UPE Caruaru Sistemas de Informao Disciplina Inteligncia Artificial

UPE – Caruaru – Sistemas de Informação Disciplina: Inteligência Artificial Prof. : Paulemir G. Campos Introdução à IA (Parte 5) 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 1

Roteiro da Aula n História da IA (De Sistemas Baseados em Conhecimento até Agentes Inteligentes); n O Estado da Arte em IA; n Referências. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 2

História da IA (De Sistemas Baseados em Conhecimento até Agentes Inteligentes) 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 3

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n São sistemas que utilizam conhecimento específico de um domínio de aplicação para resolver um determinado problema. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 4

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n As principais fontes de conhecimento de um Sistema Baseado em Conhecimento (SBC) são: n n n 6/13/2021 Livros técnicos ou acadêmicos; Relatórios técnicos; Manuais; Artigos científicos; Exemplos de casos passados; Especialistas humanos. IA - Prof. Paulemir Campos 5

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n Em particular, quando a principal fonte de conhecimento de um SBC é um especialista humano, esta ferramenta de IA é denominada de Sistema Especialista (SE). 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 6

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n O DENDRAL (1969): n n 6/13/2021 Primeiro SE bem sucedido aplicado na área de Química; Desenvolvido em Stanford por Feigenbaum (antigo aluno de Simon), Buchanan e Lederberg, inferia a estrutura molecular a partir de informações fornecidas por um espectrômetro de massa. IA - Prof. Paulemir Campos 7

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n O DENDRAL (1969): n 6/13/2021 Em entrevista com especialistas em química analítica, descobriram que procurava-se picos no espectro que indicassem subestruturas comuns na molécula. IA - Prof. Paulemir Campos 8

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n O DENDRAL (1969): n 6/13/2021 Ex. : Regra para reconhecer um sub-grupo cetona (C = 0), cuja massa é 28 u. m. a. : se existem dois picos em x 1 e x 2 tais que (a) x 1 + x 2 = M + 28; (b) x 1 – 28 é um pico; (c) x 2 – 28 é um pico; (d) no mínimo um entre x 1 e x 2 é alto; então existe um sub-grupo cetona. IA - Prof. Paulemir Campos 9

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n O MYCIN: n n 6/13/2021 Segundo SE bem sucedido, neste caso aplicado em diagnóstico médico; Criado por Feigenbaum, Buchanan e pelo Dr. Shortliffe, inferia por infecções sangüíneas; IA - Prof. Paulemir Campos 10

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n O MYCIN: n 6/13/2021 Continha cerca de 450 regras com desempenho semelhante a alguns especialistas e melhor do que médicos iniciantes. IA - Prof. Paulemir Campos 11

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n Em relação ao DENDRAL, o MYCIN diferenciou-se por: n n 6/13/2021 Todo conhecimento era proveniente de especialistas médicos; E, refletiam a incerteza associada ao conhecimento médico, através de cálculo de incerteza denominado fator de certeza. IA - Prof. Paulemir Campos 12

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n A importância do conhecimento específico também ficou evidente na compreensão de linguagem natural, necessitando-se de mais conhecimento do que os fornecidos pela análise sintática. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 13

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n n Vários programas foram criados (entre 1977 e 1983) para compreender a linguagem natural; Contudo, a ênfase foi menos na linguagem em si e maior na representação e raciocínio com o conhecimento exigido para compreender a linguagem natural. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 14

Sistemas Baseados em Conhecimento: A Chave do Poder? (1969 -1979) n Com o enorme crescimento de aplicações da IA em problemas reais, foram desenvolvidas várias linguagens de representação e raciocínio, como: n n 6/13/2021 A linguagem Prolog na Europa e a família PLANNER nos Estados Unidos, ambas baseadas na lógica; E a idéia de frames de Minsky (1975). IA - Prof. Paulemir Campos 15

A IA Torna-se Uma Industria (de 1980 até a atualidade) n n n O primeiro SE comercial bem sucedido foi o R 1 da DEC (Digital Equipaments Corporation) em 1982; O R 1 ajudava a configurar pedidos de novos sistemas de computadores; Com o R 1, a DEC passou a economizar cerca de 40 milhões de dólares por ano; 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 16

A IA Torna-se Uma Industria (de 1980 até a atualidade) n n A Du pont tinha 100 SE em uso e 500 em desenvolvimento, economizando em torno de 10 milhões de dólares por ano; Quase todas as principais corporações dos Estados Unidos tinham seu próprio grupo de IA e estavam usando ou investigando SE. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 17

A IA Torna-se Uma Industria (de 1980 até a atualidade) n Em 1981, os japoneses anunciaram o projeto “Fifth Generation”, objetivando montar em 10 anos computadores inteligentes que utilizassem Prolog; 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 18

A IA Torna-se Uma Industria (de 1980 até a atualidade) n Em resposta, os Estados Unidos formaram a Microelectronics and Computer Technology Corporation n (MCC) como um consórcio de pesquisa para assegurar a competitividade; Ambos (japoneses e americanos) empenharam esforços principalmente no projeto de chips e interface humana. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 19

A IA Torna-se Uma Industria (de 1980 até a atualidade) n Na Inglaterra, o relatório Alvey reabilitou o subsídio cortado em conseqüência do relatório Lighthill, contudo para uma área denominada IKBS – Intelligent Knowledge-Based Systems, já que a IA havia sido oficialmente cancelada. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 20

O Retorno das Redes Neurais (de 1986 até a atualidade) n n Em Computação, o campo de Redes Neurais praticamente foi abandonado no final da década de 1970; Contudo, em áreas como Física e Psicologia os trabalhos com RNAs continuaram; 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 21

O Retorno das Redes Neurais (de 1986 até a atualidade) n Físicos como Hopfield (1982) usaram técnicas da mecânica estatística para analisar as propriedades de armazenamento e de otimização das redes, tratando coleções de “nós” como coleções de átomos; 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 22

O Retorno das Redes Neurais (de 1986 até a atualidade) n n Já psicólogos como Rumelhart e Hinton continuaram o estudo de modelos de memória de RNAs; Contudo, o grande retorno ocorreu no final da década de 1980, quando quatro grupos de pesquisa diferentes recriaram o algoritmo de aprendizado por retropropagação (1969). 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 23

O Retorno das Redes Neurais (de 1986 até a atualidade) n n RNA representa o modelo básico de sistemas inteligentes que usam modelagem conexionista; Um ponto importante é que abordagens conexionista e simbólica (promovida por Newell e Simon) são complementares, e não concorrentes como inicialmente foram vistos. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 24

A IA Torna-se uma Ciência (de 1987 até a atualidade) n A IA tornou-se uma ciência quando passou a adotar o rigor matemático: n n 6/13/2021 Usando teorias existentes como base, ao invés de propor novas teorias; E, fundamentar as afirmações em teoremas rigorosos ou na evidência experimental rígida, em vez de basear-se na intuição. IA - Prof. Paulemir Campos 25

A IA Torna-se uma Ciência (de 1987 até a atualidade) n Por exemplo, utilizando uma metodologia aperfeiçoada e estruturas teóricas, o campo de RNAs chegou a uma compreensão tal que, hoje, RNAs podem ser comparadas a técnicas correspondentes da estatística, do reconhecimento de padrões e de aprendizagem de máquina. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 26

A IA Torna-se uma Ciência (de 1987 até a atualidade) n Como resultado desse desenvolvimento, uma sub-área denominada mineração de dados gerou uma nova e vigorosa indústria; 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 27

A IA Torna-se uma Ciência (de 1987 até a atualidade) n No mais, um outro formalismo pode ser usado para representar conhecimento incerto, combinando aprendizado por experiência e redes neurais: redes bayesianas. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 28

O Surgimento de Agentes Inteligentes (de 1995 até hoje) n A idéia de agente inteligente é construir artefatos que inseridos num dado ambiente, possam percebê-lo e atuar adequadamente quando necessário de forma autônoma. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 29

O Surgimento de Agentes Inteligentes (de 1995 até hoje) n n Um dos ambientes mais importantes para agentes inteligentes é a Internet; Isto é, sistemas de IA tornaram-se tão comuns em aplicações na Web que o sufixo “-bot” passou a fazer parte da linguagem cotidiana. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 30

O Surgimento de Agentes Inteligentes (de 1995 até hoje) n Além disso, as tecnologias de IA servem de base para muitas ferramentas da Internet, como: n n n 6/13/2021 Mecanismos de busca; Sistemas de recomendação; E, sistemas de construção de Web sites. IA - Prof. Paulemir Campos 31

O Surgimento de Agentes Inteligentes (de 1995 até hoje) n Note que, para o êxito na construção de agentes inteligentes, sistemas de raciocínio e planejamento devem ser capazes de lidar com incerteza, já que sistemas sensorias (visão, sonar, reconhecimento de fala, etc) não fornecem informações perfeitas confiáveis do ambiente. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 32

O Estado da Arte em IA 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 33

Planejamento Autônomo e Escalonamento n O programa Remote Agent da NASA (cerca de 100 milhões de Km da Terra), tornou-se o primeiro programa de planejamento autônomo de bordo a controlar o escalonamento de operações de uma nave espacial. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 34

Planejamento Autônomo e Escalonamento n Em outras palavras, o Remote Agent da NASA gerou planos de metas na Terra e monitorou a operação da nave espacial à medida que os planos eram executados (efetuando detecção, diagnóstico e recuperação de falhas que surgissem). 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 35

Jogos n n O Deep Blue da IBM tornou-se o primeiro programa de computador a derrotar o campeão mundial de xadrez, Garry Kasparov, por um placar de 3. 5 a 2. 5; Em conseqüência, as ações da IBM valorizaram em 18 bilhões de dólares. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 36

Controle Autônomo n n O sistema de visão de computador ALVINN foi treinado para dirigir um automóvel, mantendo-o na pista; O ALVINN foi colocado na minivan NAVLAB da CMU controlada por computador para percorrer os EUA. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 37

Controle Autônomo n n A NAVLAB tem câmeras de vídeo que transmitem imagens pro ALVINN, que calcula a melhor forma de guiar, com base em sessões de treinamento anteriores; Resultado, em 98% dos 4600 Km percorridos o ALVINN manteve o controle da direção do veículo. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 38

Diagnóstico n Programas de diagnóstico médico baseados na análise probabilística foram capazes de executar tarefas no nível de um médico especialista em diversas áreas da medicina. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 39

Diagnóstico n n Por exemplo, Heckerman (1991) descreveu que um importante especialista em patologia de gânglios linfáticos ridicularizou o diagnóstico de um SE num caso especialmente difícil; Então, os criadores do SE sugeriram que o especialista solicitasse ao sistema uma explicação do diagnóstico; 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 40

Diagnóstico n n O SE destacou os principais fatores que influenciaram sua decisão, explicando a interação sutil de vários sintomas nesse caso; Depois disso, conta-se que o médico concordou com o sistema. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 41

Planejamento Logístico n Durante a crise do Golfo Pérsico em 1991, as forças armadas americanas distribuíram uma ferramenta denominada Dynamic Analysis and Replanning Tool (DART) para realizar planejamento logístico automático e a programação de execução de transporte; 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 42

Planejamento Logístico n Assim, com as técnicas de planejamento da IA pode-se obter em algumas horas um plano logístico que exigiria semanas com outros métodos. 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 43

Robótica n n Muitos cirurgiões agora utilizam robôs assistentes em microcirurgias; O Hip. NAv (1996) é um sistema que utiliza: n n 6/13/2021 Visão de computador para criar modelos tridimensionais da anotomia interna de um paciente; E, controle robótico para orientar a inserção de uma prótese do quadril. IA - Prof. Paulemir Campos 44

Reconhecimento de Linguagem e Resolução de Problemas n n O PROVERB (1999) é um programa de computador que resolve palavras cruzadas melhor que muitos humanos; O PROVERB utiliza: n n n 6/13/2021 Restrições sobre possíveis preenchimentos; Um grande banco de dados com respostas anteriores; E outras fontes, como dicionários e banco de dados on-line. IA - Prof. Paulemir Campos 45

Referências n Russel, S. e Norvig, P. Inteligência Artificial. Tradução de: “Artificial Intelligence: A Modern Approach”, 2 ed. Editora Campus, 2004. (Capítulo 1, seções 1. 3 e 1. 4). 6/13/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 46