INTELIGÊNCIA ARTIFICIALINTELIGÊNCIA ARTIFICIAL2284-ELE/5, 3316-IE/3Universidade da Beira Interior, Departamento de InformáticaHugo Pedro Proença, 2007/2008

Inteligência Artificialg

Objectivo de Longo PrazoObjectivo de Longo PrazoCriar programas / autómatos que se comportem inteligentemente.inteligentemente.

Capacidade de RaciocínioCapacidade de AprendizagemCapacidade de Comunicação

EntradasComandos Perguntas Pedidos PreferênciasComandos, Perguntas, Pedidos, Preferências

SaídasAcções, Respostas, Planos, Decisões

Conhecimento

O que distingue um comportamento inteligente O que distingue um comportamento inteligente de um reflexivo é a deliberação e a reflexão.

Um agente inteligente necessita de raciocinar sobre uma acção antes de a executar.

Análise do Estado do mundoObjectivos própiosEfeitos da acção e Inferência de nova informação

Requerida a capacidade de representar várias formas de conhecimentoformas de conhecimento.

Sintaxe?Semântica?

Representação do Conhecimentop ç

Conrad propôs a classificação de todos os Conrad propôs a classificação de todos os utilizadores de computadores em 3 tipos:

EngenheiroEngenheiro

Escritor

Cientista

Representação do Conhecimentop ç

EngenheiroEngenheiroNos primórdios dos sistemas computacionais, estes eram bastante

caros e com reduzida capacidade de armazenamento e processamento.

Foco dado ao pragmatismo: a informação tería que transmitida à máquina de um modo facilmente perceptível por esta.

Informação introduzida no computador era para o computador.Extremamente estruturada.

Pouca versatilidade.

Exemplos:H kHacker

Implementador de compiladores (Fortran,...

Implementador de File Systems e outros fundamentos dos sistemas computacionais.

Representação de Conhecimento: Modelo Relacional de Bases de Dadosp ç

Representação do Conhecimentop ç

EscritorA passagem para o segundo tipo de utilizador coincidiu com a revolução da Internet.Computador passa a ser visto mais como um meio de p pcomunicação do que o receptor final da informação.

Dados sobre Medicina, Biologia, Arquitectura, Desporto,... Quantidade de informação armazenada em computadores

i l b d f ó icresce exponencialmente, embora de forma um pouco caótica.XML, HTML, UML, CSL,...

Vivemos na chamada sociedade da informação. Fá il á i f ãFácil acesso á informação.Mais díficil é a concretização do maior benefício propiciado pela informação: o Conhecimento.

Representação do Conhecimentop ç

CientistaCientistaO seu objectivo é o de formalizar estruturas de

representação de conhecimento que suportem de formaadequada o manancial de informação existente.

Cálculo IntegralLinguistícagLógica...

Tarefa mais difícil que o originalmente esperadoTarefa mais difícil que o originalmente esperado.Suportará a transição para a sociedade do conhecimento.

Representação do Conhecimentop ç

A seguinte figura ilustra tecnologias e conceitos de g g grepresentação de conhecimento e interacção homem/máquina:

Extremidades Conceitos mais antigos.

Núcleo Conhecimento Pleno.Utópico ?

Representação do Conhecimentop ç

O raciocínio não se pode basear no vácuo.pÉ necessária a existência de conhecimentoMatematicamente, uma tarefa de raciocínio pode ser expressa da seguinte formaexpressa da seguinte forma:

{Base Conhecimento} |= Conclusão{ }

Questões{ }Em que linguagem {Base Conhecimento} e Conclusão

podem ser expressas ?Como se define |= ?

Representação do Conhecimentop ç

É imprescindível a representação de É imprescindível a representação de conhecimento no Domínio da Inteligência Artificial.

Factos e Regras podem-se… Representar através de linguagens simbólicas.Armazenar em bases de conhecimento.

Novos Factos podem ser dedutíveis a partir de antigos

Conhecimento

Em termos de um agente inteligente, o que é necessário / útil representar?representar?

Factos acerca do mundoTemperatura(1/1/2007, 18:55, 27º)p ( / / , , )

Definições e regrasSe Temperatura 2 Dias Consecutivos > 26º, ALARME

Bases de Conhecimento próprias e de outrosLucroActual(Próprio, 27€), LucroActual(Adversário, 45€)

Planos e ObjectivosObj i (L A l(P i X) L A l(Ad i Y) X>Y)Objectivo(LucroActual(Proprio,X), LucroActual(Adversario,Y), X>Y)

Graus de Certeza e IncertezaPrevisãoCotação(Hoje+1, Subida, 95%), PrevisãoCotação(Hoje+10, Subida, 55%).

Factos

Para representar factos pode usar-se uma linguagem p p g gformal (lógica de predicados de 1ª ordem)

Composta por objectos, propriedades, relações e regras.

Objectos. Denotam-se através de letras minúsculas e itálicas. Ex: josé denota a pessoa “José Mateus”.Propriedades. Composta por predicado e argumento. O predicado descreve a propriedade e o argumento é um objecto. Ex: masculino(josé).Relações. Descrevem-se através de propriedades com mais que um argumento. Ex: casal(josé, maria)

Bases de Conhecimento

Uma Base de Conhecimento é um conjunto de factos e jregras:

Exemplo (Base de Conhecimento Familiar)

masculino(josé) masculino(pedro) masculino(joão)feminino(ana) feminino(maria) feminino(rita)progenitor(josé ana) progenitor(maria ana)progenitor(josé, ana) progenitor(maria, ana)progenitor(joão, josé) progenitor(rita, josé)

Regras g

As regras servem para a inferência de conhecimento g pe permitem diminuir consideravelmente o número de factos explicitos na base de conhecimento.

O lOs argumentos são variáveis e representam-se por letras maiusculas.Exemplos:p

feminino(X) Λ progenitor(X,Y) mae(X,Y)progenitor(A B) Λ progenitor(B C) Λ homem(A) avô(A C)progenitor(A,B) Λ progenitor(B,C) Λ homem(A) avô(A,C)

Deduçãoç

Existem duas formas gerais de dedução: forward e g çbackward.Forward Deduction (Dedução Directa): Utilizada para provarfactos Parte se sempre de outros factos que por seremfactos. Parte-se sempre de outros factos que, por seremverdadeiros, garantem a veracidade dofacto a provar:

Forma geral: Λ 2 Λ N ARegra: A1 Λ A2 Λ... AN A

Factos: a1 Λ a2 Λ... aN

Facto dedutível: a

Exemplo:mae(maria, ana)

Deduçãoç

O processo de dedução directa é completamente não-direccionado, isto é, permite a dedução de novos factos potencialmente irrelevantes para o agente inteligente.

Número de novos factos potencialmente infinito.Existe uma outra forma de dedução mais orientada: a dedução inversa (Backward Deduction).

Parte-se da conclusão em que o agente está interessado e q gatravés das regras aplicadas inversamente, prova-se a veracidade dessa conclusão.Exemplo: “O João é avô do José?” {avô(joão, josé)}?

Λ Λ Sabe-se que progenitor(A,B) Λ progenitor(B,C) Λ homem(A) avô(A,C)Logo a nova necessidade é provar que

progenitor(joão,B) Λ progenitor(B,josé) Λ homem(joão)

Dedução Inversa Através de Factosç

Em cada passo da dedução, podem-se utilizar factos ou çregras:

Factos:Objectivo Antigo: A1 Λ Bj gFacto a1

Novo Objectivo: B

“B” poderá ser uma conjunção de outros objectosA dedução inversa termina com sucesso quando todos os factos estão verificados.

Ultimo objectivo: AFacto aResultado “true”

O facto inicial foi verificado

Dedução Inversa Através de Regrasç g

Regras:Objectivo Antigo: A1 Λ BRegra C A Novo Objectivo: C Λ B

Em cada passo da dedução, vão sendo aplicados factos ou regras, por forma a poder atingir o resultado pretendido. Árvore de Dedução

Sempre que em cada passo existe mais que uma regra ou facto aplicável geram-se várias possibilidades de dedução, sendo criada uma árvore de dedução e aplicada uma estratégia de primeiro em profundidade.

EI

1 4 6

2 3 5 7 8 9

Exercícios

Suponha a seguinte base de conhecimento:progenitor(jock morgan) progenitor(jock alasdair) progenitor(clark ann)progenitor(jock, morgan) progenitor(jock, alasdair) progenitor(clark, ann)progenitor(jock, hamish) progenitor(mairi, morag) progenitor(albert, ann)progenitor(mairi, alasdair) progenitor(mairi, hamish) progenitor(hamish, albert)progenitor(fergus, jock) progenitor(rhoda, jock) progenitor(hamish,clark)

it (f fl ) it ( h d fl )progenitor(fergus, flora) progenitor(rhoda, flora)masculino(fergus) masculino(jock), masculino(alasdair), masculino(hamish)feminino(rhoda), feminino(mairi), feminino(morag), feminino(flora)masculino(albert), masculino(dock), feminino(ann), feminino(clark)

i (A B) Λ f i i (A) (A B)progenitor(A,B) Λ feminino(A) mae(A,B)progenitor(A,B) Λ masculino(A) pai(A,B)progenitor(A,B) Λ progenitor(B,C) Λ masculino(A) avô(A,C)progenitor(A,B) Λ progenitor(B,C) Λ feminino(A) avó(A,C)pai(A,B) antepassado(A,B)pai(A,B) Λ antepassado(B,C) antepassado(A,C)

Exercícios

Escreva uma regra que defina as relaçõesTioTiaIrmãoIrmãoPrimo (direito)Primo

U d ét d d d d ã i d à i t Usando o método de dedução inversa, responda às seguintes questões:

“Mairi é antepassado de Ann”?Quais os filhos de “Jock”?Quais os primos de “Flora” ?