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Tópicos em Sistemas Inteligentes

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Agenda - Aula 03

• Buscas

•Agentes que Planejam

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Memória X Computação

• Agentes Reativos fazem muito pouca computação. Suas ações são definidas:– projetistas– aprendizado– processos evolutivos– combinação dos itens

• As ações são implementadas:– tabelas– Regras de Produção– combinação de circuitos lógicos

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Memória X Computação

• Uma máquina reativa, capaz de realizar tarefas complexas requer memória “infinita”

• O projetista dessa máquina teria que ter uma capacidade de previsão sobre humana para antecipar ações apropriadas.

• Assim, devemos considerar trade offs:entre tempo e espaço e entre adaptação e projeto explícito.

• Devemos pensar em computações que prevejam conseqüências das ações em qualquer situação

• O mais importante dessas computações é o aprendizado e a evolução automático.

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Memória X Computação

• Assim, o agente usando de “programas” será capaz de selecionar ações apropriadas mesmo em ambientes que o projetista não foi capaz de prever inicialmente.

• Para prever as conseqüências das ações, os agentes devem ter um modelo do mundo que “habita” e um modelo dos efeitos das suas ações sobre o modelo do seu mundo.

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Grafo

• Empilhar três brinquedos:– Na ordem A, B, C– O robo pode mover qualquer bloco que não tenha

outro em cima.– O modelo dessas ações é dada pela função

move(x,y) onde x= A,B ou C e y= A,B,C ou chão.– O robo é capaz de modelar cada uma de suas

ações em seu ambiente. Mundo antes e depois da ação.

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Grafo

• Suponha um robo capaz de modelar os efeitos de cada uma de suas ações no seu ambiente.

• “Par” de modelos do mundo. Um que representa os estado do mundo antes da ação e outro o estado do mundo após sua ação.

• Grafo de Estado

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Grafo

• Conjunto de nós e arcos• Olhar uma passo a frente em simulações

pode produzir previsões úteis. Olhar vários passos pode evitar movimentos inúteis.

• A estrutura mais útil para acompanhar os efeitos de várias seqüências alternativas de ações é um grafo direto.

• O conjunto de “mundos” que o agente pode produzir através de suas ações pode ser representado por um grafo.

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Grafo

• Nesse grafo, os nós são rotulados como “mundos individuais” enquanto os arcos são rotulados por operadores.

• Se o número de situações diferentes do mundo é pequena, um grafo pode representar todas as possíveis ações e situações explicitamente.

• Esse grafo é chamado de Grafo de Estado. (state-space graph)

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Grafo

• Uma das vantagens de representar os mundos “possíveis” numa estrutura de grafo é que qualquer nó do grafo pode representar um objetivo.

• Esta flexibilidade em realizar tarefas diferentes constrasta com os agentes vistos até agora, que eram capazes de realizar uma única tarefa.

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Planejar

• Os operadores que são atributos dos arcos podem ser agrupados em uma seqüência denominada PLANO.

• A busca por essa seqüência é denominada PLANEJAMENTO.

• Se o agente consegue representar todas as situações relevantes do seu mundo por nós do grafo; se conhecemos o resultados das ações; se o agente é capaz de reconhecer o nó inicial; se não existe outro agente mudando o mundo e; se temos tempo suficiente para computações: é possível planejar uma seqüência completa de ações sem necessidade do retorno de sensores.

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Notação de Grafos

• Um grafo consiste de um conjunto de nós.• Certos pares de nós são conectados por

arcos. Esses arcos são direcionados de um nó para outro.

• Se um arco é direcionado de ni para nj então nj é um sucessor (ou filho) de ni. Nesse caso, ni é pai de nj.

• Um par de nós pode ser sucessor deles mesmos se substituirmos arcos por ramos.

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Busca em Grafos

• Buscas envolvem a propagação de marcas nos nós dos grafos.

• Busca em Largura– Rotule o nó origem com Zero– Propague números inteiros crescentes em ondas

através dos arcos até que um inteiro atinja o nó destino.

– Realize um backtrack acompanhando uma seqüência decrescente dos rótulos.

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Notação de Grafos

• Grafos que só contêm ramos são chamados grafos não direcionados.

• Uma árvore direcionada é um caso particular de um grafo onde cada nó, exceto um, tem um único pai. Esse nó da exceção é chamado de raiz.

• A raiz possui nível 0. O nível de cada nó da árvore é o do seu pai mais 1.

• Um nó que não possua sucessores é chamado de folha.

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Notação de Grafos

• Aos arcos são atribuídos custos positivos, para representar o custo de realização de uma ação.

• O custo de um passo entre dois nós é dado pela soma dos custos de todos os arcos conectando esses dois nós no passo.

• Caminho Mínimo• Árvore Geradora de Custo Mínimo