inteligencia artificial - Ciencias Computacionales
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INTELIGENCIA ARTIFICIAL Tema 1 Introducción Dr. Jesús Antonio González Bernal 1 Inteligencia Artificial UPP Contenido 2 Panorama histórico Definiciones Conclusiones Inteligencia Artificial UPP ¿Qué es la Inteligencia Artificial? y Tratar de describir qué es la Inteligencia Artificial con precisión no es tan fácil y Depende del autor y Sistemas Si t que piensan i como hhumanos y Sistemas que actúan como humanos y Sistemas q que piensan p racionalmente y Sistemas que actúan racionalmente 3 Inteligencia Artificial UPP Introducción y Pensar P humanamente: h Ciencia Ci i C Cognitiva ii y Queremos imitar el proceso de razonamiento humano y Requiere teorías científicas de la actividad interna del cerebro y Combina modelos computacionales del cerebro con experimentos de psicología y Un programa que tiene un buen desempeño en una tarea no es una prueba de que esté trabajando tal como un humano 4 Inteligencia Artificial UPP Actuar Humanamente: La Prueba de T i g Turing y Turing (1950) “Computing machinery and intelligence”: y ¿Pueden pensar las máquinas? Æ ¿Pueden las máquinas comportarse inteligentemente? y Prueba operacional para comportamiento inteligente: el Juego de la Imitación y Predijo que para el 2000, una máquina podría tener 30% de posibilidad de engañar a una persona por 5 minutos y Se anticiparon muchos argumentos de peso contra la IA en los siguientes 50 años y Se sugirieron los principales componentes de IA: conocimiento, razonamiento, entendimiento de lenguaje, aprendizaje 5 Inteligencia Artificial UPP Introducción y Pensamiento Racional: Leyes del pensamiento y Normativo (o prescriptivo) en lugar de descriptivo; conduce a la lógica y Línea directa a través de las matemáticas y la filosofía a la IA moderna y No todo comportamiento inteligente se realiza por deliberación lógica (brincar para escapar del camino de un auto) y No todo es fácil de representar formalmente como lo requiere la lógica 6 Inteligencia Artificial UPP Introducción y Comportamiento racional: haciendo la cosa correcta y ¿La cosa correcta?: se espera maximizar la obtención de una meta, dada la información disponible y No necesariamente integra pensamiento y Reflejo del pestañeo y Pero el pensamiento debe estar al servicio de la acción racional 7 Inteligencia Artificial UPP Retomando la Prueba de Turing ¿¿Qué es la Inteligencia g Artificial ó IA? ((Prueba de Turing) g) 8 Hola (máquina) Hola Lex, me gustaría que me ayudaras ¿En que te puedo ayudar? (máquina) Necesito que me hagas la tarea de Inteligencia Artificial… no he hecho nada!! ¿Y qué hiciste la tarde de ayer? (máquina) Me fui con mis cuates Inteligencia Artificial UPP Introducción ¿ ¿Será posible p crear sistemas capaces p de generar g conocimiento ppor si mismos? •¿Que tomen decisiones? •¿Que ¿Que tengan la capacidad de tener criterio propio? •¿Que sean inteligentes? g 9 Inteligencia Artificial UPP Introducción 10 ¿¿Cómo definimos qque algo g es inteligente? g Inteligencia Artificial UPP Introducción Primera aproximación: p Organismo g o ente capaz p de tomar una decisión 11 Con base en la definición anterior, es inteligente: g ¿Un canino? ¿Un gato? ¿Un ratón? Inteligencia Artificial UPP Introducción Segunda g Aproximación p Organismo o ente capaz de recordar sucesos de su entorno, con el objetivo de usarlos para la toma de decisiones Con base en la definición anterior, es inteligente: 12 ¿Un piloto automático de un avión? ¿Un canino? ¿Un gato? ¿Un ratón? Inteligencia Artificial UPP Introducción Entonces ¿existen niveles de inteligencia? 13 Inteligencia Artificial UPP Definición Inteligente Organismo g o ente qque,, con el paso p del tiempo, p , aprende p de su entorno, acumulando experiencia y que es usada en nuevas situaciones que le presenta el entorno 14 Inteligencia Artificial UPP Sistema Inteligente La inteligencia g se puede p ver como una “medida” que q indica cuan fácil logra un sistema sus objetivos Un sistema es: 15 Una parte (fragmento) del universo (todo lo que existe, todo lo que hay), h ) con extensión ió lilimitada i d en espacio i y tiempo i Inteligencia Artificial UPP Sistema Inteligente 16 Un sistema inteligente g ((SI)) es un sistema que q aprende p durante su existencia como actuar para alcanzar sus objetivos Inteligencia Artificial UPP Conceptos Básicos (1) 17 El entorno de un sistema es todo lo qque esta fuera de su frontera Inteligencia Artificial UPP Conceptos Básicos (2) 18 Objetivo: j es una situación determinada qque algunos g sistemas tratan de alcanzar Inteligencia Artificial UPP C b (1) Cerebro En términos de inteligencia, g , ¿cómo ¿ definiríamos al cerebro? 19 Es la parte física de un sistema donde funciona la mente Inteligencia Artificial UPP Cerebro (2) 20 La mente constituye y los pprocesos y las memorias dentro del cerebro Los procesos transforman las sensaciones en conceptos (elemento básico del pensamiento), representando la situación actual, t l eligiendo li i d una regla l dde actuación t ió y respondiendo di d dde acuerdo a ella Inteligencia Artificial UPP Cerebro (3) 21 Una regla g de actuación es el resultado de una experiencia. p Es el almacenamiento físico por parte de un SI de una situación El aprendizaje es el aumento de la cantidad de reglas de actuación y conceptos en la memoria de un SI Inteligencia Artificial UPP ¿QuéLa es la Inteligencia Artificial? El estudio de las facultades interesante tarea de lograr 22 que las computadoras piensen, maquinas que piensen, en su amplio sentido literal (Haugeland, 1985) mentales mediante el uso de modelos computacionales (Charniak y McDermott, 1985) La automatización de actividades que vinculamos con procesos del pensamiento humano, tales como la toma de decisiones, resolución de problemas, aprendizaje… di j (B (Bellman, ll 1987) El estudio de los cálculos que permiten percibir razonar y percibir, actuar (Winston, 1992) Inteligencia Artificial UPP ¿Qué es la Inteligencia Artificial? El arte de crear máquinas con capacidad id d d de realizar li funciones que realizadas por personas requieren de inteligencia (Kurzweil (Kurzweil, 1990) El estudio de cómo lograr que las computadoras realicen tareas que, por el momento, los humanos hacen mejor j ((Rich y Knight, g , 1991) 23 Inteligencia Artificial Un campo de estudio que se enfoca f a la l explicación li ió y emulación de la conducta inteligente en función de procesos computacionales (Schalkoff, 1990) La rama de la ciencia de la computación que se ocupa de la automatización de la conducta inteligente (Luger y Stubblefield, 1993) UPP ¿Cuál es el Objetivo de la IA? Construir pprogramas g ppara resolver pproblemas “difíciles” 24 Problemas para los que no existe una única solución Requieren de enormes cantidades de información Deben de tratar con información incompleta, confusa e incluso contradictoria Inteligencia Artificial UPP ¿Cuál es el Objetivo de la IA? 25 Dos enfoques: q Programas que imiten la inteligencia humana (enfoque cognitivo o fuerte) Programas que permitan mejorar ell desempeño d dde llas computadoras (enfoque pragmático o débil), simulando un p inteligente g comportamiento Inteligencia Artificial UPP Problemas de IA 26 El trabajo inicial en IA se centró en la teoría de juegos y la d demostración t ió automática t áti dde tteoremas. Las computadoras pueden realizar estas tareas por poder explorar más rápidamente un gran número de posibles soluciones. Inteligencia Artificial UPP Limitaciones 27 ¿ ¿Puede una computadora p lidiar con la explosión p combinatoria generada por muchos problemas?. Inteligencia Artificial UPP Otros problemas de IA 28 Razonamiento de sentido común. Percepción (visión, habla). Procesamiento de lenguaje g j natural. Diagnóstico médico. Análisis químico. q Reconocimiento de patrones. Robótica. Inteligencia Artificial UPP Representación de Problemas en IA Manipulación de símbolos. Manejo de conocimiento: 29 Facilitar la generalización. Ser comprensible para las personas. Puede modificarse para corregir errores o expresar cambios. cambios Puede usarse aunque no sea exacto o completo. Buscan una solución. Proveen una abstracción de los elementos importantes. Inteligencia Artificial UPP Espacios de búsqueda Ejemplo: j p Programa g ppara jjugar g ajedrez j Especificar: 30 Posición de inicio en el tablero. R l que ddefinen Reglas fi llos movimientos i i llegales. l Posiciones en el tablero que definen un estado de “ganar”. Objetivo: j jjugar g ((legalmente) g ) Meta: ganar Inteligencia Artificial UPP Representación de reglas 31 Inteligencia Artificial UPP Problemas? 32 # pposibles pposiciones del tablero? El "árbol de ajedrez" posee más posiciones que la cantidad de átomos presentes en la Vía Láctea Problemas para guardar las reglas. Inteligencia Artificial UPP Solución 33 Escribir las reglas lo más general posible. Si peón blanco en (columna e, fila 2) y (columna e, fila 3) está vacío y (columna e, fila 4) está vacío entonces mover peón en (columna e, fila 2) a (columna e, fila 4) Inteligencia Artificial UPP Agentes Inteligentes y la Inteligencia Artificial 34 Inteligencia Artificial UPP ¿Qué es un Agente? Un agente g es todo aquello q que: q Por ejemplo 35 Percibe su ambiente mediante sensores Responde o actúa en tal ambiente por medio de efectores Los agentes humanos (ojos, oídos, y otros órganos) Robots (sensores electrónicos) Inteligencia Artificial UPP ¿Qué es un Agente? Percepciones Sensores A bi t Ambiente ? Agente Acciones efectores 36 Inteligencia Artificial UPP Características de los Agentes 37 Aspectos p fundamentales: Posee una representación parcial del entorno Puede comunicarse Posee un conjunto de objetivos que gobiernan su comportamiento Inteligencia Artificial UPP Percepciones Æ Acciones El comportamiento p de un agente g esta determinado por p sus percepciones ¿Cómo modelar las percepciones? Formas de Modelar: 38 Tablas Percepción -> Acción (no es necesario enlistar todas las posibles entradas) Teoría eo a dee Autómatas utó atas Inteligencia Artificial UPP Teoría de Agentes Campo p Interdisciplinario p IA, Sistemas Distribuidos, Teoría de Juegos, Ciencias Sociales IA Distribuida Ingeniería de Software AGENTE Sistemas Distribuidos Y Redes 39 Inteligencia Artificial POO UPP ¿Porqué IA Distribuida? 40 Los pproblemas están físicamente distribuidos El mundo esta compuesto p por p entidades autónomas Las entidades interactúan entre si a través del entorno (ambiente) Inteligencia Artificial UPP Inteligencia Artificial Distribuida Objetivo: j entender los pprincipios p subyacentes y al comportamiento de múltiples entidades del mundo llamadas agentes 41 Como los agentes interactúan y producen un comportamiento general del sistema multiagente Inteligencia Artificial UPP ¿Cómo deben actuar los agentes? Un agente g racional es aquel q que q realiza la acción correcta ¿Cómo evaluarlo? (medida de desempeño) 42 Acción correcta = acción que lleva al agente a tener éxito en su tarea No existe una medida válida fija para cualquier agente ¿En E que momento t o ti tiempo?? Inteligencia Artificial UPP Ejemplo Una máquina q limpiadora p Meta? ¿Cual sería su medida de desempeño? 43 Cantidad de basura recogida En que tiempo se realizó la tarea Consumo de corriente Nivel de ruido generado Inteligencia Artificial UPP Importante Antes de diseñar un pprograma g agente, g , se tiene qque considerar: 44 Percepciones Posibles Acciones Posibles Medida de desempeño u objetivos que debe lograr Tipos de entorno en los que va a operar Inteligencia Artificial UPP Ejemplos 45 TIPO DE AGENTE PERCEPCIONES ACCIONES METAS AMBIENTE Sistemas para diagnósticos médicos Síntomas, evidencias y respuestas del paciente Preguntas, pruebas, tratamientos Paciente saludable, reducción al mínimo de costos Paciente, hospital Sistema Si t para ell análisis de imágenes de satélite Pixels de intensidad y colores diversos Imprimir una clasificación de escena Clasificación correcta Imágenes enviadas desde un satélite en órbita Robot clasificador de partes Pixels de intensidad variable Recoger partes y clasificarlas poniéndolas en botes Poner las partes en el bote que les corresponda Banda transportadora sobre la que se encuentran las partes Controlador de una refinería Lecturas de temperatura y presión Abrir y cerrar válvulas; ajustar la temperatura Lograr pureza, rendimiento y seguridad máximos Refinería Inteligencia Artificial UPP
