7 a SEAU, UNIVAP, 19/Outubro/2005 Demonstração de Técnicas de Inteligência Artificial Prof. Dr....
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77aa SEAU, UNIVAP, 19/Outubro/2005 SEAU, UNIVAP, 19/Outubro/2005
Demonstração de Técnicas de Demonstração de Técnicas de Inteligência ArtificialInteligência Artificial
Prof. Dr. Cairo L. Nascimento Jr.Prof. Dr. Cairo L. Nascimento Jr.Divisão de Engenharia EletrônicaDivisão de Engenharia Eletrônica
Instituto Tecnológico de AeronáuticaInstituto Tecnológico de AeronáuticaE-mail: [email protected]: [email protected]
Home Page: http://www.ele.ita.br/~cairo/Home Page: http://www.ele.ita.br/~cairo/
• Por que desejamos máquinas inteligentes?
– Sobrevivência x Comforto,
– Necessidades físicas (esforço físico e mental),
– Necessidades emocionais (filmes Blade Runner e IA, Sony AIBO e QRIO, chatterbot ALICE http://www.alicebot.org/).
Demonstração de Técnicas de IA
Motivação
Entertainment Robot AIBO (http://www.aibo.com)
Demonstração de Técnicas de IA
http://www.sony.net/ProductsServices/Robots/
Demonstração de Técnicas de IA
• Inteligência das máquinas atuais.
• Estudo da Inteligência.
• Tipos e Medição de Inteligência:– Humana, Animal, das Máquinas,
– Extra-terrestre (SETI@home).
Demonstração de Técnicas de IA
Definição de Inteligência
• Comportamento Inteligente:– Importante para Competição (Seleção Natural),– Adaptação (mudanças no meio-ambiente),– Reconhecimento de Padrões (visão, fala,
diagnóstico de falhas/doenças, aplicações financeiras, detecção de fraudes),
– Planejamento (Modelos, Otimização) e Auxílio a Tomada de Decisões,
– Cooperação e Comunicação com outros indivíduos.
Demonstração de Técnicas de IA
Definição de Inteligência
DARPA Grand Challenge 2005:
Percurso: 211 Km, Prêmio: US$ 2M, 9/Out/2005
Demonstração de Técnicas de IA
Exemplos de desenvolvimento de
Equipamento Inteligente no ITA:
Demonstração de Técnicas de IA
Exemplos de desenvolvimento de
Equipamento Inteligente no ITA:
Barco Autonômo
Demonstração de Técnicas de IA
Demonstração de Técnicas de IAExemplos de desenvolvimento de
Equipamento Inteligente no ITA:
Romeo I e Romeo II: http://www.ele.ita.br/romeo/
Demonstração de Técnicas de IA
Exemplos de desenvolvimento de
Equipamento Inteligente no ITA
Romeo 3, http://www.ele.ita.br/romeo/
Algoritmo A-estrela
Demonstração de Técnicas de IA
Algoritmo Minimax
Demonstração de Técnicas de IA
Demonstração de Técnicas de IA
• Diferentes formas de representação. Exs.:– Modelo paramétrico (função de transferência para
sistemas LIT),– Modelo baseado em regras (fuzzy expert systems),– Modelo neural, fuzzy-neural.
• Aquisição de modelos dinâmicos a partir de dados reais.
• Diferentes níveis de supervisão:– Muito forte, forte, fraca, muito fraca.
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• Supervisão Muito Forte: o supervisor insere os parâmetros (ou as regras) no modelo.
• Supervisão Forte: o supervisor fornece exemplos de entrada-saída (pares x,y).
• Supervisão Fraca: o supervisor classifica apenas os casos típicos.
• Supervisão Muito Fraca: o supervisor classifica como SUCESSO ou FALHA um conjunto de ações sucessivas.
Demonstração de Técnicas de IASupervisão Muito Forte:
Controlador Fuzzy
Demonstração de Técnicas de IA
Controlador Fuzzy
Demonstração de Técnicas de IA
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15-100
-90
-80
-60
-40
-20
0
Time (Seconds)
bracoflc
Controlador Fuzzy
Supervisão Forte:Aprendizado usando pares [X,Yreal]
Demonstração de Técnicas de IA
Supervisão Forte:Redes Neurais tipo feedforward
Algoritmo Back-Propagation
Demonstração de Técnicas de IA
Demonstração de Técnicas de IA
Reconhecimento de Caracteres0-9,A-F com ruído
Demonstração de Técnicas de IA
Reconhecimento de Caracteres:Antes do treinamento
Tipo e No. da Unidade
No.
do
padr
ão d
e en
trad
a
Iteração = 0, rmsE = 1.2145, PFlip = 5%, NE = 16
H2 H4 H6 H8 O2 O4 O6 O8 O0 OB OD OF
Pad2
Pad4
Pad6
Pad8
Pad0
PadB
PadD
PadF
Demonstração de Técnicas de IA
Reconhecimento de Caracteres:Após o treinamento
Tipo e No. da Unidade
No.
do
padr
ão d
e en
trad
a
Iteração = 200, rmsE = 0.028162, PFlip = 5%, NE = 0
H2 H4 H6 H8 O2 O4 O6 O8 O0 OB OD OF
Pad2
Pad4
Pad6
Pad8
Pad0
PadB
PadD
PadF
Demonstração de Técnicas de IA
Reconhecimento de Caracteres:Teste estatístico
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Nível de Ruído (%)
Tax
a de
Ace
rto
(%)
Teste de Generalização
Demonstração de Técnicas de IA
Supervisão Fraca:Redes de Kohonen
Demonstração de Técnicas de IA
Reconhecimento de Caracteres:Mapa de Agrupamento após o treinamento
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Iteração 500 / 500 = 100%
j, Ncs = 0, dist = 0
i
0
1
2
3
4
5 6
7
8
9
A
B CD
E F
Demonstração de Técnicas de IA
Reconhecimento de Caracteres:Teste estatístico
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Nível de Ruído (%)
Tax
a de
Ace
rto
(%)
Teste de Generalização
Demonstração de Técnicas de IA
• “Learn by doing it”.• Supervisor apenas classifica o resultado de uma série
de ações em 2 categorias: SUCESSO, FRACASSO.• A cada estado (x), existem N ações (u) possíveis.• Para cada par (x,u) define-se P = probabilidade de
sucesso.• Em geral P(x,u) não é conhecido e deve ser estimado.
Supervisão Muito Fraca:Aprendizado por Reforço
Algoritmo Bootstrap Learning
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• Um conjunto de ações é escolhido usando o valor estimado de P.
• O resultado destas ações é avaliado pelo supervisor e usado para atualizar a estimativa de P(x,u).
Supervisão Muito Fraca:Aprendizado por Reforço
Algoritmo Bootstrap Learning
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Problema do Labirinto:Após o treinamento
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8-1
0
1
2
3
4
5
6Iteracao = 600/ 600
Conclusões• Aplicações extremamente práticas. Alguns
exs.:– classificação de empresas de telecomunicações,
– classificação de sinais eletrocardiográficos,
– temporarização de semafóros de tráfego urbano,
– otimização de sequências de montagens,
– previsão de preços de produtos.
• Grandes benefícios para a indústria nacional.
Demonstração de Técnicas de IA
Conclusões• Estamos aumentando o nível de
inteligência das nossas máquinas (lentamente ou rapidamente?).
• Área altamente multi-disciplinar e desafiadora.
• Muitas oportunidades para pesquisa teórica e aplicada.
Demonstração de Técnicas de IA
Demonstração de Técnicas de IA
Mais alguns links interessantes:• DARPA Grand Challengehttp://www.grandchallenge.org/http://www.darpa.mil/grandchallenge/
• Kohonen Networks:http://www.cs.bham.ac.uk/resources/courses/SEM2A2/Web/Kohonen.htm
• RL: Learning a motion to move to the fronthttp://www.fe.dis.titech.ac.jp/~gen/robot/robodemo.html
• Mais demos:http://www.cs.utexas.edu/users/kstanley/demos.html
Para mais detalhes:
Livro “Inteligência Artificial em Controle e Automação”, 2000
(re-impressões em 2002 e 2004)
Autores: Cairo L. Nascimento Jr. e
Takashi Yoneyama (ITA)
Ed. Edgard Blücher e FAPESP
http://www.ele.ita.br/ia_contaut/
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