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TÉCNICAS DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL
Electiva ING. ELECTRÓNICA DOCENTES: Ana Casali Hernán Gonzalez
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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
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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.
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TIA-Introducción 4
TIA - MODULOS
INTRODUCCION
APRENDIZAJE AUTOMATIZADO
SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO - ONTOLOGÍAS
SISTEMAS BORROSOS (FUZZY SYSTEMS)
AGENTES INTELIGENTES
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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
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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
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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
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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
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MODULO 5: Agentes Inteligentes
IA Distribuida
Agentes y sus arquitecturas
Sistemas Multiagentes
Agentes cooperativos – competitivos
TP: Simuladores en problemas de repartos
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TIA-Introducción 10
TIA - MODALIDAD
Clases teórico-prácticas en formato
de Taller
Dictado: miércoles de 9 a 13hs
Lugar: Laboratorio de Técnicas Digitales
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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
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TIA-Introducción 12
TIA - PROMOCIÓN
Aprobar todos los TPs (Grupales y se desarrollan en clase de Laboratorio) y
Aprobar la Evaluación Globalizadora
(1 recuperatorio)
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TIA-Introducción 13
TIA – MATERIALES
Página web DSI-EIE
(ver Ingeniería del Conocimiento)
www.dsi.fceia.edu.ar
Consultas:
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TIA-Introducción 14
Hoy está presente en miles de aplicaciones...
QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?
Antes...
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En qué aplicaciones?
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ROBOTICA
En que desarrollos encontramos IA ?
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Robótica
■ Robots para múltiples aplicaciones
(limpieza, desactivar minas, inspeccionar volcanes, autos, camiones, espaciales,...)
Empresa multimillonaria…
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Robótica
■Robot desmalezador Proyecto Idea CIFASIS (CONICET_UNR)
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Visión
■Reconocimiento de objetos, personas Emociones…
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Robocup: http://www.robocup.org/
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Robocup 2019
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Robocup 2019
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Juegos
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Sitemas Recomendadores
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Sitemas Recomendadores
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Chatbots
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Casas Inteligentes
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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)
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▪ 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 ?
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Estimaciones de negocios vinculados a IA
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32
QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ?
Distintas definiciones.
Conceptos fundamentales.
Historia / Estado actual.
Ramas de IA
Distintos campos de aplicación.
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Un poco de historia…
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■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
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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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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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■ 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 ?
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QUE ES LA IA ? ENFOQUE AGENTE INTELIGENTE
IA CONSISTE EN EL ESTUDIO Y CONSTRUCCIÓN DE AGENTES RACIONALES. Russell & Norvig 2000
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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
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Es un sistema de software (hardware) con las siguientes propiedades:
■ Autonomía.
■ Habilidad Social (comunicación) ■ Reactividad. ■ Proactividad.
Wooldridge & Jennings
AGENTE INTELIGENTE
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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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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
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DIFERENTES MODELOS:
SIMULAR EL COMPORTAMIENTO HUMANO A nivel de procesos cognitivos
CONSTRUIR PROGRAMAS INTELIGENTES
De la forma más eficiente
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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:
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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
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IJCAI - International Joint Conference on AI - MACAO - CHINA 2019
IJCAI 2015: Buenos Aires Julio, 2015.
www.ijcai19.org
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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…
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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
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AITopics (AAAI)
Information about AI from the News, Publications, and Conferences: https://aitopics.org/search
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CÓMO NOS PREPARAMOS?
CÓMO PREPARAMOS A LOS ESTUDIANTES DE
TODOS LOS NIVELES, PARA APROPIARSE DE LAS
ACTUALES TECNOLOGÍAS INCLUYENDO LA IA?
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Cómo evaluamos si un sistema es Inteligente?
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53
EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA
TEST DE TURING
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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)
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IC-Introducción 55
EVALUACION DE UN SISTEMA DE IA
TEST DE TURING
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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
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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.
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EN LAS UNIVERSIDADES?
CÓMO PREPARAMOS A LOS FUTUROS
PROFESIONALES PARA COMPRENDER Y HACER
BUEN USO DE LAS TECNOLOGÍAS DE IA?
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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
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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)
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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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66
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/