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