InteligenţăAr-ficialăCursurile1-2
Introducere,istoric,proiecte
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
• IntroducereîndomeniulIA(2c.)• Prezintăoproblemă“grea”/”imposibilderezolvat”(1-2c.)
• Proiecteazăinterac-vosoluție(4-6c.)• PrezintăaltemetodedeIA,opartedineleavândolegăturăcuproiectul(restuldec.)
Orar• Cursuri
– I3BMarți8:00–12:00(C112)– I3AMiercuri8:00–12:00(C112)
• Laboratoare– Pepaginileasistenților
• Consultaţii– OricândmăgăsițilacabinetD.Cristea(511,et.3)
Notarea
• Cerinţaminimădepromovare:50pct• Nota:laborator(30pct)+proiect(30pct)+teza(30pct)• Posibil:2-3extemporale,ptbonus• NotafinalărezultăînurmadistribuțieipunctajelorpecurbaluiGauss
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• Rob-Cup• datamining,bigdata• GoogleCar
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”
• ReacțielaVladimirPu-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
Cumesteorganizatăac-vitatea?• Clasaîmpărțită=>douăproiecte• Ambeleproiectecuaceeașiarhitectură(module)• Fiecaremodul:ogrupădestudenți• Oechipăcomunăînambeleproiecte:specificațiilestandardelorinter-module,evaluarea,paginileproiectului
• Notațiaperstudent=omediea3scoruri:personal,echipa,sistemul
• Prezentăricompe--velasfârșitdesemestru• Celemaibunesoluțiipresentateînconferințe• Celpuținolucraredediplomălegatădetemaproiectului
• Par-cipareaîncompe-ții…
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