Inteligencia Artificial

Transcripción

1 Inteligencia Artificial I Introducción a la IA Fundamentos Dr. Edgard Iván Benítez Guerrero cursofei@gmail.com 1

2 1. Fundamentos Definiciones de IA Contribuciones de otras áreas a la IA BrevehistoriadelaIA Estado del arte 2

3 Definiciones de IA Sistemas que piensan como humanos El nuevo y excitante esfuerzo de hacer que las computadoras piensen.. máquinas con mentes, en el más amplio sentido literal (Haugeland, 1985) La automatización de actividades que vinculamos con procesos de pensamiento humano, actividades como la toma de decisiones, resolución de problemas, aprendizaje (Bellman, 1978) Sistemas que actúan como humanos El arte de desarrollar máquinas con capacidad para realizar funciones que cuando son realizadas por personas requieren de inteligencia (Kurzweil, 1990) El estudio de cómo lograr que las computadoras realicen tareas que, por el momento, los humanos hacen mejor (Rich y Knight, 1991) Sistemas que piensan racionalmente El estudio de las facultades mentales mediante el uso de modelos computacionales (Charniak y McDermott, 1985) El estudio de los cálculos que hacen posible percibir, razonar y actuar (Winston, 1992) Sistemas que actúan racionalmente La Inteligencia Computacional es el estudio del diseño de agentes inteligentes (Poole et al, 1998) IA está relacionada con conductas inteligentes en artefactos (Nilson, 1998) 3

4 Comportamiento humano: Prueba de Turing Prueba propuesta por Alan Turing (1950) para proporcionar una definición operacional y satisfactoria de inteligencia Una sistema supera la prueba si un evaluador humano no es capaz de distinguir si las respuestas a una serie depreguntasplanteadassondeunapersonaono Prueba aún vigente en la actualidad 4

5 Pensar como un humano: el enfoque del modelo cognitivo Teniendo una teoría de cómo trabaja la mente, ésta se podrá expresar en la forma de un programa computacional Si los datos de entrada/salida del programa y los tiempos de reacción son similares a los de un humano, existirá evidencia de que los mecanismos del programa se pueden compararalosqueutilizaunhumano Newell y Simon (1961) siguieron este enfoque en su Sistema de Resolución General de Problemas En la ciencia cognitiva convergen modelos computacionales de IA y técnicas de psicología intentando elaborar teorías sobre el funcionamiento de la mente humana 5

6 Pensamiento racional: el enfoque de las leyes del pensamiento Enfoque basado en los trabajos sobre lógica del filósofo griego Aristóteles Intenta codificar los procesos de razonamiento mediante esquemas de argumentación con las que se llega a conclusiones correctas si se parte de premisas correctas(silogismos) Ejemplo: Sócrates es hombre; todos los hombres son mortales; por lo tanto Sócrates es mortal Razonadores automáticos(1965) 6

7 Actuar de forma racional: el enfoque del agente racional Unagenteesalgoquerazona Agente informático vs programa convencional: Dotados de controles autónomos Perciben su entorno Persisten durante un periodo de tiempo prolongado Se adaptan a cambios Capaces de alcanzar objetivos diferentes Agente racional: aquel que actúa con la intención de alcanzar el mejor resultado o, cuando hay incertidumbre, el mejor resultado esperado. 7

8 Disciplinas que han contribuido a la IA Filosofía Se pueden utilizar reglas formales para extraer conclusiones válidas? Cómo se genera la inteligencia mental a partir de un cerebro físico? De dónde viene el conocimiento? Cómo se pasa del conocimiento a la acción? Matemáticas Qué reglas formales son las adecuadas para obtener conclusiones válidas? Qué se puede calcular? Cómo razonamos con información incierta? 8

9 Disciplinas que han contribuido a la IA Economía Cómo se debe llevar a cabo el proceso de toma de decisiones para maximizar el rendimiento? Cómo se deben llevar a cabo acciones cuando otros no colaboran? Cómo se deben llevar acciones cuando los resultados se obtienen en un futuro lejano? Neurociencia Cómo procesa información el cerebro? Psicología Cómo piensan y actúan los humanos y los animales? 9

10 Disciplinas que han contribuido a la IA Ingenieríacomputacional Cómo se puede construir una computadora eficiente? Teoría de control y cibernética Cómo pueden los artefactos operar bajo su propio control? Lingüística Cómo está relacionado el lenguaje con el pensamiento? 10

11 Contribuciones de otras áreas a la IA Filosofía Matemáticas Economía Neurociencias Psicología Computación Control Lingüística Lógica, métodos de razonamiento, fundamentos del aprendizaje, lenguaje, racionalidad Representaciones formales y algoritmos de prueba, (in)decidibilidad, (in)tratabilidad, probabilidad Utilidad, teoría de decisiones Substrato físico de actividades mentales Fenómeno de percepción y control motriz, técnicas experimentales Construcción de computadoras veloces Sistemas que maximizan una función objetivo a lo largo del tiempo Representación del conocimiento, gramática 11

12 Breve historia de la IA 1943: 1950: 1956: s Primeros modelos de redes neuronales(mcculloch & Pitts) Turing y su prueba en"computing Machinery and Intelligence" Reunión de Dartmouth: término de Inteligencia Artificial adoptado Primeros programas de IA, incluyendo el juego de damas de Samuel yellogictheoristdenewell&simon Algoritmo de Robinson para razonamiento lógico La IA descrubre la complejidad computacional. La investigación en redes neuronales casi desaparece Inicios del desarrollo de los sistemas basados en conocimiento La IA se convierte en industria Las redes neuronales regresan La IA se convierte en ciencia Surgimiento de los agentes inteligentes 12

13 Estado del arte Deep Blue derrotó al campeón mundial de ajedrez Garry Kasparov in 1997 Se probó una conjetura matemática (la conjetura de Robbins) que no había sida resuelta en décadas No hands cruzó los Estados Unidos (manejando autónomamente el 98% del tiempo de Pittsburgh a San Diego) Durante la guerra del Golfo Pérsico, las fuerzas armadas de Estados Unidos utilizaron un programa de IA para planeación y calendarización logística que involucró a 50,000 vehículos, carga, y personas El programa de planeación autónoma de la NASA controló la calendarización de operaciones en las naves espaciales El sistema Proverb resuelve crucigramas mejor que humanos 13