Introdu

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Introdução à Sistemas Inteligentes

• Geber Ramalho
• CIn-UFPE

2
Pergunta

• O que é Inteligência Artificial?
• Qual é seu objetivo?

3
O que a mídia diz...
4
O que a gente pensa...
5
O que é IA?

• A IA que estudaremos é, portanto, aquela embutida
  em aplicações reais do seu cotidiano...

• Agricultura
• Negócios e finanças
• Química
• Comunicações
• Comércio
• Computação
• Educação
• Eletrônica
• Engenharia
• Meio ambiente
• Geologia

• Processamento de imagem
• Direito
• Indústria
• Matemática
• Medicina
• Meteorologia
• Militar
• Sistemas de potência
• Ciência
• Tecnologia espacial
• Transportes, ...

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Produção de jogos e histórias interativas

• Como modelar o ambiente físico e o
  comportamento/personalidade dos personagens?
• Como permitir uma boa interação com usuário?

FIFA Soccer
The Sims
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Controle de robôs

• Como obter navegação segura e eficiente,
  estabilidade, manipulação fina e versátil?
• E no caso de ambientes dinâmicos e imprevisíveis?

HAZBOT ambientes com atmosfera inflamável
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Automação de sistemas complexos

• Como modelar os componentes do sistema e dar-lhes
  autonomia?
• Como assegurar uma boa comunicação e coordenação
  entre estes componentes?

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Busca de informação na Web

• Como localizar a informação relevante?

10
Recomendação de produtos

• Como fazer recomendações personalizadas de
  produtos?
• Como modelar os perfis dos compradores?

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Previsão

• Como prever o valor do dólar (ou o clima) amanhã?
• Que dados são relevantes? Há comportamentos
  recorrentes?

Parreira de novo !!!
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Detecção de Intrusão e Filtragem de Spam

• Como saber se uma mensagem é lixo ou de fato
  interessa?
• Como saber se um dado comportamento de usuário é
  suspeito e com lidar com isto?

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Sistemas de Controle

• Como brecar o carro sem as rodas deslizarem em
  função da velocidade, atrito, etc.?
• Como focar a câmera em função de luminosidade,
  distância, etc.?
• Como ajustar a temperatura em da quantidade de
  roupa, fluxo de água, etc.?

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Interface

• Como dar ao usuário a ajudar de que ele precisa?
• Como interagir (e quem sabe navegar na web) com
  celular sem ter de digitar (hands-free)?

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O que estes problemas têm em comum?

• Grande complexidade (número, variedade e natureza
  das tarefas)
• Não há solução algorítmica, mas existe
  conhecimento
• Modelagem do comportamento de um ser inteligente
  (conhecimento, aprendizagem, iniciativa, etc.)

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Inteligência Artificial (IA)

• Área da computação que, há décadas, lida com
  esses problemas.
• Objetivo
• construir (e aprender a construir) programas que,
  segundo critérios definidos, exibem um
  comportamento inteligente na realização de uma
  dada tarefa.
• Decomposta em várias sub-áreas
• representação do conhecimento, percepção,
  aprendizagem, processamento de linguagem natural,
  planejamento,...
• Interagindo com outras áreas
• Computação, sociologia, estatística, economia,
  psicologia, lingüística, lógica, educação, ...

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Inteligência Artificial

• A computação é uma ciência do artificial com
  processo de desenvolvimento empírico
• Ciências naturais x Ciências do artificial
• Aspecto mais marcante na IA...
• Como definir a IA tarefas ou métodos?
• Tarefas são melhor realizadas por seres humanos
  que por máquinas...

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Como a IA resolve estes problemas...

• É preciso desenvolver software com novas
  capacidades...

• Estas capacidades se agrupam na noção de Agente
  Inteligente

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O que é um agente?

• Agente é qualquer entidade que
• percebe seu ambiente através de sensores (ex.
  câmeras, microfone, teclado, finger, ...)
• age sobre ele através de atuadores (ex. vídeo,
  auto-falante, impressora, braços, ftp, ...)
• Mapeamento seqüência perceptiva gt ação

Agente
sensores
a m b i e n t e
modelo do ambiente
Raciocinador
atuadores
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Agente Racional

• Agente Racional fazer a melhor coisa possível
• segue o princípio da racionalidade dada uma
  seqüência perceptiva, o agente escolhe, segundo
  seus conhecimentos, as ações que satisfazem
  melhor seu objetivo.
• É uma metáfora de modelagem
• assim como objetos, funções e procedimentos
• Racionalidade ¹ Onisciência, limitações de
• Sensores
• atuadores
• raciocinador (conhecimento, tempo, etc.)
• Agir para obter mais dados perceptivos é racional

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Porque usar a Metáfora de Agentes?

• Livro-texto de IA mais didático e mais moderno
• Fornece visão unificadora das várias sub-áreas da
  IA
• Fornece metodologias de desenvolvimento de
  sistemas inteligentes
• Ajuda a embutir/integrar a IA em sistemas
  computacionais tradicionais
• Permite tratar melhor a interação com ambiente
• Permite tratamento natural da IA distribuída

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(1) Livro texto

• Stuart J. Russell and Peter Norvig Artificial
  Intelligence A Modern Approach (2nd Ed)(AIMA)
• http//aima.cs.berkeley.edu

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(1) Evolução da IA
Pensando
A automação de atividades que nós associamos com
o pensamento humano (e.g., tomada de decisão,
solução de problemas, aprendizagem, etc.)
(50-60) SimonNewell
O estudo das faculdades mentais através do uso
de modelos computacionais (60-70) - McCarthy
Idealmente (racionalmente)
Humanamente
O ramo da Ciência da Computação que estuda a
automação de comportamento inteligente (1995)
RusselNorvig
A arte de criar máquinas que realizam funções
que requerem inteligência quando realizadas por
pessoas (50-70) - Turing
Agindo
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(2) visão unificadora da IA

• Exemplo RoboCup
• planejamento, visão, raciocínio,
  coordenação,controle, comunicação,
  aprendizagem,...

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(3) Metodologias de desenvolvimento

• Decompõe problema em
• percepções, ações, objetivos, e ambiente (e
  outros agentes)
• Decompõe tipo de conhecimento em
• Quais são as propriedades relevantes do mundo
• Como o mundo evolui
• Como identificar os estados desejáveis do mundo
• Como interpretar suas percepções
• Quais as conseqüências de suas ações no mundo
• Como medir o sucesso de suas ações
• Como avaliar seus próprios conhecimentos
• Indica arquitetura e método de resolução de
  problema

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Agente de policia
Raciocínio
Agente
Conhecimento - leis - comportamento dos
indivíduos, ...
Objetivo - fazer com que as leis sejam
respeitadas
Ações - multar - apitar - parar, ...
Execução
Percepção
Ambiente
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(4) Embutir IA

• Agente Objeto com autonomia e/ou adaptabilidade
• Agent-Oriented Programming
• Autonomia
• De decisão comportamento pró-ativo (sem
  evocação)
• ex. gerenciamento de disco
• De decisão negociação (não reage à evocação)
• do it for free x do it for money (ex. robocup)
• De raciocínio programação declarativa
• O que em vez de como abstração (ex. robocup)
• Existem APIs de IA
• raciocínio, aprendizagem, comunicação,...

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(5) Interação com o Ambiente

• Robocup novo teste de Turing para a IA depois do
  xadrez?

1997 2 x 1
2050? 2 x 1
29
(6) Sistemas Multi-agentes

• Assim como a computação, existe a IA distribuída
• o que interessa é o comportamento emergente da
  interação
• Exemplo patrulha multi-agente

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IA nas Empresas Hoje

• Companhias
• Microsoft
• IBM
• Netscape
• Apple
• AltaVista
• Sun
• Sony
• Amazon.Com
• LucasArts
• Oracle
• Motorola
• Fujitsu
• Toshiba

• Nvidia
• Kinetix
• JVC
• Novell
• Lotus
• Symantec
• Sharp
• Casio
• Panasonic
• Mitsubishi
• Hitachi
• 3COM ...
• http//www.gwu.edu/aisoc/company.html

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E amanhã????

• Com a computação ubíqua/pervarsiva
• Serviços sensíveis ao contexto e ao local
• Serviços personalizados
• Interfaces amigáveis (tradutores, linguagem
  natural,...)
• Mineração de dados
• ...

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Bibliografia

• Capítulo 1 e começo do capítulo 2 do AIMA
• Artigos de fundadores
• A. Turing. Computing Machinery and Intellgence.
  Mind, 59, pp. 433-60, 1950
• A. Newell and H. Simon. Computer science as
  empirical inquiry Symbols and search.
  Communications of the ACM, 19(3)113--126, Mar.
  1976
• John McCarthy. What is Artificial Intelligence?
  http//www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/whatis
  ai.html
• Textos informais
• Geber Ramalho. Eita! Deep Blue ganhou, e agora?
  Jornal do Comércio, 26/05/1997. Recife.
  http//www.di.ufpe.br/glr/Publications/deepblue.h
  tm
• Geber Ramalho. Inteligência Artificial ficção ou
  camarão? Jornal O Povo, 10/09/2001, Fortaleza.
  http//www.di.ufpe.br/glr/Publications/ficcao-cam
  arao.html