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Inteligencia Artificial Edgar Altamirano Unidad Académica de Matemáticas Universidad Autónoma de Guerrero Agenda • ¿Qué es Inteligencia Artificial? • ¿Qué se estudia en cursos de Inteligencia Artificial? • El futuro de la IA 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 2 ¿Qué es Inteligencia Artificial? 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 3 Test de Turing 2004 Procesar Lenguaje Natural Representar Conocimiento Razonar Automáticamente Autoaprendizaje Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 4 Inteligencia Artificial PENSAMIENTO CONDUCTA 2004 Sistemas que piensan como humanos Sistemas que piensan racionalmente Sistemas que actúan como humanos Sistemas que actúan racionalmente HUMANO RACIONAL Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 5 Inteligencia Artificial Dos definiciones de IA • El estudio de las facultades mentales humanas mediante el uso de modelos computacionales • El estudio de cómo lograr que las computadoras realicen tareas que por el momento, los seres humanos hacen mejor 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 6 Objetivos de la I A • Entender los principios que hacen posible la inteligencia. • Formalizar el Conocimiento y el razonamiento automatizado • Desarrollar artefactos inteligentes • Hacer que el trabajo con Computadoras sea tan fácil como interactuar con gente. 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 7 Agenda • ¿Qué es Inteligencia Artificial? • ¿Qué se estudia en cursos de Inteligencia Artificial? • El futuro de la IA 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 8 Lenguajes de Programación Robótica Aprendizaje 2004 Agentes de Software IA Incertidumbre Imprecisión Incompletitud Edgar Altamirano Solución de Problemas Representación y Razonamiento Sistemas Basados en Conocimientos Universidad Autónoma de Guerrero 9 Lenguajes de Programación Robótica Aprendizaje 2004 Agentes de Software IA Incertidumbre Imprecisión Incompletitud Edgar Altamirano Solución de Problemas Representación y Razonamiento Sistemas Basados en Conocimientos Universidad Autónoma de Guerrero 10 Agentes de Software • Es un robot de software capaz de extraer información de su medioambiente y utilizar su conocimiento del mundo para actuar racionalmente de una manera significativa 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 11 Agentes de Software Programas de Agentes Función Agente (percepción) static memoria; memoria ← Actualiza_Memoria(memoria, percepción); acción ← Elije_la_mejor_acción(memoria); memoria ← Actualiza_Memoria(memoria, acción); retorna acción; 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 12 Agentes de Software El mundo de Wumpus Percepciones: 4 Brisa Hedor Resplandor Golpe Grito Acciones: Caminar Disparar Agarrar 3 2 1 1 2004 2 Edgar Altamirano 3 4 Universidad Autónoma de Guerrero 13 Lenguajes de Programación Robótica Aprendizaje 2004 Agentes de Software IA Incertidumbre Imprecisión Incompletitud Edgar Altamirano Solución de Problemas Representación y Razonamiento Sistemas Basados en Conocimientos Universidad Autónoma de Guerrero 14 Solución de Problemas ¿De qué clase de problemas se ocupa la IA? 1. Problemas en los que se utiliza un algoritmo determinista que garantiza la solución al problema 2. Problemas complejos que se resuelven con la búsqueda de una solución solución; de ésta última clase de problemas se ocupa la IA 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 15 Solución de Problemas Representación de problemas complejos mediante espacios de estados Estado Inicial 2004 Estado Meta Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 16 Solución de Problemas Espacio de estados en teoría de juegos 9!+1 = 362,880 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 17 Deep Blue vs Garry Kasparov (1997) • Programa escrito en C ejecutado sobre un sistema operativo AIX • Computadora IBM RS/6000 • Considera 60 billones de posiciones en los 3 minutos permitidos por jugada • El árbol del juego de Ajedrez tendría 10120 posibles movimientos 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 18 Solución de Problemas El problema del Agente Viajero Rutas posibles = (n-1)! (11-1)! = 3,628,000 1 1 2 1 2 3 3 11 6 4 18 26 11 5 4 Red de Ciudades 2004 Edgar Altamirano 6 21 26 15 25 3 12 21 5 5 13 12 18 7 14 2 13 6 4 4 12 14 7 15 6 12 9 6 14 25 4 14 9 Matriz de distancias Universidad Autónoma de Guerrero 19 Lenguajes de Programación Robótica Aprendizaje 2004 Agentes de Software IA Incertidumbre Imprecisión Incompletitud Edgar Altamirano Solución de Problemas Representación y Razonamiento Sistemas Basados en Conocimientos Universidad Autónoma de Guerrero 20 Representación y Razonamiento Lógica Matemática 1. "Antonio estudia lo mismo que Juan" estudia( Juan, X ) estudia( Antonio, X ) 2. "Juan estudia Informática" estudia(Juan,Informática) ¿Qué estudia Antonio? estudia(Juan,X) estudia(Antonio,X) estudia(Juan,Informática) X ← Informática estudia(Antonio,Informática) 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 21 Representación y Razonamiento Reglas de Producción (1) Antecedente Consecuente IF x es una manzana THEN x es una fruta. (2) Premisa Conclusión IF Penicilina es indicada AND el paciente no es alérgico THEN prescribir Penicilina ELSE NOT prescribir Penicilina (3) Situación Acción IF temperatura ≥ 20 THEN desconectar la calefacción. 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 22 Representación y Razonamiento Reglas IF-THEN-ELSE A R1: A C R2: A H R3: CD R4: DE R5: BFX R6: DGB R7: CFB R8: AH D R9: ACHB R10: A B C H F hecho: 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 23 Representación y Razonamiento Redes Semánticas animal es_un activo_en luz_del_día pájaro método_para moverse volar es_un es_un es_un Kim albatros es_un kiwi activo_en color Rosa es_un color noche método_para moverse Alberto café caminar blanco_y_negro 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 24 Lenguajes de Programación Robótica Aprendizaje 2004 Agentes de Software IA Incertidumbre Imprecisión Incompletitud Edgar Altamirano Solución de Problemas Representación y Razonamiento Sistemas Basados en Conocimientos Universidad Autónoma de Guerrero 25 Sistemas basados en Conocimientos Sistemas dotados de una experticidad específica y del saber cómo resolver problemas en un cierto dominio de conocimientos Problema 2004 Base de Conocimientos Resolvedor De Problemas Edgar Altamirano Solución Universidad Autónoma de Guerrero 26 Sistemas basados en Conocimientos Sistemas Expertos 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 27 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 28 Lenguajes de Programación Robótica Aprendizaje 2004 Agentes de Software IA Incertidumbre Imprecisión Incompletitud Edgar Altamirano Solución de Problemas Representación y Razonamiento Sistemas Basados en Conocimientos Universidad Autónoma de Guerrero 29 Imprecisión Incertidumbre Incompletitud 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 30 Incertidumbre Es la confianza que tenemos las personas en que algún evento determinado sea verdadero. SI La cepa del organismo es gram-positivo Y La morfología del organismo es coco Y Los organismos crecen de forma entrelazada ENTONCES Hay evidencia sugerente (0.7) de que el organismo sea estreptococus probabilidad 2004 Edgar Altamirano Factor de confianza Universidad Autónoma de Guerrero 31 Incertidumbre Aproximaciones numéricas • Un solo valor • Dos valores • Conjuntos difusos Aproximaciones simbólicas • Representación única • Representaciones locales 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 32 Lenguajes de Programación Robótica Aprendizaje 2004 Agentes de Software IA Incertidumbre Imprecisión Incompletitud Edgar Altamirano Solución de Problemas Representación y Razonamiento Sistemas Basados en Conocimientos Universidad Autónoma de Guerrero 33 Aprendizaje Mejoramiento de la actuación basado en la experiencia Aprendizaje Computacional • Mejoramiento de la tarea T • Con respecto a una medida de actuación A • Basado en la experiencia E 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 34 Aprendizaje en el juego de Damas • Tarea T: jugar damas • Medida de actuación A: porcentaje de juegos ganados contra otros oponentes • Entrenamiento (experiencia) E: practicas de juegos contra sí mismo 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 35 Aprendiendo a reconocer palabras manuscritas Tarea T: reconocer y clasificar palabras manuscritas dentro de una imagen Medida de actuación A: porcentaje de palabras correctamente clasificadas Entrenamiento (experiencia) E: una base de datos con palabras manuscritas previamente clasificadas 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 36 Aprendizaje: Redes Neuronales Una neurona en un sistema biológico vivo 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 37 Aprendizaje: Redes Neuronales Procesamiento de una neurona 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 38 Aprendizaje: Redes Neuronales Tabla de Verdad para “AND” (0011) X X Y X Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1.5 Salida (0001) (0101) Y Σ = 0*1 + 0*1 = 0 < 1.5 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 39 Aprendizaje: Redes Neuronales Red con una capa oculta Capa de Entrada Capa Oculta Vector de Entrada Capa de Salida Vector de Salida Conecciones con Pesos 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 40 Redes Neuronales: Reconocimiento de Rostros 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 41 Aprendiendo a guiar un vehículo autónomo 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 42 Lenguajes de Programación Robótica Aprendizaje 2004 Agentes de Software IA Incertidumbre Imprecisión Incompletitud Edgar Altamirano Solución de Problemas Representación y Razonamiento Sistemas Basados en Conocimientos Universidad Autónoma de Guerrero 43 Robótica ¿Qué es un Robot? “Es un manipulador multifuncional reprogramable diseñado para mover material, partes, herramientas o dispositivos especializados al través de movimientos programados para la realización de diversas tareas” 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 44 Beneficios de la Robótica Nos libera de trabajos peligrosos, sucios y aburridos o repetitivos. 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 45 Configuración básica de un robot • El Sistema Manipulador Elementos rígidos, de agarre, motores • El Sistema de Control Computadora y lenguajes de programación Planificar y controlar los movimientos • Los Sistemas Sensitivos De contacto directo Remotos: visión, sonido 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 46 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 47 Lenguajes de Programación Robótica Aprendizaje 2004 Agentes de Software IA Incertidumbre Imprecisión Incompletitud Edgar Altamirano Solución de Problemas Representación y Razonamiento Sistemas Basados en Conocimientos Universidad Autónoma de Guerrero 48 Lenguajes de Programación • • • • Programación Lógica: PROLOG Programación Funcional: LISP Otros lenguajes: C, C++, JAVA, … Lenguajes Especializados: SE, Planeación, Agentes de Software, Aprendizaje, … 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 49 Lenguajes de Programación: PROLOG par([ ]). par([Cabeza|Cola]) :- impar(Cola). impar([ _ ]). impar([Cabeza|Cola]) :- par(Cola). ?.- par([b,c,d]). No ?.- impar([b,c,d]). yes 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 50 Agenda • ¿Qué es Inteligencia Artificial? • ¿Qué se estudia en cursos de Inteligencia Artificial? • El futuro de la IA 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 51 El Futuro de la IA • • • • IA es un campo joven IA en tiempo real Incertidumbre, imprecisión e incompletitud Robótica: visión, PLN, Reconocimiento del habla, razonamiento y movilidad • Web Inteligente: Agentes, Internet II, Comercio electrónico, transmisión de voz y video en tiempo real • Artes, Computación afectiva, teoría de juegos Computación Afectiva • Técnicas de visión en tiempo real para reconocer los gestos humanos – Detectar la localización de las partes del rostro – Reconocer las emociones naturales humanas – Computar respuestas apropiadas 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 53 ¿Preguntas? Edgar Altamirano http://www.iiia.csic.es/~ealtamir/ [email protected] 2004 Edgar Altamirano Universidad Autónoma de Guerrero 54
