apostila de inteligencia artificial

apostila de inteligencia artificial

(Parte 1 de 16)

Apostila

CIC250 - Inteligência Artificial Álvaro Guarda

Ouro Preto - MG

Janeiro de 2006

Inteligência Artificial Álvaro Guarda 2

Sumário

Introdução3
1.1. Objetivos do Curso3
1.2. Evolução da Inteligência Artificial3
1.3. Áreas de Pesquisa da IA3
1.4. Referências4
Caracterização5
2.1. Discussão e Tentativa de Definição5
2.2. Comparação entre IA e Computação Convencional7
2.3. Automação de Atividades7
Resolução de Problemas8
3.1. Espaço de Estados8
3.1.1. Representação do Problema em Espaço de Estados8
3.1.2. Implementação da Representação do Problema em Espaço de Estados10
3.1.3. Métodos de Busca Cegos em Espaço de Estados10
3.1.3.1. Busca em Profundidade1
3.1.3.2. Busca em Profundidade Acíclica12
3.1.3.3. Busca em Extensão (Largura)12
3.2. Resolução de Problemas como Busca por Redução de Problemas15
3.3. Métodos de Busca Heurística16
3.3.1. Subida da encosta ("Hill-Climbing")17
3.3.2. Subida da encosta para a trilha mais íngreme ("Stepest-Hill-Climbing")18
3.3.3. Busca pela melhor escolha ("Best-First")19
3.3.4. Têmpera Simulada ("Simulated Annealing")25
3.3.5. Técnicas Evolutivas26
Sistemas Baseados em Conhecimento28
4.1. Propriedades de Sistemas de Representação do Conhecimento28
4.2. Formas de Representação do Conhecimento28
4.3. Sistemas de Produção (SP)29
4.4. Sistemas Baseados em Regras31
Introdução aos Sistemas Especialistas32
5.1. Componentes Básicos de um SE32
5.2. Arquitetura do Motor de Inferência3
5.3. Alguns Exemplos de Sistemas Especialistas36
5.4. Ferramentas de Desenvolvimento de Sistemas Especialistas38
5.5. Aquisição de Conhecimento38
5.6. Problemas39
5.7. Conclusões39
Engenharia de Conhecimento40
6.1. Metodologias de Desenvolvimento40
6.2. Atividades em um Sistema com IA40

6. 6.3. Etapas na Construção de um pequeno SE............................................................................................42

Inteligência Artificial Álvaro Guarda 3

1. Introdução

O termo “Inteligência Artificial” (IA) desperta interesse e muitas expectativas, freqüentemente equivocadas. Além do termo que é um tanto ambicioso, existe muito sensacionalismo sobre IA em revistas, jornais e inclusive em livros. Alguns exemplos de afirmações exageradas são:

"O homem vai tentar reproduzir o computador à sua imagem". Artigo "A revolução da IA" (Estado de Minas,

"O objetivo principal da IA é construir uma pessoa, ou mais humildemente, um animal", Charmiak e McDermott.

"Um computador é inteligente se possui qualquer uma das habilidades mentais que fazem uma pessoa ser considerada inteligente" [Araribóia88].

Assim, como as expectativas não são realistas, os resultados que são obtidos na área freqüentemente são muito mais tímidos do que se esperava. Isto gera uma certa de desconfiança por parte de pesquisadores de outras áreas e acaba até prejudicando o desenvolvimento da IA. Entretanto, a IA já desenvolveu muitas técnicas que são úteis nas mais diversas áreas: otimização, datamining, jogos, tradução automática, processamento de imagens, interface homem-máquina, etc.

1.1. Objetivos do Curso

No curso alguns tópicos são estudados procurando aprofundar os aspectos importantes, permitindo que o aluno possa dar continuidade ao estudo da área e aplicar os conhecimentos adquiridos de forma autônoma. Outros pontos são apresentados sem caráter formativo, mas procurando dar uma visão abrangente da área e de suas aplicações.

Ao final do curso o aluno deverá dominar diversos pontos da IA clássica e conhecer alguns tópicos avançados em IA. Em algumas partes do curso, além do conhecimento teórico, são abordados aspectos práticos, fazendo experimentações e implementando diversas técnicas.

1.2. Evolução da Inteligência Artificial

- 1960 Pré-IA

Lisp Sistemas de Produção (evolução de sistemas genéricos).

1960 - 1965 Período do entusiasmo Macsyma, Dendral

1965 - 1970 Período das Trevas Conscientização das limitações

1970 - 1975 Período da renascença

Hearsy, Mycin (ajudava a diagnosticar doenças no sangue, tinha 450 regras e fazia análise do sangue),

Prospector (fazia prospecção geológica), Prolog

1975 - 1980 Período da associação Áreas de aplicação

1980 -Período do empreendimento

Popularização de SE Ferramentas e Ambientes

1.3. Áreas de Pesquisa da IA

Processamento do Conhecimento (simbólico) o Modelagem e Representação o Métodos de Inferência o Sistemas Baseados em Conhecimento

Inteligência Artificial Álvaro Guarda 4 o Aquisição de Conhecimento o Aprendizado Computacional Redes Neuronais

Processamento de Linguagem Natural

Robótica Inteligente o Síntese de Voz o Percepção o Manipulação o Planejamento

1.4. Referências

O conteúdo desta apostila é fortemente baseado na bibliografia básica do programa da disciplina, CIC250 – Inteligência Artificial, [Rich93] e [Bratko90]. Diversas partes do texto também foram baseadas no material de aula do Prof. Elton Silva.

Inteligência Artificial Álvaro Guarda 5

2. Caracterização

2.1. Discussão e Tentativa de Definição

O termo “Inteligência Artificial” não é de fácil definição e há controvérsias entre vários pesquisadores. Abaixo são apresentadas algumas definições para as palavras que compõem o termo retirado do Dicionário Michaelis e outros.

Artificial • Produzido por arte ou indústria do homem e não por causas naturais.

• Que envolve artifício.

• Contrafeito, fingido, postiço.

• Feito pelo homem.

• Imitação.

• Oposto de natural.

• Tenta imitar o comportamento humano.

Inteligência • Faculdade de entender, pensar, raciocinar e interpretar; entendimento, intelecto.

• Compreensão, conhecimento profundo.

• Pessoa de grande esfera intelectual.

• Habilidade em fazer determinada coisa.

• Faculdade ou capacidade de aprender, compreender.

• Facilidade de adaptação.

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