Inteligência Artificial Alex F. V. Machado. Conjunto de técnicas para construir máquinas...

Inteligência Artificial

Alex F. V. Machado

Conjunto de técnicas para construir máquinas “inteligentes”, capazes de resolver problemas complexos. Nilson

Tecnologia de Processamento da Informação que envolve �processos de raciocínio, aprendizado e percepção. Winston

Ramo da Informática que tenta simular comportamentos �humanos inteligentes. Luger e Stubble

O que é Inteligência Artificial?

Áreas de Apoio para IA

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?

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?

Automação de sistemas complexos

• Como modelar os componentes do sistema e dar-lhes autonomia?

• Como assegurar uma boa comunicação e coordenação entre estes componentes?

Busca de informação na Web

• Como localizar a informação relevante?

Previsão

• Como prever o valor do dólar (ou o clima) amanhã?• Que dados são relevantes? Há comportamentos

recorrentes?

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?

• 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 da água em relação da quantidade de

roupa, fluxo de água, etc.?

Sistemas de Controle

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)?

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.)

Computadores fazem arte ...... artistas fazem dinheiro?

• Faturamento da indústria da IA:– 2002: $11.9 bilhões– taxa de crescimento anual: 12.2%– projeção para 2007: $21.2 bilhões– fonte: www.aaai.org/AITopics/html/stats.html

• Empresas especializadas em IA:– http://dmoz.org/Computers/Artificial_Intelligence/Companies/

• Grandes empresas desenvolvendo e utilizando IA:– IBM, HP, Sun, Microsoft, Unisys, Google, Amazon.com, ...

• Grandes empresas utilizando IA:– www.businessweek.com/bw50/content/mar2003/a3826072.htm– Wal-Mart, Abbot Labs, US Bancorp, LucasArts, ...

• Órgãos governamentais utilizando IA:– US National Security Agency– Detran do Pernambuco ... não usa não

Pluridisciplinaridade da IA

• Busca heurística• Representação do conhecimento e Raciocínio automático• Planejamento • Aprendizagem e Aquisição de Conhecimento• Sistemas Multi-Agente• Reconhecimento de Padrões

Problemas • Jogos• Sistemas Especialistas• Percepção Computacional

• Visão• Processamento de Voz• Integração de Sensores

• Processamento de Linguagem Natural• Robótica

• Navegação• Manipulação

Aplicações

• Classificação• Previsão• Monitoramento• Diagnóstico e Interpretação• Conserto• Escalonamento• Alocação• Filtragem• Descoberta• Design• Controle• Simulação

Tarefas

•Filosofia•Matemática

• Lógica• Proba. e Estat.• Cálculo

• Pesquisa Operacional• Economia• Sociologia• Lingüística• Psicologia• Biologia• Automação e Controle• Computação tradicional

Inspiração

Definições da IAMáquina que realiza tarefa:tarefa: Pela qual não existe algoritmo conhecido ou prático No entanto efetuada com alto desempenho por humanos

Máquina que utiliza técnicastécnicas desenvolvidas em pesquisa de IA

Algum problema?

Abstrações de IA

+ P(A|B)

X

AlgoritmoProblema

O que é um agente?Definição geral mínima

• Qualquer entidade (humano, animal, robô, software):– Imersa ou situada em um ambiente ambiente (físico, virtual/simulado) e que,

– Percebe esse ambiente através de sensoressensores (olhos, câmera, socket)

– Age sobre esse ambiente através de atuadoresatuadores (mãos, roda, socket)

– Possui objetivos própriosobjetivos próprios, i.e., estados do ambientes preferidos (explícitos ou implícitos)

– Escolha suas ações em função das suas percepções para atingir seus objetivos

• Ciclo de processamento:– Percebe P

– Interpreta suas percepções I = f(P)

– Escolha suas ações A = g(I,O) para atingir objetivos O

– Executa A

O que é um agente?

Raciocínio

AgenteAgente

Am

bie

nte

Sensores

Atuadores

Objetivos

Interpretaçãodas percepções:

I = f(P)

Escolhadas ações:A = g(I,O)

A

P 1. Percepções ambientais

2. Percepções comunicativas

1. Ações de alterações ambientais

2. Ações perceptivas3. Ações comunicativas

Agentes no mapa da computação

InteligênciaArtificial

Engenhariade Software

SistemasDistribuídos

Agentes

Agente x Objeto• Intencionalidade:

– Encapsula objetivos própriosobjetivos próprios (mesmo que implicitamente) além de dados e métodos

• Autonomia de decisãoAutonomia de decisão– Pode iniciar ação da sua própria

iniciativa para satisfazer seus objetivos (pro-atividade)

– Pode negar-se a um pedido de ação da parte de outro agente (negociação)

• Entrada e saída mais complexa: sensores e atuadores

• Continuidade temporal: sempre monitorando o ambiente

• Granularidade maior:– Encapsula código do tamanho de

um pacote ou componente– Composto de vários objetos quando

implementado no paradigma OO

• Sem objetivo próprio

• Sem autonomia de decisão:– Executa apenas quando invocado

por outros objetos– Executa sempre que invocado por

outros objetos

• Entrada e saída: parâmetros e resultado de métodos

• Descontinuidade temporal: ativo apenas durante invocação dos seus métodos