O que é IA ?

Inteligência + Artificial

• O que é inteligência?• Qual a natureza do artificial?

Filosofia e IA

• Propõe questionamentos importantes:• Como uma conclusão pode ser válida?• Qual a natureza do conhecimento?• Qual a relação conhecimento e ação?• Causalidade ou coincidência?

Grandes debates filosóficos

IA Fraca x IA Forte (consciência)

Agentes Inteligentes

• É qualquer coisa que tenha:– Percepção: sente, percebe, vislumbra o seu meio através de

sensores.– Ação: realize atos, age sobre o seu meio através de efetuadores.

• Exemplos: – Seres humanos:

• Percepção: Olhos, ouvidos, olfato, etc.• Ação: mãos, braços, pernas, etc.

– Robôs:• Percepção: câmeras, sensores IR, etc.• Ação: Braços mecânicos, motores, etc.

Agentes Inteligentes

• “ingredientes” de um Agente inteligente:– Mecanismos de percepção– Mecanismo de aprendizado– Representação do conhecimento– Função objetivo

Problemas

• Automatização de sistemas de potência– Rios, barragens, turbinas... Onde haja perigo para

a vida humana

Problemas

• Produção de histórias interativas– Permitir interação com o usuário;– Modelar comportamento e personalidade (ex:

tamagotchi)

Problemas

• Observações Ininterruptas– Ex.: Lombadas eletrônicas. Estas substituem a

necessidade de um guarda (ser humano) de estar fiscalizando o trânsito.

Problemas x Soluções

• Problemas demandam soluções – Soluções podem ser providas:• Pelo programador do sistema• Encontradas computacionalmente

– Soluções computacionais envolvem :• Estruturas de dados e procedimentos

Intuições Gerais sobre o tema

• E se a solução de um problema for um ponto(s) num espaço ?

• E se a solução de um problema puder ser encontrada por um raciocínio?

Busca (força bruta) – O quê?

• Tipo de busca que enumera todas as possíveis soluções e examina-as todas;– Método caro (memória/processador)– Risco de explosão combinatorial– =“Blind Search Methods”

Busca (força bruta) – Por quê?

• É possível ser melhorado:– Reordenando o espaço de buscas– Reduzindo o espaço de buscas– Incluindo conhecimento anterior– Incluindo heurísticas

Busca (força bruta) – Como?

• Busca em largura (“Breatdh-first”)– Primeiro busca soluções eqüidistantes da “raiz”– Usa filas

Busca (força bruta) – Como?

• Busca em profundidade (“Depth - first”)– Segue “trilhas”– Improdutivo para caminhos longos– Usa pilhas

Busca - Heurísticas

• Aproximação de soluções;• Não segue um percurso claro mas se baseia na

intuição e nas circunstâncias a fim de gerar conhecimento novo;

• Usa algum tipo de função para estimar o custo da busca;

• Assume que função é eficiente;• Foca em alguns “caminhos” em detrimento de

outros.

Prática

• Apresente a ordem de visita dos nós da árvore da Figura 1 para cada uma das estratégias abaixo (escolha nós mais à esquerda na árvore em todos os casos): – Busca em profundidade – Busca em largura

Agentes solucionadores de problemas

• O que é um problema em I.A.?• Como formulá-lo?• Como buscar a solução do problema?– Busca cega– Busca Heurística

• Quais são os tipos de problemas?• Quais são as aplicações?

Solução de problemas: definições

• Um problema em IA é definido em termos de...– Um espaço de estados possíveis, incluindo:• Um estado inicial• Um (ou mais) estado final = objetivo• Exemplo: dirigir de uma cidade “A” a uma cidade “B”

– Espaço de estados: todas as cidades da região

– Um conjunto de ações (ou operadores) que permitem passar de um estado a outro

Prática• No jogo da jarra d'água, temos 2 jarras, uma com capacidade para 3 litros

(A) e outra com capacidade para 4 litros (B). Inicialmente, A e B estão vazias. Podemos encher cada jarra com água de uma torneira T, podemos esvaziar qualquer jarra jogando a água fora, ou passando água de uma jarra para outra. Queremos encontrar um conjunto de operações que deixe exatamente 2 litros de água na jarra B. (Uma solução complicada: encher A com água da torneira, despejar conteúdo de A em B, encher A novamente na torneira, despejar conteúdo de A em B até B encher, jogar fora água de B, despejar conteúdo de A em B.) – Formular o espaço de busca deste problema:

• Descrevendo o estado inicial • Apresentar a condição que testa se os estados são estado final • Defina os operadores e apresente descrições precisas (algorítmicas) da função de cada

operador. – Desenhe um grafo contendo todos os nós distintos do espaço de busca até o

nível três e mostre o caminho da solução.

Medida de Desempenho na busca

• Desempenho de um algoritmo de busca:– O algoritmo encontrou alguma solução?– É uma boa solução?

• Custo de caminho (qualidade da solução)– É uma solução computacionalmente barata?

• Custo da busca (tempo e memória)

• Custo total:– Custo do caminho + custo da busca

• Espaço de estados grande– Compromisso (conflito) entre a melhor solução e a solução mais

barata

Problemas de Heurísticas

Figura 1 Ilustração de mínimos locais e mínimo global

São sistemas que empregam o conhecimento humano para resolver problemas que requererem a presença de um especialista.

• São sistemas inteligentes que armazenam e processam conhecimento adquirido de especialistas em uma área de conhecimento.

• São sistemas de apoio à decisão que reúnem conhecimentos acerca de áreas específicas e que são capazes de simular o comportamento humano diante de situações a eles apresentadas.

Sistemas Especialistas - Definições

Entrevistas (estruturadas ou não estruturadas)

Tracking methods (análise de protocolos e observação)

Manual

especialista

Base de conhecimento

Engenheiro de conhecimento

documentação

codificaçãoexplicitação

Ajuda ao especialista

Ajuda ao engenheiro de conhecimento (editores, documentadores, etc.)

Semi-automáticos

especialista Ferramentas interativas de entrevista

Base de conhecimento

Engenheiro de conhecimento

Aprendizado de máquinas

Automático

Casos e exemplos Indução automática Regras

Capacitar não-especialistas

Servir de assistente a especialistas

Servir de repositório de conhecimento valioso

• Apoio à decisão: ajuda o "tomador de decisões" a lembrar-se de tópicos ou opções;

• Tomada de decisão: toma a decisão no lugar de uma pessoa (uso mais comum).

Utilidade