Inteligência Artificial. Aula 4

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Inteligência Artificial

Aula 4

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Inteligência Artificial

• Material base: cap1 - continuação

Inteligência Artificial, Russell & Norvig, Editora Campus.

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Retomada da aula passada

• As abordagens para o estudo de IA se dividem em 4 categorias (R&N):

Sistemas que pensam como seres humanos

Sistemas que pensam racionalmente

Sistemas que agem como seres humanos

Sistemas que agem racionalmente

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Retomada da aula passada

• Sistematizando as 4 abordagens para o estudo de IA :

Sistemas que pensam como seres humanos

Sistemas que pensam racionalmente

Sistemas que agem como seres humanos

Sistemas que agem racionalmente Processos de pensamento e raciocínio Comportamento Abordagem empírica, envolvendo hipóteses e confirmação experimental

Abordagem que envolve matemática e engenharia

Sucesso = fidelidade ao desempenho humano

Sucesso = ideal de inteligência: Fazer tudo certo com os dados

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HISTÓRICO DA IA

• Gestação da IA (1943 -1955)

• McCulloch e Pits (1943): modelo de neurônio artificial;

• Hebb (1949): regra de Hebb (atual aprendizagem de Hebb): quando um axônio da célula A esta próxima o

suficiente para excitar a célula B e repetidamente ou persistentemente segue fazendo com que a célula

dispare, algum processo de crescimento ou alteração metabólica ocorre em uma ou ambas as células, de forma que aumente a eficácia de A, como uma das células capazes de fazer com que B dispare.

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HISTÓRICO DA IA

• Gestação da IA (1943 -1955)

• Turing (1950): “Computing Machinery and

Intelligency”: esse artigo fala sobre o teste de Turing, aprendizado de máquina, algoritmos genéticos,

aprendizado por reforço...

• Minsky e Edmonds (1951): primeiro computador de rede neural;

• Papert e Minsky escreveram o livro Perceptrons – limites das redes neurais

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HISTÓRICO DA IA

• 2) O nascimento da IA

• John McCarthy do Dartmouth College convenceu Minky, Shannon e Rochester a ajudá-lo a reunir pesquisadores dos EUA interessados em teoria de

autômatos, redes neurais e no estudo da inteligência. • Este seminário durou dois meses, no verão de 1956 e

reuniu 10 pesquisadores.

• O seminário permitiu que todos os personagens importantes da IA durante os próximos 20 anos, se conhecessem

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HISTÓRICO DA IA

• 2) O nascimento da IA

• McCarthy sugeriu o termo: Inteligência Artificial.

• Russell e Norvig defendem que o melhor termo seria

“Racionalidade computacional”, mas IA foi o que vingou. • Proposta: reproduzir faculdades humanas (criatividade,

auto-aperfeiçoamento e uso de linguagem).

• A IA é o único campo a tentar construir máquinas que funcionarão de forma autônoma e em ambientes

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HISTÓRICO DA IA

• 3) Entusiasmo inicial e expectativas (1952-1969)

• Newell e Simon desenvolveram um solucionador de problemas gerais (GPS) que foi projetado para imitar protocolos humanos na resolução de

problemas. Trabalhava com quebra-cabeças.

“Dentro da classe limitada de quebra cabeças com a qual podia lidar, verificou-se que a ordem em

que o programa considerava submetas e ações

possíveis era semelhante à ordem em que os seres humanos abordavam os mesmos problemas”

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HISTÓRICO DA IA

• 3) Entusiasmo inicial e expectativas (1952-1969) • Havia dificuldade no acesso aos computadores.

• Newell e Simon: a hipótese do sistema de

símbolos físicos. “O sistema de símbolos físicos

tem os meios necessários e suficientes para a ação inteligente em geral”.

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HISTÓRICO DA IA

• 3) Entusiasmo inicial e expectativas (1952-1969)

• 1958: McCarthy vai para o MIT (ênfase no raciocínio: lógica)

– definiu a linguagem lisp

– definiram a noção de time sharing – pesquisas com senso comum

• Minsky vai para o MIT (ênfase no comportamento) – micromundos (problemas limitados)

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HISTÓRICO DA IA

• 4) Uma dose de realidade (1966-1973)

• Característica: ousadia nas opiniões otimistas sobre a IA;

• O cotidiano da IA nascente era de sucesso, com problemas específicos (exemplos simples);

• Tentativa de traduzir automaticamente textos

russos para o inglês. A tradução de termo a termo e estruturas sintáticas funcionava – o problema

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HISTÓRICO DA IA

• 4) Uma dose de realidade (1966-1973)

• Crença de que o aumento da escala dos problemas dependia exclusivamente da existência de

hardware mais rápido e memória.

• Descobriu-se que os softwares deveriam ser capazes de lidar com complexidade, com a explosão combinatória.

• Limitações e problemas com algoritmos genéticos e com a redes neurais.

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HISTÓRICO DA IA

• 5) Sistemas baseados em conhecimento: a chave para o poder? (1969-1979)

• Característica das pesquisas: tentativa de

definir/construir um mecanismo de busca de uso geral que procurava reunir passos elementares de raciocínio para encontrar soluções completas.

• Problema: esses métodos não eram genéricos o suficiente e adaptáveis a problemas grandes ou difíceis.

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HISTÓRICO DA IA

• DENDRAL: sistema especialista construído para inferir a estrutura molecular a partir das

informações fornecidas por um espectrômetro de massa.

• Solução: não pesquisar em todas as soluções

possíveis – problema da explosão combinatória - mas com informações heurísticas – características X1, X2, X3 indicam um subgrupo cetona.

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HISTÓRICO DA IA

• Mycin: sistema especialista para diagnóstico

médico de infecções sanguíneas. Sucesso com 450 regras. Essas regras foram construídas a partir de entrevistas com especialistas (livros, outros

especialistas, experiência). Incluía um percentual de incerteza.

• Trabalhos com linguagem natural (SHRDLU de Winograd), trabalho de Roger Schank também

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HISTÓRICO DA IA

• 6) A IA se torna uma indústria (de 1980 até a atualidade)

• Basicamente a indústria consistia de sistemas especialistas.

• Eram sistemas que contribuíam para que a indústria economizasse muito dinheiro.

• Pessoas não especialistas podiam agir como tais. • A partir de 1988 iniciou-se o “inverno da IA”.

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HISTÓRICO DA IA

• 7) O retorno das redes neurais (de 1986 até a atualidade)

• Em 1969 Papert e Minsky demonstraram limites para as redes neurais (perceptrons de uma única camada).

• Só em 1980 surgiu o algoritmo para perceptrons de múltiplas camadas que resolvida o problema de classes não linearmente separáveis. (aguardem as aulas de redes neurais!!!)

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HISTÓRICO DA IA

• 8) A IA se torna uma ciência (1987 até a atualidade)

• Nos últimos anos houve uma revolução no

trabalho em IA, tanto no conteúdo quanto na metodologia. É mais comum usar as teorias existentes em vez de propor teorias novas, fundamentar as afirmações em teoremas

rigorosos ou na experimentação rígida, em vez de utilizar como base a intuição e destacar a

relevância de aplicações em vez de exemplos de brinquedos (toy problems).

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HISTÓRICO DA IA

• Os “puros em IA”: as teorias da IA devem se fundamentar nos rigores matemáticos;

• Os “impuros da IA”: experimentam muitas idéias, implementam e avaliam os resultados.

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HISTÓRICO DA IA

• A IA adotou o método científico: bases de dados para testes disponíveis na internet, mineração de dados, o advento dos sistemas especialistas

normativos (teoria da decisão)

• Sistemas que agem racionalmente de acordo com as leis da teoria de decisão e não procuram imitar os passos do pensamento de especialistas

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HISTÓRICO DA IA

• 9) O surgimento de agentes inteligentes (de 1995 até a atualidade)

• Agentes computacionais como a perspectiva de construção da própria IA.

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HISTÓRICO DA IA

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HISTÓRICO DA IA

• IA Clássica (1956-1970)

• Objetivo: simular a inteligência humana

• Métodos: solucionadores gerais de problemas e lógica

• Motivo do fracasso: subestimação da

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HISTÓRICO DA IA

• IA Romântica (1970-1980)

• Objetivo: simular a inteligência humana em situações pré-determinadas.

• Métodos: formalismos de representação de

conhecimento adaptados ao tipo de problema; mecanismos de ligação procedural visando maior eficiência computacional.

• Motivo do fracasso: subestimação da quantidade de conhecimento necessária para tratar mesmo o mais banal problema de senso comum.

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HISTÓRICO DA IA

• IA Moderna (1980-1990)

• Objetivo: simular o comportamento de um

especialista humano ao resolver problemas em um domínio específico.

• Métodos: Sistemas de regras, representação da incerteza, conexionismo.

• Motivo do fracasso: subestimação da

complexidade do problema de aquisição de conhecimento.

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HISTÓRICO DA IA

• IA Hoje

• Houve mudança de metas da IA, desde o sonho de construir uma inteligência artificial de caráter geral comparável à do ser humano, até os bem mais

modestos objetivos atuais de tornar os

computadores mais úteis através de ferramentas que auxiliam as atividades intelectuais de seres humanos.

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HISTÓRICO DA IA

• IA Hoje

• Houve mudança de metas da IA, desde o sonho de construir uma inteligência artificial de caráter geral comparável à do ser humano, até os bem mais

modestos objetivos atuais de tornar os

computadores mais úteis através de ferramentas que auxiliam as atividades intelectuais de seres humanos.

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Atividade

• Selecione dois fatos importantes na história da IA, e fale sobre eles. Necessariamente:

– identifique o fato,

– contextualize o momento histórico, – os personagens principais envolvidos, – e faça comentários pessoais a respeito. • Poste o texto até 26/04 no moodle.