Post on 01-May-2019
transcript
InteligenţăAr-ficială–Curs1Introducere,istoric,
proiectedinaniitrecuți
Curs:DanCristeaLaboratoare:IonuţPistol(7gr.),Mădălina
Răschip(4gr.),MariusZbancioc(3gr.),DianaTrandabăț(2gr.)
Rostulacestuicurs
• ÎnvățațisăconcepețisoluțiiînproblemedeIA• DeprindețimetodeșitehnicideIA• Proporțiajustăîntreceș-ușicepotdescoperi:gândiți–maimultdecâtaflați!
• Dardacăamnevoiedeoinformație,ogăsesc!• Uncursclăditînjurulunuiproiectșinuinvers• Învațădinproiectevechi!• Inventează,propunenoiproiecte!
Conținutulcursului
• IntroducereîndomeniulIAșiprezentareaproiectelor(2c.)
• Proiectareainterac-văasoluțiilor(4-6c.)• PrezentareaaltormetodedeIA,opartedineleavândolegăturăcuproiectul(restuldec.)
Undeneîntâlnim?• Cursuri
– I3AMarți8:00–12:00(C309)– I3EMarți16:00–20:00(C308)– I3BMiercuri8:00–12:00(C309)
• Laboratoare– Pepaginileasistenților
• Consultaţii– OricândmăgăsițilacabinetD.Cristea(511,et.3),anunțați-măprinemail:dcristea@info.uaic.ro
Notarea
• Cerinţaminimădepromovare:50pct• Nota:laborator(33pct)+proiect(33pct)+teza(33pct)+bonusuri• Posibil:1-2extemporale,ptunbonussuplimentar• Punctajultotalseîmpartela10șisefaceround.
DefinițiaIA
• IAesteş(inţa,parteainforma(cii,careproiecteazăsistemear(ficialecucomportamentinteligent–adicăsistemecemanifestăproprietăţipecareînmodobişnuitleasociemcuexistenţainteligenţeiîncomportamentuluman-înţelegerealimbajului,învăţare,raţionament,rezolvareaproblemelorş.a.m.d.
Barr,Feigenbaum,1981
Definițiainteligenței
• CapacitateaindividuluideaseadaptaşidearezolvasituaţiinoipebazaexperienţeiacumulateanteriorDicţionarulExplica-valLimbiiRomâne(DEX)
InteligențaAr-ficială(IA)
• Sepreocupădecreareademodelecomputaționalealecomportamentuluiinteligent(uman,darnunumai)– programecaresăsecomporte(extern)similar– testulTuring
agent inteligent
?
Sistemeinteligente
• Sistemecaresăaibăuncomportamentinteligent– interacționeazăcumediul=>sensibilelaschimbări– comportamentrațional=>iaudecizii(încorelațiecucunoș-nțeleșicredințele)pentrua-șiîndepliniscopurile
– învață=>îșiîmbunătățesccomportamentulîn-mp– DAR:luareadedeciziinuînseamnășideciziicorecte(careduclasucces),darcelpuținpotfiexplicate
Limitări(mo-vealeeșecului)
• Impusede:– constrângeridecunoaștere(limitărialemodelului)
– constrângeriînacumulareadedatedeînvățare(AIboCleneck)
– constrângericomputaționale(ex:joculdeșah)ècelmaibuncomportamentîncondițiiledate
TezeleIA
• ComputɑţionɑlismulsɑutezɑtɑreɑIA(strongɑr(ficiɑlintelligence):putemrecreɑomintecutoɑteɑspectelesɑlepecɑlestrictcomputɑţionɑlă– prinmɑnipulɑredesimbolurișicɑlcul,ɑşɑcumseîntâmplăînoricecɑlculɑtordigitɑl
TezeleIA
• TezɑslɑbăɑIA(weɑk,cɑu(ousɑr(ficiɑlintelligence):putemsimulɑdoɑrɑnumiteɑspecteɑleminţii– cɑlculɑtorulsedovedeștedoaruninstrumentcucareîncercămsăavemoînţelegeremɑiapropiatăderealitateɑfuncţionăriiminţiiumɑne.
NorbertWiener(1894–1964)
NorbertWiener:Cyberne(cs:OrControlandCommunica(onintheAnimalandtheMachine.Paris,(Hermann&Cie)&Camb.Mass.(MITPress);1948,2ndreviseded.1961
Explicănoțiuneadefeedback,inspiratădinstudiulsistemelorvii(biologie),cuaplicațiiîninginerie,economie,controlautomat–automa-că,ș-ințacalculatoarelor,neuroș-ință,organizareasocietății.
AlenMathisonTuring(1912–1954)
Turing,A.M.(1950),Compu-ngmachineryandintelligence,Mind,Vol.59,pp.433-460.
Ar-colulpoatefigăsitaici.Turing:1912-1954,UniversityofManchester,Na-onalPhysicalLaboratory,GovernmentCodeandCypherSchool(Britain'scode-breakingcentre),UniversityofCambridge
ProgramareaînIA• 1951:primeleprogramedeIAlaUniv.ManchesterpeomașinăFerran-Mark1– draughts/checkers/damedeChristopherStrachey
– unprogramdeșahdeDietrichPrinz• 1955:SymbolicreasoningșiLogicTheoristdeAllenNewell(laureatNobelmaitârziu)șiHerbertSimon.• LogicTheoristvademonstra38dintreprimele52teoremedincartealuiRussellandWhiteheadPrincipiaMathema(ca.
Sintagma“InteligențăAr-ficială”
• 1956:ConferințadelaDartmouthCollege,Hanover,NewHampshire,SUA,adoptă“Ar(ficialIntelligence”
• Părințiifondatori:JohnMcCarthy,MarvinMinsky,AllenNewell,HerbertA.Simon.
Aniideaur1956-1974
• Raționamentprinlogică– demonstrareateoremelor:secredeacăvorputeafifolositeînmodelarearaționamentuluidebunsimț(common-sense)=>JohnMcCarthy,PatrickHayes
– maitârziu:prearigid,imposibilsămodelezeincer-tudinea
JohnMcCarthy(1927–2011)
• ProfesorlaMITșiStanfordUniversity
• Lisp–limbajulnatalalIA• garbagecollec-on• …
JohnMcCarthy
• 1959:inventeazălimbajulLisp(garbagecollec(on)șicontribuielastandardulALGOL
• 1961:putereadecalculvafivândutăînviitorcaapașielectricitatea(u(litybusinessmodel)=>providerdeserviciiweb,gridandcloudcompu(ng
• Inventeazămodelulde(me-sharingfărădecarenuarfifostposibilnimicînIT-ulmodern
• 2001:scriepoves-oara"TheRobotandtheBaby”=>potavea/simularoboțiisen-mente
Aniideaur1956-1974• Raționamentprincăutare
– soluțiagăsităîntr-unspațiualstărilor• NewellșiSimon:"GeneralProblemSolver”• RossQuillian:propunerețeleseman-ceînprelucrarealimbajuluinatural
– 1965,Simon:”Machineswillbecapable,withintwentyyears,ofdoinganyworkamancando."
– 1970,Minsky:"Infromthreetoeightyearswewillhaveamachinewiththegeneralintelligenceofanaveragehumanbeing."
Aniideaur1956-1974• LISP
– 1958,JohnMcCarthy:limbajulna-valIA• calculsimbolic,nunumeric• structuradedate:lista• conceptuldeprogramarefuncțională:arezolvaoproblemă=aapelaofuncție
• garbagecollec(on
• ELIZA–primulchaCerbot• FonduriimportanteînSUAșiMareaBritanie
PrimaiarnăaIA:1974-1980• Intractabilitate:sedovedeștecămulteproblemeinsferaIAsuntNP-complete
• Limitarehard:calculatoarelenuausuficientămemorieșivitezădecalculpentruarealizacevacuadevăratu-ldinsferaIA
• Acopiaraționamentuldebun-simț:enormdemultăinformațiedesprelume,unmecanismderaționamentîncondițiideincer-tudine
• Fondurilesunttăiate!
Iarna1974-1980• ParadoxulluiMoravec,Brooks,Minsky
– contrarpresupunerilortradiționale,raționamentuldenivelînaltnecesităpuțineresursedecalcul,pecândabilitățiledeniveljosnecesităenormeresursedecalcul.• Moravec:"itiscompara(velyeasytomakecomputersexhibitadultlevelperformanceonintelligencetestsorplayingcheckers,anddifficultorimpossibletogivethemtheskillsofaone-year-oldwhenitcomestopercep(onandmobility."
• Pinker(TheLanguageIns(nct):“Asthenewgenera(onofintelligentdevicesappears,itwillbethestockanalystsandpetrochemicalengineersandparoleboardmemberswhoareindangerofbeingreplacedbymachines.Thegardeners,recep(onists,andcooksaresecureintheirjobsfordecadestocome."
Boom-ulanilor1980-1987
• Momentuldegloriealsistemelorexpert(MYCIN,DENDRAL,XCON,PROSPECTOR):– capabilesăreproducăraționamentumanînsituațiispecifice(diagnos-cmedical,iden-ficareacompușilorchimici,depistareafraudelorbancare,determinareazăcămintelorminiere)
– piațadeIA:peste1mlddolari
• Reaparfinanțările– Japonia:proiectulgenerațieiaV-a(Prolog)– SUA:reacționeazăinves-ndmasivînprogramedecercetareînIA
Adouaiarnă:1987-1993
• Cri-ciadusesistemelorderaționamentbazatpereguli– suntincapabilesăseadaptezelanoicerințe/situații– nupotraționaîncondițiideincer-tudine(parțialadevărat:v.raționamentfuzzybazatdereguli)
• 1987:eșeculdepiațăalmașiniiLisp(computereledeuzgeneralsuntmaiputerniceșimaiie�ine)
• GenerațiaaV-adecalculatoarenuaconvins• Dinnoufondurilesuntretrase!
Ul-miiani…
• Putereadecalculacrescutformidabil…– 1996:DeepBlue(IBM)îlînvingepeGaryKasparov– datamining,bigdata– GoogleCar– dialogom-mașinăînlimbajnatural– …
NoisintagmealedomeniuluiIA• CyberPhysicalSystems(CPS)
– sistememobiledotatecurețeledesenzori,montatepemecanismeinteligente,roboți
– sensor-basedcommunica(on-enabledautonomoussystems:• rețeledesenzoriwirelessmonitorizeazăaspectedemediutrimițânddatelaunnodcentral
• sistemeautomo-veautonome• monitorizărimedicale• sistemedecontrolaproceselor• robo-cădistribuită• pilotareaautomatăaavioanelor
PrincipiileIndustry4.0
• Interoperabilitate:– abilitateamașinilor,echipamentelor,senzorilorșiaoamenilordeaseconectașiacomunicaviaInternetofThings(IoT)sauInternetofPeople(IoP).
• Transparențăinformațională:– abilitateasistemelorinformaționaledeacreaocopievirtualăalumiifiziceprindotareauzinelordigitalecudateculesedesenzori
Industrie4.0esteunproiectfinanțatdeGuvernulGermaniei,după2013
PrincipiileIndustry4.0
• Assistanțătehnică:– abilitateaCPSsdeaasistaomul,fizicsaudecizional
• Deciziidecentralizate:– abilitateaCPSsdealuadeciziiindependent,casistemeautonome;numaiîncazurideexcepții,interferențesauscopuriconflictuale,sarcinilesuntdelegatepenivelurisuperioare
methodedeautoop-mizare,autoconfigurare,autodiagnos-c,suportinteligentacordat
operatorilorumaniînmuncalortotmaicomplexă
NoisintagmealedomeniuluiIA
• Smartdust(intelligentdust)• sistemeformatedinfoartemultemicrosisteme
electromecanice(MEMS)–senzori,roboțișialte-puridedispozi-ve–carepotdetecta:lumina,temperatura,vibrații,magne-sm,elementechimiceetc.
• aplicațiimilitareetc.
1998,UniversityofCalifornia,Berkeley:senzoriwirelesscuvolumde1mmc(mote).Înprezent:<1μm.TheUltra-FastSystems=>nanoelectronics=>smartspecks.
NoisintagmealedomeniuluiIA
⇒ Calculubicuu(ubiquitous/pervasivecompu(ng)
⇒ InternetofThings(IoT)
RickBelluzo(1996:generalmanagerofHewle�-Packard)”[pervasivecompu-ngis]thestagewhenwetakecompu-ngforgranted.Weonlyno-ceitsabsence,ratherthanitspresence.
IA–oamenințare?
• ElonMusk,directorulexecu-vTeslaşiSpaceX:– „Concurenţapentrusuperioritateaîninteligenţăar-ficialăvaficeamaiprobabilăcauzăaceluide-alIII-learăzboimondial”
• VladimirPu-n:– „inteligenţaar-ficialăesteviitorulîntregiiomenirii,nunumaialRusiei”.„Oricinevafistăpânînaceastăsferăvadeveniconducătorullumii”.
ProiectelecursuluideIA• 2003-2004:Simulareaunuijocdefotbal• 2004-2005:Sistemdetraducereautomată–modeluldetransfer• 2005-2007:PhiSociety–societățiprimi-vedeagențiinteligențiîn
compe-ție• 2007-2008:Casainteligentă• 2008-2009:Avatarumanvorbitor• 2009-2010:Extrageredeconținutseman-cdintexte• 2010-2012:Companion• 2012-2013:Let’stalkaboutbooks!• 2013-2014:MappingBooks:Let’sjumpoutofthebook!• 2014-2015:MyDailyLife• 2015-2016:Modelareaconș-inței• 2016-2017:ChatBot• 2017-2018:Tutoreinteligent
Cumeraorganizatăac-vitatea?• Clasaîmpărțită=>douăproiecte• Ambeleproiectecuaceeașiarhitectură(module)• Fiecaremodul:ogrupădestudenți• Oechipăcomunăînambeleproiecte:specificațiilestandardelorinter-module,evaluarea,paginileproiectului
• Notațiaperstudent=omediea3scoruri:aportulpersonal,funcționareamodulului,sistemul
• Prezentăricompe--velasfârșitdesemestru• Celemaibunesoluțiipresentateînconferințe• Celpuținolucraredediplomălegatădetemaproiectului• Par-cipareaîncompe-țiideproiectefinanțate…
Proiectulseriei2008-2009
• Realizareaunuisistemderealitatevirtualăcapabilsăciteascăexpresivuntext
1. componentădeinterpretareemoționalăaunuitext2. componentădemodelaresoma-căaunuicap
expresiv(schelet,mușchi,piele,decorațiuni)3. componentădemodelareamișcărilorbuzelor4. componentădemodelareaexpresivitățiifeței5. componentătext-vorbire6. integrareaîntr-unsistem
Proiectulseriei2009-2010
• Help-deskinteligent(dialogînlimbajnaturalasupraunuiuniversaldiscursului)
universul de cunoaştere sistemul de dialog
bază de cunoştinţe lingvistice
Proiectulseriei2009-2010extrageredeconținutseman-c
dintexte• Sistemultrebuiesăfiecapabilsăsuporteundialogasuprainformațiilorconținuteîntr-untext
1. lanțdepreprocesareatextului:împărțireaîncuvinte,segmentareaînfraze/propoziții,e-chetarealapartedevorbireacuvintelor,recunoaștereagrupurilornominale
2. recunoaștereaen-tățilordediscurs3. recunoașterearelațiilordenaturăseman-cădintre
en-tăți4. integrarearelațiilorîntr-oontologie5. procesareaîntrebăriloradresateontologiei
2010-2012:CompanionHelpyourmasterinanysitua-on
• AnideaofProf.YorikWilks,Universi-esofSheffield&Oxford–two-mespar-cipantinEUROLAN– anintelligentagentcapableto:
• “understand”thesitua-onyouhappentobein• serveyouaccordingtothenecessi-esofthissitua-on
ExampleofbehaviourofaCompanion
HelpYourMasterinAnySitua-onHYMAS
AdayofMichael’slife21September2012
HymasonYoutube
SituaAon114September–aweekago
Williamfixesaprojectmee-ng.HeusesaGooglecalendar(sharedbythemembersoftheproject)topostthedetailsofthemee-ng,whilealsousingotherchannelsofdissemina-on.
Michael’sHymasbuildsaplan…5:00–W
akeup
6:00–Startdriv
ingto
Zurich
9:30–EnterZurich
10:00–En
term
ee-n
g
ACTION:setalarm• For21September• At5:00am
NOTIFICATION:alarmsetfor5:00inthemorningof21Sept.
Michael’s mobile
21September–1:35am,Zurich
• Anambulanceisrunninginthenight…• Williamhadadiabetesstroke• Heknowsitwouldbetoolatetocancelthemee-nginthemorning
• So,heusestheHymasnetwork,distribu-ngamessage…
Michael’sHymasdestroystheplan…5:00–W
akeup
6:00–Startdriv
ingto
Zurich
9:30–EnterZurich
10:00–En
term
ee-n
g
ACTION:resetalarmfor21Septemberat5:00am
ACTION:AcknowledgeMasterwhenawaken:
Alarmfor5:00reset!
Michael’s mobile
SituaAon221September–7:35am,Lausanne• Jane,Michael’sgirlfriend,wantstomakeasurprisetoherfriend
• SheinstructsherHymastosendtohisHymasAmyWinehouse’s“YouKnowI'mNoGood”
• Michaelisdoinghismorningjogging• HisHymasseizesthisac-vityèthejoggingsitua-onistriggered
• Itstreamsthepieceindicatedbyafriendontohismobile
Michael’smobile
SituaAon321September–8:15am
• Ataboutthis-meMichaelusuallyleaveshometogobycartohisoffice
• HedrivesfromLausannetoMar-gny,IDIAP• HisHymasrecognisesthedrivingsitua-onandcorrelateswiththe-meandthelearnedworkingdayac-vityèmorningDriveFromHomeToOffice
• Itsendsaninterroga-onmessagetootherHymassesinthetrafficandgetsdata…
Michael’smobile
SituaAon421September–5:35pm
• Dan,Michael’sgoodfriend,islivinginIași• Thisa�ernoonhehasarrivedinMar-gny• HisHymasrecognisesthestoppedInANewCitysitua-on
• BothHymasesknowtheirMastershaven’tmeetformorethanayear
• DanandMichaelreceiveno-fica-onsthattheyareinthesamecity
Michael’smobile
Dan’smobile
MappingBooks:Jumpoutofthebook!
• Atermproject(Oct.2013–Jan.2014)for3rdyearCSstudentsinAI
• AnUEFISCDIproject(2014-2017)(667.388EUR);partners:UAIC-FII,University“ȘtefancelMare” Suceava,Siveco–Bucharest(approvedin2013withthehighestevalua-onscore)
• Manyconferencepapers
Goingoutofthebook…10/3/13 8:13 PMKatip Çelebi Mh., Maç Sk, Beyoğlu, Turkey to Çukur Cuma Cd, Beyoğlu, Turkey - Google Maps
Page 1 of 2https://maps.google.com/maps?f=d&source=s_d&saddr=Maç+Sokak,+I…,288.55,2.369,37.281,0&layer=c&ei=OqVNUp3mE8nTtAaWr4CgCQ&pw=2
Directions to Çukur Cuma Cd, Beyo!lu, Turkey400 m – about 4 mins
Walking directions are in beta.Use caution – This route may be missing sidewalks or pedestrian paths.
Katip Çelebi Mh., Maç Sk, Beyo!lu, Turkey"
1. Head southwest on Maç Sk toward Baltacı ÇkAbout 47 secs
go 75 mtotal 75 m
2. Turn right onto Turnacıba"ı Cd go 28 mtotal 100 m
3. Turn left onto A!a Külhanı Sk (Altıpatlar Sk.)About 2 mins
go 130 mtotal 240 m
4. Continue onto Çukur Cuma CdAbout 1 min
go 150 mtotal 400 m
10/3/13 8:13 PMKatip Çelebi Mh., Maç Sk, Beyoğlu, Turkey to Çukur Cuma Cd, Beyoğlu, Turkey - Google Maps
Page 2 of 2https://maps.google.com/maps?f=d&source=s_d&saddr=Maç+Sokak,+I…,288.55,2.369,37.281,0&layer=c&ei=OqVNUp3mE8nTtAaWr4CgCQ&pw=2
These directions are for planning purposes only. You may find that construction projects, traffic, weather, or other events may cause conditions todiffer from the map results, and you should plan your route accordingly. You must obey all signs or notices regarding your route.Map data ©2013 Basarsoft
Çukur Cuma Cd, Beyo!lu, Turkey"
WeproduceMappedBooks
• AMappedBookisabookconnectedwithloca-ons/eventsinthevirtualandrealworldandsensi-vetotheinstantaneousloca-on(asseizedbythemobile/tablet)ofareader.
• Theinforma-onmadeavailablecouldpossiblybedifferentdependingonthemomentandtheplaceofthereader.
Aims1)connecten--esmen-onsintheformofnominals(nounphrases)=>onecoreferen-alchaincorrespondstoeachen-ty;
2)nopreliminaryrecordsaboutlinkeden--es=>theknowledgebaseevolvesfromscratch;
3)lookspeciallyforcoreferen-al(iden-tyofen-tymen-ons)andgeographicalrela-ons(posi-on,distance,point-of,near,intersects,etc.);
4)textsunderinves-ga-on:Geographymanualsandtravelingguides
MappingBooks:whatisitabout?• “Understand”partsofatext• Recognisemen-onsofpersonsandloca-ons• Recogniseandcrawlforrealworlden--es• KnowwhereIam• Seizewhatrealworlden--esareinmyproximity• TraceGoogleMapspaths,asdescribedinthebook• Fetch,processandmakeuseofgeo-data• Miximageswithgeneratedinfo• Displayana�rac-veuserinterface• Client-server
ProiectulIAalseriei2014-2015MyDailyLife
• Unagentcapabilsă“înțeleagă”situațiileîncareseaflăMasterulsău,săletranspunăîntextșisăconducăundialogrela-vlaele
ProiectulIAalseriei2014-2015MyDailyLife
• Unagentcapabilsă“înțeleagă”situațiileîncareseaflăMasterulsău,săletranspunăîntextșisăconducăundialogrela-vlaele
Cetrebuiesăfacăsistemul?• Să“ș-e”,încâtmaimultemomentealezilei:
– cefac– undemăaflu– cucinemăîntâlnesc– desprecevorbesc
• Săinfereze:– decefacanumitelucruri
• Săfiecapabilsăformezefrazecareexprimăceamfăcut
• Săfiecapabilsăpoarteundialog– despreziuadeazi,ceadeieri– cevoifacemâine
Ungrafalsituațiilor–ierarhiedeclase
sleeping awake
at_home moving in_activity
alive
in_theater in_park shopping
not_moving
driving walking jogging
driving_in_town driving_outside
MyDailyLife–schemagenerală
Localisation
Movement
Faces
Sounds& voices
Inferences
Text generation
Diary repr.
Diary Question answering
Activities graph sensors
MyDiary
Behaviour
Exemplu• TIME=7:30,PROXIMITY=bedroom,CLOCK=awake_-me,SOUND=awake_ringing,GG:LIGHT=intensity_raise,WiFi_WAVE=movement,ACCELERATION=zero,GPS=null,GEO_POSITION=home(remember_last_posi-on)
• MyDailyLifeoutput:Astădimineațăamfosttrezitdealarmălaora7:30îndormitorulmeu.
Proiectulseriei2017-2018Tutoreinteligent
• Unsistemcaresăajutestudentulînactuldeînvățare– capabilsă-șiorganizezecunoaștereadindomeniucaoontologie
– capabilsăpoarteoconversațieasupradomeniului– capabilsăgenerezetestestudențeș-dinaceldomeniu
FuncționareSituația1
• Amuntextdintr-undomeniumedical=>unprogramecapabilsăextragădineloreprezentareseman-că– Șidacăacelașilucruîlexprimal�el?– Dardacăaproxima-vaceeașiinformațieogăsescîndouătratatediferite?
FuncționareSituația2
• Existăoreprezentareseman-căaunuidomeniu=>unprogrammăajutăsă-miînșusescacelenoțiuni– potpuneîntrebări=>sistemulrăspunde– sistemulîntreabă=>eurăspund– sistemulgenereazătestecuopțiuniderăspunsuri– sistemulecapabilsăges-onezecorectimaginiînÎ/Rșiînteste
FuncționareSituația3
• Protégéecapabilsălucrezecuontologii=>ointerfațăîivaadăugafuncționalitateadea“ci-”untext– textuldescrieorealitateînlimbajnatural,carevaficopiatăînontologie