Upload
vudan
View
215
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
TÉCNICAS DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL
Electiva ING. ELECTRÓNICADOCENTES: Ana Casali
Hernán Gonzalez
TIA-Introducción 2
TIA - OBJETIVOS
CONOCIMIENTOS EN:Tipos de problemas abordados por la IAManejo de algunas Técnicas y Herramientas
de IA.Aplicaciones en la Ingeniería.
HABILIDADES PARA: Desarrollar prototipos de algunos Sistemas
InteligentesRealizar informes, exponer tema/trabajo
práctico
TIA-Introducción 3
TIA - OBJETIVOS
CONOCIMIENTOS EN:Tipos de problemas abordados por la IAManejo de algunas Técnicas y Herramientas
de IA.Aplicaciones en la Ingeniería.
HABILIDADES PARA: Desarrollar prototipos de algunos Sistemas
InteligentesRealizar informes, exponer tema/trabajo
práctico
TIA-Introducción 4
TIA - MODULOS
INTRODUCCIONSISTEMAS BASADOS EN
CONOCIMIENTO - ONTOLOGÍASSISTEMAS BORROSOS (FUZZY
SYSTEMS)APRENDIZAJE AUTOMATIZADOAGENTES INTELIGENTES
TIA-Introducción 5
TIA - MODALIDAD
Clases teórico-prácticas en formato de Taller
Dictado: miércoles de 9 a 13hs
Lugar: Laboratorio de DSI
TIA-Introducción 6
TIA - PROMOCION
TP 1: Introducción a la IATP 2: Sistemas Basados en
Conocimiento – Ontologías TP 3: Fuzzy Systems TP 4: Aprendizaje Automatizado
EVALUACION GLOBALIZADORA
TIA-Introducción 7
TIA - PROMOCION
Aprobar todos los TPs (Grupales y se desarrollan en clase de Laboratorio) y
Aprobar la Evaluación Globalizadora
(1 recuperatorio)
TIA-Introducción 8
TIA – MATERIALES
Página web DSI-EIE (ver Ingeniería del Conocimiento)
www.dsi.fceia.edu.ar
Consultas:[email protected]
TIA-Introducción 9
Hoy está presente en miles de aplicaciones...
QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?
Antes...
11
Sistemas de control (vuelos espaciales) Planificadores (aeropuertos) Sistemas de soporte a la decisión Supervisores inteligentes Casas inteligentes e-commerce, subastas electrónicas Agentes recomendadores e-learning .....
En que desarrollos encontramos algo de IA ?
12
QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?
Distintas definiciones.Conceptos fundamentales.Historia / Estado actual.Ramas de IADistintos campos de aplicación.
13
QUE ES LA IA ?
La Inteligencia Artificial es la parte de las Ciencias de la Computación que se ocupa del diseño de sistemas inteligentes, esto es sistemas que exhiben características que asociamos con la inteligencia en las conductas humanas.
Feigenbaum y Barr ’80s
14
El estudio de cómo lograr que las computadoras realicen tareas que por el momento, los humanos hacen mejor.
E. Rich - Knight, 1991
La rama de la Ciencias de la computación que se ocupa de la automatización de la conducta inteligente.
Luger y Stubblefield, 1993
QUE ES LA IA ?
15
Es la Ciencia e Ingeniería de hacer máquinas inteligentes (especialmente programas).
Esto está relacionado a la tarea de usar computadoras para entender la inteligencia humana, pero IA no tiene que limitarse a métodos que son biológicamente observables.
J. Mc Carthy, 1998
QUE ES LA IA ?
16
LAS DEFINICIONES DE IA SE AGRUPAN EN:
SISTEMAS QUE PIENSAN COMO HUMANOS
SISTEMAS QUE PIENSAN RACIONALMENTE
SISTEMAS QUE ACTUAN COMO HUMANOS
SISTEMAS QUE ACTUAN RACIONALMENTE
Inteligencia Inteligencia idealideal
RAZONAMIENTO
COMPORTAMIENTO
17
DIFERENTES MODELOS:
SIMULAR EL COMPORTAMIENTO HUMANO A nivel de procesos cognitivos
CONSTRUIR PROGRAMAS INTELIGENTESDe la forma más eficiente
18
MODELOS COGNITIVOS (SEMÁNTICOS)CIENCIA COGNITIVA, SON
TRANSPARENTES AL USUARIO, FACIL DE MODIFICAR - INCREMENTAR
SISTEMAS BASADOS EN EL CONOCIMIENTO (KBS)
AGENTES DELIBERATIVOS
MODELOS CONEXIONISTAS REDES NEURONALES ALGORITMOS GENETICOS AGENTES REACTIVOS
DIFERENTES MODELOS:
19
MODELOS COGNITIVOS
SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO
FUZZY SYSTEM
MODELOS CONEXIONISTAS
REDES NEURONALES
DIFERENTES MODELOS:
IC-Introducción 20
FILOSOFIA (desde 428 aC) teorías del razonamiento y aprendizaje
MATEMATICA (desde el 800) teorías formales de la lógica
PSICOLOGIA (desde 1879) investigación de la mente humana
INGENIERIA EN COMPUTACION (1940) herramientas para poder concretar IA
LINGÜÍSTICA (1957) teorías sobre el lenguaje (sintaxis-semántica)
CONF. DARTMOUTH 1956 NACIMIENTO IA
FUNDAMENTOS DE LA IA
21
FILOSOFIA (desde 428 aC) teorías del razonamiento y aprendizaje
MATEMATICA (desde el 800) teorías formales de la lógica
PSICOLOGIA (desde 1879) investigación de la mente humana
INGENIERIA EN COMPUTACION (1940) herramientas para poder concretar IA
LINGÜÍSTICA (1957) teorías sobre el lenguaje (sintaxis-semántica)
CONF. DARTMOUTH 1956 NACIMIENTO IA
FUNDAMENTOS DE LA IA
22
HISTORIA DE LA IA
• http://www.uned.es/pfp-internet-y-educacion/historia.html
• http://www.aaai.org/AITopics/bbhist.html
http://latinproject.org/index.php/en/component/booklibrary/510/view/53/Ingenier%C3%ADa/17/inteligencia-artificial
23
RAMAS DE IA:
Búsqueda Heurística Representación del conocimiento Inferencia Planificación Aprendizaje Lenguaje Natural Visión Robótica
IC-Introducción 24
IJCAI is the International Joint Conference on AI - Buenos Aires Julio 25-31, 2015.
http://ijcai15.org/
25
IJCAI is the International Joint Conference on AI - Buenos Aires Julio 25-31, 2015.
http://ijcai15.org/
Content Areas• Agent-based and Multi-agent Systems• Constraints, Satisfiability, and Search• Knowledge Representation, Reasoning and Logic • Machine Learning • Art & AI• Natural-Language Processing • Planning and Scheduling • Robotics and Vision • Uncertainty in AI • Web and Knowledge-based Information Systems
Knowledge Representation, Reasoning and Logic
Action, Change and Causality Automated Reasoning and Theorem Proving Beliefs and Knowledge Case-based reasoning Common-Sense Reasoning Computational Complexity Description Logics and Ontologies Diagnosis and Abductive Reasoning Geometric, Spatial, and Temporal Reasoning Knowledge Representation Logic Programming Many-Valued and Fuzzy Logics …
Multidisciplinary Topics And ApplicationsAI and Natural Sciences AI and Social Sciences Art and Music AI and Ubiquitous Computing Systems Autonomic Computing Brain Sciences Cognitive Modeling Computational Biology and e-Health Computer Games Computer-Aided Education Human-Computer Interaction Intelligent Database Systems Intelligent User Interfaces Interactive Entertainment Knowledge-based Software Engineering Personalization and User Modeling Philosophical and Ethical Issues Real-Time Systems Security and Privacy Validation and Verification
• Machine Learning• Active Learning• Case-based Reasoning• Classification• Cost-Sensitive Learning• Data Mining• Ensemble Methods• Evolutionary Computation• Feature Selection/Construction• Kernel Methods• Learning Graphical Models• Learning Preferences/Rankings• Learning Theory• Machine Learning (General/other)• Neural Networks• Online Learning• Reinforcement Learning• Relational Learning• Semi-Supervised/Unsupervised Learning• Structured Learning
29
EJEMPLOS DE SISTEMAS HISTÓRICOS:
• 80´s SE en diferentes dominios (Mycin, R1, Prospector, Dendral,...)
• 89 HITECH Programa de ajedrez.
• 92 MARVEL S.E. En tiempo real que monitorea nave spacial
• 94 PEGASUS Realiza reservas de vuelos
• DARPA Sistemas de conducción de automóviles • S.E. en distintos dominios – • Sistemas recomendadores ...
31
Conjunto de Conocimientos y Técnicas que Conjunto de Conocimientos y Técnicas que permiten aplicar el saber científico a la utilización del permiten aplicar el saber científico a la utilización del conocimiento.conocimiento.
ADQUISICION
SE OCUPA DE LA REPRESENTACION
INFERENCIAINFERENCIA
MANTENIMIENTO
INGENIERIA DEL CONOCIMIENTO
32
• Es la disciplina tecnológica que se centra en el desarrollo, funcionamiento y mantenimiento de Sistemas Basados en Conocimiento (SBC – KBS) de una forma sistemática (utilizando Ingeniería de Software)
• SBC: sistema de software capaz de soportar la representación explícita de conocimiento.
INGENIERIA DEL CONOCIMIENTO
34
EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA
TEST DE TURING (www.turing.org.uk/turing/) Comportarse como humanoEl ambiente plantea muchos desafíos
(el diálogo es totalmente libre) que resulta difícil para un sistema igualar a la contraparte humana
EL SISTEMA DEBERIA SER CAPAZ DE• Procesar lenguaje natural• Representar el conocimiento• Razonar automáticamente• Aprendizaje automático• (Visión - Robótica)
36
EN DOMINIOS MAS RESTRICTIVOS
Evaluar si el sistema se comporta de acuerdo a los objetivos planteados previamente.
(E. Rich)
EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA
37
LENGUAJES EN IA:
LISP (COMMON LISP)Lenguaje funcional - procesamiento
simbólico.
PROLOGProgramación lógica
C ( C ++ ) / JAVA / PYTHON... Procedural - Orientación a objetos
38
Históricamente los investigadores en IA se han enfocado en los distintos componentes del comportamiento inteligente (aprendizaje, razonamiento, visión, ….), de forma aislada.
En la actualidad, algunos autores sugieren que la inteligencia, es producto de la interacción entre un agente y su entorno.
Entonces, el comportamiento inteligente emerge de la interacción de varios comportamientos simples.
(Brooks-MIT)
QUE ES LA IA ? ENFOQUE AGENTE INTELIGENTE
39
QUE ES LA IA ? ENFOQUE AGENTE INTELIGENTE
IA CONSISTE EN EL ESTUDIO Y CONSTRUCCION DE AGENTES RACIONALES.
Norvig & Russell
Principios generales que rigen a los A.R.
Elementos usados para construirlos.
41
AGENTE INTELIGENTE
AGENTE Es todo aquello que percibe su ambiente mediante sensores y que responde o actúa mediante efectores.
AGENTE INTELIGENTE: Debe hacer siempre lo correcto de
acuerdo a sus percepciones.Es aquel que emprende la mejor
acción posible en una situación dada.Russel & Norvig
42
Wooldridge & Jennings Es un sistema de software (hardware) con las siguientes propiedades:
Autonomía. Habilidad Social (comunicación) Reactividad. Proactividad.
AGENTE INTELIGENTE
43
SISTEMAS MULTI-AGENTES (MAS)
CARACTERISTICAS Cada agente tiene información y capacidades limitadas para resolver un problema No hay un control global del sistema Los datos están descentralizados Computación es asincrónica
Proveen mas robustez, eficiencia y permiten la interoperatividad de sistemas existentes
44
APLICACIONES
“El campo de la IA está involucrado en la invención de máquinas que ayuden a la gente de distintas formas, dando a las máquinas alguna de las
capacidades que los humanos tenemos tales como entender el lenguaje, interpretar imágenes o aprender de la experiencia. Generalmente estas
máquinas no se parecen ni actúan de la forma que lo hacen las personas, pero pueden sernos asombrosamente útiles, mejorando y asistendo nuestras vidas, y complementando más que reemplazando las cosas que los humanos hacen. Y esta es la meta hacia la cuál estamos trabajando colectivamente."
- Tom Mitchell (CMU)
45
APLICACIONES
La inteligencia artificial es ya una parte muy importante de la vida cotidiana en los países
industrializados. La IA está ayudando a la gente en todos los campos a
hacer un mejor uso de la información para trabajar mejor y menos duro...
http://aaai.org/AITopics/Applications
Deepmind: We combine the best techniques from machine learning and systems neuroscience to build powerful general-purpose learning algorithms.
Petroleum Advisor for the Geochemical and Environmental Sciences PAGES interprets the analysis of drill results provided by a geophysics laboratory. This application was developed in collaboration with Dr. Rick Requejo of Geochemical Solutions International.
50
Ide ntific ación en l ínea de pa rám etrosde l mod elo d e co ntrol .Va lidac ión d e sen sores .Dis tribuc ión d e mo delo s utili zand o co ncep tos in nova dore s de p lata forma sde com unica ción .Dia gnós tico e iden tifica ción de fa llas d e eq uipos .
De sarro llado r, inte grad or y u suari o fina l
Qué es el T-Expert ? • Es un Sistema Experto orientado al ingeniero de proceso, con herramientas gráficas que le permiten escribir la lógica que el usa para resolver o analizar un problema en un leguaje familiar como lo es un diagrama de flujo.
• Este sistema basado en reglas, se combina con los hechos que vienen de campo para forman la base de conocimiento. Esta base de conocimiento es evaluada por un motor de inferencia, que realiza inferencias lógicas.
Las inferencias pueden comprender la generación de acciones o la creación de nuevos hechos.
Qué es un Sistema Experto ?
•Es una rama de Inteligencia Artificial que hace uso extensivo de conocimiento especializado para resolver problemas al mismo nivel que un experto humano.
T-EXPERT SIDERAR
51
Areas de aplicación:
• Diagnóstico : Inferir problemas subyacentes basándose en la observación de evidencia
•Interpretación: Explicar datos observados.
•Monitoreo: Comparar datos observados contra los esperados para juzgar performance.
•Planeamiento: Divisar acciones para llegar a un resultado.
•Predicción: Predecir resultado de una situación dada.
•Recomendación: Prescribir el tratamiento a un problema.
•Control: Regular un proceso. Puede requerir interpretación,diagnóstico,monitoreo planeamiento, predicción y recomendación.
T-EXPERT SIDERAR
IC-Introducción 52
Robótica
Robots para múltiples aplicaciones
(limpieza, desactivar minas, inspeccionar volcanes, espaciales, ….)
Empresa multimillonaria…
56
Bibliografía
• Inteligencia Artificial. Un enfoque moderno – Norvig & Russell – Prentice Hall (2ª Ed 2003), Cap 1
http://www.cs.berkeley.edu/~russell/intro.html
• Inteligencia Artificial. LATInhttp://latinproject.org/index.php/en/component/booklibrary/
• What is Artificial Inteligence – Mc. Carthy http://www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/
IC-Introducción 57
Bibliografía
• Inteligencia Artificial. Un enfoque moderno – Norvig & Russell – Prentice Hall (2ª Ed 2003), Cap 1
http://www.cs.berkeley.edu/~russell/intro.html
• Inteligencia Artificial. LATInhttp://latinproject.org/index.php/en/component/booklibrary/
• What is Artificial Inteligence – Mc. Carthy http://www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/
58
Links
• Entrevistas:• http://www.aaai.org/AITopics/html/interview.html#online• Entrevista a D. Hofstadterhttp://www.wired.com/wired/archive/3.11/kelly.htmlhttp://www.bizcharts.com/stoa_del_sol/conscious/conscious2.html• Hubert Dreyfus (critico de IA)http://www.informatik.uni-trier.de/~ley/db/indices/a-tree/d/Dreyfus:Hubert_L=.html
59
Taller: Descubriendo a la IA• Buscar 2 o 3 Institutos de IA (líneas de
investigación, proyectos, publicaciones)
• Ver publicaciones / organizaciones / eventos científicos sobre IA
• Investiga algún aporte de la IA que se haya implementado en alguna aplicación interesante en los últimos tiempos.
60
CIFASIS
http://www.cifasis-conicet.gov.ar/
LINEAS DE INVESTIGACION:LINEAS DE INVESTIGACION:
Aprendizaje Automatizado y AplicacionesAprendizaje Automatizado y Aplicaciones
BioinformáticaBioinformática
Procesamiento de Señales MultimediaProcesamiento de Señales Multimedia
Sistemas de Información InteligentesSistemas de Información Inteligentes
Robot desmalezadorRobot desmalezador
61
ISISTAN http://www.exa.unicen.edu.ar/isistan/
Grupo de Agentes Inteligentes y Gestión de Grupo de Agentes Inteligentes y Gestión de ConocimientoConocimiento
Agentes Inteligentes de SoftwareAgentes Inteligentes de Software
Sistemas Multi-AgenteSistemas Multi-Agente
Modelado de UsuariosModelado de Usuarios
Personalización y RecomendaciónPersonalización y Recomendación
Gestión de ConocimientoGestión de Conocimiento