Inteligência Artificial
Alex F. V. Machado
O que é Inteligência Artificial?
“Uma área de pesquisa que investiga
formas de habilitar o computador a
realizar tarefas nas quais, até o
momento, o ser humano tem um
melhor desempenho”.
Elaine Rich
Áreas de Apoio para IA
Sub-Áreas da IA
Redes
Neurais
Raciocínio
Baseado
em Casos
Agentes
Inteligentes
Computação
Evolucionária
Raciocínio
Baseado
em Regras
Outros
Lógica
Fuzzy
Robótica
Linguagem
Natural
Produção de jogos e histórias interativas
• Como modelar o ambiente físico e o
comportamento/personalidade dos personagens?
• Como permitir uma boa interação com usuário?
The Sims
FIFA Soccer
Controle de robôs
• Como obter navegação segura e eficiente, estabilidade,
manipulação fina e versátil?
• E no caso de ambientes dinâmicos e imprevisíveis?
HAZBOT: ambientes com
atmosfera inflamável
Automação de sistemas complexos
• Como modelar os componentes do sistema e dar-lhes
autonomia?
• Como assegurar uma boa comunicação e coordenação
entre estes componentes?
Busca de informação na Web
• Como localizar a informação relevante?
Previsão
• Como prever o valor do dólar (ou o clima) amanhã?
• Que dados são relevantes? Há comportamentos
recorrentes?
Detecção de Intrusão e Filtragem de Spam
• Como saber se uma mensagem é lixo ou de fato
interessa?
• Como saber se um dado comportamento de usuário é
suspeito e com lidar com isto?
Sistemas de Controle
• Como brecar o carro sem as rodas deslizarem em função da
velocidade, atrito, etc.?
• Como focar a câmera em função de luminosidade, distância, etc.?
• Como ajustar a temperatura da água em relação da quantidade de
roupa, fluxo de água, etc.?
Interface
• Como dar ao usuário a ajudar de que ele precisa?
• Como interagir (e quem sabe navegar na web) com
celular sem ter de digitar (hands-free)?
O que estes problemas têm em comum?
• Grande complexidade (número, variedade e
natureza das tarefas)
• Não há “solução algorítmica”, mas existe
conhecimento
• Modelagem do comportamento de um ser
inteligente (conhecimento, aprendizagem,
iniciativa, etc.)
Computadores fazem arte ...
... artistas fazem dinheiro?
•
Faturamento da indústria da IA:
–
–
–
–
•
2002: $11.9 bilhões
taxa de crescimento anual: 12.2%
projeção para 2007: $21.2 bilhões
fonte: www.aaai.org/AITopics/html/stats.html
Empresas especializadas em IA:
– http://dmoz.org/Computers/Artificial_Intelligence/Companies/
•
Grandes empresas desenvolvendo e utilizando IA:
– IBM, HP, Sun, Microsoft, Unisys, Google, Amazon.com, ...
•
Grandes empresas utilizando IA:
– www.businessweek.com/bw50/content/mar2003/a3826072.htm
– Wal-Mart, Abbot Labs, US Bancorp, LucasArts, ...
•
Órgãos governamentais utilizando IA:
– US National Security Agency
– Detran do Pernambuco ... não usa não 
Pluridisciplinaridade da IA
Tarefas
Inspiração
•Filosofia
•Matemática
• Lógica
• Proba. e Estat.
• Cálculo
• Pesquisa
Operacional
• Economia
• Sociologia
• Lingüística
• Psicologia
• Biologia
• Automação e
Controle
• Computação
tradicional
Problemas
• Busca heurística
• Representação
do conhecimento
e Raciocínio
automático
• Planejamento
• Aprendizagem e
Aquisição de
Conhecimento
• Sistemas
Multi-Agente
• Reconhecimento
de Padrões
Aplicações
• Jogos
• Sistemas
Especialistas
• Percepção
Computacional
• Visão
• Processamento
de Voz
• Integração de
Sensores
• Processamento de
Linguagem Natural
• Robótica
• Navegação
• Manipulação
• Classificação
• Previsão
• Monitoramento
• Diagnóstico e
Interpretação
• Conserto
• Escalonamento
• Alocação
• Filtragem
• Descoberta
• Design
• Controle
• Simulação
Definições da IA
Máquina que realiza tarefa:
 Pela qual não existe algoritmo
Máquina que utiliza técnicas
desenvolvidas em pesquisa de
IA
conhecido ou prático
 No entanto efetuada com alto
 Algum problema?
desempenho por humanos
Problema
Algoritmo
X
Abstrações de IA
+ P(A|B)
O que é um agente?
Definição geral mínima
• Qualquer entidade (humano, animal, robô, software):
–
–
–
–
Imersa ou situada em um ambiente (físico, virtual/simulado) e que,
Percebe esse ambiente através de sensores (olhos, câmera, socket)
Age sobre esse ambiente através de atuadores (mãos, roda, socket)
Possui objetivos próprios, i.e., estados do ambientes preferidos
(explícitos ou implícitos)
– Escolha suas ações em função das suas percepções para atingir seus
objetivos
• Ciclo de processamento:
–
–
–
–
Percebe P
Interpreta suas percepções I = f(P)
Escolha suas ações A = g(I,O) para atingir objetivos O
Executa A
O que é um agente?
Agente
Sensores
P
Ambiente
Atuadores
Interpretação
das percepções:
I = f(P)
Raciocínio
A
Escolha
das ações:
A = g(I,O)
1. Percepções ambientais
2. Percepções
comunicativas
Objetivos
1. Ações de alterações
ambientais
2. Ações perceptivas
3. Ações comunicativas
Agentes no mapa da
computação
Inteligência
Artificial
Engenharia
de Software
Agentes
Sistemas
Distribuídos
Agente
•
Intencionalidade:
x
Objeto
•
Sem objetivo próprio
•
Sem autonomia de decisão:
– Encapsula objetivos próprios
(mesmo que implicitamente) além de
dados e métodos
•
Autonomia de decisão
– Pode iniciar ação da sua própria
iniciativa para satisfazer seus
objetivos (pro-atividade)
– Pode negar-se a um pedido de ação
da parte de outro agente
(negociação)
•
•
•
Entrada e saída mais complexa:
sensores e atuadores
Continuidade temporal: sempre
monitorando o ambiente
Granularidade maior:
– Encapsula código do tamanho de
um pacote ou componente
– Composto de vários objetos quando
implementado no paradigma OO
– Executa apenas quando invocado
por outros objetos
– Executa sempre que invocado por
outros objetos
•
•
Entrada e saída: parâmetros e
resultado de métodos
Descontinuidade temporal: ativo
apenas durante invocação dos seus
métodos