Instituto Politécnico de Setúbal

Inteligência Arti�cial

António Abreu

9 de Abril de 2015

António Abreu (IPS) IA 9 de Abril de 2015 1 / 43

Overview

1 De�nição

2 História

3 Presente

4 Áreas/Aplicações

5 Futuro

Inteligência (diccionário priberam)

Conjunto de todas as faculdades intelectuais (memória, imaginação, juízo,raciocínio, abstracção e concepção).

inteligência arti�cial � Ramo da informática que estuda o desenvolvimentode sistemas computacionais com base no conhecimento sobre a inteligênciahumana.

De�nição segundo investigadores proeminentes

Haugeland, 1985

�The exciting new e�ort to make computers think ... machines with minds,in the full and literal sense�.

Bellman, 1978

�The automation of activities that we associate with human thinking,activities such as decision-making, problem solving, learning ...�.

Charniak and McDermott, 1985

�The study of mental faculties through the use of computational models�.

Winston, 1992

�The study of the computations that make it possible to perceive, reason,and act�.

Haugeland, 1985

Bellman, 1978

Winston, 1992

Haugeland, 1985

Bellman, 1978

Winston, 1992

Haugeland, 1985

Bellman, 1978

Winston, 1992

Kurzweil, 1990

�The art of creating machines that perform functions that requireintelligence when performed by people�.

Rich and Knight, 1991

�The study of how to make computers do things at which, at the moment,people are better�.

Schalko�, 1990

�A �eld of study that seeks to explain and emulate intelligent behavior interms of computational processes�.

Luger and Stubble�eld, 1993

�The branch of computer science that is concerned with the automation ofintelligent behavior�.

Kurzweil, 1990

Schalko�, 1990

Kurzweil, 1990

Schalko�, 1990

Kurzweil, 1990

Schalko�, 1990

John McCarthy and Claude Shannon Dartmouth Workshop Proposal,1956

�An attempt will be made to �nd how to make machines use language,form abstractions and concepts, solve kinds of problems now reserved forhumans, and improve themselves. We think that a signi�cant advance canbe made if we work on it together for a summer.�.

De�nição de Inteligência, segundo a IA

representar conhecimento;

raciocínio;

usar estratégia;

planear;

aprender;

communicar em linguagem natural;

Exemplo de um programa de IA

Pacman

Árvore do jogo

determinístico,

totalmente observável

Jogo do galo ( 9! = 362.880 jogadas possíveis)

Xadrez (1040 jogadas possíveis)

Pacman

https://www.youtube.com/watch?v=zHRlCSUe0Q0

Complexidade dos problemas

determinístico estocásticoobservável

escondido

Testes de IA

Teste de Turing O juiz fala com uma máquina e com uma pessoa atravésde um terminal de um computador (ou seja, não os vê)usando somente texto. A máquina corre o programa de IAque se pretende testar. A máquina passa o teste se o juiz nãoconseguir distinguir o humano da máquina.

Teste do Café (Goertzel) A máquina tem por objetivo ir a uma casanormal e ser capaz de fazer um café (encontrar a cozinha, amáquina, o café, a água, uma chavena, operar a máquina demoer o café e a de fazer o café).

Teste do robô estudante (Goertzel) A máquina deve ser capaz de seinscrever numa universidade, assistir às aulas, obteraprovação nas disciplinas e �nalmente obter o grau.

Teste do emprego (Nilsson) A máquina tem por objetivo desempenharuma função (e.g., economista), devendo ter um desempenhomelhor que o dos humanos.

IA � forte e fraca

IA FORTE estudo dos mecanismos da inteligência que permitam a umamáquina desempenhar com sucesso as tarefas atribuídas ahumanos.

IA FRACA Programação de computadores com vista a desempenhar comsucesso tarefas especí�cas de resolução de problemas eraciocínio. Contrariamente à IA FORTE, não se tenta simulartodas as capacidades cognitivas dos humanos.

História/antecedentes

Filoso�a (desde Aristóteles, IV ac)

Matemática (lógica, probabilidade, computabilidade, teoria de jogos)

Psicologia (visão humana, comportamentalismo, cognitivismo)

Engenharia (computadores)

História da IA (entusiasmo inicial)

Redes neuronais arti�ciais (Warren McCulloch & Walter Pitts, 1943)

Xadrez (Turing & Shannon, 1950s)

Workshop em Dartmouth, 1956 (termo IA cunhado)

Logic Theorist (programa para provar teoremas, Alan Newell &Herbert Simon, 1955)

Jogo de Damas (Arthur Samuel, 1952)

Mundo dos blocos (visão, aprendizagem, linguagem natural,planeamento)

Sistemas periciais (DENDRAL, Mycin, PROSPECTOR, R1)

História da IA (arrefecimento)

Manipulação sintática não escala

Intratabilidade/explosão combinatória

Evolução dos computadores lenta

Representação de conhecimento

Limitações fortes do percetrão de uma camada

ELIZA (Weizenbaum, 1966)

Men are all alike.

IN WHAT WAY

They're always bugging us about something or other.

CAN YOU THINK OF A SPECIFIC EXAMPLE

Well, my boyfriend made me come here.

YOUR BOYFRIEND MADE YOU COME HERE

He says I'm depressed much of the time.

I AM SORRY TO HEAR THAT YOU ARE DEPRESSED

It's true that I am unhappy.

DO YOU THINK COMING HERE WILL HELP YOU NOT BE UNHAPPY

I need some help, that much seems certain.

WHAT WOULD IT MEAN TO YOU IF YOU GOT SOME HELP

Perhaps I could learn to get along with my mother.

TELL ME MORE ABOUT YOUR FAMILY

My mother takes care of me.

WHO ELSE IN YOUR FAMILY TAKES CARE OF YOU

ELIZA (Weizenbaum, 1966)

HOW DO YOU DO. PLEASE STATE YOUR PROBLEM

I'm wondering whether computers can think.

WHY DO YOU MENTION COMPUTERS

Since you are one I thought I would ask you - can you think?

DID YOU THINK THEY MIGHT NOT BE ONE YOU THOUGHT YOU WOULD ASK I

-CAN I THINK

Let's talk just about you - not me. Can you think?

YOU LIKE TO THINK I - NOT YOU - DON'T YOU

Pardon?

WHAT DOES THAT SUGGEST TO YOU?

What does it suggest to you?

TELL ME ABOUT WHAT DOES IT SUGGEST TO I

That's nonsense - which of us do you mean by I?

WHY DO YOU THINK I MEAN BY YOU

The question meant to which of us is the word referring.

SUPPOSE THE QUESTION MEANT TO WHICH OF US WERE NOT THE WORD

REFERRING

I think you are an extremely stupid program.

PERHAPS YOU WOULD LIKE TO BE AN EXTREMELY STUPID PROGRAM

Inverno da IA

Entre as décadas de 1980 e 1990, a IA desacelerou devido a não tercumprido as melhores promessas (IA forte).

Os governos cortaram o �nanciamento e entrou-se no chamadoinverno da IA.

Desde �nais da década de 1990, tem sido à custa da IA fraca que setem retomado o interesse na área.

Inverno da IA

As grandes promessas falhadas

1966 : falha da tradução automática (�the spirit is willing but the�esh is weak� tradução Inglês�Russo-Inglês �the vodka isgood but the meat is rotten.�);

1970 : abandono do conexionismo;

1971-75 : frustação da DARPA devido à falha do programa SpeechUnderstanding Research, da CMU;

1973 : �m da investigação em IA na Inglaterra, após o relatórioLighthill;

1973-74 : DARPA corta drasticamente apoio à investigação em IA;

1987 : colapso do mercado de máquinas LISP;

1990 : falha nos objetivos propostos para as máquinas de 5a

geração no Japão.

1993 : sistemas periciais lentamente desaparecem;

Possível no presente: sim ou não?

Jogar decentemente ténis de mesa?

Ganhar um jogo de Jeopardy contra os melhores?

Conduzir em segurança em autoestradas e estradas norte-americanas?

Descobrir e provar teoremas da matemática?

Ter uma conversar com uma pessoa durante uma hora?

Fazer um operação cirúrgica?

Arrumar a louça e dobrar toalhas?

Traduzir entre Inglês e Chinês em tempo real?

Escrever uma história interessante?

Ganhar um jogo de xadrez?

Fazer compras na web?

Fazer compras na baixa de Setúbal?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Condução automática de automóveis?

Descoberta e prova de teoremas da matemática?

Conversar com uma pessoa?

Operação cirúrgica?

Tradução automática?

Escrita de histórias?

Xadrez?

Compras na web?

Compras na baixa de Setúbal?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

AI: sim ou não

Ténis de mesa?

Jeopardy?

Xadrez?

Compras na web?

Geração de histórias � TALE-SPIN

Once upon a time . . . Little red cap was near the forest. Bigbad was near the forest. The grandmother was near the house.The berries were near the meadow. [. . . ] One day, Big bad washungry. Big bad wanted not to be hungry. Big bad wanted tohave the grandmother. Big bad wanted to know where thegrandmother was. Big bad wanted little red cap to tell big badwhere the grandmother was. Big bad decided that if big badwould give little red cap the berries then little red cap might tellbig bad where the grandmother was. Big bad wanted little redcap to think that little red cap would tell big bad where thegrandmother was if big bad gave little red cap the berries. Bigbad wanted to be near little red cap. ...

Geração de histórias � VIRTUAL STORYTELLER

Little red cap skips to the clearing in the forest. Grandmotherbakes the apple pie. Big bad is mean. �Hello,� little red cap saysto big bad. Grandmother poisons the pie with some cyanide.�Give me that!� says big bad and takes the birthday cake fromlittle red cap. Little red cap starts to cry.

Once upon a time there was a pirate, who was called Billy Bones.He was in the hold of his ship. The water supply was empty andhe wanted to �ll it. Therefore he opened the hatch. With aladder the pirate walked to the deck. With the ship he sailed toan island. After he had gone ashore at the island, he �lled thewater supply with water from a pond.

Robôs jogadores de ténis de mesa

https://www.youtube.com/watch?v=t_qN3dgYGqE

https://www.youtube.com/watch?v=o-RbNz6gD5k

https://www.youtube.com/watch?v=gaILpaBa7M8

Visão � seguimento de expressões e animação de caras

https://www.youtube.com/watch?v=mAGEiv3UNEU

Computação afetiva � inteligência social

https://www.youtube.com/watch?v=8KRZX5KL4fA

Robótica

I SHAKEY (1969): https://www.youtube.com/watch?v=RhrLHkVuerc

I Robô dobrando toalhas:https://www.youtube.com/watch?v=gy5g33S0Gzo

I Quadcópteros apanhando bolas:https://www.youtube.com/watch?v=hyGJBV1xnJI

I Boston Dynamics:https://www.youtube.com/watch?v=M8YjvHYbZ9w

I Google Self-drivng car:https://www.youtube.com/watch?v=cdgQpa1pUUE

Jogos de tabuleiro

� Fevereiro, 1996, Garry Kasparov 4 (3 vitórias e 2 empates) � DeepBlue 2. Maio, 1997, Garry Kasparov 21/2 � Deeper Blue 31/2.

� Supercomputador com 30 PS (processador RS/6000 a 120MHz),aumentado com 480 VLSI �chess chips�, capaz de avaliar 200 milhõesde jogadas por segundo.

� Programas de xadrez correntes são muito melhores do que a grandemaioria dos humanos.

� Podem os humanos competir com a larguíssima capacidade deprocessamento dos computadores?

Jeopardy � Watson

Segmento de um programa:https://www.youtube.com/watch?v=WFR3lOmxhEDocumentário (52 min.):https://www.youtube.com/watch?v=tAzeGkuQmUU

� 2.880 núcleos POWER7 (3.5 GHz) e 16 terabytes (1012) de RAM(com toda a informação usada no jogo).

� Consegue processar 500 gigabytes/segundo, equivalente a 1 milhão delivros/segundo.

� Custo aproximado de 3 milhões de USD.

� O seu desempenho é de 80 TeraFLOPS, insu�ciente para o colocar nalista do Top 500 dos supercomputadores.

Sistemas de sucesso que não são IA

♠ Escalonamento: Tráfego aéreo

♠ Rotas: Google maps

♠ Diagnóstico médico: EKG, EEG

♠ Vigilância automática

♠ Motores de busca: Browsers

♠ Classi�cadores de SPAM: Correio eletrónico

♠ Atendimento automático: Help desk

♠ Deteção de fraude bancária

♠ Sistemas de recomendação: Vendas online

♠ muitos mais: robótica

Algum dia as máquinas tomarão o poder?

Algum dias as máquinas tomarão o poder?

Razões para não �carmos preocupados

�A IA nunca atingirá os níveis da inteligência humana.�

�Ok, talvez atinja, mas eu estarei morto antes disso acontecer.�

�As máquinas nunca terão consciência�O problema não é a consciência, mas sim a competência.

�Nós construimos as máquinas, certo?�Sim, e o génio concedeu-nos três desejos...

Uma IA superinteligente:

adquirirá todos os recursos possíveis para se melhorar a si própria;

proteger-se-á contra qualquer tentativa de a desligar ou mudar os seusobjetivos.

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