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INTELIGENCIAINTELIGENCIAARTIFICIALARTIFICIAL
Tema 1Introducción
Dr. Jesús Antonio González Bernal
UPPInteligencia Artificial1
ContenidoContenido
Panorama histórico
Definiciones
Conclusiones
UPPInteligencia Artificial2
¿Qué es la Inteligencia Artificial?¿Qué es la Inteligencia Artificial?Tratar de describir qué es la Inteligencia Artificial con precisión no es tan fácil
Depende del autorSi t i hSistemas que piensan como humanosSistemas que actúan como humanosSistemas que piensan racionalmenteq pSistemas que actúan racionalmente
UPPInteligencia Artificial3
IntroducciónIntroducción
P h Ci i C i iPensar humanamente: Ciencia Cognitiva
Queremos imitar el proceso de razonamiento humano
Requiere teorías científicas de la actividad interna del cerebro
Combina modelos computacionales del cerebro con experimentos de psicología
Un programa que tiene un buen desempeño en una tarea no es una prueba de que esté trabajando tal como un humano
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Actuar Humanamente: La Prueba de T i gTuring
Turing (1950) “Computing machinery and intelligence”:¿Pueden pensar las máquinas? ¿Pueden las máquinas comportarse inteligentemente?
Prueba operacional para comportamiento inteligente: el Juego de la Imitación
Predijo que para el 2000, una máquina podría tener 30% de posibilidad de engañar a una persona por 5 minutos
Se anticiparon muchos argumentos de peso contra la IA en los siguientes 50 añosSe anticiparon muchos argumentos de peso contra la IA en los siguientes 50 años
Se sugirieron los principales componentes de IA: conocimiento, razonamiento, entendimiento de lenguaje, aprendizaje
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IntroducciónIntroducción
Pensamiento Racional: Leyes del pensamientoNormativo (o prescriptivo) en lugar de descriptivo; conduce a la lógica
Línea directa a través de las matemáticas y la filosofía a la IA modernay
No todo comportamiento inteligente se realiza por deliberación lógica (brincar para escapar del camino de un auto)
No todo es fácil de representar formalmente como lo requiere la lógicaNo todo es fácil de representar formalmente como lo requiere la lógica
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IntroducciónIntroducciónComportamiento racional: haciendo la cosa correcta
¿La cosa correcta?: se espera maximizar la obtención de una meta, dada la información disponibleNo necesariamente integra pensamientoNo necesariamente integra pensamiento
Reflejo del pestañeo
Pero el pensamiento debe estar al servicio de la acción racional
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Retomando la Prueba de TuringRetomando la Prueba de Turing¿Qué es la Inteligencia Artificial ó IA? (Prueba de Turing)¿ g ( g)
Hola (máquina)
Hola Lex, me gustaría que me ayudaras
¿En que te puedo ayudar? (máquina)
Necesito que me hagas la tarea de Inteligencia Artificial… no he hecho nada!!
¿Y qué hiciste la tarde de ayer? (máquina)
Me fui con mis cuates
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IntroducciónIntroducción¿Será posible crear sistemas capaces de generar conocimiento por ¿ p p g psi mismos?
•¿Que tomen decisiones?¿Que tengan la•¿Que tengan la
capacidad de tener criterio propio?criterio propio?•¿Que sean inteligentes?
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g
IntroducciónIntroducción¿Cómo definimos que algo es inteligente?¿ q g g
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IntroducciónIntroducciónPrimera aproximación:p
Organismo o ente capaz de tomar una decisióng p
Con base en la definición anterior, es inteligente:g
¿Un canino? ¿Un gato? ¿Un ratón?
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IntroducciónIntroducciónSegunda Aproximacióng p
Organismo o ente capaz de recordar sucesos de su entorno, con el objetivo de usarlos para la toma de
decisiones
Con base en la definición anterior, es inteligente:¿Un piloto automático de un avión?¿Un canino? ¿Un gato? ¿Un ratón?¿Un canino? ¿Un gato? ¿Un ratón?
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IntroducciónIntroducciónEntonces
¿existen niveles de inteligencia?
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Definición InteligenteDefinición InteligenteOrganismo o ente que, con el paso del tiempo, aprende de su g q , p p , p
entorno, acumulando experiencia y que es usada en nuevas situaciones que le presenta el entorno
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Sistema InteligenteSistema InteligenteLa inteligencia se puede ver como una “medida” que indica cuan g p qfácil logra un sistema sus objetivos
Un sistema es:Una parte (fragmento) del universo (todo lo que existe, todo lo
h ) ió li i d i ique hay), con extensión limitada en espacio y tiempo
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Sistema InteligenteSistema InteligenteUn sistema inteligente (SI) es un sistema que aprende g ( ) q pdurante su existencia como actuar para alcanzar sus objetivos
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Conceptos Básicos (1)Conceptos Básicos (1)El entorno de un sistema es todo lo que esta fuera de su qfrontera
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Conceptos Básicos (2)Conceptos Básicos (2)Objetivo: es una situación determinada que algunos sistemas j q gtratan de alcanzar
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C b (1) Cerebro (1) En términos de inteligencia, ¿cómo definiríamos al cerebro?g , ¿
Es la parte física de un sistema donde funciona la mente
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Cerebro (2)Cerebro (2)La mente constituye los procesos y las memorias dentro del y p ycerebro
Los procesos transforman las sensaciones en conceptos (elemento básico del pensamiento), representando la situación
t l li i d l d t ió di d d actual, eligiendo una regla de actuación y respondiendo de acuerdo a ella
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Cerebro (3)Cerebro (3)Una regla de actuación es el resultado de una experiencia. Es g pel almacenamiento físico por parte de un SI de una situación
El aprendizaje es el aumento de la cantidad de reglas de actuación y conceptos en la memoria de un SI
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¿Qué es la Inteligencia Artificial?La interesante tarea de lograr que las computadoras piensen,
El estudio de las facultades mentales mediante el uso de modelos computacionalesmaquinas que piensen, en su
amplio sentido literal (Haugeland, 1985)
modelos computacionales (Charniak y McDermott, 1985)
La automatización de actividades que vinculamos con procesos del
El estudio de los cálculos que permiten percibir razonar ycon procesos del
pensamiento humano, tales como la toma de decisiones, resolución de problemas,
di j (B ll
percibir, razonar y actuar (Winston, 1992)
aprendizaje… (Bellman, 1987)
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¿Qué es la Inteligencia Artificial?¿Qué es la Inteligencia Artificial?El arte de crear máquinas con
id d d liUn campo de estudio que se
f l li iócapacidad de realizar funciones que realizadas por personas requieren de inteligencia (Kurzweil 1990)
enfoca a la explicación y emulación de la conducta inteligente en función de procesos computacionalesinteligencia (Kurzweil, 1990)
El estudio de cómo lograr que las computadoras
procesos computacionales (Schalkoff, 1990)
La rama de la ciencia de la que las computadoras realicen tareas que, por el momento, los humanos hacen mejor (Rich y Knight,
computación que se ocupa de la automatización de la conducta inteligente (Luger j ( y g ,
1991) y Stubblefield, 1993)
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¿Cuál es el Objetivo de la IA?¿Cuál es el Objetivo de la IA?Construir programas para resolver problemas “difíciles”p g p p
Problemas para los que no existe una única soluciónRequieren de enormes cantidades de informaciónDeben de tratar con información incompleta, confusa e incluso contradictoria
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¿Cuál es el Objetivo de la IA?¿Cuál es el Objetivo de la IA?Dos enfoques:q
Programas que imiten la inteligencia humana (enfoque cognitivo o fuerte)
l d d l Programas que permitan mejorar el desempeño de las computadoras (enfoque pragmático o débil), simulando un comportamiento inteligentep g
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Problemas de IAProblemas de IA
El trabajo inicial en IA se centró en la teoría de juegos y la d t ió t áti d tdemostración automática de teoremas.
Las computadoras pueden realizar estas tareas por poder explorar más rápidamente un gran número de posibles explorar más rápidamente un gran número de posibles soluciones.
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LimitacionesLimitaciones¿Puede una computadora lidiar con la explosión combinatoria ¿ p pgenerada por muchos problemas?.
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Otros problemas de IAOtros problemas de IA
Razonamiento de sentido común.Razonamiento de sentido común.
Percepción (visión, habla).
Procesamiento de lenguaje natural.g j
Diagnóstico médico.
Análisis químico.q
Reconocimiento de patrones.
Robótica.
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Representación deProblemas en IA
Manipulación de símbolos.Manejo de conocimiento:
Facilitar la generalización.Ser comprensible para las personas.Puede modificarse para corregir errores o expresar cambiosPuede modificarse para corregir errores o expresar cambios.Puede usarse aunque no sea exacto o completo.
Buscan una solución.Proveen una abstracción de los elementos importantes.
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Espacios de búsquedaEspacios de búsquedaEjemplo: Programa para jugar ajedrezj p g p j g jEspecificar:
Posición de inicio en el tablero.R l d fi l i i l lReglas que definen los movimientos legales.Posiciones en el tablero que definen un estado de “ganar”.
Objetivo: jugar (legalmente)j j g ( g )Meta: ganar
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Representación de reglasRepresentación de reglas
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Problemas?Problemas?# posibles posiciones del tablero?p p
El "árbol de ajedrez" posee más posiciones que la cantidad de átomos presentes en la Vía Láctea
Problemas para guardar las reglas.
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SoluciónSolución
Escribir las reglas lo más general posible.
Si peón blanco en (columna e, fila 2) y (columna e, fila 3) está vacío y (columna e, fila 4) está vacío
entoncesentoncesmover peón en (columna e, fila 2) a (columna e, fila 4)
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Agentes Inteligentes la Agentes Inteligentes y la Inteligencia ArtificialInteligencia Artificial
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¿Qué es un Agente?¿Qué es un Agente?Un agente es todo aquello que:g q q
Percibe su ambiente mediante sensoresResponde o actúa en tal ambiente por medio de efectores
Por ejemploLos agentes humanos (ojos, oídos, y otros órganos)Robots (sensores electrónicos)
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¿Qué es un Agente?¿Qué es un Agente?
A bi t
PercepcionesSensores
Ambiente
Agente
?
Acciones
efectoresefectores
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Características de los AgentesCaracterísticas de los AgentesAspectos fundamentales:p
Posee una representación parcial del entorno
Puede comunicarse
Posee un conjunto de objetivos que gobiernan su comportamiento
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Percepciones AccionesPercepciones AccionesEl comportamiento de un agente esta determinado por sus p g ppercepciones
¿Cómo modelar las percepciones?
Formas de Modelar:Tablas Percepción -> Acción (no es necesario enlistar todas las posibles entradas)Teoría de Autómataseo a e utó atas
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Teoría de AgentesTeoría de AgentesCampo Interdisciplinariop p
IA, Sistemas Distribuidos, Teoría de Juegos, Ciencias Sociales
IA Distribuida Ingeniería de Software
AGENTE
Sistemas DistribuidosY Redes POO
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¿Porqué IA Distribuida?¿Porqué IA Distribuida?Los problemas están físicamente distribuidosp
El mundo esta compuesto por entidades autónomasp p
Las entidades interactúan entre si a través del entorno (ambiente)
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Inteligencia Artificial DistribuidaObjetivo: entender los principios subyacentes al j p p ycomportamiento de múltiples entidades del mundo llamadas agentes
Como los agentes interactúan y producen un comportamiento general del sistema multiagente
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¿Cómo deben actuar los agentes?Un agente racional es aquel que realiza la acción correctag q q
Acción correcta = acción que lleva al agente a tener éxito en su tarea
¿Cómo evaluarlo? (medida de desempeño)No existe una medida válida fija para cualquier agente
E t ti ?¿En que momento o tiempo?
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EjemploEjemploUna máquina limpiadoraq p
Meta?¿Cual sería su medida de desempeño?
Cantidad de basura recogida
En que tiempo se realizó la tarea
Consumo de corriente
Nivel de ruido generado
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ImportanteImportanteAntes de diseñar un programa agente, se tiene que considerar:p g g , q
Percepciones PosiblesAcciones PosiblesMedida de desempeño u objetivos que debe lograrTipos de entorno en los que va a operar
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EjemplosEjemplosTIPO DE AGENTE PERCEPCIONES ACCIONES METAS AMBIENTE
Sistemas para diagnósticos
médicos
Síntomas, evidencias y
respuestas del paciente
Preguntas, pruebas,
tratamientos
Paciente saludable,
reducción al mínimo de costos
Paciente, hospital
Si t lSistema para el análisis de
imágenes de satélite
Pixels de intensidad y
colores diversos
Imprimir una clasificación de
escena
Clasificación correcta
Imágenes enviadas desde un satélite en órbita
Banda
Robot clasificador de partes
Pixels de intensidad variable
Recoger partes y clasificarlas
poniéndolas en botes
Poner las partes en el bote que les corresponda
Banda transportadora sobre la que se encuentran las
partes
Controlador de una refinería
Lecturas de temperatura y
presión
Abrir y cerrar válvulas; ajustar la
temperatura
Lograr pureza, rendimiento y
seguridad máximos
Refinería
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