UPE Caruaru Sistemas de Informao Disciplina Inteligncia Artificial
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UPE – Caruaru – Sistemas de Informação Disciplina: Inteligência Artificial Prof. : Paulemir G. Campos Introdução à IA (Parte 3) 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 1
Os Fundamentos da IA (De Neurociência à Lingüística) 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 2
Neurociência (de 1861 até hoje) n n Estuda o sistema nervoso, em particular o cérebro. A grande questão é como o cérebro exatamente habilita o pensamento? 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 3
Neurociência (de 1861 até hoje) n n Durante milhares de anos, observou-se o envolvimento do cérebro de alguma forma no pensamento; Isto porque, pancadas fortes na cabeça podem levar à incapacitação mental. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 4
Neurociência (de 1861 até hoje) n Em 335 a. C. , Aristóteles afirmou: n n “De todos os animais, o homem é o que tem o maior cérebro em proporção a seu tamanho” Contudo, apenas em meados do século XVIII, o cérebro foi amplamente reconhecido como a base da consciência, e não o coração ou o baço. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 5
Neurociência (de 1861 até hoje) n A partir do estudo da afasia (deficiência da fala) feito por Paul Broca (18241880) em 1861, admitiu-se a existência de áreas cerebrais responsáveis por funções cognitivas específicas. n 10/18/2021 Ex. : A produção da fala localiza-se numa parte do hemisfério cerebral esquerdo. IA - Prof. Paulemir Campos 6
Neurociência (de 1861 até hoje) n n Neste época (em 1861), já sabia-se que o cérebro é constituído por células nervosas ou neurônios. Porém, apenas em 1873, Camillo Golgi (1843 -1926) desenvolveu uma técnica de coloração que permitiu a observação dos neurônios individuais. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 7
Neurociência (de 1861 até hoje) n n Atualmente sabe-se da existência de um mapeamento entre áreas do cérebro e as partes do corpo que elas controlam; Contudo, não há um entendimento completo de como outras áreas do cérebro podem assumir certas funções de uma área danificada. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 8
Neurociência (de 1861 até hoje) n Outra questão chave: n 10/18/2021 Praticamente não há teoria que explique como a memória de um indivíduo é armazenada. IA - Prof. Paulemir Campos 9
Neurociência (de 1861 até hoje) n n Em 1929, com a invenção do eletroencefalógrafo (EEG) por Hans Berger, iniciou-se a medição da atividade de um cérebro intacto. Hoje em dia, através do processamento de imagens por ressonância magnética funcional, obtém-se imagens detalhadas da atividade cerebral. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 10
Neurociência (de 1861 até hoje) n Apesar desses avanços, o homem está longe de compreender como realmente funciona os processos cognitivos. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 11
Neurociência (de 1861 até hoje) n O que se sabe é: n n 10/18/2021 Uma coleção de células simples pode levar ao pensamento, à ação e à consciência. Em outras palavras, cérebros geram mentes. IA - Prof. Paulemir Campos 12
Neurociência (de 1861 até hoje) n Por outro lado, a única teoria alternativa real é o misticismo (doutrina religiosa dos místicos): n 10/18/2021 Existe algum reino místico em que as mentes operam e que está além da ciência física. IA - Prof. Paulemir Campos 13
Neurociência (de 1861 até hoje) Comparação grosseira dos recursos computacionais brutos disponíveis para computadores (de 2003) e cérebros. Computador Cérebro Humano Unidades Computacionais 1 CPU, 108 portas lógicas 1011 neurônios Unidades de Armazenamento RAM de 1010 bits Disco de 1011 bits 1011 neurônios 1014 sinapses Tempo de Ciclo 10 -9 segundo 10 -3 segundo Largura de Banda 1010 bits / s 1014 bits / s Atualizações de Memória / s 109 1014 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 14
Neurociência (de 1861 até hoje) n Apesar de um computador ser um milhão de vezes mais rápido em velocidade de computação bruta, o cérebro acaba sendo 100. 000 vezes mais rápido no que faz. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 15
Psicologia (de 1879 até hoje) n n Em 1879, Wilhelm Wundt (1832 -1920) abriu o primeiro laboratório de psicologia experimental na Universidade de Leipzig; Com base em experimentos cuidadosamente controlados (processos do pensamento), Wundt tentava transformar a psicologia numa ciência. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 16
Psicologia (de 1879 até hoje) n n Por outro lado, o behaviorismo, liderado por John Watson (1878 -1958), rejeitava qualquer teoria que envolvesse processos mentais; Para Watson, a introspecção não poderia fornecer evidência confiável. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 17
Psicologia (de 1879 até hoje) n n Os behavioristas insistiam em estudar apenas medidas objetivas baseadas em experimentos estímulo–resposta (percepção–ação); Construções mentais como conhecimento, convicções, metas e etapas do raciocínio eram abandonadas como “psicologia popular”. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 18
Psicologia (de 1879 até hoje) n n O behaviorismo descobriu muito sobre ratos e pombos, mas, teve menos sucesso na compreensão dos seres humanos. Contudo, exerceu forte influência na psicologia (principalmente nos Estados Unidos) entre os anos de 1920 e 1960. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 19
Psicologia (de 1879 até hoje) n Com o funcionalismo de William James (1842 -1910), o cérebro passou a ser visto como um dispositivo de processamento de informações (característica importante da psicologia cognitiva). 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 20
Psicologia (de 1879 até hoje) n n Em 1943, a modelagem cognitiva floreceu, com o trabalho “The Nature of Explanation” de Kenneth Craik; Neste trabalho, reestabeleceu-se com vigor a legitimidade de termos “mentais” como convicções e metas, tão científicos quanto pressão e temperatura ao falar sobre gases. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 21
Psicologia (de 1879 até hoje) n Craik especificou também os três passos fundamentais de um agente baseado no conhecimento: n n 10/18/2021 1. O estímulo deve ser traduzido numa representação interna; 2. A representação é manipulada por processos cognitivos para derivar novas representações internas; IA - Prof. Paulemir Campos 22
Psicologia (de 1879 até hoje) n Craik especificou também os três passos fundamentais de um agente baseado no conhecimento (cont. ): n 10/18/2021 3. Por sua vez, essas representações são de novo traduzidas em ações. IA - Prof. Paulemir Campos 23
Psicologia (de 1879 até hoje) n Já o campo da ciência cognitiva surgiu nos Estados Unidos (em 1956) com o desenvolvimento da modelagem de computadores. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 24
Psicologia (de 1879 até hoje) n Assim, com a ciência cognitiva, mostrou-se como modelos de computadores podem ser usados para tratar: n n n 10/18/2021 A psicologia da memória; A linguagem; E, o pensamento lógico. IA - Prof. Paulemir Campos 25
Engenharia de Computadores (de 1940 até hoje) n n O primeiro computador operacional foi a máquina eletromecânica de Heath Robinson construída pela equipe de Alan Turing em 1940; Tinha por único objetivo: n 10/18/2021 Decifrar mensagens alemãs. IA - Prof. Paulemir Campos 26
Engenharia de Computadores (de 1940 até hoje) n n Em 1941, Konrad Zuse criou na Alemanha o Z-3, primeiro computador programável operacional; Já em 1943, a equipe de Turing desenvolveu o Colossus, uma poderosa máquina de uso geral baseada em válvulas eletrônicas. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 27
Engenharia de Computadores (de 1940 até hoje) n n O primeiro computador eletrônico foi o ENIAC, desenvolvido como parte de um projeto militar secreto na “University of Pennsylvania”. No meio século seguinte, o hardware do computador continuou aumentando a capacidade e velocidade de processamento com redução de custo. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 28
Engenharia de Computadores (de 1940 até hoje) n Claro que existiam dispositivos de cálculo antes do computador eletrônico: n 10/18/2021 A primeira máquina programável foi o tear de Joseph Marie Jacquard (1752 -1834) criado em 1805 que utilizada cartões perfurados; IA - Prof. Paulemir Campos 29
Engenharia de Computadores (de 1940 até hoje) n Claro que existiam dispositivos de cálculo antes do computador eletrônico (cont. ): n 10/18/2021 Na primeira metade do século XIX, Charles Babbage (1792 -1871) projetou a máquina diferencial e a máquina analítica (memória endereçável, programas armazenados e saltos condicionais); IA - Prof. Paulemir Campos 30
Engenharia de Computadores (de 1940 até hoje) n Claro que existiam dispositivos de cálculo antes do computador eletrônico (cont. ): n 10/18/2021 Já Ada Lovelace, é considerada a primeira programadora, pois, escreveu programas para a máquina analítica de Babbage. IA - Prof. Paulemir Campos 31
Engenharia de Computadores (de 1940 até hoje) n A área de software também contribuiu com a IA fornecendo: n n n 10/18/2021 Sistemas Operacionais; Linguagens de Programação; E, ferramentas para escrita de programas modernos. IA - Prof. Paulemir Campos 32
Teoria de Controle e Cibernética (de 1948 até hoje) n n A criação da Teoria de Controle deve -se a Nobert Wiener (1894 -1964), brilhante matemático; Assim como Craik, Wiener e seus colegas desafiaram o behaviorismo. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 33
Teoria de Controle e Cibernética (de 1948 até hoje) n Estes pesquisadores viram o comportamento consciente como o resultado de um mecanismo regulador tentando minimizar o “erro” (diferença entre estado atual e desejado); 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 34
Teoria de Controle e Cibernética (de 1948 até hoje) n n No final da década de 1940, Wiener, Mc. Culloch, Pitts e Neumann, organizaram uma série de conferências; Estas exploravam novos modelos matemáticos e computacionais da cognição, influenciando muitos outros pesquisadores nas ciências do comportamento. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 35
Teoria de Controle e Cibernética (de 1948 até hoje) n Em 1948, o livro de Wiener, Cybernetics, tornou-se um best-seller, despertando o público para a possibilidade de máquinas dotadas de Inteligência Artificial. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 36
Teoria de Controle e Cibernética (de 1948 até hoje) n Em geral, o cálculo, a álgebra de matrizes e as ferramentas da teoria de controle são adequados para sistemas que podem ser descritos por conjuntos fixos de variáveis contínuas. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 37
Teoria de Controle e Cibernética (de 1948 até hoje) n Já as ferramentas de inferência lógica e computação permitem tratar de problemas como linguagem, visão e planejamento. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 38
Lingüística (de 1957 até hoje) n n Em 1957, Skinner publicou Verbal Behavior, uma descrição completa e detalhada da abordagem behaviorista para o aprendizado da linguagem. Contudo, uma crítica feita por Chomsky serviu para aniquilar o interesse no behaviorismo. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 39
Lingüística (de 1957 até hoje) n Em seu livro Syntactic Structures, Chomsky mostrou que a teoria behaviorista não tratava a noção de criatividade na linguagem. n 10/18/2021 Ex. : Como uma criança podia compreender e formar frases que nunca tinha ouvido antes? IA - Prof. Paulemir Campos 40
Lingüística (de 1957 até hoje) n n A teoria de Chomsky, baseada em modelos sintáticos do lingüísta indiano Panini (cerca de 350 a. C. ), podia explicar este fato. Contudo, essa teoria era formal o bastante para poder, em princípio, ser programada. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 41
Lingüística (de 1957 até hoje) n n A lingüística moderna e a IA “nasceram” aproximadamente na mesma época e cresceram juntas; Tanto é que há um campo híbrido chamado lingüística computacional ou processamento de linguagem natural. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 42
Lingüística (de 1957 até hoje) n n O problema de compreender a linguagem logo tornou-se consideravelmente mais complexo do que parecia; Isto porque exige a compreensão do assunto e do contexto, não apenas a compreensão da estrutura da frase. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 43
Lingüística (de 1957 até hoje) n Por fim, grande parte do trabalho em representação do conhecimento estava vinculado à linguagem, e era suprido com informações da pesquisa em lingüística. 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 44
Referências n Russel, S. e Norvig, P. Inteligência Artificial. Tradução de: “Artificial Intelligence: A Modern Approach”, 2 ed. Editora Campus, 2004. (Capítulo 1, seção 1. 2). 10/18/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 45
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