Curso 2012-2013

1. Inteligencia Artificial (30223) Lección 1. Introducción IA. Curso 2012-2013 José Ángel Bañares 17/09/2013. Dpto. Informática e Ingeniería de Sistemas.

2. Índice ¿Qué es la IA? Breve historia de la IA El estado del arte

3. ¿Qué es la IA? La ciencia e ingeniería de hacer máquinas inteligentes, especialmente programas de cómputo inteligentes. • Durante miles de años hemos intentado comprender cómo pensamos • La IA pretende no solo comprender sino también construirsistemas inteligentes. • El término fue acuñado en 1956por John MacCarthy

4. ¿Qué es la IA? Como disciplina podemos poner el énfasis en • Los procesos de razonamiento o en los comportamientos • La fidelidad a los comportamientos humanos o fijarnos si hace lo correcto (principio de racionalidad). El enfoque del libro AIMA es en lo principios generales de racionalidad de los agentes y en los componentes necesarios para su construcción.

5. ¿Qué es la IA? Emulación humanos Sistemas que actúan como humanos Sistemas que piensan como humanos “El estudio de como hacer computadoras que hagan cosas que, de momento, la gente hace mejor” (Rich y Knight, 1991) “El esfuerzo por hacer a las computadoras pensar ... máquinas con mentes en el sentido amplio y literal” (Haugeland, 1985) Acción/comportamiento Procesos Razonamiento “Un campo de estudio que busca explicar y emular el comportamiento inteligente en términos de procesos computaciona- les” (Schalkoff, 1990) “El estudio de las facultades mentales a través del estudio de modelos computacionales” (Charniak y McDermott, 1985) Sistemas que actúan racionalmente Sistemas que piensan racionalmente Principio Racionalidad

6. ¿Qué es la IA? Emulación humanos Sistemas que actúan como humanos Sistemas que piensan como humanos “[La automatización] de actividades que están asociadas con el pensamiento humano, actividades como la toma de decisiones la resolución de problemas, el aprendizaje” (Hellman, 1978) “El arte de crear máquinas que realizan funciones que requieren inteligencia cuando las realizan las personas ” (Kurzweil, 1990) Acción/comportamiento Procesos Razonamiento “La inteligencia Computacional es el estudio del diseño de agentes inteligentes” (Poole et al., 1998) “IA… trata del comportamiento inteligente en artefactos” (Nilsson 1998) “El Estudio de los cómputos que hacen posible percibir, razonar y actuar” (Wiston, 1992) Sistemas que actúan racionalmente Sistemas que piensan racionalmente Principio Racionalidad

7. Sistemas que actúande forma humana A. M. Turing (1950) Computing Machinery and Intelligence. Mind 49: 433-460 • ¿Pueden las máquinas comportarse de forma inteligente?" • Test sobre el comportamiento: Juego de imitar el comportamiento de un humano • Turing sugirió los mayores componentes de la IA: Conocimiento, razonamiento, Comprensión del lenguaje, aprendizaje • Es un test todavía relevante, pero no es el objetivo de la IA. Humano Humano Interrogando Sistema AI http://cogprints.org/499/1/turing.html http://es.wikipedia.org/wiki/Computing_machinery_and_intelligence

8. Turing Test http://www.alicebot.org/

9. Sistemas que piensan como los humanos • El Modelo es el funcionamiento de la mente • Elaboración de teorías sobre las actividades de la mente humana (modelo cognitivo) • A partir de la teoría podemos establecer modelos computacionales • Validación experimental de los modelos • Top-down: Predecir y comprobar el comportamiento humano. Ciencias Cognitivas Campo interdisciplinar que junta modelos de la IA con técnicas experimentales de la sicología. • Bottom-up: Identificación directa de los datos neurológicos. Neurociencia Cognitiva. • Campos diferentes a la IA que se realimentan.

10. Sistemas que piensanracionalmente • Captura de las leyes que guían el pensamiento • Aristóteles: Las leyes del pensamiento racional se fundamentan en la lógica • Los partidarios de la lógica en IA pretenden utilizar la lógica formal como la base de los programas inteligentes • Presenta dos obstáculos: • Es difícil formalizar el conocimiento • Hay un gran salto entre la capacidad teórica de la lógica y su realización práctica

11. Sistemas que actúanracionalmente • Comportamiento racional: Hacer lo correcto • Actúa para conseguir de la mejor manera unos objetivos a partir de la información disponible. • Puede incluir “pensamiento” y/o “actos reflejos” • Limitaciones: Los límites computacionales hacen que la racionalidad perfecta no sea alcanzable • Diseñemos el mejor programa posible dados los recursos computacionales. • Ventajas: • Más general que las aproximaciones del pensamiento racional. • Más pragmático buscando el desarrollo científico.

12. Agentes Racionales • Este curso es sobre el diseño de agentes racionales • Entidad que percibey actúapara conseguir unos objetivos. • De forma abstracta es un agente es una función de las percepciones recogidas a las acciones • Percepción y actuación depende del entorno en el que esté situado (softbots, robots).

13. Fundamentos de la IA • La IA se nutre de diferentes campos • Neurociencia: • ¿Cómo procesa nuestro cerebro la información? • Neuronas/Especialización del cerebro • Psicología • ¿Cómo piensan y actúan las personas? • Psicología cognitiva/ciencias cognitivas. Teorías sobre la conducta, bases del comportamiento racional. • Economía • ¿Cómo debemos tomar las mejores decisiones? • ¿qué nos beneficien? • ¿En contra de los competidores?

14. Fundamentos de la IA • La IA se nutre de diferentes campos • Computación: • La IA precisa del computador para soportarla. • Lenguajes y técnicas para el desarrollo de los programas IA. • Matemáticas: • Complejidad:¿Qué es computable? • Lógica: Reglas del razonamiento • Probabilidad: Razonamiento con incertidumbre. • Teoría de control /Cibernética • Sistemas autónomos • Lingüística • Chomsky: Representación del conocimiento, gramática de la lengua

15. Breve historia de la IA • 1943: Warren Mc Culloch and Walter Pitts: Un modelo de red artificial booleana para realizar cómputos • Primer paso hacia las teorías conectivistasy el aprendizaje • Marvin Misnky & DammEdmonds (1951) Primera red neuronal • 1950: Alan Turing, da la primera visión completa de la IA en “Computing Machinery and Intelligence”

16. Breve historia de la IA Five of theattendees of the 1956 DartmouthSummerResearch Project on Artificial Intelligencereunited at theJuly AI@50 conference. Fromleft: Trenchard More, John McCarthy, Marvin Minsky, Oliver Selfridge, and RaySolomonoff. • Nacimiento oficial de la IA (1956) • En un Workshop en Darmouth se reunen los científicos más relevantes en teoría de autómatas, redes neuronales y el estudio de la inteligencia • Allen Newell & HebertSimon: Basándose en la lógica proponen el primer programa no numérico para la resolución de problemas • Durante los próximos 20 años sus participantes dominarán la IA

17. Breve historia de la IA OnFebruary 24, 1956, Arthur Samuel’sCheckersprogram, whichwasdevelopedforplayonthe IBM 701, wasdemonstratedtothepublicontelevision • Grandes expectativas (1952-1969) • Newell & Simonintroducen el GPS(General ProblemSolver) • Arthur Samuel (1952) investiga en juegos (damas) con gran éxito • John McCarthy (1958) • Propone el lenguaje Lisp(Segundo lenguaje más antiguo) • Separación entre el conocimiento y el razonamiento. • Marvin Misnky(1958) • Introducción de micromundos que requieren inteligencias: mundo bloques • Orientación pragmática en contra de la lógica, “Thesociety of mind”

18. Breve historia IA • Colapso de la investigación en IA (1966-1973) • Progresos más lentos de lo esperado • Los sistemas carecían de escalabilidad • Explosión combinatoria en las búsquedas • Limitaciones en las técnicas y representaciones • Resurgir de la IA - Representación del conocimiento (1969-1970) • Propósito general frente a Específico del dominio • Proyecto DENDRAL (Buchanan 1969), sistema intensivo en conocimiento • Sistemas Expertos • MYCIN para diagnosticar infecciones de la sangre (Feinbaum et al) • Introducción al razonamiento con incertidumbre • Investigación en representación del conocimiento • Lógica, frames, redes semánticas

19. Breve historia IA • La IA se convierte en una industria emergente(1980 –1998) • Proyecto primera generación en Japón (1981) • Desarrollo de lenguajes y entornos de desarrollo de sistemas basados en el conocimiento OPS5, Loops, KEE, CLIPS, JESS, … • Resurgir de las teorías conectivistas (1986) • La IA se consolida como una de las disciplinas imprescindibles para avanzar en los retos planeados en informática ….

20. La Visión “Proyectando las tendencias actuales en el futuro, pienso que habrá un nuevo énfasis sobre sistemas autónomos- robots y softbots. Softbots son agentes software que navegan por Internet, buscando información que pueda ser interesante para sus usuarios. La presión para mejorar las capacidades de los robots y los agentes software motivarán y guiarán la investigación en IA durante los próximos años.” (Artificial Intelligence, A new Synthesis. Nilsson 1998)

21. La Visión IA The Story of Web and Web Services To Web 3.0 and Beyond! By Teen Berners-Lee Forewords by Michael N. Huns and Munindar P. Singh “Tengo un visión de la Web en la que los computadores serán capaces de analizar todos los datos de la Web – El contenido, los enlaces, y todas las transacciones entre la gente y las computadoras. La Web Semántica que haría esto posible no ha surgido todavía, pero cuando lo haga, el día a día del comercio, la burocracia y nuestras vida será manejado por maquinas que dialogan entre ellas. La gente de los agentes inteligentes materializara esta visión”. Berners-Lee, Tim; Fischetti, Mark (199) Weabingthe Web. Harper San Francicos, chapter 12.  

22. Estado del arte Deep Blue vence al campeón de ajedrez Garry Kasparov en1997 Se prueba una conjetura matemática (Robbins conjecture) que permanecía sin resolver durante décadas Conducción de un vehículo en EEUU (conducción autónoma el 98% del tiempo desde Pittsburgh a San Diego) Durante la gerra del Golfo, las fuerzas de EEUU se despliegan utilizando algoritmos de logística y planificación ( 50,000 vehicles y personal) people Programa de las NASA para planificar y controlar las operaciones de naves Proverb sresuelve cruzigramas mejor que un humano

23. Inteligencia Artificial (30223) Grado en Ingeniería Informática