AI_1_1

Sztuczna inteligencja jako dziedzina wiedzy

W tym rozdziale przedstawimy ró

spojrzenia na sztuczn

inteligencj

w tym takie, które okre

la j

jako

© F.A. Dul 2007

w tym takie, które okre

la j

jako

działanie racjonalne inteligentnych
agentów.

Człowiek – homo sapiens – jest jedyn

istot

Inteligencj

przypisuje si

człowiekowi oraz zwierz

tom.

Wybrane definicje inteligencji:

Czym jest inteligencja?

1.1 Czym jest sztuczna inteligencja?

• Inteligencja to to, co mierz

testy inteligencji (Boring)

• Inteligencja to zdolno

ść

rozwi

zywania problemów (Piaget)

• Inteligencja to dostrzeganie zale

ci, relacji (Spearman)

© F.A. Dul 2007

• Inteligencja to dostrzeganie zale

ci, relacji (Spearman)

• Inteligencja to zdolno

ść

uczenia si

(Ferguson)

• Inteligencja to ogólna zdolno

ść

adaptacji do nowych warunków

i wykonywania nowych zada

(Stern)

• Inteligencja to konstrukt teoretyczny odnosz

cy si

do wzgl

dnie

stałych warunków wewn

trznych człowieka, determinuj

cych

efektywno

ść

działa

, wymagaj

cych procesów poznawczych.

Warunki te kształtuj

w wyniku interakcji genotypu,

rodowiska

i własnej aktywno

ci człowieka. (Strelau)

• ...

Inteligencja nie jest wi

c poj

ciem jednoznacznym.

Niektóre pogl

dy na istot

inteligencji s

cz sprzeczne:

• Inteligencja to zdolno

ść

do twórczego, a nie tylko mechanicznego

przetwarzania informacji, czyli tworzenia zupełnie nowych poj

ęć

i ich nieoczekiwanych poł

cze

umiej

tno

ść

wykorzystuj

, a by

e posiadaj

tylko

niektórzy ludzie.

• Inteligencja to zdolno

ść

do przetwarzania informacji na poziomie

abstrakcyjnych idei (np. umiej

tno

ść

dokonywania oblicze

matematycznych lub gry w szachy).

Tak

inteligencj

posiadaj

równie

komputery (sztuczna

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

Tak

inteligencj

posiadaj

równie

komputery (sztuczna

inteligencja).

Na szcz

ęś

cie rozwijanie sztucznej inteligencji

(przynajmniej od strony praktycznej) nie wymaga
jednoznacznego definicji poj

cia inteligencji.

Okre

lenie dziedziny oraz istoty sztucznej inteligencji

e by

dokonane z kilku ró

nych punktów widzenia.

Sztuczna inteligencja to twórcza kontynuacja filozofii

Istnieje wiele definicji sztucznej inteligencji
uzale

nionych od sposobu jej postrzegania;

Definicja poznawcza - filozoficzna

Sztuczna inteligencja - Artificial Intelligence - AI

Najogólniejsze definicje AI odwołuj

do jej aspektów

poznawczych lub filozoficznych...

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

Sztuczna inteligencja to dziedzina zajmuj

ca si

analiz

liwo

ci kreacji sztucznych bytów

posiadaj

cych cechy inteligentne.

Sztuczna inteligencja to twórcza kontynuacja filozofii
w kierunku zrozumienia i budowy bytów inteligentnych.

Definicja poznawcza - konstruktywna

Definicja praktyczno - poznawcza

Sztuczna inteligencja jest to dział informatyki zajmuj

badaniami nad systemami inteligentnymi,

ich modelowaniem, konstrukcj

oraz wykorzystaniem

do wspomagania i substytucji pracy umysłowej człowieka
oraz do gł

bszego zrozumienia ludzkiego sposobu

Istniej

definicje bardziej praktyczne, traktuj

ce AI

jako dziedzin

techniczn

...

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

Sztuczna inteligencja to teoria i praktyka budowy
maszyn inteligentnych.

Definicja praktyczna - in

ynierska

oraz do gł

bszego zrozumienia ludzkiego sposobu

rozumowania.

Dzi

ki sztucznej inteligencji

mietnik (w nauce)

nie jest potrzebny...

Definicja zło

liwa

Nie wszyscy jednak zgadzaj

z tak górnolotnymi

i czołobitnymi okre

leniami ...

Co gorsza, nawet pionierzy staj

ostatnio

pesymstami ….

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

Artificial Intelligence is dead

... There are absolutely

no progress in understanding the nature of human
inteligence...

Marvin Minsky, 2006

pesymstami ….

Có

, punkt widzenia zale

y od tego, czego si

oczekiwało. Minsky

Ŝą

da chyba zbyt wiele...

Kiedy zatem nam, technikom, AI mo

e by

pomocna?

•

kszo

ść

zada

technicznych mo

na rozwi

metodami

Ró

ne punkty spojrzenia na sztuczn

inteligencj

•

AI jako kontynuacja filozofii;

•

AI jako nauka biologiczno-medyczna;

•

AI jako dział informatyki;

•

AI jako dziedzina in

ynierii;

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

•

kszo

ść

zada

technicznych mo

na rozwi

metodami

klasycznymi: analiz

, poprzez symulacje, za pomoc

teorii

sterowania;

•

Istniej

jednak zadania, które AI rozwi

zuje lepiej, np. analiza

mowy, analiza obrazu, gry strategiczne;

•

Metody AI s

niezast

pione w sytuacji, gdy brak jest pełnej

informacji o

rodowisku, gdy system jest autonomiczny,

a zwłaszcza wtedy, gdy powinien si

uczy

Postrzeganie sztucznej inteligencji ze wzgl

du na natur

lub kryteria oceny skuteczno

ci:

AI jako proces my

lowy (wnioskowanie) lub jako

zachowanie (działanie);

ocena skuteczno

ci AI według standardów zachowa

ludzkich albo według inteligencji idealnej (racjonalno

ść

)

Kombinacje powy

szych kryteriów prowadz

do czterech

punktów spojrzenia na sztuczn

inteligencj

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

W niniejszym kursie sztuczna inteligencja b

dzie

rozpatrywana jako działanie racjonalne.

lenie „ludzkie”

Działanie „ludzkie”

lenie racjonalne

Działanie racjonalne

punktów spojrzenia na sztuczn

inteligencj

• ”Rewolucja kognitywna” lat sze

ść

dziesi

tych: psychologia

oparta na przetwarzaniu informacji;

• Kognitywistyka wymaga teorii naukowych opisuj

cych

wewn

trzn

aktywno

ść

mózgu;

• Dwa podej

cia:

lenie „ludzkie”

Kognitywistyka - nauka o działaniu umysłu.

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

– Przewidywanie i testowanie zachowania si

istot

ludzkich - Cognitive Science - (top-down)

– Identyfikacja czynno

ci umysłowych na podstawie

danych neurologicznych - Cognitive Neuroscience -
(bottom-up)

• Oba podej

cia stanowi

obecnie odr

bne dziedziny i nie

zaliczane do głównego nurtu AI.

•

adna istniej

ca teoria kognitywistyczna nie zbli

a si

nawet do wyja

nienia inteligencji ludzkiej.

lenie racjonalne

Arystoteles: czym s

“wła

ciwe” argumenty logiczne oraz

procesy my

lowe?

Greckie szkoły filozoficzne rozwin

ły ró

ne formy logiki:

wprowadziły notacje logiczne, zasady wnioskowania;

Od logiki, poprzez matematyk

i filozofi

, wiedzie

Poszukiwanie „praw my

lenia”.

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

Kierunek logiczny w AI zmierza do budowy inteligentnych
systemów na bazie programowania logicznego.

Od logiki, poprzez matematyk

i filozofi

, wiedzie

bezpo

rednia droga do współczesnej AI.

Problemy podej

cia logicznego:

• Nie ka

de zachowanie inteligentne jest wynikiem

rozwa

logicznych;

• Jaki jest cel my

lenia? Jak powinno si

Kiedy maszyna zachowuje si

w sposób inteligentny?

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

Działanie „ludzkie”

Alan M. Turing (1912-1954)

Prekursor sztucznej inteligencji,
Matematyk, twórca informatyki,
kryptolog (złamanie „Enigmy”*)

Pionierska praca Turinga o sztucznej

© F.A. Dul 2007

Computing Machinery and Intelligence
(1950), Mind, 59, pp.433-460.

Czy maszyna mo

e my

Czy maszyna mo

e zachowywa

inteligentnie?

*) z udziałem Polaków: Mariana Rejewskiego, Jerzego Ró

yckiego i Henryka Zygalskiego

Pionierska praca Turinga o sztucznej
inteligencji

Test praktyczny inteligencji -”gra w imitacj

”- test Turinga

Człowiek

Kiedy maszyna zachowuje si

w sposób inteligentny?

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

Działanie „ludzkie”

© F.A. Dul 2007

Według Turinga maszyn

na uzna

za inteligentn

gdy człowiek-tester nie jest w stanie odró

odpowiedzi

maszyny od odpowiedzi innego człowieka.

Człowiek-tester

Maszyna

Koncepcja Turinga spowodowała przełom w podej

ciu

do badania sztucznej inteligencji.

Pytanie o istot

inteligencji zostało zast

pione ocen

zachowania - sprawdzaniem skutków bycia
inteligentnym.

Takie podej

cie, pozostawiaj

ce dylematy filozoficzne

naukom filozoficznym i psychologicznym, ułatwiło rozwój

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

Działanie „ludzkie”

© F.A. Dul 2007

Test Turinga jest jednak nieformalizowalny
matematycznie, niekonstruktywny i niepowtarzalny.

Jak dot

adna maszyna nie zaliczyła testu Turinga...

Takie podej

cie, pozostawiaj

ce dylematy filozoficzne

naukom filozoficznym i psychologicznym, ułatwiło rozwój
kierunku „technicznego” sztucznej inteligencji.

Dlatego Test Turinga nie stanowi obecnie narz

dzia

praktycznego sztucznej inteligencji.

Działanie „ludzkie”

Okazuje si

równie

e zaproponowana przez Turinga

gra w imitacj

odwołuje si

do najwa

niejszych

elementów sztucznej inteligencji „praktycznej”:

baz wiedzy,

Znaczenie koncepcji Turinga polega na zmianie sposobu
podej

cia do tworzenia sztucznej inteligencji.

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

baz wiedzy,

wnioskowania automatycznego,

rozumienia j

zyka naturalnego,

uczenia si

a tak

wizualizacji komputerowej,

robotyki.

„Zrobi

dobrze” - na podstawie posiadanych

informacji zrobi

to tak, aby osi

ąć

zamierzony cel.

Działanie racjonalne - „robienie czego

dobrze”.

Działanie racjonalne nie musi bazowa

na my

leniu -

e by

np. oparte na refleksie.

lenie stanowi jednak najlepsz

podstaw

działania

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

Działanie racjonalne

© F.A. Dul 2007

lenie stanowi jednak najlepsz

podstaw

działania

racjonalnego.

Działanie racjonalne ma dwie przewagi nad pozostałymi
trzema formami AI:

jest bardziej ogólne ni

lenie racjonalne,

jest łatwiejsze do sformalizowania.

Podmiotem działania racjonalnego jest agent racjonalny
zwany te

agentem inteligentnym.

Sztuczna inteligencja jako działanie racjonalne

Sztuczna inteligencja jako działanie racjonalne skupia si

na analizie agenta racjonalnego (inteligentnego).

Agent racjonalny wykonuje ’inteligentnie’’ powierzone mu
zadanie obserwuj

rodowisko i przeprowadzaj

c w nim

odpowiednie działania - realizuje funkcj

agenta.

Poj

cie agenta inteligentnego jest bardzo szerokie; mo

to by

zarówno pralka, robot przemysłowy, łazik

marsja

ski, jak i program komputerowy czy baza wiedzy.

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

© F.A. Dul 2007

agent „z refleksem”,

agent celowy,

agent logiczny,

agent planuj

cy,

agent ucz

cy si

odpowiednie działania - realizuje funkcj

agenta.

Agenci racjonalni dziel

na klasy w zale

ci od

metod u

ytych do realizacji funkcji agenta:

Niniejszy wykład po

cony jest omówieniu zagadnie

zwi

zanych z działaniem takich agentów.

W uj

ciu technicznym sztucznej inteligencji

podstawow

rol

pełni agent postaci

agent = architektura + program

1.1. Czym jest sztuczna inteligencja?

Architektura jest rozumiana jako układ
fizyczny zło

ony z wielu urz

dze

, w

którym główn

rol

pełni

komputer

© F.A. Dul 2007

„Inteligencja” jest implementowana w
postaci programów tworzonych dla agenta.

którym główn

rol

pełni

komputer

Dlatego w uj

ciu ”agentowym”

sztuczna

inteligencja wygl

da jak informatyka.

Sztuczna inteligencja opiera si

na dorobku wielu dziedzin

nauki i techniki.
Najwi

kszy wpływ na rozwój Sztucznej Inteligencji wywarły:

Filozofia,

Matematyka,

Ekonomia,

Neurobiologia,

1.2 Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

Neurobiologia,

Psychologia,

ynieria Komputerowa i Informatyka,

Teoria Sterowania i Cybernetyka,

Lingwistyka.

Sztuczna inteligencja czerpała (i nadal czerpie) z powy

szych

dziedzin odpowiedzi na podstawowe pytania jej dotycz

ce.

Omówimy pokrótce wpływ powy

szych dziedzin na powstanie

i rozwój sztucznej inteligencji.

• Filozofia

logika, metody wnioskowania, rozum jako
układ fizyczny, podstawy uczenia, j

zyk,

racjonalno

ść

;

• Matematyka

reprezentacja formalna i dowodzenie
algorytmów, rozstrzygalno

ść

i dost

pno

ść

algorytmiczna, prawdopodobie

stwo;

• Ekonomia

yteczno

ść

, teoria podejmowania decyzji;

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

Wkład poszczególnych dziedzin do sztucznej inteligencji:

© F.A. Dul 2007

• Ekonomia

yteczno

ść

, teoria podejmowania decyzji;

• Neurobiologia

czynniki fizyczne aktywno

ci umysłowej;

• Psychologia

zjawiska postrzegania i własno

motoryczne, techniki eksperymentalne;

• Informatyka

budowa szybkich komputerów;

• Teoria sterowania

układy maksymalizuj

ce wska

nik jako

• Lingwistyka

reprezentacja wiedzy, gramatyka;

Filozofia (428 p.n.e. – )

Czy wnioskowanie mo

e by

oparte na zasadach

formalnych?

W jaki sposób umysł wynika z fizycznego mózgu?

d bierze si

wiedza?

W jaki sposób wiedza prowadzi do działania?

Arystoteles – nieformalny system sylogizmów umo

liwiaj

wnioskowanie automatyczne na podstawie reguł i zało

wst

pnych.

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

wst

pnych.

Dualizm – materialne ciało i niematerialna dusza.
Materializm – nie ma duszy, wszystko jest materialne.
Empiryzm – cała wiedza pochodzi z do

wiadczenia.

Zasada indukcji – wyprowadzanie zasad ze zło

enia

elementów.
Pozytywizm logiczny – cała wiedza jest logik

powi

zan

z obserwowanymi sentencjami.
Teoria konfirmacji – pierwsza teoria umysłu jako procesu
obliczeniowego.

Matematyka (800 – )

Jakie s

formalne zasady wnioskowania?

Co mo

e by

obliczone?

Jak wnioskowa

przy niepewnej informacji?

Matematyka umo

liwia sformalizowanie idei filozoficznych.

Logika wywodzi si

od staro

ytnych Greków, ale jej

formalizacja nast

piła dopiero w XIX wieku (Boole, Frege,

Tarski).

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

Tarski).
Algorytmy równie

wywodz

od staro

ytnych Greków,

ale ich wła

ciwy rozwój nast

pił dopiero w wieku XX.

Kurt Gödel udowadniaj

c twierdzenie o niekompletno

wykazał,

e istniej

funkcje których nie mo

na obliczy

niejsze jest jednak to,

e niektóre funkcje obliczalne

mog

zbyt zło

one (intractable) aby mo

na je było

obliczy

w rozs

dnym czasie (NP-complete problems).

Teoria prawdopodobie

stwa umo

liwia formalizacj

problemów losowych opisanych niepełnymi modelami
teoretycznymi, z niepewnymi pomiarami, itp.

Ekonomia (1776 – )

Jak podejmowa

decyzje maksymalizuj

ce wyniki

działa

Jak to zrobi

, gdy inni w tym nie pomagaj

Jak to zrobi

, je

eli wyniki pojawi

w dalszej

przyszło

ci?

Ekonomia studiuje problem podejmowania decyzji w oparciu
o poj

cie u

yteczno

ci działa

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

Teoria podejmowania decyzji ł

czy probabilistyk

oraz

yteczno

ść

w celu formalizacji procesu podejmowania

wła

ciwych decyzji w warunkach niepewno

ci.

Teoria gier formalizuje podejmowanie decyzji w warunkach
konkurencji - innych agentów, których interesy s

odmienne.

Badania operacyjne rozwa

problem podejmowania

decyzji sekwencyjnych których skutki s

odsuni

te w czasie.

Teoria decyzji zadowalaj

cych (satisficing) okre

la najbardziej

prawdopodobne zachowania ludzkie.

Neurobiologia (1861 – )

W jaki sposób mózg przetwarza informacje?

Neurobiologia zajmuje si

poznaniem mechanizmów

fizycznych zwi

zanych z działaniem mózgu.

Nie ma obecnie w

tpliwo

ci,

e mózg jest siedliskiem

wiadomo

ci i my

lenia.

Wiadomo np.,

e mowa generowana jest w lewej półkuli

mózgowej.

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

Pomiar czynno

ci mózgu jest mo

liwy za pomoc

elektroencefalografu (EEG) lub funkcjonalnego obrazowania
rezonansu magnetycznego (fMRI).
Istniej

mapy obrazuj

ce wpływ poszczególnych obszarów

mózgu na sterowanie ró

nymi cz

ęś

ciami ciała.

Jednak nie wiadomo, gdzie mózg przechowuje informacje.
Najwi

ksz

zagadk

jest to, w jaki sposób zbiór komórek

(neuronów) mo

e mie

wiadomo

ść

i generowa

lenie?

⇒

Mózg powoduje my

lenie

(Sears, 1992).

Neurobiologia (1861 – )

W jaki sposób mózg przetwarza informacje?

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

Porównanie mózgu i komputera (w roku 2003)

Komputer

Mózg

Jednostki obliczeniowe

1 CPU, 10

bramek

neuronów

Jednostki pami

RAM 10

bitów

Dysk 10

bitów

neuronów

synaps

Cykl czasowy

-9

-3

© F.A. Dul 2007

Ok. roku 2020 pojemno

ść

pami

ci oraz liczba jednostek

obliczeniowych komputera dorównaj

mózgowi.

Równoległo

ść

przetwarzania informacji przez mózg jest jednak

nieporównanie wi

ksza, co czyni go znacznie (~100,000 razy)

sprawniejszym od komputera.
Dzieje si

tak mimo znacznie wolniejszego przetwarzania

informacji przez mózg.

Cykl czasowy

10 s

Pasmo

bitów/s

wie

enia pami

ci/s

Psychologia (1879 – )

W jaki sposób człowiek i zwierz

ta my

i działaj

Psychologia naukowa, stworzona przez Hermanna Helmholtza
i Wilhelma Wundta (1879) zajmuje si

badaniem my

lenia

i zachowa

człowieka metodami eksperymentalnymi

i teoretycznymi.
Behawioryzm (Watson) odrzuca istnienie procesów
my

lowych (wiedzy, przekona

, celowo

ci czy wnioskowania)

i bada zachowania istot

ywych jako reakcji na bod

ce.

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

i bada zachowania istot

ywych jako reakcji na bod

ce.

Behawioryzm nie jest jednak w stanie wyja

zachowa

człowieka.
Psychologia kognitywna (James, Bartlett, Craik) traktuje mózg
jako urz

dzenie przetwarzaj

ce informacje.

Psychologia kognitywna zakłada istnienie i obiektywno

ść

procesów my

lowych;

przekonanie czy celowo

ść

uwa

ane za równie obiektywne

cechy my

lenia człowieka jak temperatura czy ci

nienie

ce własno

ciami zbioru cz

stek.

Psychologia (1879 – )

W jaki sposób człowiek i zwierz

ta my

i działaj

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

W ramach psychologii kognitywnej Craik (1943) sformułował
trzy cechy agenta inteligentnego:

1. Bod

ce zewn

trzne musz

przekształcone do postaci

wewn

trznej.

2. Reprezantacja wewn

trzna jest przetwarzana poprzez

procesy poznawcze do innej postaci wewn

trznej.

3. Nowa reprezentacja jest przekształcana na działania.

© F.A. Dul 2007

3. Nowa reprezentacja jest przekształcana na działania.

Craik okre

lił te

podstawow

cech

agenta inteligentnego,

jak

jest optymalno

ść

działania zmierzaj

cego do osi

gni

cia

celu przy wykorzystaniu posiadanej wiedzy.
Nauki kognitywne zajmuj

opracowaniem i badaniem

modeli obliczeniowych psychologii pami

ci, j

zyka czy te

lenia.

Panuje wr

cz pogl

e teoria kognitywna powinna by

programem komputerowym opisuj

cym mechanizm procesu

lowego (Anderson, 1980).

ynieria komputerowa i Informatyka (1940 – )

W jaki sposób zbudowa

wydajne komputery?

Sztuczna inteligencja wymaga „inteligencji” i „maszyny”
– maszyn

tak

jest niew

tpliwie komputer.

Maszyny obliczaj

ce powstały ju

w XVI wieku: Pascal,

Leibniz; programowane od XVII wieku: Jacquard, Babbage.

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

tek arystokratyczno-romantyczny:

Ada Augusta Byron hrabina Lovelace (córka
poety lorda Byrona) jest uwa

ana za pierwsz

© F.A. Dul 2007

Nowoczesne komputery zostały wynalezione
w latach 40. XX wieku (Robinson, Zuse,
Turing, Atanasoff, Mauchly i inni).
Sztuczna inteligencja nie tylko korzysta z
komputerów jako mediów, ale tak

e zasila

informatyk

ideami, takimi jak np:

- podział czasu,

- komputer osobisty z oknami i mysz

- główne koncepcje j

zyków obiektowych.

poety lorda Byrona) jest uwa

ana za pierwsz

programistk

(maszyny Babbage’a).

Teoria Sterowania i Cybernetyka (1948 – )

W jaki sposób sztuczny byt mo

e działa

i sterowa

sob

Skonstruowanie przez Ktesibiosa (250 pne.) pierwszego
automatu – zegara wodnego – pokazało,

e nie tylko istoty

ywe mog

zmienia

swoje zachowanie w reakcji na zmiany

zachodz

ce w

rodowisku.

Cybernetyka (Wiener) formalizuje zagadnienia sterowania
dla układów ró

nego rodzaju: mechanicznych, elektrycznych,

biologicznych a nawet psychologicznych.

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

biologicznych a nawet psychologicznych.
Zachowanie celowe tłumaczone jest jako mechanizm
minimalizuj

cy bł

d pomi

dzy stanem aktualnym a stanem

docelowym.
Teoria sterowania (stochastycznego) ma na celu budow

układów maksymalizuj

cych wska

nik jako

ci.

Takie podej

cie jest charakterystyczne równie

dla sztucznej

inteligencji: maszyna inteligentna powinna działa

optymalnie.

Teoria sterowania próbuje tak

e bada

zwi

zki poomi

dzy

sterowaniem a

wiadomo

(Wiener, Russel, Craik).

Lingwistyka (1957 – )

Jak si

ma j

zyk do my

lenia?

Lingwistyka rozpatruje j

zyk od strony zachowa

zykowych

(Skinner) oraz struktur syntaktycznych (Chomsky).
Podej

cie syntaktyczne, bardziej analityczne, pozwala

na sformalizowanie j

zyka.

Umo

liwia to programowanie struktur j

zykowych.

Sztuczna inteligencja wraz z lingwistyk

tworz

lingwistyk

obliczeniow

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

obliczeniow

Przetwarzanie j

zyka naturalnego jest niezb

dne w sztucznej

inteligencji do komunikowania si

inteligentnej maszyny

z otoczeniem.
Innym obszarem zastosowania lingwistyki w ramach
sztucznej inteligencji jest automatyczne tłumaczenie tekstów.
Niezb

dna w sztucznej inteligencji reprezentacja wiedzy

w postaci mo

liwej do przetworzenia przez komputery jest

równie

domen

lingwistyki.

Sztuczna inteligencja jako poł

czenie wielu dziedzin nauki

i techniki.

Filozofia

Ekonomia

Lingwistyka

Matematyka

Sztuczna Inteligencja

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

Sterowanie

i Cybernetyka

Komputery

i Informatyka

Psychologia

Neurolbiologia

Komponenty sztucznej inteligencji: logika, teoria sterowania,
teoria podejmowania decyzji, informatyka, badania operacyjne
s

samodzielnymi dyscyplinami.

Czy zatem uznanie sztucznej inteligencji za now

dyscyplin

jest uzasadnione?

Według Russela i Norviga „sztuczna inteligencja uwzgl

dnia

zdolno

ci ludzkie:

samodoskonalenie, kreatywno

ść

, zdolno

ść

uczenia si

czy u

ywanie j

zyka do komunikowania si

których poszczególne dyscypliny nie maj

”.

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

których poszczególne dyscypliny nie maj

”.

Sztuczna inteligencja jako działanie racjonalne mo

e by

uwa

ana za nauk

informatyczn

Dlaczego zatem sztuczna inteligencja nie jest po prostu
działem matematyki stosowanej?

Według Russela i Norviga „sztuczna inteligencja wykracza
poza informatyk

i matematyk

, gdy

ma na celu

budow

maszyn inteligentnych

mog

cych działa

w zło

onym,

zmiennym

rodowisku.”

Sztuczna inteligencja ł

czy dorobek

ró

nych dziedzin próbuj

c wprowadzi

do nich

zdolno

ci ludzkie

: kreatywno

ść

samodoskonalenie, uczenie si

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

© F.A. Dul 2007

samodoskonalenie, uczenie si

komunikacj

za pomoc

zyka.

(Russel & Norvig)

Sztuczna inteligencja jako poł

czenie wielu dziedzin nauki

i techniki z adaptacj

zdolno

ci ludzkich.

Filozofia

Ekonomia

Lingwistyka

Matematyka

Sztuczna Inteligencja

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

Sterowanie

i Cybernetyka

Komputery

i Informatyka

Psychologia

Neurobiologia

Zdolno

ludzkie

Adekwatn

nazw

dla sztucznej inteligencji

rozumianej jako działanie racjonalne byłaby

„racjonalno

ść

obliczeniowa”

Jednak „sztuczna inteligencja” wydawała

1.2. Fundamenty sztucznej inteligencji

Jednak „sztuczna inteligencja” wydawała
si

twórcom dziedziny bardziej sugestywna

(zainteresowanie, fundusze...).

1.3 Historia Sztucznej Inteligencji

• p.n.e.

Staro

ytni: czy człowiek jest zdolny skonstruowa

maszyn

na wzór i podobie

stwo swoje?

Mity: o stworzeniu Pandory, Laodamii, o Pigmalionie;

• p.n.e.

Arystoteles; definicja człowieka: zwierz

wyposa

one

w logos - my

lenie, pojmowanie;

• 1630

Kartezjusz - dualizm ciała („res extensa”) i umysłu
(„res cogitas”) - umysł bez ciała, ciało bez umysłu;

• XVII w.

Thomas Hobbes - „... ka

da wiedza jest obliczaniem”

Prehistoria Sztucznej Inteligencji

• XVII w.

Thomas Hobbes - „... ka

da wiedza jest obliczaniem”

• 1710

Mechanicyzm de La Mettriego - „człowiek-maszyna”;
dusza nie istnieje; człowiek jest tylko mechanizmem;

• 1650

Maszyna Pascala - sumator mechaniczny.

• 1690

G.W. Leibniz - j

zyk oparty na zasadach arytmetyki,

maszyna arytmetyczna (u

ywana do lat 80. XX w!),

gramatyka uniwersalna; semantyczne dowodzenie
zda

, maszyna my

ca w sensie Leibniza.

• 1822

Maszyna Babbage’a - u

ycie kart z programem;

• 1835

Lady Ada Augusta Byron hrabina Lovelace -
„...maszyna nigdy nie wyjdzie poza program”

Dojrzewanie sztucznej inteligencji

1.3. Historia sztucznej inteligencji

Sztucznej Inteligencji historia współczesna

• 1943

McCulloch i Pitts: obwodowy model Boolowski mózgu;
Sugestia mo

liwo

ci uczenia neuronów.

• 1950

Minsky i Edmonds: pierwsza sie

neuronowa

– 40 neuronów wykonane z 3000 lamp pró

niowych

i ... celownika bombowego z samolotu B-24.

• 1950

Artykuł Alana Turinga
"Computing Machinery and Intelligence”;

"Computing Machinery and Intelligence”;
Test Turinga, uczenie maszyn, algorytmy genetyczne.

• 1956

Workshop w Dartmouth College (USA);
Narodziny Sztucznej Inteligencji jako dyscypliny;

1.3. Historia sztucznej inteligencji

Sztucznej Inteligencji historia współczesna

Uczestnicy:

John McCarthy (Princeton)
Nathaniel Rochester, Trenchard Moore,
Arthur Samuel (IBM)
Ray Solomonoff, Oliver Selfridge (MIT)

Narodziny sztucznej inteligencji

Ray Solomonoff, Oliver Selfridge (MIT)
Claude Shannon,
Allen Newell, Herbert Simon (Nobel’78 z ekonomii),
Marvin Minsky

Sformułowali oni kluczow

do dzi

dla AI hipotez

„Ka

dy aspekt uczenia si

, jak równie

inna własno

ść

inteligencji mog

w zasadzie

opisane tak precyzyjnie,

e mo

na b

dzie

zbudowa

maszyn

zdoln

do ich symulacji...”

John McCarthy zaproponował dla dyscypliny termin
"Artificial Intelligence”.

• 1952 – 69 Pojawiaj

pierwsze roboty;

• 1957

Herbert Simon:

„... zbudujemy w ci

gu dziesi

ciu lat

maszyny wnioskuj

ce i my

ce...”

• 1950 – 60 Pierwsze programy sztucznej inteligencji:

szachowy Samuela,
Logic Theorist Newella i Simona,
Geometry Engine Gelerntera;

1.3. Historia sztucznej inteligencji

Sztucznej Inteligencji historia współczesna

Entuzjazm i wielkie oczekiwania

Geometry Engine Gelerntera;

• 1965

Algorytm Robinsona do wnioskowania logicznego:
dowiódł twierdzenia którego matematycy udowodni

nie potrafili;

• 1950 – 67 Znaczny post

p bada

nad sieciami neuronowymi.

• 1966 – 73 Sztuczna inteligencja napotyka barier

zło

ono

obliczeniowej;

• 1966

Pesymizm w sprawie automatycznego tłumaczenia
tekstów:

„The spirit is willing but the flesh is weak”

English

⇒

усский ⇒

English

„The vodka is good but the meat is rotten”

1.3. Historia sztucznej inteligencji

Sztucznej Inteligencji historia współczesna

Otrze

wienie, pesymizm i realizm

„The vodka is good but the meat is rotten”

• 1969

Badania nad sieciami neuronowymi prawie zamieraj

;

• 1973

Pesymistyczny raport Lighthilla (UK) na temat
mo

liwo

ci rozwoju AI powoduje wstrzymanie

finansowania bada

w Wielkiej Brytanii.

1.3. Historia sztucznej inteligencji

Sztucznej Inteligencji historia współczesna

• 1969 – 79 Pojawiaj

pierwsze bazy wiedzy: D

ENDRAL

(chemia), M

YCIN

(medycyna), S

HRDLU

(lingwistyka)

;

Opracowywane s

systemy ekspertowe.

• 1980 –

Sztuczna inteligencja wkracza do przemysłu;
Systemy ekspertowe w firmach DEC, DuPont;
Projekt Pi

tej Generacji (Japonia) – niepowodzenie;

• 1981

Raport Alveya powoduje wznowienie finansowania

Wyj

cie z zastoju i rozwój

• 1981

Raport Alveya powoduje wznowienie finansowania
bada

AI w Wielkiej Brytanii.

• 1986 –

Renesans sieci neuronowych –

konekcjonizm

jako

alternatywa dla podej

cia symbolicznego w AI.

• 1987 –

Sztuczna inteligencja staje si

nauk

;

formalizacja metod i teorii AI; zmniejszenie roli intuicji;
Renesans podej

cia probabilistycznego.

• 1995 –

Pojawiaj

inteligentni agenci „zupełni”;

OAR

– pierwszy agent na

laduj

cy my

lenie ludzkie.

„Boty” internetowe – poszukuj

ce, konwersuj

ce,...

•

Planowanie autonomiczne i szeregowanie

Opracowany przez NASA dla sondy Deep Space One
autonomiczny program R

EMOTE

GENT

pozwala planowa

zadania oraz korygowa

bł

dy.

Innym przykładem jest oprogramowanie łazika marsja

skiego.

•

Gra w szachy

W roku 1997 komputer „Deep Blue” pokonał arcymistrza
szachowego Gari Kasparowa 3,5:2,5.

1.4 Sztuczna Inteligencja - stan aktualny

szachowego Gari Kasparowa 3,5:2,5.

W roku 2006 program „Deep Fritz” zainstalowany na laptopie

pokonał arcymistrza Vladimira Krammnika.

•

Autonomiczne sterowanie pojazdami

System wizyjny neuronowy A

LVINN

umo

liwił po treningu

autonomiczny przejazd sterowanego komputerem samochodu
N

przez całe USA (Pittsburgh - San Diego) (2850 mil, 98%

trasy).

•

Diagnostyka medyczna

Probabilistyczne programy diagnostyki medycznej s

w stanie

diagnozowa

wiele chorób na poziomie lekarza specjalisty.

Zdarzało si

e programy takie diagnozowały lepiej od

ekspertów, gdy

potrafiły uwzgl

dnia

wiele subtelnych

oddziaływa

ró

nych czynników.

•

Wielkoskalowe planowanie logistyczne

W czasie Pierwszej Wojny w Zatoce (1991) wojska USA u

ywały

oprogramowania D

pozwalaj

cego planowa

rozmieszczenie

1.4. Sztuczna inteligencja - stan aktualny

oprogramowania D

ART

pozwalaj

cego planowa

rozmieszczenie

wojsk, pojazdów i zaopatrzenia dla ~50,000 obiektów.
Planowanie trwało kilka godzin a nie miesi

cy, za

w ocenie

DARPA to jedno zastosowanie zwróciło z nawi

nakłady

poniesione na rozwijanie AI w okresie trzydziestu lat.

•

Dowodzenie twierdze

Metodami sztucznej inteligencji dowiedziono twierdzenia
Robbinsa (dotycz

cego teorii grafów), które opierało si

próbom

klasycznego udowodnienia przez wiele dziesi

tków lat.

•

Robotyka

Powszechne u

ycie robotów w przemy

le samochodowym.

Roboty inteligentne s

coraz cz

ęś

ciej u

ywane w mikrochirurgii.

System H

umo

liwia stworzenie trójwymiarowego obrazu

ciała pacjenta na podstawie którego robot precyzyjnie wstawia
protez

biodra.

•

Rozumienie j

zyka i rozwi

zywanie problemów

Program P

ROVERB

gra w puzzle słowne lepiej ni

kszo

ść

ludzi. Osi

ga to poprzez u

ycie słowników, baz słów, filmów,

1.4. Sztuczna inteligencja - stan aktualny

ludzi. Osi

ga to poprzez u

ycie słowników, baz słów, filmów,

ksi

ąŜ

ek, oraz innych

ródeł informacji pozwalaj

cych zrozumie

kontekst słów w zdaniach.

•

Systemy ekspertowe

Istnieje wiele systemów ekspertowych wspomagaj

cych

człowieka w nauce, technice i medycynie, np.:

ENDRAL

- do wyznaczania struktur molekuł na podstawie

spektrogramów masowych;

YCIN

- do diagnozowania zaka

;

ROSPECTOR

- do poszukiwa

geologicznych.

•

Czym jest inteligencja?

•

Co odró

nia byt my

cy od maszyny?

•

Czy maszyna mo

e by

inteligentna?

•

Czy maszyna my

ca mo

e by

tego

wiadoma?

•

eli ka

dy człowiek posiada inteligencj

a komputer pokonał

arcymistrza, to czy komputer ma inteligencj

1.5 Sztuczna Inteligencja − dylematy poznawcze

i etyczne

•

Czy inteligentne maszyny b

mogły podejmowa

działania

wbrew człowiekowi - dla jego dobra?

•

Czy w stosunku do maszyn my

cych powinna obowi

zywa

etyka lub moralno

ść

•

Czy my

cym maszynom powinny przysługiwa

prawa?

•

Czy roboty mog

zbuntowa

•

Czy roboty mog

Ŝą

praw pracowniczych, np. urlopów?

Podsumowanie

• Sztuczna inteligencja (Artificial Intelligence - AI) zajmuje si

badaniem mo

liwo

ci stworzenia bytów obdarzonych

cechami inteligencji.

• Sztuczna inteligencja jest dziedzin

multidyscyplinarn

obejmuj

: filozofi

, matematyk

, ekonomi

, informatyk

psychologi

, neurologi

, lingwistyk

, dyscypliny techniczne.

• Sztuczn

inteligencj

na uwa

za dziedzin

filozofii,

nauk

psychologiczno-medyczn

lub nauk

matematyczno-

nauk

psychologiczno-medyczn

lub nauk

matematyczno-

techniczn

• Zastosowania sztucznej inteligencji obejmuj

: budow

robotów autonomicznych, rozpoznawanie mowy, obrazów,
systemy eksperckie, gry, wnioskowanie automatyczne,
uczenie maszynowe, przetwarzanie j

zyka naturalnego ...

• Metody sztucznej inteligencji stosuje si

zwykle wtedy,

gdy brak jest adekwatnego modelu

wiata, gdy obiekt

musi działa

w nierozpoznanym, zmiennym otoczeniu lub

gdy wymagana jest autonomia jego działania.