AI_0_1

POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY ENERGETYKI I LOTNICTWA

MEL

WYDZIAŁ MECHANICZNY ENERGETYKI I LOTNICTWA

WPROWADZENIE

DO SZTUCZNEJ INTELIGENCJI

NS 586

Dr in

. Franciszek Dul

Dr in

. Franciszek Dul

© F.A. Dul 2007

Wprowadzenie

© F.A. Dul 2007

Wprowadzenie

Na pocz

tek postaram si

Na pocz

tek postaram si

odpowiedzie

na pytania: czym

wła

ciwie jest sztuczna inteligencja,

wła

ciwie jest sztuczna inteligencja,

czy warto j

studiowa

, a je

li tak,

to dlaczego?

© F.A. Dul 2007

Uzasadnienie celu...

Wydaje si

ść

prawdopodobne,

Wydaje si

ść

prawdopodobne,

ze sztuczn

inteligencj

ecie

spotka

w przyszłej pracy.

spotka

w przyszłej pracy.

Warto zatem wiedzie

czym jest

Warto zatem wiedzie

czym jest

sztuczna inteligencja, gdzie i do czego

stosuje.

© F.A. Dul 2007

Sztuczna Inteligencja... o czym to jest?

•

Jest to dziedzina wiedzy zajmuj

ca si

poznaniem istoty

•

Jest to dziedzina wiedzy zajmuj

ca si

poznaniem istoty

inteligencji oraz prób

jej implementacji.

•

Głównym zadaniem sztucznej inteligencji jest budowa urz

dze

•

Głównym zadaniem sztucznej inteligencji jest budowa urz

dze

inteligentnych.

•

Sztuczna inteligencja ł

czy ró

ne dziedziny nauki i techniki:

•

Sztuczna inteligencja ł

czy ró

ne dziedziny nauki i techniki:

– filozofi

– matematyk

– psychologi

– ekonomi

– neurobiologi

– informatyk

– teori

sterowania i cybernetyk

– lingwistyk

, i inne...

•

Sztuczna inteligencja jest dziedzin

nie do ko

•

Sztuczna inteligencja jest dziedzin

nie do ko

sformalizowan

•

Istotn

rol

odgrywa w niej heureza.

© F.A. Dul 2007

•

Istotn

rol

odgrywa w niej heureza.

Sztuczna Inteligencja... o czym to jest?

•

Podstawowym obiektem sztucznej inteligencji jest

agent

•

Podstawowym obiektem sztucznej inteligencji jest

agent

inteligentny.

•

Agent inteligentny obserwuje, przetwarza informacje i działa.

•

Agent inteligentny obserwuje, przetwarza informacje i działa.

•

Agentem mo

e by

– robot,

– robot,
– pralka,
– program komputerowy,
– system ekspertowy,

– system ekspertowy,
– agent internetowy,...

•

Rzecz najwa

niejsza – sztuczna inteligencja jest coraz

ęś

ciej spotykana w nauce, technice i

yciu codziennym.

ęś

ciej spotykana w nauce, technice i

yciu codziennym.

© F.A. Dul 2007

Sztuczna Inteligencja... o czym to jest?

Sztuczna inteligencja ma dwa oblicza:

poznawcze

techniczne

Sztuczna inteligencja w wydaniu

poznawczym

Obiektem bada

nad inteligencj

jest

Obiektem bada

nad inteligencj

jest

wiadomo

ść

wiadomo

ść

powoduje powstanie

wiadomo

ść

powoduje powstanie

procesów my

lowych

Naturalnym medium inteligencji jest

mózg

Badanie inteligencji jest domen

neurobiologii

filozofii

© F.A. Dul 2007

filozofii

kognitywistyki

Sztuczna Inteligencja... o czym to jest?

Sztuczna inteligencja ma dwa oblicza:

poznawcze

techniczne

Sztuczna inteligencja w wydaniu

technicznym

Obiektami realizuj

cymi sztuczn

inteligencj

Obiektami realizuj

cymi sztuczn

inteligencj

algorytmy

Algorytmy s

implementowane jako

Algorytmy s

implementowane jako

programy

Podstawowym medium sztucznej inteligencji jest

komputer

Sztuczna inteligencja jest wi

c bardzo zbli

ona do

Sztuczna inteligencja jest wi

c bardzo zbli

ona do

informatyki

© F.A. Dul 2007

Sztuczna Inteligencja... o czym to jest?

Kierunek poznawczy AI

Próba zrozumienia istoty inteligencji poprzez

badanie własno

ci maszyn inteligentnych

Kierunek techniczny AI

Budowa bytów (maszyn) posiadaj

cych

cechy

wiadcz

ce o ich inteligencji

© F.A. Dul 2007

cechy

wiadcz

ce o ich inteligencji

Przykłady zastosowa

Sztucznej Inteligencji

Oto krótka lista zastosowa

sztucznej inteligencji:

•

inteligentny sprz

t AGD,

•

inteligentne mieszkania,

Oto krótka lista zastosowa

sztucznej inteligencji:

•

inteligentne mieszkania,

•

zabawki,

•

gry,

•

przemysłowe roboty monta

owe,

•

przemysłowe roboty monta

owe,

•

bazy wiedzy w medycynie, technice, geologii,

•

programy rozpoznawania mowy, pisma, obrazów,

•

programy rozpoznawania mowy, pisma, obrazów,

•

tłumaczenie tekstów,

•

systemy ucz

ce si

•

programy symulacyjne,

•

programy symulacyjne,

•

układy steruj

ce,

•

roboty mobilne: je

żą

ce, lataj

ce (UAV) i pływaj

ce (AUV),

••

agenci internetowi,

•

inteligentna bro

•

sondy kosmiczne, łaziki planetarne,

•

sondy kosmiczne, łaziki planetarne,

•

...

„WPROWADZENIE DO

SZTUCZNEJ INTELIGENCJI”

– OPIS PRZEDMIOTU

© F.A. Dul 2007

Sztuczna Inteligencja... Czego ma nauczy

Opis przedmiotu

Jest to przedmiot wykładany na wszystkich presti

owych uczelniach:

Berkeley, MIT, Stanford, Princeton, Harvard, Carnegie Mellon,
Politechnika Warszawska (Elektronika,

MEiL

) ...

Wykład ma da

ogólne poj

cie o istocie sztucznej inteligencji.

Po wysłuchani wykładu w zasadzie powiniene

•

umie

rozpozna

sztuczn

inteligencj

gdy si

na ni

natkniesz;

Politechnika Warszawska (Elektronika,

MEiL

) ...

•

umie

rozpozna

sztuczn

inteligencj

gdy si

na ni

natkniesz;

•

zna

najwa

niejsze zagadnienia które zostały rozwi

zane

metodami sztucznej inteligencji;

•

zna

najefektywniejsze metody sztucznej inteligencji;

•

zna

najefektywniejsze metody sztucznej inteligencji;

•

umie

oceni

które problemy mo

na i warto rozwi

za pomoc

metod sztucznej inteligencji;

•

potrafi

analizowa

i porównywa

ró

ne techniki sztucznej

•

potrafi

analizowa

i porównywa

ró

ne techniki sztucznej

inteligencji pod k

tem rozwi

zania konkretnego zadania;

Dowiesz si

tak

e troch

•

o problemach filozoficznych i etycznych sztucznej inteligencji;

•

o problemach filozoficznych i etycznych sztucznej inteligencji;

•

o istocie i tajemnicy my

lenia i

wiadomo

ci...

A poza tym...

© F.A. Dul 2007

A poza tym...

… mo

e b

dziesz bardziej skłonny wybaczy

domowej pralce

inteligentnej (?) jej zdumiewaj

ce zachowania!

Sztuczna Inteligencja – przewodnik po przedmiocie

Opis przedmiotu

•

Wst

– definicje inteligencji, sztucznej inteligencji;
– sztuczna inteligencja jako działanie racjonalne

⇒

agent inteligentny

– sztuczna inteligencja jako działanie racjonalne

⇒

agent inteligentny

– sztuczna inteligencja jako dziedzina wiedzy;
– zarys historii sztucznej inteligencji.

•

Agent inteligentny

•

Agent inteligentny

– definicja racjonalno

ci agenta, przykłady;

– struktura agentów: miara jako

ci,

rodowisko, siłowniki, czujniki;

– rodzaje agentów inteligentnych: refleksowy, refleksowy z modelem

wiata, celowy, logiczny, u

yteczny, ucz

cy si

;

•

Agent realizuje cele poprzez poszukiwania:

– poszukiwania nieinformowane i informowane;

– poszukiwania nieinformowane i informowane;
– rola heurystyk w poszukiwaniach;
– eksploracja - osi

ganie celów w nieznanym

rodowisku;

– poszukiwania z ograniczeniami;

– poszukiwania z ograniczeniami;
– poszukiwania z przeciwnikiem - gry;

© F.A. Dul 2007

Sztuczna Inteligencja – przewodnik po przedmiocie

Opis przedmiotu

•

Agent wnioskuje logicznie

– logika predykatów (propositional logic),
– logika pierwszego rz

du (first order logic),

– logika pierwszego rz

du (first order logic),

– wnioskowanie automatyczne.

•

Agent planuje działania

•

Agent działa w warunkach niepewno

•

Agent działa w warunkach niepewno

– niepewno

ść

rodowiska,

– sieci Bayesa,
– sieci decyzyjne;

– sieci decyzyjne;

•

Agent si

uczy:

– uczenie nadzorowane,
– uczenie nienadzorowane,

– uczenie nienadzorowane,
– uczenie z krytykiem,
– sieci neuronowe,

•

Agent komunikuje si

•

Agent komunikuje si

– przetwarzanie j

zyka naturalnego

© F.A. Dul 2007

Sztuczna Inteligencja – przewodnik po przedmiocie

Opis przedmiotu

•

Problemy filozoficzne i etyczne sztucznej inteligencji

– sztuczna inteligencja „słaba” i „mocna”;
– eksperyment „proteza mózgu” - kiedy zaczyna si

wiadomo

ść

– eksperyment „proteza mózgu” - kiedy zaczyna si

wiadomo

ść

– eksperyment „chi

ski pokój” - czym jest inteligencja?

– istota inteligencji i my

lenia,

– moralno

ść

i etyka sztucznej inteligencji,

– moralno

ść

i etyka sztucznej inteligencji,

– skutki społeczne sztucznej inteligencji.

•

Zastosowana sztucznej inteligencji

– rozpoznawanie obrazów,

– rozpoznawanie obrazów,
– rozpoznawanie mowy,
– reprezantacja wiedzy,
– tłumaczenie automatyczne,

– tłumaczenie automatyczne,
– robotyka,
– systemy ekspertowe,
– sterowanie obiektami.

– sterowanie obiektami.

© F.A. Dul 2007

Plan przedmiotu

Opis przedmiotu

1. Wprowadzenie - czym jest sztuczna inteligencja? ..........2

2. Agent inteligentny, jego rodzaje i

rodowisko..................2

2. Agent inteligentny, jego rodzaje i

rodowisko..................2

3. Agent d

ąż

y do celu i prowadzi gry ..................................8

4. Agent wnioskuje logicznie ...............................................4

4. Agent wnioskuje logicznie ...............................................4
5. Agent planuje działania ...................................................2
6. Agent działa w warunkach niepewno

ci.......................... 4

7. Agent si

uczy .................................................................4

8. Agent komunikuje si

w j

zyku naturalnym ....................2

9. Problemy filozoficzne i etyczne sztucznej inteligencji..... 2

10. Zastosowania sztucznej inteligencji.................................1

Tematy poznawczne

© F.A. Dul 2007

Tematy poznawczne

Tematy techniczne

Sztuczna Inteligencja... czym ró

ni si

od innych

przedmiotów?

Opis przedmiotu

przedmiotów?

•

Wiedza przekazywana w ramach przedmiotu ma charakter
bardzo ogólny.

bardzo ogólny.

•

W przeciwie

stwie do przedmiotów w

sko wyspecjalizowanych

(np. mechaniki) składa si

na niego cały wachlarz ró

nych

(np. mechaniki) składa si

na niego cały wachlarz ró

nych

dyscyplin.

•

Jest to przedmiot nastawiony zdecydowanie na przekazywanie
wiedzy, nie za

wiczenie umiej

tno

ci (jak np. statyka);

•

Jest to przedmiot nastawiony zdecydowanie na przekazywanie
wiedzy, nie za

wiczenie umiej

tno

ci (jak np. statyka);

•

Charakterem jest najbardziej zbli

ony do informatyki.

••

Tematyka przedmiotu wykracza do

ść

daleko poza obszary

uprawiane na MEiLu (np. lingwistyka).

© F.A. Dul 2007

Sztuczna Inteligencja - metody matematyczne

Opis przedmiotu

W celu lepszego przybli

enia charakteru zaj

ęć

podaj

list

działów

matematyki, które b

ywane w trakcie wykładu:

•

elementy teorii optymalizacji,

•

elementy teorii optymalizacji,

•

metody numeryczne,

•

elementy teorii grafów,

•

elementy teorii gier,

•

elementy teorii gier,

•

elementy teorii zło

ono

ci obliczeniowej,

•

logika:

– predykatów,
– pierwszego rz

du,

– pierwszego rz

du,

•

probabilistyka:

– sieci Bayesa,
– procesy Markowa,

– procesy Markowa,
– filtracja Kalmana

•

teoria sterowania, programowanie dynamiczne,

•

elementy gramatyki formalnej,

•

elementy gramatyki formalnej,

•

elementy teorii u

yteczno

ci,

•

i inne ...

Wszystkich nieco wystraszonych powy

list

piesz

uspokoi

Wszystkich nieco wystraszonych powy

list

piesz

uspokoi

– doło

żę

wszelkich stara

aby było prosto i zrozumiale!

Sposób prezentacji przedmiotu

Opis przedmiotu

•

Wykład b

dzie miał charakter multimedialny;

•

Podstawowe zagadnienia sztucznej inteligencji zostan

•

Podstawowe zagadnienia sztucznej inteligencji zostan

przedstawione w sposób ogólny.

•

Wybrane problemy zostan

omówione bardziej

•

Wybrane problemy zostan

omówione bardziej

szczegółowo;

•

Materiały wykładowe b

umieszczone w Internecie

•

Materiały wykładowe b

umieszczone w Internecie

http://strony.aster.pl/fdul

(z wyprzedzeniem jednego wykładu).

•

Dodatkowe informacje mo

na b

dzie znale

źć

w polecanej literaturze.

Niniejszy przedmiot ma na celu przede wszystkim

Opis przedmiotu

Niniejszy przedmiot ma na celu przede wszystkim

ogólne zapoznanie

słuchaczy ze sztuczn

inteligencj

Nacisk poło

ony zostanie na przedstawienie idei

oraz zastosowa

sztucznej inteligencji.

oraz zastosowa

sztucznej inteligencji.

Zagadnienia szczegółowe, algorytmy, itp.,
omówione zostan

jedynie informacyjnie.

omówione zostan

jedynie informacyjnie.

Tematyka b

dzie podzielona na dwie grupy:

filozoficzn

i techniczn

filozoficzn

i techniczn

W ramach grupy technicznej przedstawione
zostan

wybrane zagadnienia rozwi

zane

zostan

wybrane zagadnienia rozwi

zane

metodami sztucznej inteligencji.

LITERATURA

Pozycja podstawowa

Literatura

Stuart Russell, Peter Norvig; Artificial Intelligence: A Modern

Approach, Prentice Hall, New Yersey, 2003.

Second Edition.

Pozycja podstawowa

Approach, Prentice Hall, New Yersey, 2003.

Second Edition.

Russell

Berkeley

Norvig

NASA

Berkeley

Norvig

Google

Literatura

Pozycje uzupełniaj

Nilsson, N.J.; Artificial Intelligence:
A New Synthesis, Morgan Kaufmann 1998.

A New Synthesis, Morgan Kaufmann 1998.

Luger, G.F.; Artificial Intelligence:
Structures and Strategies for Complex

Structures and Strategies for Complex
Problem Solving, 5th ed. Addison Wesley,
2005.

2005.

Literatura

Pozycje uzupełniaj

Brighton, H.; Introducing Artificial
Intelligence (Introducing...), Totem

Intelligence (Introducing...), Totem
Books, 2004.

Winston, P.H.; Artificial Intelligence, 3rd
ed. Addison Wesley, 1992.

ed. Addison Wesley, 1992.

Literatura

Pozycje uzupełniaj

Jackson, P.C.; Introduction to Artificial
Intelligence, Dover, 1985

Intelligence, Dover, 1985

Dean, T.; Artificial Intelligence: Theory

Dean, T.; Artificial Intelligence: Theory
and Practice, Addison Wesley, 2002

Literatura

Pozycje uzupełniaj

Kasperski, M. J.; Sztuczna inteligencja,

Helion, Gliwice, 2003.

Rutkowski, L.; Metody i techniki sztucznej

inteligencji, PWN, 2005

Literatura

Czasopisma (najwa

niejsze)

Artificial Intelligence (Elsevier)

IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine

Intelligence (IEEE Computer Society)

IEEE Intelligent Systems (IEEE Inc.)

Literatura

Czasopisma (najwa

niejsze)

Computational Intelligence (Blackwell Publishing)

Journal of Artificial Intelligence Research

(AI Access Foundation)

International Journal of

Computational Intelligence
Theory and Practice

Literatura

Opis przedmiotu

Strona domowa kursu

www.aima.cs.berkeley.edu

Moja strona z konspektami wykładu

strony.aster.pl/fdul

Kilka nazwisk w AI

wiat

Alan Turing – Bletchley Park, Anglia, prekursor AI
John McCarthy – Stanford, weteran, współtwórca AI

wiat

John McCarthy – Stanford, weteran, współtwórca AI
Marvin Minsky – MIT, weteran, współtwórca AI
Herbert Simon – Carnegie, noblista, weteran, współtwórca AI

Herbert Simon – Carnegie, noblista, weteran, współtwórca AI
Alen Newell – Carnegie, weteran, współtwórca AI
John Searle – UC Berkeley, filozof AI
Hans Moravec – Carnegie Mellon, robotyk i filozof AI

Hans Moravec – Carnegie Mellon, robotyk i filozof AI

• • •

Stuart Russell – UC Berkeley

Stuart Russell – UC Berkeley
Peter Norvig – NASA Ames Research Center, Google

Kilka nazwisk w AI

Polska

Ryszard Tadeusiewicz – AGH w Krakowie (były rektor)
Włodzisław Duch – UMK w Toruniu

Polska

Włodzisław Duch – UMK w Toruniu

• • •

Jarosław Arabas – PW, EiTI
Adam Borkowski – IPPT PAN
Leszek Rutkowski – Politechnika Cz

stochowska

Marek Kasperski – ASP Gda

• • •

Artur Dubrawski – Carnegie Mellon University, Pittsburgh, USA

Przestroga i deklaracja

Poka

żę

stwu sztuczn

inteligencj

tak, jak jest

przedstawiana na

wiecie.

przedstawiana na

wiecie.

Tym z Pa

stwa, którzy po wysłuchaniu tego

wykładu poczuj

– by

e – nieco

wykładu poczuj

– by

e – nieco

zawiedzeni jego informatycznym charakterem

piesz

powiedzie

teraz: sztuczna inteligencja

po prostu taka jest...

A wi

zaczynamy...