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Inteligência Artificial
Prof. Paulo Martins Engel
Apresentação da disciplina
Conceitos básicos
Informática
UFRGS Prof. Paulo Martins Engel
2
Objetivos
• Apresentar uma visão geral da Inteligência
Artificial, com ênfase na utilidade e
aplicação das diferentes abordagens de
solução de problemas.
Informática
UFRGS Prof. Paulo Martins Engel
3
Programa da Disciplina
1. Introdução1. Aplicações da IA
2. Histórico
3. Definição
2. Busca e métodos de resolução de problemas1. Busca em espaço de estados, busca cega, busca heurística
2. Redução de problemas
3. Jogos1. Busca competitiva e Minimax
2. Busca com chance e aperfeiçoamentos da busca
4. Representação de conhecimento1. Representações no nível do conhecimento e no nível
simbólico
2. Representações baseadas em lógica e raciocínio automático
3. Regras de produção, frames, árvores de decisão
4. Engenharia de conhecimento e sistemas de conhecimento
5. Aprendizagem de Máquina1. Aprendizado indutivo
2. Raciocínio baseado em casos
3. Aprendizado bayesiano
4. Redes neurais
5. Data mining
6. Algoritmos genéticos
6. Outras abordagens de IA1. Lógica fuzzy e sistemas fuzzy
2. IA distribuída e sistemas multiagentes
3. Robótica e percepção
Informática
UFRGS Prof. Paulo Martins Engel
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Livros
• RUSSEL S., NORVIG, P. Inteligência Artificial. Editora Campus, 2004.
• LUGER, G. F. Inteligência Artificial: Estruturas e Estratégias para a
Solução de Problemas Complexos. Bookman, Porto Alegre, 2004.
• RICH, E. KNIGHT, K. Inteligência Artificial. Makron Books, 1994
• WINSTON, Patrick H. Artificial Intelligence (3rd Ed). Reading, Mass.,
Addison-Wesley, 1993.
• NILSSON, Nils. Artificial Intelligence: A New Synthesis. Morgan
Kaufmann, 1998.
Informática
UFRGS Prof. Paulo Martins Engel
5
Avaliação
• Duas provas
• Trabalhos extra-classe
– Desenvolvimento de um jogo
– Trabalho de aprendizagem de máquina
Informações Úteis
• Prof. Engel– [email protected]
– Ramal: 6829
• Laboratório de Inteligência Artificial Conexionista– http://www.inf.ufrgs.br/~engel
Usem o mail!!
Introdução à Inteligência Artificial
• Para que serve?
• O que é Inteligência Artificial (IA)
• Breve histórico
• Principais áreas de atuação da IA
Mais de dez anos de desenvolvimento de jogos nas mais diversas plataformas digitais.
Success Criteria Increase
The Impact of Personalization on Web Businesses
2 - 5%
4 - 15%
300%
Conversion of Browsers
Average Transaction Size
Email Campaigns Response
Solução de problemas baseada em casos
www.treetools.com.br
Outras
http://www.treetools.com.br/tti/
Descoberta de Conhecimento e Mineração de Dados
Problema no mundo empresarial:
• Enormes volumes de dados, dificuldade de análise dessas informações
• Contradição:
grande quantidade de informações x dificuldade na tomada de decisão
• Informações vitais para a tomada de decisão estão armazenadas em milhares de tabelas diferentes...
• Capacidade de armazenar informação excede a capacidade de recuperá-la
2
http://www.dmoz.org/Computers/Artificial_Intelligence/Companies/
Catálogo de Empresas de IA
Introdução à Inteligência Artificial
• Para que serve?
• O que é Inteligência Artificial (IA)
• Breve histórico
• Principais áreas de atuação da IA
O que é Inteligência Artificial?
Inteligência (Aurélio):
- faculdade de aprender ou compreender
- qualidade ou capacidade de compreender e adaptar-se facilmente- destreza mental; habilidade- psicol. capacidade de resolver situaçõesproblemáticas novas mediante reestruturação dosdados perceptivos
Artificial (Aurélio):- produzido pela arte ou pela indústria; não natural.
O teste de Turing (1950)
Um avaliador dialoga com um computador e com umapessoa, através de um terminal, mas sem saberquem é a pessoa e quem é o computador.
Se o avaliador não conseguir distinguir um do outro, amáquina é considerada inteligente.
Eliza
• Weizenbaum, J., "ELIZA - A computer program for the study of natural language communication between man and machine", Communications of the ACM 9(1), 1966.
• Desenvolvido no MIT no período 1964-1966
Eliza
Boa noite, como vai você? Por favor, fale-me do seu problema.
O meu problema é Inteligência Artificial.
O seu problema é Inteligência Artificial - isto é interessante.
Bem, eu sonho muito com IA.
Fale-me mais sobre o seu sonho.
Os computadores me dominam.
O que isto sugere a você?
O que você acha?
A minha opinião não importa. O que você acha?
A minha mãe acha que estou pirando.
Fale-me mais sobre a sua família.
......
Definições de IA
“O uso de programas de computador e
técnicas de programação para
clarificar os princípios da inteligência
em geral e do pensamento humano em
particular”
Herbert Simon
Definições de IA
“É a ciência de fazer com quemáquinas façam coisas querequereriam inteligência se feitaspelos homens”
Marvin Minsky:
Vôo artificial x IA
Algumas características dos primórdios do vôoartificial são: Todos concordavam que se o homem voasse seria imitando
os pássaros
Vôo através de asas fixadas aos braços
Uma patente de uma “roupa de vôo” recoberta de penas foirequerida no fim do século passado
Vôo com máquinas baseadas no bater de asas ainda eradiscutido em revistas de aeronáutica no início deste século
Teste de Turing
• Qualquer assunto de conversação
• Experiência mal concebida: depende demais da subjetividade de julgamento do juiz
• Objetivo duvidoso, pois existem diversas formas de inteligência
• Depende da cultura.
• Uma pessoa de cálculos mentais muito rápidos, por exemplo, poderia ser tomada por um computador
Teste de Turing
• Falha de querer medir a inteligência tomando a
inteligência humana como modelo. Não admite a
existência de inteligências mais fracas, diferentes ou
mesmo superiores à humana.
• Atualmente, os pesquisadores rejeitam o objetivo do
teste de Turing e se preocupam principalmente dos
mecanismos que formam a base da inteligência, seja
ela humana, animal, informática ou extraterrestre.
• O teste de Turing deve ir para os museus de ciências,
como as imitações dos pássaros foram abandonadas
pelos pioneiros da aviação.
Inteligência Artificial
"Inteligência Artificial é a capacidade
de uma máquina de realizar funções
que se fossem realizadas pelo ser
humano seriam consideradas
inteligentes.”
McCarty, 1956
Similaridade
Mente
Organismo Arquitetura
Programas
• percepção do espaço e dos objetos que o rodeiam.
• organização;
• controle;
• adaptação;
• fala;
• linguagem natural;
• compreensão;
• raciocínio;
• tomada de decisão;
• verificação de resultado;
• aprendizado;
• não determinismo;
Róbotica
Processamento de
Linguagem Natural
Processamento de
Conhecimento
Funções
Sistemas de IA
• Realizam processamento simbólico
– Símbolo é um padrão ou um sinal gráfico que
pode ser manipulado por um interpretador
segundo seu significado. Tem coluna vertebral?
Alimenta-se somente de vegetais?
Alimenta os filhotes com leite?
Possui penas?
Tem esqueleto externo?
A
B DC
Sistemas de IA
• Tratamento de problemas que não possuem soluções algorítmicas
• Solução de problemas que dependem de informação simbólica
• Processamento flexível, métodos de solução adaptáveis
• Soluções por busca (geração e teste) informada
Busca algorítmica Busca por Geração e Teste
- Exaustiva - - Informada -
Introdução à Inteligência Artificial
• Para que serve?
• O que é Inteligência Artificial (IA)
• Breve histórico
• Principais áreas de atuação da IA
Histórico da IA
• 1956: workshop em Dartmonth: Simon, Minsky, McCarthy, Newell
• 1956-1970: tentativa de programas universais
• 1970 - 1980: sucesso dos primeiros sistemas especialistas: Mycin, Dendral, ...
• 1985 Primeiro sistema comercial
– pesquisa: IA distribuída, case-based reasoning,algoritmos genéticos, “renascer” das redesneurais, ...
– uso da IA em larga escala nas empresas
Introdução à Inteligência Artificial
• Para que serve?
• O que é Inteligência Artificial (IA)
• Breve histórico
• Principais áreas de atuação da IA
Áreas de atuação da IA
• Resolução de problemas: jogos, sistemas multiagentes
• Conhecimento e raciocínio: Engenharia do Conhecimento e Ontologias
• Conhecimento e raciocínio incertos: sistemas fuzzy e Raciocínio Probabilístico
• Aprendizagem de Máquina: mineração de dados
• Comunicação e linguagem :Processamento de linguagem natural
• Inteligência Computacional : Redes Neurais, Swarm Intelligence, Computacao evolutiva