inteligência artificial 1dicas questione os temas propostos nas aulas, fica mais fácil aprender....

www.oderson.comwww.oderson.com 11Inteligência ArtificialInteligência Artificial

DICASDICASQuestione os temas propostos nas aulas, fica mais fácil aprender.Questione os temas propostos nas aulas, fica mais fácil aprender. Demonstre interesse pelo conteúdo explanado e dedique-se ao estudo. Envolva-se nas Demonstre interesse pelo conteúdo explanado e dedique-se ao estudo. Envolva-se nas atividades teóricas e práticas.atividades teóricas e práticas. Seja receptivo aos recursos didáticos.Seja receptivo aos recursos didáticos. Colabore para o bom aproveitamento do tempo em aula.Colabore para o bom aproveitamento do tempo em aula. Participe, você será valorizado pelos colegas, pelo professor e por si mesmo.Participe, você será valorizado pelos colegas, pelo professor e por si mesmo. Procure conhecer as propostas e os critérios de avaliação.Procure conhecer as propostas e os critérios de avaliação. Utilize a avaliação como estímulo para o seu crescimento. Para isso prepare-se!Utilize a avaliação como estímulo para o seu crescimento. Para isso prepare-se! Procure relacionar as matérias do curso uma com as outras e com suas crenças pessoais. Procure relacionar as matérias do curso uma com as outras e com suas crenças pessoais. Analise o conteúdo no contexto histórico-social. Enfim viva o que está aprendendo.Analise o conteúdo no contexto histórico-social. Enfim viva o que está aprendendo. Participe em eventos e projetos acadêmicos e culturais.Participe em eventos e projetos acadêmicos e culturais. Utilize uma bibliografia diversificada e principalmente atual para se atualizar nos conteúdos Utilize uma bibliografia diversificada e principalmente atual para se atualizar nos conteúdos apresentados nas aulas.apresentados nas aulas. Leia pesquisas publicadas na área.Leia pesquisas publicadas na área. Investigue e busque elucidar os desafios apresentados em aula.Investigue e busque elucidar os desafios apresentados em aula. Reconheça a solidariedade como valor pessoal.Reconheça a solidariedade como valor pessoal. Apresente atitudes coerentes com o que fala.Apresente atitudes coerentes com o que fala. Revele respeito e aceitação no relacionamento com os professores e colegas.Revele respeito e aceitação no relacionamento com os professores e colegas. Adote o diálogo como meio para a solução de conflitos.Adote o diálogo como meio para a solução de conflitos. Seja pontual e assíduo aos compromissos acadêmicos.Seja pontual e assíduo aos compromissos acadêmicos. Participe das atividades dos órgãos representativos.Participe das atividades dos órgãos representativos. Tenha uma atitude positiva em relação ao professor, aos colegas e a instituição de ensino.Tenha uma atitude positiva em relação ao professor, aos colegas e a instituição de ensino.

www.oderson.comwww.oderson.com 22

INTELIGÊNCIINTELIGÊNCIA ARTIFICIALA ARTIFICIAL

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Algum dia os computadores serão Algum dia os computadores serão capazes de pensar?capazes de pensar?

Eles já pensam de uma maneira, mas para Eles já pensam de uma maneira, mas para que passe a pensar de outras, é preciso que passe a pensar de outras, é preciso que passemos a entender como se dá o que passemos a entender como se dá o processo do pensamento.processo do pensamento.


Muitos dizem que CPUs apenas seguem Muitos dizem que CPUs apenas seguem instruções mais rapidamente que os humanos. instruções mais rapidamente que os humanos. Estão corretos? Estão corretos?

R Estão errados pois as CPUs podem seguir Estão errados pois as CPUs podem seguir outros tipos de processos, pois podem ser outros tipos de processos, pois podem ser programados para fazerem uma “pesquisa programados para fazerem uma “pesquisa evolutiva” ou um reconhecimento de evolutiva” ou um reconhecimento de padrão complexo, por exemplo.padrão complexo, por exemplo.


Algum dia as máquinas poderão Algum dia as máquinas poderão desenvolver algo comparável à desenvolver algo comparável à consciência?consciência?

R Se a habilidade do cérebro refletir sobre Se a habilidade do cérebro refletir sobre suas ações pode ser chamada de suas ações pode ser chamada de consciência, muitos programas já fazem consciência, muitos programas já fazem algo do tipo. Pode-se dizer que já algo do tipo. Pode-se dizer que já possuem um certo grau de consciência.possuem um certo grau de consciência.


Qual será o impacto disso sobre os Qual será o impacto disso sobre os negócios?negócios?

R Aumento na produtividade em todos Aumento na produtividade em todos os setores. Grande transformação no os setores. Grande transformação no mercado de trabalho. mercado de trabalho.


Os defensores da IA não cometem um erro ao Os defensores da IA não cometem um erro ao descartar o livre-arbítrio como ilusão?descartar o livre-arbítrio como ilusão?

R Quando se diz que “usei meu livre-arbítrio para Quando se diz que “usei meu livre-arbítrio para tomar uma decisão”, isso quer dizer “não sei o tomar uma decisão”, isso quer dizer “não sei o bastante sobre minha mente para entender bastante sobre minha mente para entender como tomei esta decisão”.como tomei esta decisão”.


IAIA

Pode ser considerada a alquimia do Pode ser considerada a alquimia do século passado.século passado.

Quando passa a realizar tarefas de Quando passa a realizar tarefas de maneira tão eficiente quanto um maneira tão eficiente quanto um humano, é comum considerar esta humano, é comum considerar esta atividade como não inteligente.atividade como não inteligente.


DESAFIOS DA IADESAFIOS DA IA

Comunicação e Percepção:Comunicação e Percepção:– Linguagem Natural,Linguagem Natural,– Visão,Visão,– Manipulação.Manipulação.

Raciocínio Simbólico.Raciocínio Simbólico.

Engenharia do Conhecimento.Engenharia do Conhecimento.


COMUNICAÇÃOCOMUNICAÇÃO

Desde o início tentou-se desenvolver um Desde o início tentou-se desenvolver um sistema de tradução simultânea.sistema de tradução simultânea.

Projetos atuais:Projetos atuais:– Tradutor multilíngüe com vocabulário de Tradutor multilíngüe com vocabulário de

100.000 palavras.100.000 palavras.– Sistema de consulta com diversos temas.Sistema de consulta com diversos temas.– Sistema capaz de falar e entender a linguagem Sistema capaz de falar e entender a linguagem

natural com cerca de 10.000 palavras.natural com cerca de 10.000 palavras.


PROBLEMAS NO PROBLEMAS NO PROCESSAMENTO DA LINGUAGEM PROCESSAMENTO DA LINGUAGEM

NATURALNATURAL

Análise sintática e semântica das orações.Análise sintática e semântica das orações.

Ambigüidade das palavras.Ambigüidade das palavras.

Significados de palavras simples cujos Significados de palavras simples cujos significados estão associados ao contexto.significados estão associados ao contexto.

O espírito é forte mas a carne é fraca.O espírito é forte mas a carne é fraca.

A vodka é boa mas a carne é podre.A vodka é boa mas a carne é podre.


RACIOCÍNIO SIMBÓLICORACIOCÍNIO SIMBÓLICO

Sistemas inteligentes são baseados em Sistemas inteligentes são baseados em

regras heurísticas ao contrário das equações regras heurísticas ao contrário das equações

analíticas dos programas de cálculo.analíticas dos programas de cálculo.

Resultado: Resultado: O programa segue uma linha de raciocínio ao O programa segue uma linha de raciocínio ao

invés de uma seqüência de passos fixos.invés de uma seqüência de passos fixos.


ENGENHARIA DO CONHECIMENTOENGENHARIA DO CONHECIMENTO

Representação do conhecimento.Representação do conhecimento.

Aquisição do Conhecimento, a qual pode ser Aquisição do Conhecimento, a qual pode ser feita através de aprendizado por experiência, feita através de aprendizado por experiência, regras lógicas e atualmente por sessões de regras lógicas e atualmente por sessões de ensino.ensino.

Método de Inferência: conforme a quantidade Método de Inferência: conforme a quantidade e o manejo dos dados pode-se usar a lógica e o manejo dos dados pode-se usar a lógica difusa.difusa.


ENGENHARIA DO CONHECIMENTOENGENHARIA DO CONHECIMENTO

Processamento da linguagem natural, a qual Processamento da linguagem natural, a qual facilita a inter-relação homem computador. facilita a inter-relação homem computador. Possibilita que um perito de qualquer área Possibilita que um perito de qualquer área trabalhe e desenvolva de maneira prática um trabalhe e desenvolva de maneira prática um sistema.sistema.


CRIAÇÃO DE UM SISTEMA CRIAÇÃO DE UM SISTEMA ESPECIALISTAESPECIALISTA

Os conhecimentos devem ser ajustados de Os conhecimentos devem ser ajustados de

maneira que sua análise seja menos maneira que sua análise seja menos

complexa possível.complexa possível.

Ao delimitar o problema deve-se determinar o Ao delimitar o problema deve-se determinar o

tipo apropriado de ferramenta para tipo apropriado de ferramenta para

desenvolvê-lo.desenvolvê-lo.



Os engenheiros de conhecimento devem Os engenheiros de conhecimento devem acompanhar os seguintes passos:acompanhar os seguintes passos:

1.1. Seleção da ferramenta e estratégia para Seleção da ferramenta e estratégia para enfrentar o problema.enfrentar o problema.

2.2. Analisar o conhecimento necessário para Analisar o conhecimento necessário para resolução do problema.resolução do problema.

3.3. Construir um rascunho do sistema.Construir um rascunho do sistema.



4.4. Escrever o banco de conhecimento e prová-lo Escrever o banco de conhecimento e prová-lo

em um número amplo de casos.em um número amplo de casos.

5.5. Ampliar e modificar o programa até que funcione Ampliar e modificar o programa até que funcione

tal como queremos que o faça.tal como queremos que o faça.

6.6. Manter e atualizar o sistema, conforme se Manter e atualizar o sistema, conforme se

necessite.necessite.


"Artificial Intelligence, Principles and Applications" Chapman & Hall

Computing Series

“No sentido de oferecer minha contribuição pessoal com uma definição da Inteligência Artificial, eu pediria que fosse considerada uma analogia entre objetos que pensam e objetos que voam. Durante muitos séculos, os pássaros (e morcegos, é claro) foram tidos como os únicos "objetos" capazes de voar, assim como os seres humanos foram os únicos capazes de pensar. A crença de que uma máquina construída pelo homem pudesse voar sempre pareceu absurda e incompreensível para muitos, assim como a noção de que uma máquina possa pensar é inaceitável para muitas pessoas hoje em dia.”


““Penso que a suposição de que propriedades bioquímicas Penso que a suposição de que propriedades bioquímicas do cérebro possam ser responsáveis por crenças e do cérebro possam ser responsáveis por crenças e pensamentos é análoga à de se acreditar que são as pensamentos é análoga à de se acreditar que são as propriedades bioquímicas dos pássaros que lhes possibilitam propriedades bioquímicas dos pássaros que lhes possibilitam desfrutar do vôo auto-sustentado. O que hoje sabemos é que desfrutar do vôo auto-sustentado. O que hoje sabemos é que são as propriedades aerodinâmicas dos pássaros que lhes são as propriedades aerodinâmicas dos pássaros que lhes permitem alçar vôos e sustentar-se no ar. A analogia por permitem alçar vôos e sustentar-se no ar. A analogia por meio da aerodinâmica sugere que muito do que pudemos meio da aerodinâmica sugere que muito do que pudemos aprender sobre o vôo foi por meios artificiais e não aprender sobre o vôo foi por meios artificiais e não diretamente. O que aconteceu foi que acabamos criando um diretamente. O que aconteceu foi que acabamos criando um corpo de conhecimentos científicos e leis governando corpo de conhecimentos científicos e leis governando aspectos tanto do vôo dos pássaros como de aviões. O vôo aspectos tanto do vôo dos pássaros como de aviões. O vôo artificial tem progredido, mas não é na direção da imitação artificial tem progredido, mas não é na direção da imitação do vôo natural, nem por meio da sua observaçãodo vôo natural, nem por meio da sua observação .”.”


Objetivo: analisar e descrever a natureza Objetivo: analisar e descrever a natureza

(observação)(observação)

Exemplos: Química, Física, Botânica, etc.Exemplos: Química, Física, Botânica, etc.

CIÊNCIAS NATURAISCIÊNCIAS NATURAIS


CIÊNCIAS DO ARTIFICIALCIÊNCIAS DO ARTIFICIAL

Objetivo: Objetivo: Prescrever e sintetizar “artefatos” (transformações).Prescrever e sintetizar “artefatos” (transformações). CCriar artefatos que satisfaçam as necessidades riar artefatos que satisfaçam as necessidades

humanas, de acordo com as leis naturais.humanas, de acordo com as leis naturais. Exemplos: Exemplos:

Cadeira, cura da AIDS, um programa de computador, Cadeira, cura da AIDS, um programa de computador, etc.etc.

Metodologia: Metodologia: Essencialmente empírica.Essencialmente empírica. Compreensão por construção/simulação e avaliação do Compreensão por construção/simulação e avaliação do

resultado.resultado.


Interação com outras Interação com outras disciplinasdisciplinas

Matemática

Sociologia

Psicologia

Filosofia

Lingüística

Computação

IA

Neuro-fisiologia Genética


OBJETIVOS DA IAOBJETIVOS DA IA

Desenvolver sistemas para realizar tarefas que Desenvolver sistemas para realizar tarefas que aindaainda– são melhor realizadas por seres humanos que por são melhor realizadas por seres humanos que por

máquinas, oumáquinas, ou– não possuem solução satisfatória pela computação não possuem solução satisfatória pela computação

convencional.convencional.

Reproduzir o comportamento inteligente. Reproduzir o comportamento inteligente.

Entender entidades inteligentes. Entender entidades inteligentes.


SISTEMA INTELIGENTESISTEMA INTELIGENTE

Um sistema inteligente deve ser capaz de Um sistema inteligente deve ser capaz de

adaptar-se a novas situações, raciocinar, adaptar-se a novas situações, raciocinar,

entender relações entre fatos, descobrir entender relações entre fatos, descobrir

significados, reconhecer a verdade e aprender significados, reconhecer a verdade e aprender

com base em sua experiência.com base em sua experiência.

MÁQUINAS MÁQUINAS INTELIGENTES?INTELIGENTES?

Pensando

Agindo

Humanamente Idealmente(racionalmente)

A automação de atividades que nós associamos com o pensamento

humano, por exemplo: tomada de decisão, solução de problemas,

aprendizagem, etc.

A arte de criar máquinas que realizam funções que requerem inteligência

quando realizadas por pessoas.

O estudo das faculdades mentais através do uso de

modelos computacionais.

O ramo da Ciência da Computação que estuda a automação de comportamento inteligente.


APLICAÇÕEAPLICAÇÕESS

MatemáticaMatemática: demonstração de teoremas, : demonstração de teoremas, resolução simbólica de equações.resolução simbólica de equações.

Pesquisa operacionalPesquisa operacional: otimização e busca : otimização e busca heurística em geral.heurística em geral.

JogosJogos: xadrez, damas.: xadrez, damas.

Processamento de linguagem natural:Processamento de linguagem natural: tradução tradução automática, verificadores ortográficos e automática, verificadores ortográficos e sintáticos, reconhecimento da fala.sintáticos, reconhecimento da fala.


APLICAÇÕESAPLICAÇÕES

Sistemas tutoresSistemas tutores: modelagem do aluno, : modelagem do aluno, escolha de estratégias pedagógicas.escolha de estratégias pedagógicas.

PercepçãoPercepção: visão, tato, audição, olfato, : visão, tato, audição, olfato, paladar...paladar...

RobóticaRobótica (software e hardware): (software e hardware): manipulação, navegação, monitoramento.manipulação, navegação, monitoramento.



Sistemas especialistas: Sistemas especialistas: Atividades que Atividades que exigem exigem conhecimento especializado e conhecimento especializado e não formalizado.não formalizado.– Tarefas: diagnóstico, previsão, monitoramento, Tarefas: diagnóstico, previsão, monitoramento,

análise, planejamento, projeto, etc.análise, planejamento, projeto, etc.– Áreas: medicina, finanças, engenharia, química, Áreas: medicina, finanças, engenharia, química,

indústria, arquitetura, arte, computação,...indústria, arquitetura, arte, computação,...



Computação: Computação: – programação automática.programação automática.– interfaces adaptativas.interfaces adaptativas.– bancos de dados dedutivos e ativos.bancos de dados dedutivos e ativos.– mineração de dados (mineração de dados (data miningdata mining).).– sistemas distribuídos, etc.sistemas distribuídos, etc.


Como frear o carro sem as rodas deslizarem em Como frear o carro sem as rodas deslizarem em função da velocidade, do atrito, etc.?função da velocidade, do atrito, etc.?

Como focar a câmera em função da luminosidade, Como focar a câmera em função da luminosidade, da distância, etc.?da distância, etc.?

Como ajustar a temperatura e fluxo de água com a Como ajustar a temperatura e fluxo de água com a quantidade e sujeira da roupa, etc.?quantidade e sujeira da roupa, etc.?

APLICAÇÕES: SISTEMAS DE APLICAÇÕES: SISTEMAS DE CONTROLECONTROLE


APLICAÇÕES: PREVISÃOAPLICAÇÕES: PREVISÃO

Como prever o valor do dólar? Do clima? Das Como prever o valor do dólar? Do clima? Das ações da bolsa? Das eleições?ações da bolsa? Das eleições?Que dados são relevantes? Há comportamentos Que dados são relevantes? Há comportamentos recorrentes?recorrentes?


FIFA Soccer 2006NBA 2006

APLICAÇÕES: APLICAÇÕES: SIMULAÇÕES E JOGOSSIMULAÇÕES E JOGOS

Como modelar o ambiente físico e o Como modelar o ambiente físico e o comportamento/personalidade dos personagens?comportamento/personalidade dos personagens?

Como permitir interação interessante com o usuário?Como permitir interação interessante com o usuário?


APLICAÇÕES: RECOMENDAÇÃO APLICAÇÕES: RECOMENDAÇÃO DE PRODUTOSDE PRODUTOS

Como fazer recomendações personalizadas Como fazer recomendações personalizadas de produtos? de produtos?

Como modelar os perfis dos compradores?Como modelar os perfis dos compradores?


APLICAÇÕES: BUSCA DE APLICAÇÕES: BUSCA DE INFORMAÇÃO NA WEBINFORMAÇÃO NA WEB

Como localizar a informação relevante?Como localizar a informação relevante?


APLICAÇÕES: DETECÇÃO DE INTRUSÃOAPLICAÇÕES: DETECÇÃO DE INTRUSÃOE FILTRAGEM DE E FILTRAGEM DE SPAMSPAM

Como saber se uma Como saber se uma mensagem é lixo ou mensagem é lixo ou de fato interessa?de fato interessa?

Como saber se um dado Como saber se um dado comportamento de usuário comportamento de usuário é suspeito e como lidar com é suspeito e como lidar com isto?isto?


Aplicações: interfaces amigáveisAplicações: interfaces amigáveis

Como dar ao usuário a ajudar de que ele Como dar ao usuário a ajudar de que ele precisa?precisa?

Como interagir com o celular sem ter que Como interagir com o celular sem ter que digitar?digitar?


DIFICULDADESDIFICULDADES

Representação:Representação:

– Como traduzir uma tarefa em informação Como traduzir uma tarefa em informação

estruturada e processos de informação.estruturada e processos de informação.

Generalidade x eficiênciaGeneralidade x eficiência

Explosão combinatória (espaço de solução):Explosão combinatória (espaço de solução):

– reproduzir as jogadas possíveis do Xadrez.reproduzir as jogadas possíveis do Xadrez.


Dificuldades: XadrezDificuldades: Xadrez

Impossível reduzir o problema a um Impossível reduzir o problema a um

formalismo matemático.formalismo matemático.

Uma busca exaustiva do melhor movimento é Uma busca exaustiva do melhor movimento é

impraticável.impraticável.

Solução baseada em heurísticas.Solução baseada em heurísticas.


Dificuldades: VISÃODificuldades: VISÃO

Como reconhecer uma maçã no supermercado?Como reconhecer uma maçã no supermercado?– Contexto: maçãs serão encontradas junto com outras Contexto: maçãs serão encontradas junto com outras

frutas (conceito).frutas (conceito).

– Segmentação: como saber onde começa e acaba uma Segmentação: como saber onde começa e acaba uma fruta? É preciso reconhecer cores, textura, tamanho.fruta? É preciso reconhecer cores, textura, tamanho.

– Representação e similaridade: como diferenciar maçãs de Representação e similaridade: como diferenciar maçãs de peras, mangas? Há vários modelos visuais para peras, mangas? Há vários modelos visuais para representar formas de diferentes frutas.representar formas de diferentes frutas.


PARADIGMA PARADIGMA SIMBÓLICOSIMBÓLICO

Segundo aSegundo a IA (simbólica) IA (simbólica), é preciso:, é preciso:

– Identificar o Identificar o conhecimentoconhecimento do domínio (modelo do domínio (modelo do problema).do problema).

–Representá-lo utilizando uma Representá-lo utilizando uma linguagemlinguagem formal formal de representação.de representação.

– Implementar um mecanismo de Implementar um mecanismo de inferênciainferência para para utilizar esse conhecimento.utilizar esse conhecimento.


CONHECIMENTOCONHECIMENTO

Programa em IA = Agente racionalPrograma em IA = Agente racional– entidade de software que entidade de software que ageage em um ambiente em um ambiente

segundo um segundo um princípio de racionalidadeprincípio de racionalidade


CONHECIMENTOCONHECIMENTO

Precisa ter conhecimento sobre:Precisa ter conhecimento sobre:– quais são suas propriedades relevantes do quais são suas propriedades relevantes do

mundomundo– como o mundo evoluicomo o mundo evolui– como identificar os estados desejáveis do mundocomo identificar os estados desejáveis do mundo– quais as conseqüências de suas ações no mundoquais as conseqüências de suas ações no mundo– como medir o sucesso de suas açõescomo medir o sucesso de suas ações– como avaliar seus próprios conhecimentoscomo avaliar seus próprios conhecimentos


Raciocínio:Raciocínio:– processo de construção de processo de construção de novas sentençasnovas sentenças a partir de outras a partir de outras

sentenças.sentenças.

Deve-se assegurar que o raciocínio é plausívelDeve-se assegurar que o raciocínio é plausível..

Conhecimento: Representação e Conhecimento: Representação e UsoUso

fatos fatos

sentenças sentenças

Mundo

Representação

segue-se

implica

sem

ântic

a

sem

ântic

a


PARADIGMA CONEXIONISTAPARADIGMA CONEXIONISTAREDES NEURAISREDES NEURAIS

Definição “Romântica”:Definição “Romântica”:Técnica inspirada no funcionamento do cérebro, Técnica inspirada no funcionamento do cérebro,

onde neurônios artificiais, conectados em rede, onde neurônios artificiais, conectados em rede, são capazes de aprender e de generalizar.são capazes de aprender e de generalizar.

Definição “Matemática”: Definição “Matemática”: Técnica de aproximação de funções por regressão Técnica de aproximação de funções por regressão

não-linear.não-linear.


PARADIGMA CONEXIONISTAPARADIGMA CONEXIONISTAREDES NEURAISREDES NEURAIS

linguagem linguagem →→ redes de elementos redes de elementos

simples.simples.

raciocínio raciocínio →→ aprender diretamente a aprender diretamente a

função entrada-saída.função entrada-saída.


PARADIGMA EVOLUTIVOPARADIGMA EVOLUTIVO

Diversidade é gerada por cruzamento e mutações.Diversidade é gerada por cruzamento e mutações.

Os seres mais adaptados ao seus ambientes sobrevivem Os seres mais adaptados ao seus ambientes sobrevivem (seleção natural).(seleção natural).

As características genéticas de tais seres são herdadas As características genéticas de tais seres são herdadas pelas próximas gerações.pelas próximas gerações.


PARADIGMA EVOLUTIVOPARADIGMA EVOLUTIVODefinição: Definição: – Método probabilista de busca para resolução de problemas (otimização) “inspirado” na Método probabilista de busca para resolução de problemas (otimização) “inspirado” na

teoria da evolução.teoria da evolução.

Idéia: Idéia: – indivíduo = solução indivíduo = solução – Faz evoluir um conjunto de indivíduos mais adaptados através de sucessivas gerações.Faz evoluir um conjunto de indivíduos mais adaptados através de sucessivas gerações.

Tensões Centrais da Tensões Centrais da IAIA

Sistemas baseados emRedes Neurais

Redes Bayesianas

Algoritmosgenéticos

Sistemas Especialistas

Sistemas Nebulosos

(fuzzy)

Sistemas deAprendizagem

simbólica indutiva

conhecimento em intenção (regras)

conhecimento em extensão (exemplos)

simbóliconuméricoSistemasbaseadoem casos

Robôs

Processamento de Linguagem

Natural


Computação convencional x IA: Computação convencional x IA:

classes de problemasclasses de problemasSolução matemática (NÃO), conhecimento (SIM):Solução matemática (NÃO), conhecimento (SIM): IA simbólicaIA simbólica

Modelo do problema (NÃO), exemplos de solução Modelo do problema (NÃO), exemplos de solução (SIM):(SIM): IA (aprendizagem)IA (aprendizagem)

Autonomia, adaptabilidade, interoperabilidade:Autonomia, adaptabilidade, interoperabilidade: IA simbólicaIA simbólica

Repositório de conhecimento especialista (Repositório de conhecimento especialista (expertiseexpertise):): IA simbólicaIA simbólica


Computação convencional x IA: Computação convencional x IA: METASMETAS

Tarefas para as quais os seres humanos são Tarefas para as quais os seres humanos são ineficientes.ineficientes.

Fornecimento de explicações inteligíveis.Fornecimento de explicações inteligíveis.

Adaptabilidade para novas instâncias do Adaptabilidade para novas instâncias do problema.problema.

Privilégio das soluções heurísticas.Privilégio das soluções heurísticas.


Máquina que age racionalmente:age racionalmente: Agente racional que escolhe ações que maximizam chances do ambiente ficar em estados que satisfazem objetivos. Teoria da decisão, otimização, economia. Atos reflexos.

Máquina que raciocina raciocina racionalmente:racionalmente: Lógica, Probabilidades.

P(A|B)

Definições da IADefinições da IAMáquina que ageage humanamentehumanamente:: Teste de Turing

??

Máquina que raciocina raciocina humanamente:humanamente: Modelagem cognitiva


PENSANDO RACIONALMENTEPENSANDO RACIONALMENTE

Aristóteles tentou definir um processo de raciocínio Aristóteles tentou definir um processo de raciocínio irrefutável.irrefutável.

Ele desenvolveu os silogismos.Ele desenvolveu os silogismos.

Os silogismos fornecem estruturas de argumentação Os silogismos fornecem estruturas de argumentação que sempre fornecem conclusões corretas, dadas que sempre fornecem conclusões corretas, dadas premissas corretas.premissas corretas.

Exemplo:Exemplo:““Sócrates é um homem”Sócrates é um homem”

““Todos os homens são mortais”Todos os homens são mortais”Sócrates é mortal!


Pensando racionalmentePensando racionalmente

– Deus é amorDeus é amor– O amor é cegoO amor é cego– Stevie Wonder é cegoStevie Wonder é cego

ConclusãoConclusão– Deus é cego!Deus é cego! Stevie Wonder é Deus!Stevie Wonder é Deus!

Se eu parti de fatos verdadeiros, como posso ter chegado a conclusões absurdas?


PENSANDO RACIONALMENTEPENSANDO RACIONALMENTE

Isso iniciou o campo da lógica.Isso iniciou o campo da lógica.

O campo foi muito expandido no século XIX O campo foi muito expandido no século XIX por Boole, Pascal, Bayes, etc.por Boole, Pascal, Bayes, etc.Existem dois problemas com esta abordagem:Existem dois problemas com esta abordagem:– Dificuldade de definir conhecimento informal de Dificuldade de definir conhecimento informal de

forma a colocá-lo na notação lógica forma a colocá-lo na notação lógica (especialmente quando o conhecimento não é (especialmente quando o conhecimento não é 100% preciso).100% preciso).

– Existe uma grande diferença entre resolver um Existe uma grande diferença entre resolver um problema na teoria e na prática.problema na teoria e na prática.


O que é inteligência?O que é inteligência?

Quem é mais inteligente?Quem é mais inteligente?

Seu médico ou sua Seu médico ou sua empregada empregada doméstica?doméstica?

Seu advogado ou sua Seu advogado ou sua criança de 1 ano?criança de 1 ano?

Kasparov ou Kasparov ou Ronaldinho?Ronaldinho?

19971997

2 x 12 x 1

2050?2050?

2 x 12 x 1


www.robocup.orgwww.robocup.orgNovo desafio Novo desafio benchmarkbenchmark e teste de e teste de Turing para IA.Turing para IA.

Competição anual associada a Competição anual associada a conferência de IA.conferência de IA.


IA NO IA NO BRASILBRASIL

Fracamente representada nas graduaçõesFracamente representada nas graduações em computação:em computação:– Uma disciplina obrigatória depois do sexto Uma disciplina obrigatória depois do sexto

período.período.– Ementa restrita.Ementa restrita.

Economicamente ainda incipienteEconomicamente ainda incipiente– por falta de demanda ou de profissionais bem por falta de demanda ou de profissionais bem

formados?formados?

Visão “distorcida e incompleta”.Visão “distorcida e incompleta”.No exterior mercado fatura alto.No exterior mercado fatura alto.


Faturamento da indústria da IA:Faturamento da indústria da IA:– Bilhões de dólares.Bilhões de dólares.– fonte: fonte: www.aaai.org/AITopics/html/stats.htmlwww.aaai.org/AITopics/html/stats.html

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

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

Grandes empresas utilizando IA:Grandes empresas utilizando IA:– www.businessweek.com/bw50/content/mar2003/a3826072.htmwww.businessweek.com/bw50/content/mar2003/a3826072.htm– Wal-Mart, US Bancorp, LucasArts, American Express...Wal-Mart, US Bancorp, LucasArts, American Express...

Órgãos governamentais utilizando IA:Órgãos governamentais utilizando IA:– US National Security AgencyUS National Security Agency


Pluridisciplinaridade da IAPluridisciplinaridade da IA

• Busca heurística• Representação do conhecimento• Raciocínio automático• Planejamento • Aprendizagem e aquisição de conhecimento• Sistemas multiagente• 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• Probabilidade• Estatística• Cálculo

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

Inspiração


Ed OutromundoEd Outromundo

Feito pela Insite para a Petrobras.Feito pela Insite para a Petrobras.

Equipe de especialistas em diversas áreas Equipe de especialistas em diversas áreas como Inteligência Artificial, Computação como Inteligência Artificial, Computação Gráfica, Lingüística, além de um grupo de Gráfica, Lingüística, além de um grupo de escritores, profissionais da área de petróleo, escritores, profissionais da área de petróleo, gás e energia e até uma psicóloga. gás e energia e até uma psicóloga.


Ed Outromundo - OBJETIVOEd Outromundo - OBJETIVO

Criar para o cliente (CONPET/Petrobras) um Criar para o cliente (CONPET/Petrobras) um personagem virtual capaz de conversar com os personagem virtual capaz de conversar com os usuários no site, em português, como se fosse um usuários no site, em português, como se fosse um personagem real. personagem real.

Voltado para o público infanto-juvenil, capaz de Voltado para o público infanto-juvenil, capaz de ensinar, entreter e responder questões relacionadas ensinar, entreter e responder questões relacionadas aos assuntos de utilização racional dos derivados do aos assuntos de utilização racional dos derivados do petróleo e do gás natural, preservação de energia, petróleo e do gás natural, preservação de energia, meio ambiente, projetos e dicas de economia. meio ambiente, projetos e dicas de economia.


Ed OutromundoEd Outromundo

Utilizou-se técnicas de inteligência artificial Utilizou-se técnicas de inteligência artificial aperfeiçoando o software InBot, que vêm aperfeiçoando o software InBot, que vêm sendo desenvolvido pelo Grupo de Lingüística sendo desenvolvido pelo Grupo de Lingüística da Insite desde 1998. da Insite desde 1998.


Passos para criação do personagem: Passos para criação do personagem:

1.1. Levantamento de dados. Levantamento de dados.

2.2. Elaboração do perfil psicológico e de conteúdo do Elaboração do perfil psicológico e de conteúdo do

personagem.personagem.

3.3. Elaboração gráfica (ilustrações e 3D). Elaboração gráfica (ilustrações e 3D).

4.4. Elaboração do manual de redação e estilo. Elaboração do manual de redação e estilo.

5.5. Programação da Base de Conhecimento (ensinar ao Programação da Base de Conhecimento (ensinar ao

personagem sobre os assuntos relacionados ao conteúdo).personagem sobre os assuntos relacionados ao conteúdo).

6.6. Criação da interface de comunicação com o usuário no site. Criação da interface de comunicação com o usuário no site.

7.7. Manutenção do conteúdo e do personagem. Manutenção do conteúdo e do personagem.


Sete ZoomSete ZoomModelo Virtual (UNILEVER)Modelo Virtual (UNILEVER)

Criada pela Insite para a Gessy Lever. Criada pela Insite para a Gessy Lever.

O projeto consistiu na criação da inteligência O projeto consistiu na criação da inteligência e conhecimento da personagem que tem a e conhecimento da personagem que tem a função de interagir com os internautas que função de interagir com os internautas que acessam o site da Close Up. acessam o site da Close Up.


Sete ZoomSete Zoom

Mais de 1 milhão de frases conversadas em Mais de 1 milhão de frases conversadas em apenas 2 meses.apenas 2 meses.

Mais de 40 matérias publicadas na imprensa.Mais de 40 matérias publicadas na imprensa.

A mais famosa modelo virtual brasileiraA mais famosa modelo virtual brasileira

7 escritores, 1 roteirista, 2 programadores.7 escritores, 1 roteirista, 2 programadores.

2 meses de desenvolvimento.2 meses de desenvolvimento.

Respostas para mais de 95% das frases dos Respostas para mais de 95% das frases dos usuários.usuários.


Sete ZoomSete Zoom

Diversos conceitos existentes em uma conversa humana foram Diversos conceitos existentes em uma conversa humana foram incorporados no programa como memória, contexto, aprendizado e incorporados no programa como memória, contexto, aprendizado e aparente elaboração de idéias a partir de um assunto.aparente elaboração de idéias a partir de um assunto.

As respostas dadas pelo programa são criadas a partir de uma As respostas dadas pelo programa são criadas a partir de uma personalidade (consciência sintética) e de uma base de conhecimento personalidade (consciência sintética) e de uma base de conhecimento criada pela equipe de escritores e programadores. criada pela equipe de escritores e programadores.

As frases com respostas são escolhidas e montadas automaticamente As frases com respostas são escolhidas e montadas automaticamente pelo programa de forma tão realística que fazem com que os usuários do pelo programa de forma tão realística que fazem com que os usuários do chat fiquem em dúvida se estão conversando com uma pessoa ou com chat fiquem em dúvida se estão conversando com uma pessoa ou com um programa de computador.um programa de computador.

Mais de uma hora de conversação sem que o visitante percebesse que Mais de uma hora de conversação sem que o visitante percebesse que estava dialogando com um programa de computador. estava dialogando com um programa de computador.


PASSOS PARA O PASSOS PARA O DESENVOLVIMENTO DESENVOLVIMENTO

Definição do perfil do personagem.Definição do perfil do personagem.Definição das áreas de conhecimento (conteúdo).Definição das áreas de conhecimento (conteúdo).Coleta do conteúdo.Coleta do conteúdo.Acompanhamento das conversas pelos logs e Acompanhamento das conversas pelos logs e relatórios.relatórios.Manutenção de conteúdo.Manutenção de conteúdo.


MÉTODOS NÃO INFORMADOS DE MÉTODOS NÃO INFORMADOS DE BUSCABUSCA

Não utilizam qualquer conhecimento Não utilizam qualquer conhecimento específico do problema.específico do problema.

Chamados de busca cegaChamados de busca cega..


Raciocínio Baseado em RegrasRaciocínio Baseado em Regras

Representação do conhecimento para a Representação do conhecimento para a resolução do problema através de regras:resolução do problema através de regras:

se... então (regras de produção)se... então (regras de produção) Exemplo:Exemplo:

sese

o motor não roda, eo motor não roda, e

as luzes não acendemas luzes não acendem

entãoentão

o problema está nos cabos da bateriao problema está nos cabos da bateria


Diagnóstico de Avarias em AutomóveisDiagnóstico de Avarias em Automóveis(Raciocínio Para Trás - Orientado ao Objetivo)(Raciocínio Para Trás - Orientado ao Objetivo)

Regra 1: seo motor tem combustível, eo motor trabalha

entãoo problema é nas velas

Regra 2: seo motor não trabalha, eas luzes não ligam

entãoo problema é nos cabos da bateria

Regra 3: seo motor não trabalha, eas luzes ligam

entãoo problema é no motor de arranque

Regra 4: seo depósito tem combustível, eo carburador tem combustível

então o motor tem combustível

Memória de Trabalho

O problema é X

Base de Conhecimento



o motor tem combustível

o motor trabalha

o problema é nas velas













o depósito tem combustível

o carburador tem combustível


o motor trabalha

o problema é nas velas












Neste ponto não existem regras cuja Neste ponto não existem regras cuja conclusão unifique com as frases na conclusão unifique com as frases na memória de trabalho.memória de trabalho.

O sistema irá perguntar ao utilizador O sistema irá perguntar ao utilizador acerca da veracidade de:acerca da veracidade de:

O depósito tem combustível?O depósito tem combustível?

O carburador tem combustível?O carburador tem combustível?

O motor está a trabalhar?O motor está a trabalhar?


Grafo e/ou para a procura da soluçãoGrafo e/ou para a procura da solução

O problema é X

Regra1:o problema é nas velas

Regra1:o problema é nos cabos da bateria

Regra1:o problema é no motor de arranque


o motor trabalha

o motor não trabalha

as luzes não acendem

o motor não trabalha

as luzes acendem

Regra4:o motor tem combustível

o depósito tem combustível

o carburador tem combustível


ExplicaçãoExplicaçãoPerguntas: porquê (última regra em prova)

como (sequência de passos para a conclusão)

Suponhamos as seguintes respostas às perguntas:O depósito tem combustível? SimO carburador tem combustível? SimO motor está a trabalhar? Porquê?

Sistema:Foi estabelecido que

1. o motor tem combustível.Se

2. o motor trabalhaentão

o problema é nas velas.


O sistema chegou à conclusão: o motor tem combustível

Podemos perguntar: como o motor tem combustível?

Sistema:Isto resulta da regra 4:

se o depósito tem combustível, eo carburador tem combustível

entãoo motor tem combustível.

O depósito tem combustível foi confirmado pelo utilizador.O carburador tem combustível foi confirmado pelo utilizador.


Diagnóstico de Avarias em AutomóveisDiagnóstico de Avarias em Automóveis(Raciocínio Para a Frente - Orientado aos Dados)(Raciocínio Para a Frente - Orientado aos Dados)


O motor tem combustível (é derivável)

O motor trabalha (não)












o carburador tem combustível (sim)

o depósito tem combustível (sim)

O motor tem combustível

o motor trabalha (sim)

o problema é das velas










Diagnóstico de Avarias em AutomóveisDiagnóstico de Avarias em Automóveis(Raciocínio Para a Frente - Orientado aos Dados)(Raciocínio Para a Frente - Orientado aos Dados)


Regra2

Grafo para a procura da soluçãoGrafo para a procura da solução

Primeira iteraçãoMem. Trabalho

Falha Falha Dispara

Mem. Trabalho...

O problema é nas velas

Regra1 Regra4Regra3Regra2

Regra1 Regra3Regra4

Sai pois nenhuma regra unifica

Segunda iteração


Raciocínio Baseado em ModelosRaciocínio Baseado em Modelos Substitui heurísticas na resolução de um problema.Substitui heurísticas na resolução de um problema. A análise é fundamentada diretamente na especificação e funcionalidade A análise é fundamentada diretamente na especificação e funcionalidade

do sistema físico (um modelo do sistema).do sistema físico (um modelo do sistema). Normalmente aplica-se no diagnóstico.Normalmente aplica-se no diagnóstico. O sistema é simulado assim como a estrutura e funcionamento das suas O sistema é simulado assim como a estrutura e funcionamento das suas

componentes.componentes. Representação do conhecimento para a resolução do problema através Representação do conhecimento para a resolução do problema através

de regras se... então (regras de produção).de regras se... então (regras de produção). Exemplo:Exemplo:

sese

o motor não roda, eo motor não roda, e

as luzes não acendemas luzes não acendem

entãoentão

o problema está nos cabos da bateriao problema está nos cabos da bateria


Raciocínio Baseado em CasosRaciocínio Baseado em Casos

Regras heurísticas e modelos teóricos são dois tipos de Regras heurísticas e modelos teóricos são dois tipos de

informação que os peritos humanos utilizam para resolver informação que os peritos humanos utilizam para resolver

problemas.problemas.

Outra estratégia utilizada é o raciocínio baseado em casos Outra estratégia utilizada é o raciocínio baseado em casos

((Case-Based ReasoningCase-Based Reasoning - CBR) - CBR)

Utiliza uma base de dados com soluções de problemas Utiliza uma base de dados com soluções de problemas

para resolver novas situações.para resolver novas situações.

Exemplos: medicina, justiça, arquitetura, programação de Exemplos: medicina, justiça, arquitetura, programação de

computadores, história...computadores, história...


ALGORITMO DE INFERÊNCIAALGORITMO DE INFERÊNCIA

1.1. Procurar casos similares na memória cuja solução Procurar casos similares na memória cuja solução pode ser aplicada à nova situação (características pode ser aplicada à nova situação (características comuns).comuns).

2.2. Modificar um desses casos para aplicar à situação Modificar um desses casos para aplicar à situação nova (alterar sequência dos passos que levam de um nova (alterar sequência dos passos que levam de um estado inicial a um estado final).estado inicial a um estado final).

3.3. Aplicar o caso transformado ao novo problema.Aplicar o caso transformado ao novo problema.

4.4. Guardar a solução com uma medida do sucesso ou Guardar a solução com uma medida do sucesso ou insucesso para uso futuro.insucesso para uso futuro.


RACIOCÍNIO BASEADO EM REGRASRACIOCÍNIO BASEADO EM REGRASVANTAGENSVANTAGENS

modo diretomodo direto modularmodular desempenhodesempenho facilidades de explicaçãofacilidades de explicação as regras encaixam-se naturalmente na procura num as regras encaixam-se naturalmente na procura num

espaço de estadosespaço de estados o processo de inferência é fácil de seguir e depuraro processo de inferência é fácil de seguir e depurar os passos para a solução do problema são facilmente os passos para a solução do problema são facilmente

inspecionáveisinspecionáveis


RACIOCÍNIO BASEADO EM REGRASRACIOCÍNIO BASEADO EM REGRAS

DESVANTAGENSDESVANTAGENS

regras altamente heurísticas, falta de profundidaderegras altamente heurísticas, falta de profundidade

não manuseiam falta de informação ou valores não manuseiam falta de informação ou valores

inesperados inesperados

muito específico na aplicaçãomuito específico na aplicação


RACIOCÍNIO BASEADO EM CASOSRACIOCÍNIO BASEADO EM CASOS

Vantagens:Vantagens: codificação direta de conhecimento históricocodificação direta de conhecimento histórico

permite atalhar a resolução a partir de um caso apropriado não permite atalhar a resolução a partir de um caso apropriado não necessitando de todo o processo de resolução do problemanecessitando de todo o processo de resolução do problema

evita erros do passado e explora os sucessos (aprendizagem)evita erros do passado e explora os sucessos (aprendizagem)

não é necessária uma análise extensiva do domínio do conhecimentonão é necessária uma análise extensiva do domínio do conhecimento

aquisição de conhecimento e sua codificação relativamente fáceisaquisição de conhecimento e sua codificação relativamente fáceis

Desvantagens:Desvantagens: explicação difícilexplicação difícil desempenho computacional (bases de dados extensas)desempenho computacional (bases de dados extensas) difícil definir critérios de similaridadedifícil definir critérios de similaridade


Raciocínio Baseado em ModelosRaciocínio Baseado em Modelos

vantagens:vantagens: uso de conhecimento funcional/estruturaluso de conhecimento funcional/estrutural

robustez (ao contrário do baseado em regras)robustez (ao contrário do baseado em regras)

algum conhecimento é transferível entre tarefas (teorias genéricas...)algum conhecimento é transferível entre tarefas (teorias genéricas...)

explicação causalexplicação causal

desvantagens:desvantagens: falta de conhecimento heurísticofalta de conhecimento heurístico requer um modelo explícito do domínio (nem sempre é possível)requer um modelo explícito do domínio (nem sempre é possível) complexidadecomplexidade situações excepcionais (um componente avariado)situações excepcionais (um componente avariado)


RACIOCÍNIO BASEADO EM RACIOCÍNIO BASEADO EM REPRESENTAÇÕES HÍBRIDASREPRESENTAÇÕES HÍBRIDAS

regras + casosregras + casos

regras + modelosregras + modelos

modelos + casosmodelos + casos


TIPOS DE CONHECIMENTOTIPOS DE CONHECIMENTO

• Conhecimento Procedimental Conhecimento Procedimental

• Conhecimento Declarativo Conhecimento Declarativo

• Metaconhecimento Metaconhecimento

• Conhecimento Heurístico Conhecimento Heurístico

• Conhecimento Estrutural Conhecimento Estrutural

inteligência artificial 1dicas questione os temas propostos nas aulas, fica mais fácil aprender....

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