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TÉCNICAS DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL

Electiva ING. ELECTRÓNICA DOCENTES: Ana Casali Hernán Gonzalez

TIA-Introducción 2

TIA - OBJETIVOS

CONOCIMIENTOS EN:

Tipos de problemas abordados por la IA

Manejo de algunas Técnicas y Herramientas de IA.

Aplicaciones en la Ingeniería.

HABILIDADES PARA:

Desarrollar prototipos de algunos Sistemas Inteligentes

Realizar informes, exponer tema/trabajo práctico

TÉCNICA DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL (TIA)

OBJETIVOS ■ Conocer tipos de problemas abordados por

la IA.

■ Manejar de algunas Técnicas y Herramientas de IA.

■ Conocer Aplicaciones en la Ingeniería.

■ Desarrollar prototipos de algunos Sistemas Inteligentes, evaluarlos.

TIA-Introducción 4

TIA - MODULOS

INTRODUCCION

APRENDIZAJE AUTOMATIZADO

SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO - ONTOLOGÍAS

SISTEMAS BORROSOS (FUZZY SYSTEMS)

AGENTES INTELIGENTES

MODULO 1: Introducción

Qué es la Inteligencia Artificial?

Distintas definiciones.

Conceptos fundamentales.

Historia / Estado actual.

Distintas ramas de IA

Aplicaciones

TP 1: Investigar alguna aplicación interesante que implemente aportes de la IA

MODULO 2: Aprendizaje Automatizado

Introducción al AA

Árboles de decisión

Redes Neuronales

Introducción a Deep Learning

TP 5: Interpretar un mensaje de texto utilizando Árboles de Decisión y RN

MODULO 3: KBS - Ontologías

Representación del Conocimiento y Razonamiento con Ontologías

Elementos de una ontología

Representación del Conocimiento -Ingeniería de Ontologías

Herramientas: Protégé

Aplicaciones a la ingeniería

TP 2: Representar el conocimiento de un dominio elegido mediante una ontología

MODULO 4: Sistemas Difusos

Representación del Conocimiento Impreciso

Fuzzy Logic

Fuzzy systems

Herramientas: Fispro, Toolbox de Matlab

Aplicaciones a controladores difusos

TP 4: Implementar un controlador difuso y comparar

MODULO 5: Agentes Inteligentes

IA Distribuida

Agentes y sus arquitecturas

Sistemas Multiagentes

Agentes cooperativos – competitivos

TP: Simuladores en problemas de repartos

TIA-Introducción 10

TIA - MODALIDAD

Clases teórico-prácticas en formato

de Taller

Dictado: miércoles de 9 a 13hs

Lugar: Laboratorio de Técnicas Digitales

TIA-Introducción 11

TIA - PROMOCIÓN

TP 1: Introducción a la IA

TP 2: Aprendizaje Automatizado

TP 3: Sistemas Basados en Conocimiento – Ontologías

TP 4: Fuzzy Systems

EVALUACION GLOBALIZADORA

TIA-Introducción 12

TIA - PROMOCIÓN

Aprobar todos los TPs (Grupales y se desarrollan en clase de Laboratorio) y

Aprobar la Evaluación Globalizadora

(1 recuperatorio)

TIA-Introducción 13

TIA – MATERIALES

Página web DSI-EIE

(ver Ingeniería del Conocimiento)

www.dsi.fceia.edu.ar

Consultas:

acasali@fceia.unr.edu.ar

TIA-Introducción 14

Hoy está presente en miles de aplicaciones...

QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?

Antes...

En qué aplicaciones?

ROBOTICA

En que desarrollos encontramos IA ?

Robótica

■ Robots para múltiples aplicaciones

(limpieza, desactivar minas, inspeccionar volcanes, autos, camiones, espaciales,...)

Empresa multimillonaria…

Robótica

■Robot desmalezador Proyecto Idea CIFASIS (CONICET_UNR)

Visión

■Reconocimiento de objetos, personas Emociones…

Robocup: http://www.robocup.org/

Robocup 2019

Robocup 2019

Juegos

Sitemas Recomendadores

Sitemas Recomendadores

Chatbots

Casas Inteligentes

Ingeniería de Procesos - IoT

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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)

▪ Sistemas de control (vuelos espaciales)

▪ Planificadores (agendas a aeropuertos)

▪ Sistemas de soporte a la decisión

▪ Supervisores inteligentes

▪ e-commerce, subastas electrónicas

▪ Tratamiento de imágenes, videos…

En que otros desarrollos encontramos algo de IA ?

Estimaciones de negocios vinculados a IA

32

QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?

Distintas definiciones.

Conceptos fundamentales.

Historia / Estado actual.

Ramas de IA

Distintos campos de aplicación.

Un poco de historia…

■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)

■CAN MACHINE THINK? papers A. TURING, 1950

■CONF. DARTMOUTH 1956 NACIMIENTO IA

FUNDAMENTOS DE LA IA

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

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 ?

■ La rama de la Ciencias de la computación que se ocupa de la automatización de la conducta inteligente.

Luger y Stubblefield, 1993

■ El estudio de cómo lograr que las computadoras realicen tareas que por el momento, los humanos hacen mejor. E. Rich - Knight, 1991

QUE ES LA IA ?

QUE ES LA IA ? ENFOQUE AGENTE INTELIGENTE

IA CONSISTE EN EL ESTUDIO Y CONSTRUCCIÓN DE AGENTES RACIONALES. Russell & Norvig 2000

AGENTE INTELIGENTE

■ AGENTE 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.

Russell & Norvig

Es un sistema de software (hardware) con las siguientes propiedades:

■ Autonomía.

■ Habilidad Social (comunicación) ■ Reactividad. ■ Proactividad.

Wooldridge & Jennings

AGENTE INTELIGENTE

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

RUSSELL&NORVIG

LAS DEFINICIONES DE IA SE AGRUPAN EN:

RAZONAMIENTO

COMPORTAMIENTO

SISTEMAS QUE PIENSAN COMO

HUMANOS

SISTEMAS QUE PIENSAN

RACIONALMENTE

SISTEMAS QUE ACTÚAN COMO

HUMANOS

SISTEMAS QUE ACTÚAN

RACIONALMENTE

Inteligencia ideal

DIFERENTES MODELOS:

SIMULAR EL COMPORTAMIENTO HUMANO A nivel de procesos cognitivos

CONSTRUIR PROGRAMAS INTELIGENTES

De la forma más eficiente

MODELOS COGNITIVOS (Semánticos-Deductivos)

CIENCIA COGNITIVA, SON TRANSPARENTES AL USUARIO, FACIL DE MODIFICAR - INCREMENTAR

■ SISTEMAS BASADOS EN EL CONOCIMIENTO (KBS) ■ HERRAMIENTAS SEMÁNTICAS

■ AGENTES DELIBERATIVOS

MODELOS CONEXIONISTAS (Inductivos) CIENCIA DE DATOS

■ REDES NEURONALES

■ DEEP LEARNING

■ DATA SCIENCE

DIFERENTES MODELOS:

45

MODELOS COGNITIVOS

SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO

FUZZY SYSTEM

MODELOS CONEXIONISTAS

REDES NEURONALES

DIFERENTES MODELOS:

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RAMAS DE IA:

Búsqueda Heurística

Representación del conocimiento

Inferencia

Planificación

Aprendizaje

Lenguaje Natural

Visión

Robótica

IJCAI - International Joint Conference on AI - MACAO - CHINA 2019

IJCAI 2015: Buenos Aires Julio, 2015.

www.ijcai19.org

IJCAI - 2019 - TOPICS

www.ijcai19.org

All subareas of AI, including (but not limited

to) traditional topics such as machine

learning, search, planning, knowledge

representation, reasoning, constraint

satisfaction, natural language

processing, robotics and perception, and

multiagent systems…

IJCAI - 2019 - TOPICS

www.ijcai19.org

AI techniques in the context of novel

application domains, such as security,

sustainability, health care, transportation,

and commerce.

Two special tracks:

●Understanding Intelligence and Human-

level AI in the New Machine Learning era

●AI for Improving Human-Well Being

AITopics (AAAI)

Information about AI from the News, Publications, and Conferences: https://aitopics.org/search

CÓMO NOS PREPARAMOS?

CÓMO PREPARAMOS A LOS ESTUDIANTES DE

TODOS LOS NIVELES, PARA APROPIARSE DE LAS

ACTUALES TECNOLOGÍAS INCLUYENDO LA IA?

Cómo evaluamos si un sistema es Inteligente?

53

EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA

TEST DE TURING

54

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 55

EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA

TEST DE TURING

56

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

EDUCACIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA - EDUAI 19 (IJCAI)

•Education in Artificial Intelligence K-12

(EduAI) addresses the emerging topic of

education in AI at the K-12 level. It represents a

unique opportunity to bring together leading AI

scientists with education researchers, educators

and practitioners who focus on and are interested

in K-12 AI education.

EN LAS UNIVERSIDADES?

CÓMO PREPARAMOS A LOS FUTUROS

PROFESIONALES PARA COMPRENDER Y HACER

BUEN USO DE LAS TECNOLOGÍAS DE IA?

PLAN NACIONAL DE IA (Argentina 2019)

TALENTO Y EDUCACIÓN

▪ Introducción de IA en carreras no-informáticas (ya hay experiencias de espacios curriculares en distintas áreas: salud, derecho, finanzas, etc.)

▪ Nuevas carreras de grado y posgrado… (Taller de Universidades)

▪ En la UBA se diseña cambio de planes de las ingenierías y se propone incluir IA

Cuestiones éticas

Distintos Modelos de IA?...énfasis

▪ El que sólo mira por el rédito económico, ▪ El que busca el control de los ciudadanos y

▪ El que tiene al ser humano en el centro y se

preocupa por la ética y la privacidad. que solo mira por el rédito económico, el que

(La Nación 11-08-2019, fuente El País)

Cuestiones éticas

• Todos tendremos que aprender juntos y con un fuerte compromiso y una amplia responsabilidad social. En última instancia, la cuestión no sólo radica en qué pueden hacer las computadoras, sino en qué deberían hacer las computadoras.

El Futuro Computarizado: La IA y su rol en la sociedad, Microsoft, 2018

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Taller: Descubriendo a la IA

• Investiga algún aporte de la IA que se haya

implementado en alguna aplicación interesante

en los últimos tiempos.

• Buscar Institutos de IA (líneas de investigación,

proyectos, publicaciones) vinculados al tema

seleccionado

• Ver 1 o 2 publicaciones

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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

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IIIA - España

https://www.iiia.csic.es/

Sistemas de Aprendizaje

Agentes Inteligentes

Razonamiento Lógico y Búsqueda

Robots Autónomos

Música y AI

Etc…

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LIDIA

http://www.exa.unicen.edu.ar/isistan/

Laboratorio de Investigación en IA – UNS

• Logic-based Knowledge Representation Systems

• Reasoning on the Web

• Robocup

• Artificial Intelligence in Games

• Timed Argumentation

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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/