UPE Caruaru Sistemas de Informao Disciplina Inteligncia Artificial

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UPE – Caruaru – Sistemas de Informação Disciplina: Inteligência Artificial Prof. : Paulemir G.

UPE – Caruaru – Sistemas de Informação Disciplina: Inteligência Artificial Prof. : Paulemir G. Campos Introdução à IA (Parte 1) 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 1

O Que é IA? 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 2

O Que é IA? 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 2

Definições n Em relação a processos de pensamento e raciocínio (1/4): n “O novo

Definições n Em relação a processos de pensamento e raciocínio (1/4): n “O novo e interessante esforço para fazer os computadores pensarem. . . ‘máquinas com mentes’, no sentido total e literal. ” (Haugland, 1985) 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 3

Definições n Em relação a processos de pensamento e raciocínio (2/4): n “Automatização de

Definições n Em relação a processos de pensamento e raciocínio (2/4): n “Automatização de atividades que associamos ao pensamento humano, atividades como a tomada de decisões, a resolução de problemas, o aprendizado. . . ” (Bellman, 1978) 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 4

Definições n Em relação a processos de pensamento e raciocínio (3/4): n “O estudo

Definições n Em relação a processos de pensamento e raciocínio (3/4): n “O estudo das faculdades mentais pelo uso de modelos computacionais. ” (Charniak e Mc. Dermott, 1985) 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 5

Definições n Em relação a processos de pensamento e raciocínio (4/4): n “O estudo

Definições n Em relação a processos de pensamento e raciocínio (4/4): n “O estudo das computações que tornam possível perceber, raciocinar e agir. ” (Winston, 1992) 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 6

Definições n Em relação ao comportamento (1/2): n “A arte de criar máquinas que

Definições n Em relação ao comportamento (1/2): n “A arte de criar máquinas que executam funções que exigem inteligência quando executadas por pessoas. ” (Kurzweil, 1990) 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 7

Definições n Em relação ao comportamento (2/2): n “A Inteligência Computacional é o estudo

Definições n Em relação ao comportamento (2/2): n “A Inteligência Computacional é o estudo do projeto de agentes inteligentes. ” (Poole et al. , 1999) 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 8

Abordagens de Estudo da IA n Abordagem centrada nos seres humanos: n É caracterizada

Abordagens de Estudo da IA n Abordagem centrada nos seres humanos: n É caracterizada por ser uma ciência empírica, envolvendo hipóteses e confirmação experimental. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 9

Abordagens de Estudo da IA n Abordagem focada na racionalidade: n Engloba uma combinação

Abordagens de Estudo da IA n Abordagem focada na racionalidade: n Engloba uma combinação de matemática e engenharia. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 10

Abordagens de Estudo da IA n Destas abordagens há quatro estratégias, que historicamente têm

Abordagens de Estudo da IA n Destas abordagens há quatro estratégias, que historicamente têm sido seguidas, para o estudo da IA: n n A A 12/19/2021 abordagem do teste de Turing; estratégia de modelagem cognitiva; abordagem das “leis do pensamento”; abordagem de agente racional. IA - Prof. Paulemir Campos 11

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n O teste de

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n O teste de Turing (Alan Turing, 1950) foi projetado para fornecer uma definição operacional satisfatória de inteligência. Este teste é baseado na impossibilidade de distinguir entre seres humanos. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 12

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n O teste de

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n O teste de Turing consiste em permitir que um humano interrogue um computador por cinco minutos on-line; O computador passará no teste se em 30% desse tempo conseguir enganar um ser humano. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 13

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n Contudo, programar um

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n Contudo, programar um computador para passar nesse teste exige muito trabalho. O computador precisa ter as seguintes capacidades: n Processamento de linguagem natural: para permitir que se comunique com sucesso em idioma natural; 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 14

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n O computador precisa ter

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n O computador precisa ter as seguintes capacidades (Continuação): n n Representação de conhecimento: para armazenar o que sabe ou ouve; Raciocínio automatizado: para usar as informações armazenadas para responder perguntas e tirar novas conclusões; 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 15

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n O computador precisa ter

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n O computador precisa ter as seguintes capacidades (Continuação): n Aprendizado de máquina: para se adaptar a novas circunstâncias e para detectar e extrapolar padrões. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 16

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n O teste de

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n O teste de Turing evitou deliberadamente a interação física direta entre interrogador e o computador; Isto porque a simulação física de uma pessoa é desnecessária para a inteligência. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 17

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n Contudo, no chamado

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n Contudo, no chamado teste de Turing total inclui um sinal de vídeo; Assim, o interrogador pode: n n testar as habilidades de percepção; repassar objetos físicos “pela tela”. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 18

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n Note que no teste

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n Note que no teste de Turing total o computador também precisará das seguintes habilidades: n n Visão de computador: para perceber objetos; Robótica: para manipular objetos e movimentar-se. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 19

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n Essas seis habilidades,

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n Essas seis habilidades, que são grandes áreas de pesquisa, compõem a maior parte da IA; Logo, Turing merece crédito por projetar um teste ainda relevante quase 60 anos depois. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 20

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n Porém, os pesquisadores

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n n Porém, os pesquisadores de IA têm dedicado pouco esforço à aprovação no teste de Turing; Pois, acreditam que é mais importante estudar os princípios básicos da inteligência do que reproduzir um exemplar. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 21

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n Por exemplo, no caso

Agindo de Forma Humana: Abordagem do Teste de Turing n Por exemplo, no caso do desafio do “vôo artificial” obteve-se sucesso quando passou-se a estudar a aerodinâmica, ao invés de imitar os pássaros. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 22

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n Almejando que um programa de

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n Almejando que um programa de computador pense como um ser humano, necessita-se determinar como os seres humanos pensam. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 23

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n Há duas formas para tentar

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n Há duas formas para tentar entender como pensamos: n n Introspecção – procura captar nossos próprios pensamentos à medida que eles se desenvolvem; Experimentos psicológicos. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 24

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n A idéia básica é: n

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n A idéia básica é: n Conseguir que os comportamentos de entrada/saída e sincronização de um programa de computador coincidam com os comportamentos humanos correspondentes. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 25

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n n Por exemplo, Newell e

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n n Por exemplo, Newell e Simon desenvolveram o GPS (General Problem Solver) em 1961; Eles estavam mais preocupados em comparar os passos das etapas de raciocínio do programa com os passos de humanos na solução dos mesmos problemas. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 26

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n O campo interdisciplinar da ciência

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n O campo interdisciplinar da ciência cognitiva reúne: n n n Modelos computacionais da IA; E, técnicas experimentais da psicologia. Com isso, pretende-se construir teorias precisas e verificáveis a respeito dos processos de funcionamento da mente humana. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 27

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n A ciência cognitiva se baseia

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n A ciência cognitiva se baseia necessariamente na investigação experimental de seres humanos ou animais. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 28

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n No princípio da IA, freqüentemente

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n No princípio da IA, freqüentemente havia confusão em relacionar: n n O bom funcionamento de um algoritmo numa tarefa; E, um bom modelo de desempenho humano. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 29

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n n Atualmente há separação destas

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n n Atualmente há separação destas afirmações; Assim, tanto a IA quanto a ciência cognitiva desenvolveram-se com maior rapidez. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 30

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n n Adicionalmente, tanto a IA

Pensando de Forma Humana: Estratégia de Modelagem Cognitiva n n Adicionalmente, tanto a IA quanto a ciência cognitiva continuam a interagir construtivamente; Assim, proporcionaram avanços, principalmente nas áreas da visão e linguagem natural. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 31

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n O filósofo grego Aristóteles foi um

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n O filósofo grego Aristóteles foi um dos primeiros a tentar codificar o “pensamento correto” (processos de raciocínio irrefutáveis); 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 32

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n Os silogismos de Aristóteles forneceram padrões

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n Os silogismos de Aristóteles forneceram padrões para estruturas de argumentos que sempre resultavam em conclusões corretas a partir de premissas corretas. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 33

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n Exemplo: n n n “Sócrates é

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n Exemplo: n n n “Sócrates é um homem” “Todos os homens são mortais” Conclusão: “Sócrates é mortal” 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 34

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n n Para Aristóteles, essas leis do

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n n Para Aristóteles, essas leis do pensamento deveriam governar a operação da mente. Esse estudo deu início ao campo chamado lógica. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 35

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n n No século passado, em torno

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n n No século passado, em torno de 1965, existiam programas que, em princípio, podiam resolver “qualquer” problema solucionável descrito em notação lógica. Pela tradição logicista dentro da IA, espera-se desenvolver tais programas para criar Sistemas Inteligentes. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 36

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n Contudo, esta abordagem de construir Sistemas

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n Contudo, esta abordagem de construir Sistemas Inteligentes a partir de “programas lógicos” enfrenta dois obstáculos. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 37

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n n Primeiro, não é fácil enunciar

Pensando Racionalmente: Abordagem das “leis do pensamento” n n Primeiro, não é fácil enunciar o conhecimento informal nos termos formais exigidos pela notação lógica; E, segundo, há uma grande diferença entre ser capaz de resolver um problema “em princípio” e resolvê-lo na prática. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 38

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Um agente racional é aquele que atua

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Um agente racional é aquele que atua para alcançar o melhor resultado ou, quando há incerteza, o melhor resultado esperado. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 39

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n n Uma das formas de agir racionalmente

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n n Uma das formas de agir racionalmente é raciocinar de modo lógico até a conclusão de que uma dada ação alcançará as metas pretendidas; E, em seguida, agir de acordo com essa conclusão. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 40

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n n Contudo, a inferência correta não representa

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n n Contudo, a inferência correta não representa toda a racionalidade; Isto porque com freqüência ocorrem situações em que não existe nenhuma ação comprovadamente correta a realizar, mas, mesmo assim, algo tem de ser feito. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 41

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Também existem modos de agir racionalmente que

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Também existem modos de agir racionalmente que não se pode dizer que envolvem inferências. n Exemplo: Afastar-se de um fogão quente é um ato reflexo, em geral, mais bemsucedido que uma ação mais lenta executada após cuidadosa deliberação. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 42

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Além disso, todas as habilidades necessárias à

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Além disso, todas as habilidades necessárias à realização do teste de Turing existem para permitir ações racionais. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 43

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Por exemplo: n n Habilidade de representar

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Por exemplo: n n Habilidade de representar o conhecimento e raciocinar com ele – possibilita tomar boas decisões numa ampla variedade de situações; Percepção visual – não apenas porque ver é interessante, mas, para ter uma idéia melhor do resultado de uma ação. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 44

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Por estas razões, o estudo da IA

Agindo Racionalmente: Abordagem de Agente Racional n Por estas razões, o estudo da IA como um projeto de agente racional tem pelo menos duas vantagens: n n É mais geral que a abordagem de “leis do pensamento”; É mais acessível ao desenvolvimento científico do que as estratégias baseadas no comportamento ou pensamento humano. 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 45

Referências n n Russel, S. e Norvig, P. Inteligência Artificial. Tradução de: “Artificial Intelligence:

Referências n n Russel, S. e Norvig, P. Inteligência Artificial. Tradução de: “Artificial Intelligence: A Modern Approach”, 2 ed. Editora Campus, 2004. (Capítulo 1, seção 1. 1). http: //www. loebner. net/Prizef/loebnerprize. html (acessada em 11/08/2009) 12/19/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 46