ingenierÍa del conocimiento - departamento de sistemas … · desarrollar un prototipo de algunos...
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IC-Introducción 1
INGENIERÍA DEL CONOCIMIENTO
ING. ELECTRÓNICA DOCENTES: Ana Casali
Andrea Torres
IC-Introducción 2
IIA - OBJETIVOS
ADQUIRIR CONOCIMIENTOS EN:
Tipos de problemas abordados por la IA
Manejo de algunas Herramientas de IA.
Aplicaciones en la Ingeniería.
ADQUIRIR HABILIDADES PARA:
Desarrollar un prototipo de algunos Sistemas Inteligentes
Realizar informes
Exponer tema/trabajo práctico
IC-Introducción 3
IC - MODULOS
INTRODUCCION
APRENDIZAJE AUTOMATIZADO
SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO
RAZONAMIENTO APROXIMADO
SISTEMAS BORROSOS (FUZZY SYSTEMS)
AGENTES INTELIGENTES
IC-Introducción 4
IC - PROMOCION
TP 1: Introducción a la IA
TP 2: Aprendizaje Automatizado
TP 3: Sistemas Basados en Conocimiento
TP 4: Fuzzy Systems
EVALUACION GLOBALIZADORA
IC-Introducción 5
IC - PROMOCION
Aprobar todos los TPs (son Grupales y se desarrollan en clase de Laboratorio) y
Aprobar la Evaluación Globalizadora (1 recuperatorio)
IC-Introducción 6
IC – MATERIALES
Página web DSI-EIE
www.dsi.fceia.edu.ar
Fotocopias en El Bastón
Consultas:
acasali@fceia.unr.edu.ar
atorres@fceia.unr.edu.ar
ingcon@fceia.unr.edu.ar
IC-Introducción 7
Hoy está presente en miles de aplicaciones...
QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?
Antes...
IC-Introducción 8
ROBOTICA
En que desarrollos encontramos algo de IA ?
IC-Introducción 9
Sistemas de control (vuelos espaciales)
Planificadores (aeropuertos)
Sistemas de soporte a la decisión
Supervisores inteligentes
Casas inteligentes
e-commerce, subastas electrónicas
Agentes recomendadores
e-learning .....
En que desarrollos encontramos algo de IA ?
IC-Introducción 10
QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?
Distintas definiciones.
Conceptos fundamentales.
Historia / Estado actual.
Ramas de IA
Distintos campos de aplicación.
IC-Introducción 11
QUE ES LA IA ?
La Inteligencia Artificial es la parte de las Ciencias de la Computación que se ocupa del diseño de sistemas inteligentes, esto es sistemas que exhiben características que asociamos con la inteligencia en las conductas humanas.
Feigenbaum y Barr ’80s
IC-Introducción 12
El estudio de cómo lograr que las computadoras realicen tareas que por el momento, los humanos hacen mejor.
E. Rich - Knight, 1991
La rama de la Ciencias de la computación que se ocupa de la automatización de la conducta inteligente.
Luger y Stubblefield, 1993
QUE ES LA IA ?
IC-Introducción 13
Es la Ciencia e Ingeniería de hacer máquinas inteligentes (especialmente programas).
Esto está relacionado a la tarea de usar computadoras para entender la inteligencia humana, pero IA no tiene que limitarse a métodos que son biológicamente observables.
J. Mc Carthy, 1998
QUE ES LA IA ?
IC-Introducción 14
LAS DEFINICIONES DE IA SE AGRUPAN EN:
SISTEMAS QUE
PIENSAN COMO
HUMANOS
SISTEMAS QUE
PIENSAN
RACIONALMENTE
SISTEMAS QUE
ACTUAN COMO
HUMANOS
SISTEMAS QUE
ACTUAN
RACIONALMENTE
Inteligencia
ideal
RAZONAMIENTO
COMPORTAMIENTO
IC-Introducción 15
DIFERENTES MODELOS:
SIMULAR EL COMPORTAMIENTO HUMANO
A nivel de procesos cognitivos
CONSTRUIR PROGRAMAS INTELIGENTES
De la forma más eficiente
IC-Introducción 16
MODELOS COGNITIVOS (SEMÁNTICOS)
CIENCIA COGNITIVA, SON TRANSPARENTES AL USUARIO, FACIL DE MODIFICAR - INCREMENTAR
SISTEMAS BASADOS EN EL CONOCIMIENTO (KBS)
AGENTES DELIBERATIVOS
MODELOS CONEXIONISTAS REDES NEURONALES
ALGORITMOS GENETICOS
AGENTES REACTIVOS
DIFERENTES MODELOS:
IC-Introducción 17
MODELOS COGNITIVOS
SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO
FUZZY SYSTEM
MODELOS CONEXIONISTAS
REDES NEURONALES
DIFERENTES MODELOS:
IC-Introducción 18
FILOSOFIA (desde 428 aC)
teorías del razonamiento y aprendizaje
MATEMATICA (desde el 800)
teorías formales de la lógica
PSICOLOGIA (desde 1879)
investigación de la mente humana
INGENIERIA EN COMPUTACION (1940)
herramientas para poder concretar IA
LINGÜÍSTICA (1957)
teorías sobre el lenguaje (sintaxis-semántica)
CONF. DARTMOUTH 1956 NACIMIENTO IA
FUNDAMENTOS DE LA IA
IC-Introducción 19
HISTORIA DE LA IA
• http://www.uned.es/pfp-internet-y-
educacion/historia.html
• http://www.aaai.org/AITopics/bbhist.html
http://latinproject.org/index.php/en/component/book
library/510/view/53/Ingenier%C3%ADa/17/intelige
ncia-artificial
IC-Introducción 20
RAMAS DE IA:
Búsqueda Heurística
Representación del conocimiento
Inferencia
Planificación
Aprendizaje
Lenguaje Natural
Visión
Robótica
IC-Introducción 21
IJCAI is the International Joint Conference on AI - Buenos Aires Julio 25-31, 2015.
http://ijcai15.org/
IC-Introducción 22
IJCAI is the International Joint Conference on AI - Buenos Aires Julio 25-31, 2015.
http://ijcai15.org/ Content Areas Agent-based and Multi-agent Systems • Constraints, Satisfiability, and Search • Knowledge Representation, Reasoning and Logic • Machine Learning • Art & AI • Natural-Language Processing • Planning and Scheduling • Robotics and Vision • Uncertainty in AI • Web and Knowledge-based Information Systems
Knowledge Representation, Reasoning and Logic
Action, Change and Causality Automated Reasoning and Theorem Proving Beliefs and Knowledge Case-based reasoning Common-Sense Reasoning Computational Complexity Description Logics and Ontologies Diagnosis and Abductive Reasoning Geometric, Spatial, and Temporal Reasoning Knowledge Representation Logic Programming Many-Valued and Fuzzy Logics …
Multidisciplinary Topics And Applications AI and Natural Sciences AI and Social Sciences Art and Music AI and Ubiquitous Computing Systems Autonomic Computing Brain Sciences Cognitive Modeling Computational Biology and e-Health Computer Games Computer-Aided Education Human-Computer Interaction Intelligent Database Systems Intelligent User Interfaces Interactive Entertainment Knowledge-based Software Engineering Personalization and User Modeling Philosophical and Ethical Issues Real-Time Systems Security and Privacy Validation and Verification
• Machine Learning • Active Learning • Case-based Reasoning • Classification • Cost-Sensitive Learning • Data Mining • Ensemble Methods • Evolutionary Computation • Feature Selection/Construction • Kernel Methods • Learning Graphical Models • Learning Preferences/Rankings • Learning Theory • Machine Learning (General/other) • Neural Networks • Online Learning • Reinforcement Learning • Relational Learning • Semi-Supervised/Unsupervised Learning • Structured Learning
26
EJEMPLOS DE SISTEMAS DE IA:
• 80´s SE en diferentes dominios (Mycin, R1,
Prospector, Dendral,...) • 89 HITECH Programa de ajedrez. • 92 MARVEL S.E. En tiempo real que monitorea nave spacial • 94 PEGASUS Realiza reservas de vuelos • DARPA Sistemas de conducción de automóviles • S.E. en distintos dominios – • Sistemas recomendadores ...
IC-Introducción 27
UN SISTEMA EN IA REQUIERE MUCHO CONOCIMIENTO
VOLUMINOSO
CAMBIANTE
DIFICIL DE REPRESENTAR
IC-Introducción 28
Conjunto de Conocimientos y Técnicas que permiten aplicar el saber científico a la utilización del conocimiento.
ADQUISICION SE OCUPA DE LA REPRESENTACION INFERENCIA MANTENIMIENTO
INGENIERIA DEL CONOCIMIENTO
IC-Introducción 29
• Es la disciplina tecnológica que se centra en el desarrollo, funcionamiento y mantenimiento de Sistemas Basados en Conocimiento (SBC – KBS) de una forma sistemática (utilizando Ingeniería de Software) • SBC: sistema de software capaz de soportar la representación explícita de conocimiento.
INGENIERIA DEL CONOCIMIENTO
IC-Introducción 30
EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA
TEST DE TURING
IC-Introducción 31
EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA
TEST DE TURING (www.turing.org.uk/turing/) Comportarse como humano
El ambiente plantea muchos desafíos
(el diálogo es totalmente libre) que resulta difícil para un sistema igualar a la contraparte humana
EL SISTEMA DEBERIA SER CAPAZ DE
• Procesar lenguaje natural • Representar el conocimiento • Razonar automáticamente • Aprendizaje automático • (Visión - Robótica)
IC-Introducción 32
EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA
TEST DE TURING
IC-Introducción 33
EN DOMINIOS MAS RESTRICTIVOS Evaluar si el sistema se comporta de acuerdo a los objetivos planteados previamente. (E. Rich)
EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA
IC-Introducción 34
LENGUAJES EN IA:
LISP (COMMON LISP)
Lenguaje funcional - procesamiento simbólico.
PROLOG
Programación lógica
C ( C ++ ) / JAVA ...
Procedural - Orientación a objetos
IC-Introducción 35
Históricamente los investigadores en IA se han
enfocado en los distintos componentes del
comportamiento inteligente (aprendizaje,
razonamiento, visión, ….), de forma aislada.
En la actualidad, algunos autores sugieren que
la inteligencia, es producto de la interacción entre
un agente y su entorno.
Entonces, el comportamiento inteligente emerge de
la interacción de varios comportamientos
simples.
(Brooks-MIT)
QUE ES LA IA ? ENFOQUE AGENTE INTELIGENTE
IC-Introducción 36
QUE ES LA IA ? ENFOQUE AGENTE INTELIGENTE
IA CONSISTE EN EL ESTUDIO Y CONSTRUCCION DE AGENTES RACIONALES.
Norvig & Russell
Principios generales que rigen a los A.R.
Elementos usados para construirlos.
IC-Introducción 37
AGENTE (Norvig&Russell)
IC-Introducción 38
AGENTE INTELIGENTE
AGENTE Es todo aquello que percibe su ambiente mediante sensores y que responde o actúa mediante efectores.
AGENTE INTELIGENTE:
Debe hacer siempre lo correcto de acuerdo a sus percepciones.
Es aquel que emprende la mejor acción posible en una situación dada.
Russel & Norvig
IC-Introducción 39
Wooldridge & Jennings Es un sistema de software (hardware) con las siguientes propiedades: Autonomía. Habilidad Social (comunicación) Reactividad. Proactividad.
AGENTE INTELIGENTE
IC-Introducción 40
SISTEMAS MULTI-AGENTES (MAS)
CARACTERISTICAS Cada agente tiene información y capacidades limitadas para resolver un problema No hay un control global del sistema Los datos están descentralizados Computación es asincrónica
Proveen mas robustez, eficiencia y permiten la
interoperatividad de sistemas existentes
IC-Introducción 41
APLICACIONES
“El campo de la IA está involucrado en la invención de máquinas que ayuden
a la gente de distintas formas, dando a las máquinas alguna de las
capacidades que los humanos tenemos tales como entender el lenguaje,
interpretar imágenes o aprender de la experiencia. Generalmente estas
máquinas no se parecen ni actúan de la forma que lo hacen las personas,
pero pueden sernos asombrosamente útiles, mejorando y asistendo nuestras
vidas, y complementando más que reemplazando las cosas que los humanos
hacen. Y esta es la meta hacia la cuál estamos trabajando
colectivamente."
- Tom Mitchell (CMU)
IC-Introducción 42
APLICACIONES
La inteligencia artificial es ya una parte muy importante de la vida cotidiana en los países industrializados.
La IA está ayudando a la gente en todos los campos a hacer un mejor uso de la información para trabajar mejor y menos
duro...
http://aaai.org/AITopics/Applications
IC-Introducción 43
Ejemplos de Aplicaciones
Deepmind: We combine the best techniques
from machine learning and systems neuroscience to build powerful general-purpose learning algorithms.
Petroleum Advisor for the Geochemical and Environmental Sciences PAGES interprets the analysis of drill results provided by a geophysics laboratory. This application was developed in collaboration with Dr. Rick Requejo of Geochemical Solutions International.
IC-Introducción 47
Identificac ión en línea de parámetrosdel modelo de control.Validación de sensores.Distribución de modelos utilizando conceptos innovadores de plataformasde comunicación.Diagnóstico e identificación de fallas de equipos.
Desarrollador, integrador y usuario final
Qué es el T-Expert ?
• Es un Sistema Experto orientado al ingeniero de proceso, con herramientas
gráficas que le permiten escribir la lógica que el usa para resolver o analizar un
problema en un leguaje familiar como lo es un diagrama de flujo.
• Este sistema basado en reglas, se combina con los hechos que vienen de
campo para forman la base de conocimiento. Esta base de conocimiento es
evaluada por un motor de inferencia, que realiza inferencias lógicas.
Las inferencias pueden comprender la generación de acciones o la creación
de nuevos hechos.
Qué es un Sistema Experto ?
•Es una rama de Inteligencia Artificial que hace uso extensivo de conocimiento
especializado para resolver problemas al mismo nivel que un experto humano.
T-EXPERT SIDERAR
IC-Introducción 48
Areas de aplicación:
• Diagnóstico : Inferir problemas subyacentes basándose en la observación
de evidencia
•Interpretación: Explicar datos observados.
•Monitoreo: Comparar datos observados contra los esperados para juzgar
performance.
•Planeamiento: Divisar acciones para llegar a un resultado.
•Predicción: Predecir resultado de una situación dada.
•Recomendación: Prescribir el tratamiento a un problema.
•Control: Regular un proceso. Puede requerir interpretación,diagnóstico,monitoreo
planeamiento, predicción y recomendación.
T-EXPERT SIDERAR
IC-Introducción 49
Robótica
Robots para múltiples aplicaciones
(limpieza, desactivar minas, inspeccionar volcanes, espaciales, ….)
Empresa multimillonaria…
Robocup: http://www.robocup.org/
Robocup
Robocup: Small League
IC-Introducción 53
Bibliografía
• Inteligencia Artificial. Un enfoque moderno – Norvig & Russell –
Prentice Hall (2ª Ed 2003), Cap 1
http://www.cs.berkeley.edu/~russell/intro.html
• Inteligencia Artificial. LATIn
http://latinproject.org/index.php/en/component/booklibrary/
• What is Artificial Inteligence – Mc. Carthy
http://www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/
IC-Introducción 54
Bibliografía
• Inteligencia Artificial. Un enfoque moderno – Norvig & Russell –
Prentice Hall (2ª Ed 2003), Cap 1
http://www.cs.berkeley.edu/~russell/intro.html
• Inteligencia Artificial. LATIn
http://latinproject.org/index.php/en/component/booklibrary/
• What is Artificial Inteligence – Mc. Carthy
http://www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/
IIA-Introducción 55
Links
• Entrevistas:
• http://www.aaai.org/AITopics/html/interview.html#online
• Entrevista a D. Hofstadter
http://www.wired.com/wired/archive/3.11/kelly.html
http://www.bizcharts.com/stoa_del_sol/conscious/conscious2.html
• Hubert Dreyfus (critico de IA)
http://www.informatik.uni-trier.de/~ley/db/indices/a-tree/d/
Dreyfus:Hubert_L=.html
IIA-Introducción 56
Taller: Descubriendo a la IA
• Buscar 2 o 3 Institutos de IA (líneas de
investigación, proyectos, publicaciones)
• Ver publicaciones / organizaciones / eventos
científicos sobre IA
• Investiga algún aporte de la IA que se haya
implementado en alguna aplicación interesante
en los últimos tiempos.
IIA-Introducción 57
CIFASIS
http://www.cifasis-conicet.gov.ar/
LINEAS DE INVESTIGACION:
Aprendizaje Automatizado y Aplicaciones
Bioinformática
Procesamiento de Señales Multimedia
Sistemas de Información Inteligentes
Robot desmalezador
IIA-Introducción 58
ISISTAN
http://www.exa.unicen.edu.ar/isistan/
Grupo de Agentes Inteligentes y Gestión de
Conocimiento
Agentes Inteligentes de Software
Sistemas Multi-Agente
Modelado de Usuarios
Personalización y Recomendación
Gestión de Conocimiento
IIA-Introducción 59
IIIA - España
https://www.iiia.csic.es/
Sistemas de Aprendizaje
Agentes Inteligentes
Razonamiento Lógico y Búsqueda
Robots Autónomos
Música y AI
etc
IIA-Introducción 60
Berkeley - USA
https://www2.eecs.berkeley.edu/Research/Areas/
AI/
Learning and Probabilistic Inference:
Graphical models. Kernel methods. Nonparametric Bayesian methods.
Reinforcement learning. Problem solving, decisions, and games.
Knowledge Representation and Reasoning:
Search and Information Retrieval:
Collaborative filtering. Information extraction. Image and video
search. Intelligent information systems.
Speech and Language: .... vision, robotics, etc
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