Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji
advertisement
Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Co to jest AI? (AI - Articial Intelligence) Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Dziedzina nauki maj¡ca za cel budowa¢ maszyny, oprogramowanie czy algorytmy przejawiaj¡ce cechy inteligentne. (John McCarthy 1955) Nie tylko wspóªczesna nauka Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Wizja obecna w kulturze od wieków: mity i legendy (np. automatony w Staro»ytnym Egipcie, Grecji, Chinach, Golem, etc.) literatura fantastyczna (np. Cyberiada Stanisªawa Lema) Wspóªczesny rozdziaª tej historii mniej wi¦cej od lat 60-tych, kiedy powstaªy odpowiednie komputery Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow uczenie si¦ (na przykªadach) Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow uczenie si¦ (na przykªadach) rozwi¡zywanie zªo»onych problemów Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow uczenie si¦ (na przykªadach) rozwi¡zywanie zªo»onych problemów adaptacja (do zmiennych warunków) Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow uczenie si¦ (na przykªadach) rozwi¡zywanie zªo»onych problemów adaptacja (do zmiennych warunków) wnioskowanie (na podstawie wiedzy i reguª) Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow uczenie si¦ (na przykªadach) rozwi¡zywanie zªo»onych problemów adaptacja (do zmiennych warunków) wnioskowanie (na podstawie wiedzy i reguª) percepcja (widzenie, sªyszenie) Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow uczenie si¦ (na przykªadach) rozwi¡zywanie zªo»onych problemów adaptacja (do zmiennych warunków) wnioskowanie (na podstawie wiedzy i reguª) percepcja (widzenie, sªyszenie) wiedza (reprezentacja) Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow uczenie si¦ (na przykªadach) rozwi¡zywanie zªo»onych problemów adaptacja (do zmiennych warunków) wnioskowanie (na podstawie wiedzy i reguª) percepcja (widzenie, sªyszenie) wiedza (reprezentacja) uogólnianie (zaobserwowanych przykªadów) Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow uczenie si¦ (na przykªadach) rozwi¡zywanie zªo»onych problemów adaptacja (do zmiennych warunków) wnioskowanie (na podstawie wiedzy i reguª) percepcja (widzenie, sªyszenie) wiedza (reprezentacja) uogólnianie (zaobserwowanych przykªadów) komunikacja (j¦zyk) Jakie s¡ aspekty inteligencji? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow uczenie si¦ (na przykªadach) rozwi¡zywanie zªo»onych problemów adaptacja (do zmiennych warunków) wnioskowanie (na podstawie wiedzy i reguª) percepcja (widzenie, sªyszenie) wiedza (reprezentacja) uogólnianie (zaobserwowanych przykªadów) komunikacja (j¦zyk) planowanie Interdyscyplinarno±¢ Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Bardzo interdyscyplinarna: informatyka matematyka lingwistyka lozoa (neuro)psychologia robotyka biologia Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Bardzo techniczna i podzielona na mocno wyspecjalizowane pod-dziedziny, pomi¦dzy którymi nie zawsze jest intensywna komunikacja. Podziaªy ze wzgl¦du na: rozwi¡zywane problemy, zastosowania stosowane podej±cia i narz¦dzia Podej±cia Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow symboliczne (logika, reprezentacja) statystyczne (dane, prawdopodobie«stwo) obliczeniowe (przeszukiwanie) Narz¦dzia Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow logika rachunek prawdopodobie«stwa optymalizacja ekonomia i teoria gier Test Turinga (czyli: Jak sprawdzi¢ czy maszyna/algorytm jest inteligentny?) Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Jednym z uznanych testów jest tzw. Test Turinga A i B komunikuj¡ si¦ w j¦zyku naturalnym (tekst) jeden z nich to czªowiek drugi to maszyna udaj¡ca czªowieka C obserwuje komunikacj¦ czy C potra rozró»ni¢ czªowieka od maszyny? (oczywi±cie Test Turinga dotyczy tylko niektórych aspektów inteligencji) »aden system nie przeszedª testu Turinga (jak dot¡d) Jak mniej formalnie sprawdza¢ czy maszyna/algorytm jest inteligentny? Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow (oprócz testu Turinga), przykªady: czy potra szybko rozwi¡za¢ zªo»on¡ ªamigªówk¦ czy potra gra¢ i wygra¢ w gr¦ (np. warcaby, szachy) czy potra przewidzie¢ pogod¦ obserwuj¡c warunki atmosferyczne czy potra przeby¢ samodzielnie pewien dystans w przestrzeni (pustynia, miasto?) czy potra rozpozna¢ czªowieka po twarzy, lub jego emocje, etc.? czy potra udowodni¢ twierdzenie matematyczne? Silna i sªaba AI Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow sªaba AI (w¡skie aspekty, konkretne wybrane problemy praktyczne) zdolno±¢ do rozwi¡zywania w¡skich, specycznych problemów adaptacyjno±¢ uczenie reprezentacja wiedzy z pewnej dziedziny wnioskowanie silna AI (inteligencja uniwersalna) powy»sze, oraz: ±wiadomo±¢ kreatywno±¢ auto-reeksja (nt. wªasnych ogranicze«, itp.) ewolucja Silna AI jest wci¡» raczej mrzonk¡... (i mo»na zapyta¢ jaki byªby cel tworzenia silnej AI) Pocz¡tki wspóªczesnej AI Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow m.in. Alan Turing: teoria oblicze« maszyna Turinga (programowalna maszyna zdolna do uniwersalnych oblicze« manipuluj¡ca bitami: 0 i 1) Pocz¡tki AI Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow 1956: Konferencja w Darthmouth College, m.in.: John McCarthy, Marvin Minsky, Allen Newell, Arthur Samuel, and Herbert Simon... Zacz¦to pisa¢ programy które: wygrywaªy w warcaby same udowadniaªy twierdzenia matematyczne komunikowaªy si¦ po angielsku (pisemnie) Historia Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow 1958 perceptron (Rosenblatt) 1960-te: DARPA, du»e nansowanie 1969 Minsky, publikacja "Perceptrons"(odkryto powa»ne ograniczenia...) 1970-te: ochªodzenie (AI winter) 1980-te: odrodzenie systemy ekspertowe (wspomaganie decyzji, wiedza ekspercka), backpropagation, sieci Hopelda 1990-te: eksploracja danych, inteligentna diagnostyka medyczna Lub nieco inaczej Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow prehistoria (przed 1960 - pierwsze nowoczesne komputery) romantyzm (60-65) - optymistyczna wiara, »e sztuczna inteligencja dorówna ludzkiej w 10 lat... ciemno±¢ (65-70) - pesymizm renesans (70-75) - powstaj¡ pierwsze praktyczne systemy eksperckie wspóªpraca (75-80) - badania interdyscyplinarne: nauki ±cisªe, przyrodnicze, humanistyczne; ±rodowiska akademickie i przemysªowe komercjalizacja (80-) Niektóre spektakularne sukcesy AI Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Niektóre spektakularne sukcesy AI Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow 97 deep blue (wygrany pojedynek w szachy z arcymistrzem!) Niektóre spektakularne sukcesy AI Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow 97 deep blue (wygrany pojedynek w szachy z arcymistrzem!) 2005 DARPA grand challenge (131 mil pustyni!) Niektóre spektakularne sukcesy AI Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow 97 deep blue (wygrany pojedynek w szachy z arcymistrzem!) 2005 DARPA grand challenge (131 mil pustyni!) 2007 DARPA urban challenge (55 mil w mie±cie, rozpoznaj¡c znaki, przechodniów i ruch uliczny!) Niektóre spektakularne sukcesy AI Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow 97 deep blue (wygrany pojedynek w szachy z arcymistrzem!) 2005 DARPA grand challenge (131 mil pustyni!) 2007 DARPA urban challenge (55 mil w mie±cie, rozpoznaj¡c znaki, przechodniów i ruch uliczny!) 2011 system IBM Watson wygrywa z lud¹mi na wizji tele-turniej Jeopardy! Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow smartfony Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow smartfony wszechobecne kamery monitoringu Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow smartfony wszechobecne kamery monitoringu wyszukiwarki WWW Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow smartfony wszechobecne kamery monitoringu wyszukiwarki WWW gry Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow smartfony wszechobecne kamery monitoringu wyszukiwarki WWW gry inteligentne samochody Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow smartfony wszechobecne kamery monitoringu wyszukiwarki WWW gry inteligentne samochody inteligentne budynki Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow smartfony wszechobecne kamery monitoringu wyszukiwarki WWW gry inteligentne samochody inteligentne budynki inteligentne miasta Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow smartfony wszechobecne kamery monitoringu wyszukiwarki WWW gry inteligentne samochody inteligentne budynki inteligentne miasta inteligentne przedmioty (internet of things) Poza tym... Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow smartfony wszechobecne kamery monitoringu wyszukiwarki WWW gry inteligentne samochody inteligentne budynki inteligentne miasta inteligentne przedmioty (internet of things) (gdzie jest kres tego procesu ?, czy jest on koniecznie pozytywny?) Literatura (przykªady) Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Ogólnie o AI : G. Luger Articial Intelligence Sieci neuronowe, systemy ekspertowe, algorytmy genetyczne : M. Negnevitsky Articial Intelligence Uczenie maszynowe : P. Cichosz Systemy Ucz¡ce si¦ Witten et al. Data Mining NP-zupeªno±¢: Cormen et al. Introduction to algorithms Optimisation : C.Papadimitriou Combinatorial Optimisation Complexity: C.Papadimitriou Complexity Theory Peªne spektrum: (zmysªy-my±lenie-dziaªanie) Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow percepcja (sztuczne zmysªy: systemy widz¡ce, rozpoznawanie mowy i pisma, etc.) wiedza (reprezentacja wiedzy: reguªy, tabele decyzyjne, drzewa decyzyjne, ontologie) rozumowanie (logika, automatyczne wyci¡ganie wniosków, dowodzenie twierdze«) uczenie si¦ uczenie maszynowe: (ang. machine learning (ML)): z nadzorem (klasykacja, regresja), bez nadzoru (np. grupowanie)) komunikacja przetwarzanie j¦zyka naturalnego (natural language processing (NLP)): inteligentne wyszukiwanie informacji tekstowej, text mining, odpowiadanie na zapytania, tªumaczenie maszynowe, automatyczne zdobywanie wiedzy planowanie i rozwi¡zywanie zada« (przeszukiwanie, heurystyki, systemy wielo-agentowe, ewolucyjne, etc.) mobilno±¢ and manipulacja obiektami zycznymi, ruch (robotyka) Przyklady zada« rozwi¡zywanych przez AI Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow przewidywanie pogody grupowanie podobnych obiektów rozpoznawanie komend gªosowych wczesne wykrywanie raka w badaniu diagnostycznym identykacja twarzy na fotograi (lub wideo) wyj±cie z labiryntu uªo»enie prostej ukªadanki (albo np. kostki Rubika) gra w szachy lub inna gr¦ rozumienie j¦zyka, tªumaczenie, streszczanie, etc. autonomiczny robot wykonuj¡cy misj¦ badawcz¡ na Marsie Inne aspekty: Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow lozoczny (Czy maszyna mo»e naprawd¦ my±le¢? itp.) teoretyczny (ograniczenia wynikaj¡ce np. z twierdzenia Goedel'a) etyczny (Czy rozwój AI niesie tylko po»ytek czªowiekowi? Czy mo»e robi¢ krzywd¦? Czy mo»e by¢ szkodliwa dla ludzko±ci? A mo»e ju» tak cz¦±ciowo jest?) Przykªadowe pytania kontrolne: Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow wymieni¢ aspekty inteligencji test Turinga silna AI/sªaba AI elementy historii zastosowania wspóªczesne AI pozytywne i negatywne aspekty rozwoju AI dla czªowieka Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji (c) Marcin Sydow Dzi¦kuj¦ za uwag¦.
