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IIA-Introducción 1
INTRODUCCION A LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL
LIC. EN CS. DE LA COMPUTACIONDOCENTES: Ana Casali –Federico Severino Guimpel - Silvana Saura
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IIA-Introducción 2
IIA- MODULOS
� INTRODUCCION� REPRESENTACION DEL CONOCIMIENTO � RESOLUCION DE PROBLEMAS Y METODOS
DE BUSQUEDA� SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO� RAZONAMIENTO APROXIMADO� AGENTES INTELIGENTES
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IIA-Introducción 3
Además de una Película...
QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?
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IIA-Introducción 4
ROBOTICA
En que desarrollos encontramos algo de IA ?
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IIA-Introducción 5
� Sistemas de control (vuelos espaciales)
� Planificadores (aeropuertos)
� Sistemas de soporte a la decisión
� e-commerce, subastas electrónicas� Agentes recomendadores (Web!!!)
� e-learning .....
En que desarrollos encontramos algo de IA ?
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IIA-Introducción 6
QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?
� Distintas definiciones.� Conceptos fundamentales.� Historia / Estado actual.� Ramas de IA� Distintos campos de aplicación.
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IIA-Introducción 7
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
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IIA-Introducción 8
� 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 ?
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IIA-Introducción 9
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 ?
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IIA-Introducción 10
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 Inteligencia
idealideal
RAZONAMIENTO
COMPORTAMIENTO
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IIA-Introducción 11
DIFERENTES MODELOS:
� SIMULAR EL COMPORTAMIENTO HUMANO � A nivel de procesos cognitivos
� CONSTRUIR PROGRAMAS INTELIGENTES� De la forma más eficiente
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IIA-Introducción 12
MODELOS COGNITIVOS� 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:
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IIA-Introducción 13
� 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)
FUNDAMENTOS DE LA IA
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HISTORIA DE LA IA (Russell&Norvig)• Génesis de la IA (1943-1956)
-Mc Culloch - Pitts (lógica - conexionismo)
-Shannon - Turing (ajedrez)
-Minsky - Edmonds (red neuronal)
-Newell- Simon (teórico lógico)
• Entusiasmo inicial (1952 - 1969)
-GPS - LISP - Tiempo compartido - Resolución -
Perceptrón
• Una dosis de realidad (1966 - 1974)
-falta de robustez en problemas variados
(traducciones, micromundos) - mayor complejidad
• Sistemas basados en el conocimiento (1969 - 1979)
-uso y representación de conocimiento adecuado - S.E.
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• De 1986 al Presente:
•Regreso y profundización de las redes
neuronales - modelos conexionistas.
•Cambio tanto en los contenidos como en la
metodología de IA.
•Utilización de teorías ya existentes.
•Aplicaciones más reales
• IA se convierte en industria (1980 - 1988)
- Proyectos e inversiones - Lisp Machines
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De 1986 en adelante:
•Avances en:•ROBOTICA
•VISION
•REPRESENTACION DEL CONOCIMIENTO
•APRENDIZAJE
• Mejor comprensión de los problemas y de su
complejidad
• Mayor capacidad de manejo matemático
METODOS MAS SOLIDOS
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IIA-Introducción 17
HISTORIA DE LA IA
• http://www.aaai.org/AITopics/bbhist.html
•http://www.uned.es/pfp-internet-y-
educacion/historia.html
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IIA-Introducción 18
EL SUPUESTO SUBYACENTE(Newell&Simon)
•En el centro de la investigación de IA subyace lo que se denomina
SISTEMA DE SIMBOLOS FISICOS
•Conjunto de entidades llamadas símbolos,
(patrones físicos)
•Expresiones (compuestas por símbolos)
•El sistema contendrá un conjunto finito de estas
estructuras mas una colección de procesos para
producir otras expresiones.
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IIA-Introducción 19
SISTEMA SIMBOLICO FISICO (SSF)
Es una máquina que produce a lo largo del tiempo una colección evolutiva de expresionesHIPOTESIS:
Un SSF posee los medios necesarios y
suficientes para realizar una acción
inteligente en general.
Validación empírica
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20
HIPOTESIS SISTEMA SIMBOLICO FISICO
Quizás algunos aspectos de la inteligencia
humana demuestren ser modelados por un
SSF, mientras que otros no.
Naturaleza de la Inteligencia Humana ??
http://www.aaai.org/AITopics/html/natintell.html
http://www.bizcharts.com/stoa_del_sol/conscious/conscious2.html
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IIA-Introducción 21
RAMAS DE IA:
� Búsqueda Heurística� Representación del conocimiento� Inferencia� Planificación� Aprendizaje� Lenguaje Natural� Visión� Robótica
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IJCAI is the International Joint Conference on AIhttp://www.ijcai-07.org/• Content Areas
• Constraint Satisfaction• Control Learning• Learning• Knowledge Representation/Reasoning• Multiagent Systems• Natural Language Processing• Planning and Scheduling• Robotics• Search• Uncertainty• Web/Data• Other (applications, philosophical foundations
mathematical foundations...)
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23
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 espacial
• 94 PEGASUS Realiza reservas de
vuelos
• Sistemas de conducción de automóviles
S.E. en distintos dominios –
Sistemas recomendadores ...
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IIA-Introducción 24
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)
QUE ES LA IA ? ENFOQUE AGENTE INTELIGENTE
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IIA-Introducción 25
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.
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IIA-Introducción 26
AGENTE (NorvigNorvig&&RussellRussell))
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IIA-Introducción 27
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
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IIA-Introducción 28
AGENTES
We want to build intelligent actors, not just intelligent
thinkers.
Indeed, it is not even clear how one could assess
intelligence in a system that never acted -- or, put otherwise,
how a system could exhibit intelligence in the absence of action.
Martha Pollack, from Computers and Thought
Lecture, IJCAI-91.
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IIA-Introducción 29
AGENTEEs un sistema de computación situado en
algún entorno, que es capaz de una acción autónoma y flexible para alcanzar sus objetivos de diseño.
Wooldridge & Jennings
DébilNociones de Agentes
Fuerte
AGENTE INTELIGENTE
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IIA-Introducción 30
Noción Débil:Es la forma más general en que es
usado el término agente. Es un sistema de software (hardware) con las siguientes propiedades:
� Autonomía.� Habilidad Social.� Reactividad.� Proactividad.
AGENTE INTELIGENTE
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IIA-Introducción 31
Noción más fuerte:Además de las propiedades anteriores,
se agregan nociones mentales como:
� Conocimiento.� Creencias.� Intenciones.� Obligaciones� (Emociones)
AGENTE INTELIGENTE
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IIA-Introducción 32
INTELIGENCIA ARTIFICIAL DISTRIBUIDA(DAI – MIT en los 80´s)
� RESOLUCION DISTRIBUIDA DE PROBLEMAS (DPS)
� SISTEMAS MULTIAGENTES (MAS)
�Significado mas general�Usado para referir a todo sistema compuesto por múltiples autónomos (semi-autónomos) componentes.
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IIA-Introducción 33
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
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IIA-Introducción 34
UN SISTEMA EN IA REQUIERE MUCHO CONOCIMIENTO
� VOLUMINOSO� CAMBIANTE� DIFICIL DE
REPRESENTAR
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IIA-Introducción 35
ADQUISICIONADQUISICION
QUE SE OCUPA DE LA REPRESENTACIONREPRESENTACION
INFERENCIAINFERENCIA
Y DEL MANEJO DEL CONOCIMIENTO
INGENIERIA DEL CONOCIMIENTO
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IIA-Introducción 36
PROBLEMAS EN IA SON COMPLICADOS Y VARIADOS EXISTEN TECNICAS APROPIADAS ????
QUE ES UNA TECNICA DE IA?? (Rich)
Es un método que utiliza el conocimiento representado de tal forma que:�Represente generalizaciones�Debe ser comprendido por las personas que lo proporcionan�Puede modificarse fácilmente�Puede utilizarse en distintas situaciones aunque no sea certero (modelos cognitivos)
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IIA-Introducción 37
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)
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IIA-Introducción 38
EN DOMINIOS MAS RESTRICTIVOS
Evaluar si el sistema (Agente) se comporta de acuerdo a los objetivos planteados previamente.
(E. Rich)
EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA
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IIA-Introducción 39
MODELOS COGNITIVOS
�� SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO.SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO.
�� AGENTES DELIBERATIVOS.AGENTES DELIBERATIVOS.
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IIA-Introducción 40
LENGUAJES EN IA:
� LISP (COMMON LISP)� Lenguaje funcional - procesamiento simbólico.
� PROLOG� Programación lógica
� C ( C ++ ) / JAVA� Procedural - Orientación a objetos
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IIA-Introducción 41
APLICATIONS
"What the field of AI is really about is inventing machines
that will help people in a variety of ways, by giving
machines some of the sophisticated capabilities that
humans have, such as the ability to understand spokenwords, or interpret images, or to learn from experience.
Usually these machines do not look or act at all like people,
but they can be amazingly useful to people by improving
and assisting our lives, and complementing rather thanreplacing the things that we humans like to do. And that's
the goal we are collectively working toward."
Tom Mitchell
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IIA-Introducción 42
APLICATIONS
Artificial intelligence is already very much a part of everyday
life in industrialized nations.
AI is helping people in every field make better use ofinformation to work smarter, not harder
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IIA-Introducción 43
Bibliografía
• Inteligencia Artificial. Un enfoque moderno – Norvig & Russell –
Prentice Hall, Cap 1
http://www.cs.berkeley.edu/~russell/intro.html
• Inteligencia Artificial - Elaine Rich – Kevin Knight – 2ª edición –
Mc Graw Hill 1994, Cap 1
• What is Artificial Inteligence – Mc. Carthy
http://www-formal.stanford.edu/jmc/whatisai/
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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
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IIA-Introducción 45
Taller (Descubriendo a la IA)
• Buscar 2 o 3 Institutos de IA (líneas de
investigación, proyectos, publicaciones)
• Ver publicaciones / organizaciones / eventos
científicos sobre IA
• Buscar otras definiciones de IA y clasificarlas
de algún modo (ejemplo: Logro de resultados
teóricos o aplicaciones prácticas)
• Investiga algún aporte de la IA que se haya
implementado en alguna aplicación interesante
en los últimos tiempos.
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IIA-Introducción 46
IIIA IIIA –– Bellaterra EspaBellaterra Españña a
hhttp://www.iiia.csic.es
•• LLííneas de investigacineas de investigacióónn
•• ProyectosProyectos
•• Proyecto ATProyecto AT
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IIA-Introducción 47
ISISTAN ISISTAN
hhttp://www.exa.unicen.edu.ar/isistan/
LINEAS DE INVESTIGACION:LINEAS DE INVESTIGACION:
��Software Software AgentsAgents
��Software Software architecturesarchitectures
��SimulationSimulation
PROYECTOS:
•Javalog
•Interface agents
•Frameworks for buildings MAS
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IIA-Introducción 48
BerkeleyBerkeley -- USA USA
http://buffy.eecs.berkeley.edu/Research/CS/AI/
CS Research Area:
Intelligent Systems
. Particular strengths of the Berkeley effort are the
integration of AI, probabilistic, and control-theoretic
approaches to intelligent systems, the combination of
rigorous foundations with large-scale intelligent systems
development and the close collaborations within the group
and with other outstanding UC Berkeley faculty across
many disciplines.
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IIA-Introducción 49
BerkeleyBerkeley -- USA USA
http://buffy.eecs.berkeley.edu/Research/CS/AI/
CS Research Area:
Intelligent Systems
Projects
El trabajo en el Departamento se realiza en proyectos El trabajo en el Departamento se realiza en proyectos
multifacmultifacééticos que combinan distintos tticos que combinan distintos tóópicos. Por ejemplo:picos. Por ejemplo:
••BerkeleyBerkeley AerobotAerobot (BEAR) (BEAR)
••BerkeleyBerkeley InitiativeInitiative in in SoftSoft ComputingComputing (BISC) (BISC)
••California California PartnersPartners ForFor AdvancedAdvanced TransitTransit andand HighwaysHighways (PATH) (PATH)
••ComputerComputer VisionVision GroupGroup
••TheThe Digital Digital LibraryLibrary ProjectProject
••FramenetFramenet
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IIA-Introducción 50
BerkeleyBerkeley -- USAUSA
IntelligentIntelligent SystemsSystems
More More ProjectsProjects
••GroupingGrouping andand PerceptualPerceptual OrganizationOrganization
••LearningLearning ComplexComplex Motor Motor TasksTasks in Natural in Natural andand Artificial Artificial SystemsSystems (CML) (CML)
••MicromechanicalMicromechanical FlyingFlying InsectInsect (MFI) (MFI)
••MURIMURI: : AnAn IntegratedIntegrated ApproachApproach toto IntelligentIntelligent SystemsSystems
••NeuralNeural TheoryTheory ofof LanguageLanguage (NTL) (NTL)
••RoadwatchRoadwatch: : MachineMachine VisionVision BasedBased TrafficTraffic SurveillanceSurveillance
••RoboticRobotic TelesurgeryTelesurgery
••RecognitionRecognition andand ContentContent--basedbased ImageImage RetrievalRetrieval
••SpeechSpeech ResearchResearch in in thethe RealizationRealization GroupGroup
••3D 3D DirectDirect InterfacesInterfaces (3DDI) (3DDI)