de:• Sensores• atuadores• raciocinador (conhecimento, tempo, etc.)• Agir para obter mais dados perceptivos é racional

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Porque usar a Metáfora de Agentes?

(1) Livro-texto de IA mais didático e mais moderno

(2) Fornece visão unificadora das várias sub-áreas da IA

(3) Fornece metodologias de desenvolvimento de sistemas inteligentes

(4) Ajuda a embutir/integrar a IA em sistemas computacionais tradicionais

(5) Permite tratar melhor a interação com ambiente

(6) Permite tratamento natural da IA distribuída

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(1) Livro texto

Stuart J. Russell and Peter Norvig Artificial Intelligence: A Modern Approach (2nd Ed)(AIMA)• http://aima.cs.berkeley.edu

(1) Evolução da IA

Pensando

Agindo

Humanamente Idealmente(racionalmente)

“A automação de atividades que nós associamos com o pensamento

humano (e.g., tomada de decisão, solução de problemas,

aprendizagem, etc.)” (50-60) – Simon&Newell

“A arte de criar máquinas que realizam funções que requerem

inteligência quando realizadas por pessoas” (50-70) - Turing

“O estudo das faculdades mentais através do uso de

modelos computacionais” (60-70) - McCarthy

“O ramo da Ciência da Computação que estuda a

automação de comportamento inteligente”

(1995) – Russel&Norvig

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(2) visão unificadora da IA Exemplo: RoboCup

• planejamento, visão, raciocínio, coordenação,controle, comunicação, aprendizagem,...

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(3) Metodologias de desenvolvimento

Decompõe problema em: • percepções, ações, objetivos, e ambiente (e outros agentes)

Decompõe tipo de conhecimento em:• Quais são as propriedades relevantes do mundo• Como o mundo evolui• Como identificar os estados desejáveis do mundo• Como interpretar suas percepções• Quais as conseqüências de suas ações no mundo• Como medir o sucesso de suas ações • Como avaliar seus próprios conhecimentos

Indica arquitetura e método de resolução de problema

Agente de policia

Ambiente

AgenteRaciocínio

Conhecimento:- leis- comportamento dos indivíduos, ...

Objetivo:- fazer com que as leis sejam respeitadas

Ações:- multar- apitar- parar, ...

ExecuçãoPercepção

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(4) Embutir IA

Agente = Objeto com autonomia e/ou adaptabilidade• Agent-Oriented Programming

Autonomia • De decisão: comportamento pró-ativo (sem evocação)

ex. gerenciamento de disco

• De decisão: negociação (não reage à evocação) do it for free x do it for money (ex. robocup)

• De raciocínio: programação declarativa O que em vez de como: abstração (ex. robocup)

Existem API’s de IA• raciocínio, aprendizagem, comunicação,...

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(5) Interação com o Ambiente

Robocup: novo teste de Turing para a IA depois do xadrez?

1997:

2 x 1

2050?:

2 x 1

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(6) Sistemas Multi-agentes

Assim como a computação, existe a IA distribuída• o que interessa é o comportamento emergente da interação

Exemplo: patrulha multi-agente

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IA nas Empresas Hoje Companhias

• Microsoft• IBM• Netscape• Apple• AltaVista• Sun• Sony• Amazon.Com• LucasArts• Oracle• Motorola• Fujitsu• Toshiba

• Nvidia• Kinetix• JVC• Novell• Lotus• Symantec• Sharp• Casio• Panasonic• Mitsubishi• Hitachi• 3COM ...

http://www.gwu.edu/~aisoc/company.html

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E amanhã????

Com a computação ubíqua/pervarsiva• Serviços sensíveis ao contexto e ao local• Serviços personalizados• Interfaces amigáveis (tradutores, linguagem natural,...)• Mineração de dados• ...

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Bibliografia Capítulo 1 e começo do capítulo 2 do AIMA

Artigos de fundadores• A. Turing. Computing Machinery and Intellgence. Mind, 59, pp. 433-60,

1950• A. Newell and H. Simon. Computer science as empirical inquiry: Symbols

and search. Communications of the ACM, 19(3):113--126, Mar. 1976 • John McCarthy. What is Artificial Intelligence? http:

//www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/whatisai.html

Textos informais1. Geber Ramalho. Eita! Deep Blue ganhou, e agora? Jornal do Comércio,

26/05/1997. Recife. http://www.di.ufpe.br/~glr/Publications/deepblue.htm

2. Geber Ramalho. Inteligência Artificial: ficção ou camarão? Jornal O Povo, 10/09/2001, Fortaleza. http://www.di.ufpe.br/~glr/Publications/ficcao-camarao.html