direcciones ia

Paradigmas de investigacin en IA

Abraham Snchez Lpez

FCC/BUAP Grupo MOVIS

Representar la informacin, I Arquitectura de los sistemas de resolucin de problemas:

(El motor) programa que tiene capacidades generales de razonamiento (capacidades de inferencia).

Conocimientos especficos a la aplicacin (base de conocimientos) representados por reglas.

Tipos de reglas: Reglas de produccin (SI condiciones ENTONCES conclusiones). Frames (ensamble de objetos que definen un contexto, Minsky conceptos

visuales). Scripts (describen una secuencia de eventos). Redes semnticas (redes de conceptos ligadas por asociaciones, fundamentos de la

POO).

La sola dificultad era la de informar la base con la ayuda de las nociones y de las reglas del dominio considerado, tomando en cuenta su utilizacin en el razonamiento.

(C) A. Snchez L. 2015

2

Representar la informacin, II Adquisicin de conocimientos campo de investigacin (Ingeniera de

conocimientos, IC)

Areas relacionadas: psicologa, ergonoma y ciencias sociales, lingstica. Psicologa: estudiar y recolectar los modos de razonamiento de los individuos. Ergonoma y ciencias sociales: especificar los conocimientos adaptados a las

necesidades de los usuarios. Lingstica: se desea extraer de los textos, los conocimientos explcitos.

Principales actividades de la IC:

Definir los principios, los mtodos y herramientas para guiar la seleccin, el anlisis y la estructuracin de los conocimientos e informacin necesarias en la aplicacin final.


3

Construccin de ontologas

Algoritmos generales de resolucin, I Resolver un problema descomponerlo en subproblemas.

El conjunto de posibles descomposiciones se puede representar por un grafo!!

Ciertos vrtices marcan una conjuncin de subproblemas donde la resolucin implica aquella del problema descompuesto.

Otros vrtices marcan una disyuncin de descomposiciones posibles.

La resolucin de un problema se reduce a la bsqueda de un cierto subgrafo del grafo de subproblemas.

Remplazar un problema por un problema equivalente, puede ser visto como una forma particular de descomposicin (se busca una secuencia de operaciones de equivalencia que conducen a un problema ya resuelto).

Algoritmos de resolucin por satisfaccin de restricciones: problema SAT

SAT: se trata de encontrar valores (ya sean falsos o verdaderos) para las variables de un conjunto de expresiones lgicas (disyunciones, conjunciones, negaciones de variables) de tal suerte que las expresiones tomen simultneamente el valor verdadero.


4

Algoritmos generales de resolucin, II El desarrollo de esta rea se ha dado a la par de los avances del poder

de computo de las computadoras.

Areas de aplicacin: Identificacin Diagnstico Decisin Planificacin Demostracin Comprensin Aprendizaje


5

IA colectiva, I La IA se centrado en las tcnicas y teoras que permiten la realizacin de

inteligencias individuales.

En la naturaleza existe otra forma de inteligencia: seres multi-celulares simples, colonias de insectos sociales, sociedades humanas.

Estas fuentes de inspiracin muestran que una forma de inteligencia superior puede resultar de la actividad correlacionada de entidades ms simples.

IA distribuida o sistemas multi-agentes (mediados de los 70s)

Las investigaciones de la IA explotaban las potencialidades de la distribucin de los conocimientos que conducan a la resolucin distribuida de problemas.


6

IA colectiva, II Los agentes son por naturaleza autnomos y persiguen objetivos individuales en

un ambiente donde ellos no tienen ms que una percepcin parcial.

Estos agentes estn dotados de capacidades de interaccin con los otros agentes y su ambiente.

Son sociales en el sentido de que pueden comunicarse con los otros.

Cuando reaccionan a los eventos percibidos, se les denomina reactivos.

Son proactivos si tienen la capacidad de definir los objetivos, de tomar iniciativas,


7

Autonoma Interaccin Dinmica Emergencia Nuevo paradigma de programacin?? Agentificacin

Formalizar el razonamiento, I Caractersticas del razonamiento de sentido comn:

Informacin incompleta Incierta Incoherente

Posible solucin: aproximar situaciones y trasladar a soluciones (de hechos generales y ejemplos, aprender de manera cualitativa informaciones cuantitativas).

Estos procesos de razonamiento exceden las capacidades de representacin y de inferencia de la lgica clsica y de la teora de probabilidad (incertidumbre).

El inters de la IA es formalizar diferentes formas de razonamiento estudiadas desde hace muchos aos por filsofos: Razonamiento deductivo (silogismos, esquemas de estructuras de

argumentacin, siempre hay conclusiones correctas). Razonamiento inductivo (o de generalizacin, explotado en aprendizaje). Razonamiento abductivo (busca explicar en trminos de causas, una situacin

observada establecer diagnsticos).


8

Formalizar el razonamiento, II Razonamiento por analoga (a partir de casos observados, extrapolar una conclusin

plausible para una situacin que presenta similaridades con los casos conocidos).

Aplicaciones: Sistemas expertos Investigacin terica

Las interfaces deben proporcionar explicaciones con el fin de aclarar las conclusiones obtenidas.


9

Problemas de IHC Representacin y adquisicin de la Informacin.

Evaluar situaciones, decidir, planificar, I

Decisin multicriterio

Teora de decisin Decisin de lo incierto

Decisin de grupo

Areas: Economa e Investigacin de Operaciones

Modelizar la teora de decisiones (de manera racional)

Economa: agentes econmicos, donde el comportamiento esta de acuerdo con los postulados.

IO: considera la decisin ms en una perspectiva de problemas de optimizacin.

Los modelos de decisin desarrollados tienen por objetivo la clasificacin de posibles decisiones (evaluaciones numricas) justificado por los postulados

Los mtodos nos proporcionan las razones que hacen que una decisin sea mejor que la otra.


10

Evaluar situaciones, decidir, planificar, II Los modelos tambin suponen el conocimiento de funciones numricas para evaluar

las elecciones.

En IA, se inician los trabajos a principios de los 90s. Modelizacin simblica y lgica del razonamiento.

Contribucin: proporcionar herramientas que permitan una representacin ms flexible y ms cualitativa de la informacin, de las preferencias, y de los objetivos perseguidos.

Razonamiento basado en casos?

Un razonamiento de ayuda a la decisin puede apoyarse en los resultados conocidos de decisiones tomadas anteriormente en situaciones similares a aquellas donde una decisin debe ser propuesta.


11

Evaluar situaciones, decidir, planificar, III Planificacin: seguimiento de ejecucin de tareas

Es un problema tpico de decisin.

Se trata de determinar un encadenamiento de acciones (las ms simples posibles) que permita alcanzar un objetivo a partir de una situacin dada.

Enfoques: teora de probabilidades y otros modelos de representacin (ambientes inciertos).

Actividades que conciernen a un solo agente grupo de agentes (decisiones)

Decisin centralizada vs IA colectiva (decisin distribuida).


12

Razonar sobre el cambio, tiempo, espacio Un sistema inteligente posee dos capacidades fundamentales:

Percibir el mundo exterior, Facultad de reaccionar sobre l.

Percepcin: sensores (proporcionan las entradas). La accin se realiza a travs del control del motor (efectores de un robot).

Una instancia de percepcin/accin es la comunicacin entre agentes!!


13

Estado interno

Percepcin

ACCIONES

Evolucin de un agente Diferentes actividades:

Percepcin de objetos Eventos y hechos Ejecucin de acciones (eventos particulares) PLAN determinar acciones a realizar (ordenamiento temporal)

Tiempo: parmetro fundamental en el razonamiento de los agentes.

Cmo representarlo?

Conceptos asociados: Nocin de la duracin de las entidades temporales Los eventos (acciones y percepciones), son instantneos (su componente

temporal se puede expresar en trminos de instantes). Sistemas de razonamiento temporal (clculo de intervalos)

Tipos de acciones: Epistmicas (conocimiento): afectan nicamente el estado interno Onticas (mundo fsico): tienen efectos sobre el estado del mundo


14

Modelizacin del espacio Enfoques:

Anlisis matemtico clsico (espacio euclidiano, coordenadas cartesianas)

Se necesita una modelizacin prxima de la cognicin humana (debe ser robusta en presencia de informacin incompleta o imprecisa).

Razonamiento espacial cualitativo (espacio a base de objetos, cuerpos o volmenes).


15

Resumir, aprender, descubrir, I

Simulacin del comportamiento inteligente del humano por medio de una mquina. Aptitud para comprender, Aptitud para aprender.

Aprendizaje en IA: tentativa de simular con una mquina la aptitud remarcable de aprender!

Robtica: seguir un camino, abrir una puerta cerrada, etc.

Aprendizaje maquina!

Trabajos de Alan Turing, distincin de lo que es calculable y lo que no es!

Aprender resumir

Aprender es tambin generalizar.

Bsqueda de algoritmos y programas que aprendan.

En general los procesos de aprendizaje suponen dos agentes al menos: un aprendiz y un maestro.


16

Resumir, aprender, descubrir, II

Existe muchas tcnicas: Aprender a partir de ejemplos y contraejemplos Mtodos estadsticos ms eficientes Redes neuronales Algoritmos genticos Programacin lgica inductiva (ir a la inversa en el proceso de deduccin) Redes bayesianas

El maestro esta ausente?

Se disponen de grandes cantidades de informacin (bases de datos)

extraer relaciones entre esta informacin

Existe alguna relacin entre el diseo de mquinas que aprenden y utilizar mquinas para el proceso de enseanza?

Enseanza asistida por computadora

Resultados escasos, nivel de un nio de primaria (aprende muchas cosas sin que las comprenda bien)


17

Lenguaje e IA, I El ser humano es capaz de comprender y de hablar una o ms lenguas.

Esta capacidad es indisociable con la inteligencia humana.

El lenguaje es el principal medio del que disponemos para expresar nuestros razonamientos y transportar nuestros conocimientos.

Lenguaje natural!!

Unin de la IA y la computacin lingstica: dotar a la computadora de capacidades que se parezcan a aquellas del humano (comprender, tratar automticamente la informacin en lenguaje natural).

Anlisis automtico del lenguaje: Distintos modos de razonamiento y de conocimientos Vocabularios muy vastos, evolucin constante, un gran nmero de construcciones

gramaticales, elementos ambiguos y estructuras.

Computacin lingstica disciplina tecnolgica

campos de la semntica y la pragmtica (C) A. Snchez L. 2015

18

Lenguaje e IA, aplicaciones Indexacin automtica

Bsqueda de informacin

Traduccin automtica

Dilogo

Resumen automtico

Interfaces humano-computadora cooperativas


19

Indexacin multimedia Recursos multimedia en computadoras :

Numerosos acceso difcil (no se cuenta con Voluminosos una indexacin sistemtica)

Indexacin automtica multimedia

Produccin del consulta extraccin de conocimientos

documento sobre el contenido de los

codificacin documentos. Administracin

almacenamiento y estructuracin de datos producidos.

Otros problemas asociados:

Representacin, estructuracin y explotacin de los metadatos en un mismo sistema o entre diferentes sistemas.

Aplicaciones: ayuda en la produccin, anlisis y diseo de herramientas de archivado, codificacin, etc..


20

Realidad virtual y la IA, I La realidad virtual propone nuevas formas de interaccin entre los

humanos y los sistemas.

Computadoras con capacidades grficas 3D, nuevos perifricos de visualizacin, interaccin (casco, guante, )

Estos permiten proporcionar a diversos usuarios la informacin sensorial necesaria para convencerlos de su presencia en un mundo sinttico.

Manipulacin de ciertos aspectos de estos mundos virtuales: utilizacin de su experiencia y sus capacidades naturales para trabajar de manera cooperativa.

Sistemas de realidad virtual distribuidos, caractersticas: Poblados por numerosos usuarios que interactan a travs de perifricos

especializados Entidades autnomas animadas y dotadas de comportamientos complejos:

colaborativos, adaptativos, y no nicamente reactivos. Capacidades de razonar, aprender, anticipar la dinmica del mundo. Comportamiento emergente.


21

Realidad virtual y la IA, II Interrelacin con otras reas:

Sistemas y aplicaciones distribuidas, redes, modelizacin geomtrica, sntesis de imgenes, interaccin humano-computadora, tcnica clsicas IA, vida artificial.

Administracin de entidades (agentes) autnomos o semi-autnomos dotados de comportamiento.

Utilizacin de tcnicas de animacin de sntesis: Robtica, IA, vida artificial

Herramientas: Sistemas comportamentales, sistemas a base de reglas y de motores de

inferencia, redes neuronales, sistemas de clasificacin, algoritmos genticos, sistemas multi-agentes.

Modelizacin de actores sintticos: reproducir artificialmente propiedades del ser vivo ligadas a la adaptacin.


22

direcciones ia

Documents