2013 Introducere in inteligenta artificiala Capitolul 1 2013 Ce este inteligenta artificiala ? •Inteligentaartificiala (engl. artificial intelligence… [623794]

2013 Introducere in inteligenta artificiala
Capitolul 1
2013 Ce este inteligenta artificiala ?
•Inteligentaartificiala (engl. artificial
intelligence ) = studiulproiectarii
agentilor inteligenti.
• Termenul de agentdescrieo entitate
capabilasaactionezeintr-un anumit
mediu. Un agent nu esteasociat
neaparat cu atributul inteligent .
• Un agent inteligent esteun sistemale
carui actiuni definescun
comportamentinteligent in sensul:
–atingeriiobiectivelor sau
–maximizariibunastarii ,
personale , ale grupului din care face parte
sau ale societatii in ansamblu.

2013 Comportament inteligent
• Un set minimal de trasaturiale unui
comportamentinteligent :
– Actiunile suntin concordanta cu obiectivele
agentului sicu circumstantele (contextul)
acestoractiuni
– Comportamentuleste suficient de flexibil
pentru a se putea readapta la obiective si
circumstanteschimbatoare
– Agentulestecapabil sainvete din experienta
astfelincat sa-siimbunatateascain timp
comportamentul
– Deciziile/alegerile agentului sunt suficient de
bune, date fiind capabilitatile sale limitate de
perceptie sicaracterul finit al calculelor pe
care le poateface.
2013 Inteligenta artificiala: stiinta si/sau inginerie ?
• Dpdv istoric, denumireaoficialaa
domeniului este“Inteligentaartificiala”–
IA. Se pare ca aceastaar fi fostpropusa
in cadrul seminaruluide varade la
Dartmouth College in 1956 de catre
cercetatorul american John McCarthy .
• IA esteatat stiinta cat si inginerie . Doua
obiective:
–Obiectivulstiintific : intelegerea principiilor
care staula bazacomportamentuluiinteligent
al sistemelornaturale sauartificiale.
–Obiectivulingineresc : dezvoltareametodelor
si tehnologiilor pentruproiectarea si
construireaunor sisteme inteligente
artificiale.

2013 Inteligenta artificiala: obiective si metodologie
• Nu trebuieconfundate obiectivele cu
metodologiaIA.
• Metodologia IA da domeniului un
caracter de stiintaempirica .
• Obiectivul final nu este doar
simulareainteligentei, ciintelegerea
mecanismelor inteligenteiin scopul
crearii agentilorinteligenti.
• De aceea unii autori considera ca termenul IA poate crea confuzii si
propun denumirea de “Inteligenta Computationala” – IC.
• Avantajul denumirii IC: face explicitaipotezaagentil orinteligenti
bazati pecalculabilitate si sisteme de calcul.
2013 Inteligenta artificiala – definitie de lucru
• Definitie:
– Studiulprincipiilor, modelelorsi
metodelorde realizarea
sistemelorinteligenteartificiale
prin intermediulsistemelorde
calcul, in sensulreproducerii
comportamentuluiinteligental
sistemelorinteligentenaturale.
– IA = Agentiinteligenti si/sau
sistemebazatepecunostinte.

2013 Inteligenta artificiala – metafore
• Argument pentru IA:
–echivalentafunctionala nu presupune
si echivalentastructurala . Un
argument esteanalogiacu masinilede
zbor. Elenu suntechivalente
structural cu pasarile.
• Metafore tehnologice pentru IA:
– Oameniiau fostmereu preocupatide a
se modelasiclonacu ajutorul
tehnologiei. In timp au fostpropuse
diverse metaforetehnologiceca
mecanisme de modelarea mintii
umane.
– IA propunefolosirea metaforei
sistemelorde calcul .
2013 Ipotezele de baza ale IA
•Ipotezasistemelorde simboluri : rationamentul se reduce la procesarea de
simboluri.
•TezaChurch –Turing : orice functie“efectiv calculabila” poate fi realizata
prinintermediul unei masiniTuring. “Efectivcalculabil a”= “algoritm” =
“procesare simbolica finita”.
• ISS + TCT ⇒oricerationament poate fi realizat cu ajutorulunui
calculator numeric dotatcu resurse suficiente.
• Argument: intelegerealimbajului natural (una dintre putinele fere stre spre
mintea umana) estein ultima instanta o prelucrare de si mboluri. Rezulta
ca rationamentul uman, raportatla limbajul natural, a re simbolurila
intrare si simbolurila iesire, putandfi astfel descris c a o functiecare
prelucreazasimboluri.
• Concluzie: exista cel putin un nivel de abstractizare sianume nivelul
simbolic , la care putemmodela rationamentulcu ajutorul sistem elor de
calcul.

2013 Aprecierea comportamentului inteligent
•TestulTuring , publicatintr-un articol
in revista de filosofie Mind de Alan
Turing in 1950.
–http://en.wikipedia.org/wiki/Turing_test
• Are la bazaun experiment ipotetic.
Acestlucruii datestuluiun caracter
operational . Poate ficonceput si un
test Turing restrans, pentru domenii
problema specifice.
•TestulTuring , publicatintr-un articolin revista de filosofie Mind de Alan
Turing in 1950.
–http://en.wikipedia.org/wiki/Turing_test
• Are la bazaun experiment ipotetic. Acestlucruii da testuluiun caracter
operational . Poate ficonceput si un test Turing restrans, pentru d omenii
problema specifice.
2013 Conceptul de agent (I)
•Agent= perceptie + rationament + actiune
• Exemple de agenti:
–Robot: perceptie= sistemde senzori, actiune = sistemde ac tuare,
rationament= sistemde calcul
–Sistemexpert : perceptie= utilizatoruman care furnizeaza descriere a
problemei, actiune: utilizator uman care rezolvaprob lema conform
solutiei furnizate de sistem
–Infobot: un robot care “traieste”intr-un mediupur informati onal
• Intrari:
–Cunoastereapriorica despre lumeainconjuratoare
–Experientetrecute care constituie surse de invatare
–Obiective care trebuie realizate si metodede evaluare a ceeace este
mai important de realizatla un moment dat
–Observatii referitoarela mediulinconjurator sila propria stare
(introspectie )

2013 Conceptul de agent (II)
2013 Cunoastere
• Experientaa aratat ca rezolvarea
problemelor cenecesitainteligenta,
necesitain acelasi timp si un mare
volumde cunoastere.
•Cunoastere = multimea ideilor,
faptelor, principiilor si modelelor
referitoarela un anumit domeniu sau
la rezolvareaunei anumiteprobleme,
la un anumit moment de timp.
• Unadintresarcinileprincipaleale IA
estestudiul achizitiei, reprezentarii
si (re )utilizariicunoasterii in scopul
construirii sistemelor inteligente.

2013 Logica
• Pentru specificareaprecisa
(formala) a semnificatiei unei
reprezentari a cunoasterii vom
apelala logicamatematica .
• Limbajul logicii esteintens
studiat de filosofi si
matematicieni.
• Logicamatematica= lingua
franca pentru stiinta
calculatoarelor:
– Programarelogica
– Verificare formala (hardware,
protocoale de comunicatiein
sisteme distribuite, etc.)
– Sinteza logica a sistemelor
hardware
2013 Sisteme de reprezentare si rationament
• Utilizareacunoasteriiin IA se face cu ajutorul unui sistemde
reprezentaresirationament – SRR (engl. representationand
reasoning system ).
• SRR = sintaxa + semantica + rationament
– Un limbaj de comunicare cu sistemul de calcul – sintaxa. Se numeste
formalism de reprezentare .
– O modalitate de a asociasemnificatiisimbolurilor – semantica
– Proceduri pentru rezolvarea problemelor sicalculul rezu ltatelor –
rationament
• Ar puteafi considerate SRR:
– Limbaje de programare– nivel preacoborat
– Limbajul natural – nivelpreainalt
• http://www.cl.cam.ac.uk/research/hvg/Isabelle/

2013 Caracteristici si servicii ale SRR
• Caracteristici ale SRR:
– Trebuiesaaiba acceptabilitateepistemologica . Ea exprima
faptul ca trebuiesapermitareprezentarea tuturor
elementelor relevanteale domeniuluiproblemei.
– Semanticatrebuiesafie precisa . Ea se bazeazape ipoteza
reprezentariicunostintelor : oricecunoastereare un obiect,
ea poatefi codificatasimbolicsi simbolurilepot fi
manipulate faragrijaobiectelor la care se refera.
– Trebuiesaaiba acceptabilitateeuristica . Ea exprimafaptul
ca procedurilede rationament safie eficientesiperfor mante.
• Servicii ale SRR:
–serviciiinferentiale (engl. ask )
–serviciide revizuire (engl. tell). ASK ?
TELL !
2013 Sisteme bazate pe cunostinte
U IU
SBC BC
SRR IC
• Un sistemcare incorporeaza un SRR se numeste sistembazatpe
cunostinte (engl. knowledgebased system ) – SBC.
• U = utilizator
• IU = interfata utilizator
• IC = inginer de cunostinte(engl. knowledge engineer )
• BC = bazade cunostinte (engl. knowledge base )

2013 Exemple de domenii aplicative
• Teoriile IA sunt utile atattimp cat ne permit constru irea de instrumente
pentru automatizarea rezolvarii diverselor probleme prac tice.
• IA are aplicatiiin domenii diverse: diagnosticare au tomata in medicina si
tehnica, planificare automata a proceselor de fabrica tie, robotipentru
accesul in medii dificile, vehicule autonome, sisteme d e prelucrarea
limbajului natural, sisteme expert, etc.
• Consideramtreiexemple:
– Un robot de distribuireautonom care se plimba peun etajcu birourisidistribuie
cafea, pachete, posta, etc.
– Un asistentdiagnostician care ajutaun agent uman sarezolve probleme de
depanare/diagnosticaresiapoisasugerezereparatiisau t ratamente.
– Un infobotcare cautainformatiiintr-un sistemde calculsau intr- oretea.
2013 Domeniul robotului de distribuire

2013 Intrarile si iesirile robotului de distribuire
•Cunoastereapriorica :
– Capabilitati(luareasiasezarea obiectelor, deplasare apeorizontala), recunoasterea
obiectelor, harta etajului, etc.
•Experientetrecute :
– Ce actiuniau fostutile in diverse imprejurari, ceob iecte a intalnitpana in acel
moment, cum ii afecteazapozitiapropriile actiuni, mo dulin care a tratatcererile
primite pana la momentulcurent, etc.
•Obiective :
– Ce trebuiesadistribuiesicand, functiide evaluarepen tru a decide intreactiuni
rapidesiactiunisigure.
•Observatii :
– Preluareade informatiidin mediulexterior cu dispoz itivede intrare: camerede luat
vederi, senzoricu ultrasunete(engl. sonar ), exploratoare cu laser (engl. laserfinders ),
tastaturi, etc.
•Actiuni:
– Controlulmotoarelorde actionarepentrusensulsivitez ade deplasare, controlul
miscariibratelor(engl. limb ), controlulpartiide apucare a bratului(engl. gripper ).
2013 Probleme si metode ale robotului de distribuire
• Localizarea birourilor individuale, loculde undese i a cafea, estimarea lungimii
unei calatorii. Aceste functii presupun consultarea unei baze de cunostinte
pentru a obtine informatii implicite.
• Determinarea unei cai intre doua locatiidiferite. Aceas ta poate fi: cea mai
scurta, cea mai rapida sau cea mai sigura.
• Planificarea realizarii unor sarcini multiple in condi tilein care resursele sunt
limitate. De exemplu, capacitatea de a cara a robotul ui este limitata.
• Realizarea de presupuneri implicite (engl. defaultassumptions ) – spre exemplu
presupuneri referitoare la: unde se afla anumite persoan e sau undese gaseste
cafeaua.
• Realizarea de compromisuri asupra planului de actiuni i n conditiide
incertitudine asupra mediului inconjurator si asupra rezu ltatului propriilor
actiuni.
• Invatarea din experienta despre caracteristicile mediu lui si rezultatul diverselor
actiuni efectuate in trecut.
• Perceptia mediului, evitarea obstacolelor, dexterita te manuala in luarea si
asezarea diverselor obiecte.

2013 Domeniul asistentului diagnostician
2013 Intrarile si iesirile asistentului diagnostician
•Cunoastereapriorica :
– Modulde functionarenormala sianormala a componentelo r(comutatoare, sursede
lumina, prize, cabluri, etc.), modulde manifestarea defectelor, ceinformatii
furnizeazatestele, efectelelaterale ale reparatiilor sitratamentelor.
•Experientetrecute :
– Date referitoare la cazurile intalniteanterior in te rmenide efecte ale reparatiilorsau
tratamentelor, frecventadefectelorsaubolilor, frecv enta simptomelor acestora,
acurateteatestelor.
•Obiective :
– Reparareasistemului, compromisuriintrereparareasii nlocuireadiverselor
componente.
•Observatii :
– Simptomele sau manifestarileunuisistemtehnic saupacie nt.
•Actiuni:
– Recomandaride testesitratamente impreuna cu motivati aacestora.

2013 Probleme si metode ale asistentului diagnostician
• Observareamanifestarilor defectelorsi determinarea ef ectelor
interventiilor.
• Cautarea in spatiultuturor defectelorsaubolilorposib ile.
• Explicarea rationamentului utilizatorului uman.
• Identificareaposibilelorcauze ale simptomelorprezen te, eliminareaaltor
cauze pe baza simptomelor prezente.
• Planificareatestelor sia tratamentelorpentruproblem eleidentificate.
• Formarea unor ipoteze despre problme si utilizareacunoas teriiimplicite
(engl. defaultknowledge ), ce nu este intotdeauna adevaratain mod
obligatoriu.
• Realizarea de rationamentecu incertitudini privind di spozitivulin
conditiile cunoasterii partialea stariiacestuia si a in certitudinilor privind
efecteletratamentelor,
• Invatarea despre asocierile dintre simptome si defecte, a efectelor
tratamentelor si a acuratetiitestelor.
2013 Domeniul infobotului
• Infobot = sistemde regasirea
informatiilor(engl. informationretrieval )
sau extragereainformatiilor
(engl. informationextraction ).
• Infobotulinteractioneazacu un mediu
informational si urmaresteextragerea de
informatii dintr-oretea de surse de
informatiicum ar fi Internetul, o
enciclopediemultimedia sau o retea de
biblioteci.
• Primesteinterogari de nivelinalt, exprimate intr-o ma nierainformala,
posibilin limbaj natural de la un agent uman neexperi mentatsau intr-un
limbaj formal de la un utilizatorexperimentat.
• Gasesteinformatia relevanta.
• Prezintainformatia utilizatorului uman intr-o manierac at maiinteligibila
de acesta.

2013 Intrarile si iesirile infobotului
•Cunoastereapriorica :
– Semnificatiacuvintelor, tipurile de sursede informa tii, accesulla surselede
informatii.
•Experientetrecute :
– Din cesursepot fiobtinutediverse informatii, vitez arelativa a diverselorsurse
(servere), preferinteleutilizatorilor.
•Obiective :
– Ce informatiitrebuiegasite, compromisuriintre costul cautariisivolumulsicalitatea
informatiilorgasite.
•Observatii :
– Informatia existentain diversele surse, sursele dispo nibile, incarcareadiverselor
conexiuni.
•Actiuni:
– Informatia gasita siprezentatautilizatoruluisisemnif icatia/relevantasa in raportcu
cerereautilizatorului.
2013 Problemele si metodele infobotului
• Interactiuneain limbaj natural.
• Reprezentareacunoasterii din domeniileinterogarilor .
• Explicarearaspunsurilor cat sia indisponibilitatii a numitor
informatii.
• Efectuarea de rationamentechiar si in prezentaunor inf ormatii
/ cunostinteconflictuale.
• Efectuarea de rationamenteimplicitepentru a descoper i unde
pot fi gasiteanumite informatii.
• Compromisuri intresurselede informatie ieftinesi nefi abilesi
scumpedar mai complete – compromis intre calitate si cost.
• Invatarealocatiilor undeau fostdescoperiteanumite
informatii si cepreferinteau utilizatorii.