sistemas cognitivos

Sistemas Cognitivos Principais conceitos e classificação

Disciplina: IA368P – Tópicos em Engenharia de Computação

Seminários sobre Marcos da História da Computação

Faculdade de Eng. Elétrica e de Computação - UNICAMP

Igor José Ferreira de Freitas

[email protected]

Sumário

•Introdução - Sistemas cognitivos

•Principais conceitos e classificação

•Exemplos e Aplicações

Introdução – Sistemas Cognitivos

•Origem: Cibernética 1943-1953

oCriar uma ciência da mente, baseado na

lógica

oProver significado aos símbolos:

Predição

Evolução

Objetivos

Introdução – Sistemas Cognitivos

•Principais vertentes:

•Cognitivist (Cognitivismo)

oBaseado em símbolos e processamento de

sistemas representacionais

•Emergent (Evolutivos)

oAgentes autônomos operam de modo eficaz e viável

em um ambiente.

oCapacidade de trabalhar com o futuro (predição)

Principais conceitos e

classificação

•Computabilidade:

oCognitivist:

regras de manipulação de símbolos

oEmergent:

Explora

Auto-organização

Auto-produção

Auto-manutenção

Auto-desenvolvimento

Interação entre componentes em uma rede distribuida


classificação

•Framework de Representação:

oCognitivist:

Padrões simbólicos referentes ao mundo externo

Geralmente definidos pelo criador

oEmergent:

Sistemas de estados globais

Dinamismo de agentes na rede distribuída


classificação

•Base Semântica :

oCognitivist:

Baseado na percepção simbólica através do próprio

agente cognitivo

Associação de Símbolos

oEmergent:

Antecipação autônoma preservativa

Habilidades adaptativas de construção


classificação

•Restrições Temporais:

oCognitivist:

não necessariamente se relaciona com os eventos do

mundo externo.

oEmergent:

se relaciona e opera de forma síncrona como mundo

externo e em tempo real


classificação

•Comunicação Epistemológica entre Agentes

oCognitivist:

Epistemologia totalmente compartilhada

Cada agente que compoe o ambiente possui sua

estrutura e semântica

oEmergent:

Avaliação subjetiva oriunda do ambiente

Análise histórica compartilhada entre agentes

“geneticamente” compatíveis


classificação

•Acoplamento:

oCognitivist:

Não precisa necessariamente ser acoplado no “corpo” a

que pertence.

Independe de sua plataforma operacional

oEmergent:

Intrinsicamente acoplado a sua plataforma operacional

(corpo)

Suas interações atuam ativamente no processo cognitivo


classificação

•Percepção:

oCognitivist:

Provê uma interface entre o mundo externo para

representação de símbolos.

Abstrai fielmente representações espaços-temporais entre

o mundo externo e dados oriundos de sensores.

oEmergent:

É a mudança do estado do sistema em resposta a

perturbações causadas pelo ambiente com o objetivo de

manter uma estabilidade


classificação

•Ação

oCognitivist:

Consequências causais do processamento simbólico de

representações internas.

oEmergent:

Pertubações no ambiente produzidas pelo sistema

cognitivo


classificação

•Predição:

oCognitivist:

Planejamento utilizando alguma forma procedural ou

probabilística com algum algoritmo a priori.

oEmergent:

Requer do sistema uma experiência de certo número de

estados para formar uma base de ações através de auto-

construção da percepção.


classificação

•Adaptação:

oCognitivist:

Implica na aquisição de novo conhecimento

oEmergent:

Implica em alteração ou reorganização estrutural para

criar um novo conjunto de estados.


classificação

•Motivação:

oA motivação se confronta com a percepção (através

da atenção), ação (através de seleção de ações), e

adaptação (através de fatos que causam

mudanças):

Cognitivist: resolver um impasse

Emergent: aumentar o espaço de interação


classificação

•Autônomo:

oCognitivist:

Não implica neste paradigma

oEmergent:

Crucial neste paradigma

Uma vez que cognição é o processo onde um

determinado sistema autônomo se torna viável e eficaz

em um dado ambiente.

Exemplos de Cognitivist Systems

Sistema de Visão Cognitiva

•H.-H. Nagel, “Steps toward a cognitive vision system,” AI Mag., vol.

25, no. 2, pp. 31–50, 2004.

oDesenvolvimento de um interpretador de videos de tráfego de

objetos

oGeração de descrição do comportamento do tráfego em uma

linguagem natural

oParte de representação de sinais para presentação simbólica

oVárias camadas de processamento

Exemplos de Cognitivist Systems

Framework probabilístico

•HBuxton et al. Desenvolveu um sistema de visão cognitivo para

interpretar atividades de operadores humanos.

•Utilizou-se DDNs (dynamic decision networks),

•Extensão de redes 'Bayesian'

•Reconhecimento de gestos e descrição de atividades

•Mesmo empregando aprendizado no reconhecimento de gestos, este

sistema probabilistico requer que o desenvolvedor dê significado aos

símbolos processados

Exemplos de Emergent Systems

Sistemas associativos de aprendizado

•Exemplos na robótica onde aplica-se redes neurais para

coordenação de olho artificial

•M. Jones and D. Vernon, “Using neural networks to learn hand-eyeco-

ordination,” Neural Computing and Applications, vol. 2, no. 1, pp. 2–

12, 1994.

•B. W. Mel, “MURPHY: A robot that learns by doing,” in Neural Infor-

mation Processing Systems. New York: Amer. Inst. Physics, 1988, pp.

544–553.

Exemplos de Emergent Systems

Enactive Systems (Sistemas auto-reguláveis)

•Considerado aplicação avançada de Emergent Systems

•Contradiz com Cognitivist Systems

oNão querer representação prévia de um dado objeto

oConstrói a cognição somente do que é importante

oCognição determinada pelo ambiente e pela interação do agente

oSem necessidade de representação simbólica

oNenhum símbolo é pré-determinado

Bibliografia

[1] Vernon, D.; Metta, G.; Sandini, G.; Etisalat Univ. Coll., Sharjah, A Survey of Artificial Cognitive Systems: Implications for the

Autonomous Development of Mental Capabilities in Computational Agents. IEEE TRANSACTIONS ON EVOLUTIONARY COMPUTATION,

VOL. 11, NO. 2, APRIL 2007

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