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Inteligência Artificial

História da IA

Inteligência Artificial

• Material base: cap1 - continuação

Inteligência Artificial, Russell & Norvig, Editora Campus.

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

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

que possuem

FUNDAMENTOS DA IA

• Filosofia

– Formação do conhecimento

• Matemática

– Regras formais; o que pode ser computado; incerteza

• Economia

– Tomada de decisões; maximização de lucros

• Neurociência

– Cérebro e processamento de informações

• Psicologia

– Como humanos pensam e agem

FUNDAMENTOS DA IA

• Engenharia de computadores e Ciência da Computação

– Hardware e Software

• Teoria de Controle e Cibernética

– Sistemas auto reguláveis; autopoiese (Varela e Maturana); controle ótimo

• Linguística

– Processamento de linguagem natural; significados

• ...

HISTÓRIA 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.

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

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 os principais personagens importantes da IA se conhecessem

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, autoaperfeiçoamento e uso de linguagem).

• A IA é o único campo a tentar construir máquinas que funcionem de forma autônoma e em ambientes complexos e mutáveis.

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”

HISTÓRICO DA IA


• 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”.

Próxima aula!!

HISTÓRICO DA IA


• 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)

HISTÓRICO DA IA

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

• Herbert Simon em 1957: “Não é meu objetivo surpreendê-los ou chocá-los – mas o modo mais simples de resumir tudo isso é dizer que agora existem no mundo máquinas que pensam, aprendem e criam. Além disso, sua capacidade de realizar essas atividades está crescendo rapidamente até o ponto – em um futuro visível – no qual a variedade de problemas com que elas poderão lidar será correspondente à variedade de problemas com os quais lida a mente humana.”

HISTÓRICO DA IA


• 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 estava na semântica.

HISTÓRICO DA IA


• 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 (perceptrons).

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.

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.

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 lingüista, os frames de Minsky, advento do Prolog

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”.

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!!!)

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).

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.

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 humanos.

HISTÓRICO DA IA

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

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

HISTÓRICO DA IA

• Segundo Guilherme Bittencourt

HISTÓRICO DA IA

• IA Clássica (1956-1970)

• Objetivo: simular a inteligência humana

• Métodos: solucionadores gerais de problemas e lógica

• Motivo do fracasso: subestimação da complexidade computacional dos problemas

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.

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.

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.

Atividade

• Pesquise, leia... e selecione Três 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 04/04 no moodle.

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