Znalostné systémy

Znalostné systémy Umelá inteligencia

Stručná história • Homér: umelé bytosti • Antika: konštrukcia • mechanizmov a • automatov (technické hračky) Znalostné systémy

Prvý „počítačí stroj“ • 1642 • Blaise Pascal: úvahy, či stroje možu myslieť • Pomocou otáčania koliečok prevádzal sčítanie a odčítanie Znalostné systémy

Projekt „Analytical Engine“ • od 1833 • Angličan Charles Babbage • Priamy predchodca dnešních počítačov (a umelej inteligencie): • 2 základné časti:(~priemyslová revolúcia) • Fabrika (procesor) • Sklad (pamat) Znalostné systémy

Analytical Engine • V sklade bol uložený „program“ (= lístky z tvrdého papiera s vyderovanými otvormi) • Mal predstavovat „mechanizovanú“ inteligenciu (za predpokladu schopnosti „požierať svoj vlastný chvost“ – t.j. meniť vlastný „skladovaný“ program) Znalostné systémy

Možu stroje myslieť ? • 1950 • Anglický matematik Alan Turing • Článok: Computing Machinery and Intelligence • Položil provokujúcu otazku: • Možu stroje myslieť? Znalostné systémy

Umelá inteligencia • Vedný obor • Zasahuje do: • Matematiky • Logiky • Neurofyziologie • Lingvistiky • Psychologie • Filozofie Znalostné systémy

Výzkum ÚI • 2 smery: • „Psychologický“: chce lepšie poznať zákonitosti • ľudského myslenia a • kognitívnych činnosti ich modelovaním • „Inžiniersky“: vytvára systém • metód a • počítačových programov, ktoré by mali riešiť „intelektuálne“ naročné úlohy počítačom (bez nutnosti simulovať mentálne činosti človeka) Znalostné systémy

Definícia ÚI • (blízko inžinierskemu smeru) • Umelá inteligencia je vedný obor o tom, ako konštruovať stroje, ktorých činnosť, keby ju vykonával člověk, by sme boli ochotní považovať za prejav jeho inteligencie • (!!! mimo „ľahko“ algoritmizovateľné …) Znalostné systémy

Riešené problémy • Hranie hier (šachy, dáma, …) • Dokazovanie viet (logika, rezolučný princip) • Percepcia (reč, videnie) • Porozumenie prirodzenému jazyku • Tvorba expertných systémov • Obecné riešenie úloh (prehladávanie stavového priestoru) Znalostné systémy

Etapy vývoja UI • 50. a 60. roky: predstava, že niekoľko jednoduchých, ale „silných“, techník umožní vytvárať inteligentnévšeriešaceprogramy • ELIZA (J. Weizenbaum): imituje chovanie psychiatra při vyšetrovaní pacienta • PARRY (C.M.Colby): imituje chovanie paranoika Znalostné systémy

ELIZA • Imitovanie: vonkajšie napodobovanie • Systém modifikuje výroky človeka a vracia ich jako svoje repliky … • Mnoho ľudi podľahlo ilúzii,že sa jedná o skutočne inteligentné systémy … • -> vytvorenie umelého psychiatra je otázkou blízkej budúcnosti … Znalostné systémy

GPS • 1956 • A. Nowell a H. A. Simon • Obecné riešenie úloh • Schopnosť modelovať „obecné“ techniky riešenia úloh človekom na hrách typu Hanojská vež Znalostné systémy

Chomsky • 1957 • Noam Chomsky • pomocou matematiky a logiky • Popis syntaxie angličtiny • jazyk ako generatívny systém Znalostné systémy

Fuzzy množiny • 1965 • Lofti A. Zadeh • neurčitosť, nepresnosť, mlhavosť • Fuzzy logika Znalostné systémy

Hlavné techniky • Metodyprehladávania stavového priestoru • Rozpoznávanieobrazov • Porozumenieprirodzenej reci • Programovaci jazyk LISP Znalostné systémy

Kritika • Koniec60. rokov • Stagnácia • Kritika možností UI (knihy J. Weizenbauma a A. Dreyfusa) • Nový smer: efektívnareprezentáciaveľkého množstvaznalostí Znalostné systémy

Druhá etapa • Od 70. rokovdo súčasnosti • Sémantické siete • 1976 • M. Minsky • Koncepcia rámcov Znalostné systémy

T. Winograd • Systém SHRDLU • Otázka reprezentácie znalostí a komunikácia so strojom (počítačom) Znalostné systémy

PROLOG • založený na predikátovom kalkulu • Japonsko: hlavný nástroj pre riešenie problémov UI v rámci projektu počítačov 5. generácie Znalostné systémy

Expertné systémy • Boom ku koncu 70. a v 80. Rokoch • Komerčne najúspešnejšie produkty doterajšieho vyzkumu v oblasti UI Znalostné systémy

Agentové technológie • Agenti • Inteligentý agenti Znalostné systémy

Riešené problémy • Hranie hier (šachy, dáma, …) • Dokazovanie viet (logika, rezolučný princip) • Percepcia (reč, videnie) • Porozumenie prirodzenému jazyku • Tvorba expertných systémov • Obecné riešenie úloh (prehladávanie stavového priestoru) Znalostné systémy

Prehladávanie stavového priesoru • Hanojské veže • 3 tyčky • na ľavej krajnej je navlečených niekoľko kruhových diskov roznych priemerov • vačší nesmie ležat na menšom • Úloha: premiestnit na pravú krajnú tyčku • Po jednom, nesmie byť vačší na menšom Znalostné systémy

Stavový priestor • Počiatočný stav • Koncový stav • Symbolicky: (111), najvacsi na tyčke č. 1, ... • (333) Znalostné systémy

Riešenie úlohy • Ako prejsť z počiatočného do koncového stavu? (pomocou prípustných krokov /stavov) • Počiatočný stav: Dva prípustné ťahy / kroky • 112 • 113 Znalostné systémy

Riešenie • Existencia ? • Celý stavový priestor (všetky možné stavy) • Grafová reprezantácia (Graficka reprezentácia) • Vrcholy: jednotlivé stavy (uzly) • Hrany: možné prechody Znalostné systémy

Riešenie • Zjednudušenie: • Do každého stavu sa dostaneme z počiatočného stavu iba jednou cestou (vynecháme teda 113 <-> 112, 133<->131) • Nebudeme mať cykly • Strom • Orienovaný Znalostné systémy

Riešenie • Hĺbka uzlu: Kolko krokov je třeba, aby sme do neho prešli z počiatočného stavu (uzlu, vrcholu) • Koreň • Koreň má hĺbku 0, • 112 a 113 majú hĺbku 1, • atd. Znalostné systémy

Riešenie • Strom je možné prechádzať, prehladávať: • Do šírky • Do hĺbky Znalostné systémy

Prehladávanie do šírky • Postupne uzly tej istej hĺbky: • 111 • 112 a 113 • 132 a 123 • Atd. až do koncového stavu • Máme istotu, že koncový stavnájdeme … • Každý uzol navštívime najviac raz Znalostné systémy

Prehladávanie do hĺbky • Ideme daným smerom, až pokiaľ to ide … 111, 112, 132, 133, 233, 231, 221, 222, • Pokiaľ nenarazíme na koncový stav, musíme sa kus cesty vrátiť • Može viesť k cieľu rýchlejšie • Nie je zaručené, že najdeme koncový stav (nekonečná vetva) Znalostné systémy

Rozhodovanie • Do šírky: zľava doprava … • Do hĺbky: na každom rázcestí doľava … • Slepé prehladávanie • Heuristika („intelegentnejšie“) ~ návod (odhad ceny cesty: u nás: koľko ťahov ešte musime urobiť …) Znalostné systémy

Znalostné systémy