תיתוכאלמ הניבל אובמ - BIUu.cs.biu.ac.il/~haimga/Teaching/AI/saritLectures/Lecture... · 2012-11-04 · Robotics. World Perceiving System Background Knowledge Reasoning

מרצה: שאול מרקוביץ

מבוא לבינה מלאכותית

מבוא

© Shaul Markovitch 2005

תחום מחקר במדעי המחשבמטרה: פיתוח אלגוריתמים לתפישה, הסקת

מסקנות ולמידה, כדי לאפשר פתרון בעיות מורכבות

מהי בינה מלאכותית?


מבחן שהוצע בשנת 1950 ע”י המתימטיקאי הנודע טיורינג

מטרת המבחן להפוך את השאלה הפילוסופית “האם מכונה מסוגלת לחשוב”

לשאלה מדעיתטיורינג הציע שמכונה שתעבור את המבחן שלו בהצלחה תחשב למכונה אינטליגנטית

מבחן טיורינג


בוחנת

משתתפים במבחן טיורינג

מחשב נבחן

אדם נבחן

מטרה: לזהות מי המחשב

מטרה: להטעות את הבוחנת

מטרה: לעזור לבוחנת


נראה עכשיו סדרה של שאלות לדוגמאבכל אחת מהדוגמאות עליכם לשער מי

לדעתכם המחשבהכינויים “נבחן א” ו “נבחן ב” אינם עקביים

על פני המבחניםלכל שאלה חישבו מה היכולות הדרושות

למחשב כדי לענות עליה בצורה טובה

דוגמאות לשאלות במבחן


בוחנת: אדםאדם

?האם אתה מחשב או אדם?

נבחן א:נבחן ב:


הילד זרק את הספל על

אולי עם דבק סופרגלו?מה נשבר?

הקיר ושבר אותו. איך אפשרלתקן אותו?

בוחנת:

נבחן א: נבחן ב:

?


קראתי שאדם נחת אתמול

מדוע את מתענינת במאדים?לא יתכן. בטח קראת את זה ב

על מאדים. מה אתה חושב על זה?

בוחנת:

נבחן א: נבחן ב:

Weekly World News

?



כמה זה 5432 כפול 327?

1776264 אחרי שניה

1776264

בוחנת:

נבחן א:

נבחן ב: אחרי 2 דקות

?


1776264241

בוחנת: נבחן א:נבחן ב:

?אחרי 2 דקות

אחרי 2 דקות




1776064

1776263

בוחנת:

נבחן א:

נבחן ב:

?אחרי 2 דקות

אחרי 2 דקות

5432327

3802410864 16296

1776264


תקרא את הקטע הבא מהעתון

מהיכן לדעתך מגיע הרכב?

בוחנת:

נבחן א:

נבחן ב:

?

מכל הארץ

מפאריס


סוכן אינטליגנטי הינה ישות התופשת את סביבתה ופועלת עליה

כדי להשיג מטרות שהוגדרו ע”י אדוניה

סוכנים אינטליגנטים


רובוט הינו דוגמא טובה לסוכן אינטליגנטי

רובוט תופש את סביבתו דרך הסנסורים שלו

הסוכן פועל על הסביבה באמצעות זרועות, גלגלים וכו’.

סוכן חומרה


סוכן קניות הינו דוגמא לסוכן תוכנה

הסוכן נשלח לשרתי חנויות כדי לקנות ספר תחת אילוצים שונים

הסוכן נכנס למשא ומתן עם סוכן התוכנה של

חנות הספרים

סוכני תוכנה


הארכיטקטורה של סוכנים אינטליגנטים

Actuators

The agent program

Sensors


הארכיטקטורה של סוכנים אינטליגנטים

PerceivingSystem

WorldState

BackgroundKnowledge

Goals

Reasoning System

ActingSystem


דוגמא: פתרון פאזל

PerceivingSystem

WorldState

BackgroundKnowledge

Goals

Reasoning System

ActingSystem

6 8 34

21

7 5

6 8 34 17 5 2

UP(s): If Y0<3 &...DOWN(s): If Y0 >0...RIGHT(s): If X0<3...

1 2 34 5 67 8

Right

6 8 34

21

7 5

6 8 34

21

7 5


תחומי מחקר בבינה מלאכותית

PerceivingSystem

WorldState

BackgroundKnowledge

Goals

Reasoning System

ActingSystem

Computer Vision

Natural LanguageUnderstanding

Machine Learning

Reasoning

Robotics

World

PerceivingSystem

BackgroundKnowledge

Reasoning System

Goals

WorldState

ActingSystem

ActingSystem

PerceivingSystem

Reasoning System

WorldState

BackgroundKnowledge

Goals

Conflicting goals - competitiveCommon goals - cooperative

Multi Agent Systems


ראיה ממוחשבתקלט: מטריצה של פיקסלים שצולמה ע”י מצלמה.

פלט: יצוג של הסצינה בשפה פורמלית אשר מאפשרת הסקת מסקנות.

VisionSystem

WorldState

(2,0,1,1,3,1)

VisionSystem

WorldState

Face(obj1)Tree(obj2)

Loc(obj1,loc1)Loc(obj2,loc2)

Eye(obj3)


הבנת שפה טכעיתקלט: משפט או סדרת משפטים שהתקבלה

ממערכת הראיה, ממערכת הבנת דיבור או בצורה ישירה מטרמינל

פלט: יצוג “לוגי” של משמעות המבנה

VisionSystem

Natural Language Understanding

Input User Code and Press OK

Add(directive(action: input,

object:.....)


רובוטיקהתחום שדן בכל האספקטים הנוגעים לסוכני חומרה

קלט: פעולה שהסוכן החליט לבצעפלט: סדרה של פקודות למנועים המפעילים את

הזרוע

ActingSystem

ReasoningSystem

Grab(obj23)

com:motor3:onwait:4com:motor3:off


פתרון בעיותקלט: מצב העולם, מטרת הסוכן, ידע על האפקט

של פעולות הסוכן.פלט: החלטה על פעולה או סדרת פעולות שהסוכן

צריך לבצע כדי להתקדם למטרה


למידהמטרה: שיפור בסיס הידע של הסוכן ע”י שימוש בנסיון

קלט: אוסף של התנסויות (דוגמאות).פלט: תוספות או שינויים לבסיס הידע של הסוכן.

Learning System

Knowledge base

push(obj,t): loc(obj,t ≠ loc(obj,t+1)

push(obj43,232):loc(obj43,232)≠loc(obj43,233)push(obj25,246):loc(obj25,246)=loc(obj25,246)push(obj22,255):loc(obj22,255)≠loc(obj22,255).....

smooth?

≠

yes

≠

no

Small?noyes

=


מערכות מרובות סוכניםמערכת בה יותר מסוכן אחד פועלים באותה סביבה

מערכת קואופרטיבית: לסוכנים יש מטרות משותפות.

מערכת תחרותית: לסוכנים יש מטרות מנוגדות

דוגמאות להשגים בתחום


חללית מנוהלת ע”י AI תוכנת

פרויקט Remote Agent של נאסא אפשר לתכנית AI לנהל במשך יממה

את כל הפעולות של ספינת החלל Deep Space 1

AI התכנה משתמשת בטכניקותמתקדמות לשם תכנון ותזמון

הפעולות של הספינה


ב 1997 נערכה סדרת משחקים בין אלוף העולם גארי קספרוב לבין IBM של Deep Blue המחשב

Deep Blue 3.5:2.5 ניצח בתחרות בתוצאה

תכנת מחשב מנצחת את אלוף העולם בשחמט


תכנת ראייה ממוחשבת הותקנה על מכונית

המכונית חצתה את ארה”ב כאשר התכנה שולטת במכונית 98% מהזמן

השליטה האנושית בשאר הזמן נועדה בעיקר

ביציאות מהדרך המהירה

תכנה נוהגת ברכב


דיאגנוסטיקה רפואיתמערכות דיאגנוסטיקה רפואית

מבוססות על רשתות הסתברותיות מגיעות לביצועים של מומחים

בספרות מתואר מקרה בו מומחה לפתולוגיה של בלוטת הלימפה דחה

דיגנוסטיקה של התכנה

לאחר שהתכנה פלטה הסבר על הסיבות למסקנה שלה הסכים

המומחה עם התכנה


במלחמת המפרץ הראשונה השתמש צבא DART ארה”ב במערכת

Dynamic Analysis and Replanning Tool

המערכת תכננה שינוע של עשרות אלפי רכבים מטענים ויחידות צבאיות

התכנון כלל מסלולים, תזמונים ופתרון קונפליקטים

המערכת תכננה תוך שעות פתרון שבדרך כלל דרש שבועות של עבודה ידנית

משרד ההגנה האמריקאי טוען ששימוש יחיד זה החזיר את כל ההשקעה שלו בבינה

מלאכותית ב 30 השנה האחרונות

תכנון לוגיסטי


מערכת HipNav עוזרת למנתחים בניתוח החלפת מפרקי ירך

המערכת משתמשת בטכניקות של ראייה ממוחשבת כדי ליצור מודל תלת

ממדי של העצמות

בעזרת חישנים עוקבת המערכת אחרי הניתוח ועוזרת בהכנסת המפרק

למקומו המדויק

ניתוחים בסיוע רובוטי


מיון אוטומטי של מסמכים לקטגוריות

מערכות דואר אלקטרוניות מספקות שירות של סינון דואר זבל

התוכנות מקבלות סימונים מהמשתמש של דואר זבל ושל דואר רצוי

התוכנות מפעילות שיטות אינדוקטיביות של למידה מדוגמאות כדי להסיק חוקים כלליים למיון דואר


חברת סוני פתחה רובוט כלב בעל

חיישנים ויכולת תנועה

הרובוט תוכנת להתנהג כחיית שעשועים והוא

בעל יכולות למידה

הרובוט הולך, יושב, משחק עם כדור, מזיז חלקים בגופו, מזהה את הפנים והקול של

בעליו, מביע רגשות באמצעות תבניות של

אורות

חיית שעשועים אדפטיבית


תחרויות כדורגל בין קבוצות של רובוטים הפועלים באופן עצמאי

חלק מהתחרויות הן בין קבוצות של רובוטי הכלב של סוני

כדורגל רובוטי


תחום שפעיל מאוד לאחרונה הוא שימוש ברשתות

בייסיאניות לאנליזה גנטית

האנליזה מאפשרת לקבל עצי משפחות, אינפורמציה על

סמנים גנטיים וסטטוס המחלה לחלק מחברי

המשפחה

האנליזה מוצאת את המיקום הסביר ביותר לגן הגורם

למחלה

ביולוגיה חישובית


דוגמאות למשימות שעדיין איננו יודעים

לעשות


איננו יודעים לבנות תכניות בעלות יכולת להבנה עמוקה של טקסט בשפה טבעית

לא ניתן לכן לבצע משימות כמו תרגום אוטומטי, ניתוח מודיעיני של דואר אלקטרוני

או מענה אוטומטי במרכז לקוחות

כל המשימות הללו נעשות כבר עכשיו בצורה שטחית אולם הקפיצה לצורה

העמוקה היא איכותית ודורשת התקדמות רבה בתחום

הבנת שפה טבעית


קיימים היום אלגוריתמים המסוגלים “להבין” תמונה

בהקשר מוגבל

אבל אנו רחוקים מאוד מיכולת לבחון תמונה מורכבת ולזהות

את אוסף האוביקטים בה והיחסים ביניהם

הבנת תמונה



רובוט לעבודות ביתמדי פעם אתם קוראים בתקשורת על פיתוח

של רובוט לעבודות בית

למעשה אנו מאוד רחוקים מיכולת לבנות רובוט כזה

Wakamaru המוצר החדיש ביותר, הרובוטשל חברת Mitsubishi עולה כ 14,000 דולר

הרובוט אינו מסוגל להענות לבקשות כמו “תביא לי מגבת בבקשה” או “אתה יכול

להכין לי כוס קפה?”


הרובוט ההולך של סוני






Documents

תיתוכאלמ הניבל אובמ - BIUu.cs.biu.ac.il/~haimga/Teaching/AI/saritLectures/Lecture... · 2012-11-04 · Robotics. World Perceiving System Background Knowledge Reasoning