UPE Caruaru Sistemas de Informao Disciplina Inteligncia Artificial

UPE – Caruaru – Sistemas de Informação Disciplina: Inteligência Artificial Prof. : Paulemir G. Campos Introdução à IA (Parte 4) 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 1

História da IA (De Gestação da IA até uma Dose de Realidade) 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 2

A Gestação da IA (1943 -1955) n n O primeiro trabalho em IA foi realizado por Mc. Culloch e Pitts, quando propuseram um modelo de neurônios artificiais; Sugeriram ainda que Redes Neurais Artificiais (RNAs) definidas adequadamente seriam capazes de aprender. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 3

A Gestação da IA (1943 -1955) n n De fato, em 1949, Donald Hebb demonstrou uma regra de atualização simples para as conexões entre neurônios artificiais; Atualmente esta regra é chamada de Aprendizagem Hebbiana. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 4

A Gestação da IA (1943 -1955) n n Em 1951, Minsky e Edmonds construíram o primeiro computador de rede neural, o SNARC; Este continha 3. 000 válvulas e um mecanismo de piloto automático de um bombardeiro B-24 para simular uma RNA de 40 neurônios. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 5

A Gestação da IA (1943 -1955) n n Em 1950, no artigo “Computing Machinery and Intelligency”, Alan Turing foi o primeiro a articular uma visão completa de IA; Neste artigo foi apresentado o Teste de Turing, Aprendizagem de Máquina, Algoritmos Genéticos e Aprendizagem por Reforço. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 6

O Nascimento da IA (1956) n n A Inteligência Artificial (IA) surgiu num seminário de dois meses ocorrido em Dartmouth no verão de 1956; Mc. Carthy juntamente com Minsky, Shannon e Rochester reuniram outros pesquisadores dos Estados Unidos interessados em Teoria dos Autômatos, RNAs e no estudo da Inteligência. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 7

O Nascimento da IA (1956) n n Haviam 10 participantes ao todo, incluindo pesquisadores de Princeton, da IBM e do MIT. Contudo, Newell e Simon (do Carnegie Tech, atualmente Carnegie Mellon University – CMU) “roubaram o show” com o seu programa de raciocínio, o Logic Theorist (LT). 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 8

O Nascimento da IA (1956) n n Tanto é que o programa LT, após o seminário, conseguiu demonstrar a maioria dos teoremas do Capítulo 2 do livro “Principia Mathematica” de Russel e Whitehead; Inclusive, apresentando uma prova de um teorema mais curta que a do livro. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 9

O Nascimento da IA (1956) n n Nos vinte anos seguintes, o campo seria dominado por estes pesquisadores, seus alunos e colegas do MIT, da CMU, de Stanford e da IBM; A propósito, o campo Inteligência Artificial resultou de um acordo para adotar o nome sugerido por Mc. Carthy. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 10

O Nascimento da IA (1956) n n Talvez, “racionalidade computacional” fosse melhor, mas, IA foi o nome que se fixou; Em geral, a IA procura reproduzir faculdades humanas, como: n n n 3/3/2021 criatividade; auto-aperfeiçoamento; e, uso da linguagem. IA - Prof. Paulemir Campos 11

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n n O sucesso inicial de Newell e Simon prosseguiu com o General Problem Solver (GPS); Diferente do Logic Theorist, o GPS foi projetado para imitar protocolos humanos de resolução de problemas. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 12

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n n Em 1976, Newell e Simon formularam a hipótese do Sistema de Símbolos Físicos; Isto é, qualquer sistema (ser humano ou máquina) que exibe inteligência deve operar manipulando estruturas de dados compostas por símbolos. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 13

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n n Na IBM, Rochester e seus colegas produziram alguns dos primeiros programas de IA; Gelernter em 1959 construiu o Geometry Theorem Prover, que podia provar teoremas relativamente complicados; 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 14

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n n A partir de 1952, Samuel escreveu uma série de programas para jogos de damas, capazes de aprender a jogar num nível amador elevado; Além disso, Samuel contestou a idéia de que os computadores só poderiam realizar atividades para as quais foram programados; 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 15

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n n Tanto é que, seu programa aprendeu rapidamente a jogar melhor do que seu criador; Inclusive, em fevereiro de 1956, este programa foi demonstrado na televisão americana, causando uma impressão muito forte. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 16

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n Em 1958, Mc. Carthy foi para o MIT, onde efetuou três contribuições cruciais num ano histórico: n n n 3/3/2021 Definiu a linguagem de alto nível LISP; Com outros pesquisadores criaram o compartilhamento de tempo; E, descreveram o Advice Tasker, um programa hipotético visto como o primeiro programa de IA completo. IA - Prof. Paulemir Campos 17

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n Em particular, o Advice Tasker descrito no artigo “Programs with common sense”, incorporava os princípios centrais de representação de conhecimento e de raciocínio; 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 18

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n Ou seja: n n n a utilidade de uma representação formal e explícita do mundo e do modo como as ações de um agente afetam o mundo; e, a capacidade de manipular essas representações com processos dedutivos. É notável como grande parte deste artigo de 1958 é relevante até hoje! 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 19

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n n Em 1963, Mc. Carthy fundou o laboratório de IA em Stanford; Neste laboratório, foram desenvolvidas muitas aplicações da lógica, como: n n n 3/3/2021 sistemas para responder perguntas; sistemas de planejamento de Green; e, o projeto de robótica Shakey. IA - Prof. Paulemir Campos 20

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n n No MIT desde 1958, Minsky orientou vários alunos a escolherem problemas limitados cuja solução parecia exigir inteligência; Esses domínios limitados tornaram-se conhecidos como micromundos. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 21

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n Exemplos de programas para mundos limitados ou micromundos: n n 3/3/2021 O programa SAINT de Slagle (1963) era capaz de resolver problemas de cálculo integral típicos do primeiro ano universitário; O programa ANALOGY de Evans (1968) resolvia problemas de analogia geométrica que aparecem em testes de QI; IA - Prof. Paulemir Campos 22

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) está para 1 2 assim como 3 está para 4 5 Exemplo de problema resolvido pelo programa ANALOGY de Evans. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 23

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n Exemplos de programas para mundos limitados ou micromundos (Cont. ): n O programa STUDENT de Bobrow (1967) resolvia problemas clássicos de álgebra, como: “Se o número de clientes que Tom consegue é igual ao dobro do quadrado de 20% do número de anúncios que ele publica, e se o número de anúncios publicados é 45, qual é o número de clientes que Tom consegue? ” 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 24

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n O mais famoso micromundo foi o mundo de blocos, que consiste de: n n 3/3/2021 Um conjunto de blocos sólidos sobre uma mesa; Objetiva-se reorganiza-los de uma certa maneira utilizando a mão de um robô que pode erguer um bloco por vez. IA - Prof. Paulemir Campos 25

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n Por sua vez, o mundo de blocos foi base de vários projetos, como: n n n 3/3/2021 o projeto da visão de Huffman (1971); do trabalho em visão e propagação de restrições de Waltz (1975); da teoria do aprendizado de Winston (1970); IA - Prof. Paulemir Campos 26

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n Por sua vez, o mundo de blocos foi base de vários projetos, como (Cont. ): n n 3/3/2021 do programa de compreensão de linguagem natural de Winograd (1972); e, da agenda eletrônica de Fahlman (1974). IA - Prof. Paulemir Campos 27

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n n O trabalho pioneiro baseado em Redes Neurais de Mc. Culloch e Pitts também prosperou; Tanto é que, o trabalho de Winograd e Cowan (1963) mostrou que um grande número de elementos podia representar coletivamente um conceito individual, com ganho em robustez e paralelismo. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 28

Entusiasmo Inicial, Grandes Expectativas (1952 -1969) n Os métodos de aprendizado de Hebb foram aperfeiçoados por: n n 3/3/2021 Widrow e Hoff para as redes adalines; e, Rosenblatt com seus perceptrons. IA - Prof. Paulemir Campos 29

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n Havia muita ousadia nos prognósticos dos sucessos futuros da IA, como podese constatar numa declaração de Simon em 1957: n 3/3/2021 “. . . agora existem no mundo máquinas que pensam, aprendem e criam. Além disso, sua capacidade de realizar essas atividades está crescendo rapidamente até o ponto – em um futuro visível – no qual a variedade de problemas com que elas poderão lidar será correspondente à variedade de problemas com os quais lida a mente humana. ” IA - Prof. Paulemir Campos 30

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n n n Claro que termos com “futuro visível” é bastante subjetivo; Simon também fez uma previsão mais concreta, como, em 10 anos um computador seria campeão de xadrez; Bem, essa previsão realizou-se 40 anos depois, em 1997, e não em 10 anos. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 31

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n n O excesso de confiança de Simon provinha do desempenho promissor dos primeiros sistemas de IA em exemplos simples; Contudo, quase sempre, estes sistemas de IA falharam desastrosamente quando aplicados a problemas mais extensos ou mais difíceis. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 32

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n O primeiro tipo de dificuldade diz respeito a pouco ou nenhum conhecimento prévio do assunto a ser tratado pelo sistema de IA. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 33

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n Ex. : Problema de tradução de texto científico de russo para inglês, após o lançamento do Sputnik em 1957. n 3/3/2021 Imaginava-se que transformações sintáticas simples baseadas nas gramáticas russas e inglesas e a substituição de palavras com a utilização de um dicionário eletrônico seria suficiente para preservar os significados exatos das orações. IA - Prof. Paulemir Campos 34

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n Ex. : Problema de tradução de texto científico de russo para inglês, após o lançamento do Sputnik em 1957 (Cont. ). n 3/3/2021 Mas, com retradução do tipo “o espírito está disposto, mas a carne é fraca” como “a vodca é boa, mas a carne é podre” ficou evidente a dificuldade encontrada. IA - Prof. Paulemir Campos 35

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n Em 1966, um relatório de um comitê consultivo concluiu que: n n “Não existe nenhum sistema de tradução automática para texto científico em geral, e não existe nenhuma perspectiva imediata nesse sentido. ” Com isso, o governo americano cancelou todo projeto acadêmico de tradução. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 36

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n Atualmente, a tradução automática é uma ferramenta imperfeita, mas, amplamente utilizada em documentos técnicos, comerciais, governamentais e da Internet. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 37

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n n O segundo tipo de dificuldade foi a impossibilidade de tratar muitos dos problemas que a IA estava tentando resolver; Isto porque, a maior parte dos primeiros programas de IA resolvia problemas experimentando diferentes combinações de passos até encontrar a solução. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 38

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n n Nos micromundos esta estratégia funcionou bem; Contudo, com o aumento da complexidade em algumas dezenas de fatos, não foi obtido êxito. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 39

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n n A incapacidade de conviver com a “explosão combinatória” foi uma das principais críticas à IA contidas no relatório Lighthill (1973); Este relatório foi a base para a decisão do governo britânico de encerrar o apoio à pesquisa em IA em quase todas as universidades do país. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 40

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n n E, a terceira dificuldade surgiu de limitações de estruturas básicas (redes Perceptron) para gerar o comportamento inteligente; Por exemplo, no livro de Minsky e Papert, Perceptrons (1969), provou-se que redes perceptrons podiam representar muito pouco. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 41

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n n Em particular, uma rede perceptron de duas camadas não podia ser treinada para reconhecer quando suas entradas eram diferentes. Em outras palavras, uma rede perceptron só tratava de problemas linearmente separáveis. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 42

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n Embora esta crítica não se aplicasse a redes mais complexas de várias camadas, a subvenção de pesquisas relacionadas com redes neurais logo reduziu-se a quase nada. 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 43

Uma Dose de Realidade (1966 -1973) n n Ironicamente, em 1969, foram descobertos novos algoritmos de aprendizado por retropropagação para redes de várias camadas; Estes algoritmos acabaram provocando um enorme renascimento na pesquisa de redes neurais no final da década de 1980. 3/3/2021 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. 3). 3/3/2021 IA - Prof. Paulemir Campos 45