Inteligencia Artificial Inteligenica Artificial I Alejandro Permingeat Inteligencia Artificial de Russell y Norving 1° edición 1996 Parte I Capítulo I

Introducción Formalmente la Inteligencia Artificial se inicia hacia 1956, cuando se acuño el termino, no obstante a ello, ya se había estado hablando de esto durante 5 años. La inteligencia artificial se enfoca a: la comprension de entidades inteligentes la construcción de entidades inteligentes Alejandro Permingeat 2

¿Qué es la IA? Hay varias definiciones sobre Inteligencia Artificial, las cuales se pueden agrupar en cuatro categorías: Sistemas que actuan como humanos Sistemas que piensan como humanos Sistemas que piensan racionalmente Sistemas que actúan en forma racional Alejandro Permingeat 3

Actuar como humanos. Mediante la prueba de Turing se intenta ofrecer una satisfactoria definicion operativa de lo que es la inteligencia. Para atravesar esta prueba el sistema debería ser capaz de: procesar un lenguaje natural representar el conociminto razonar automáticamente realizar un autoaprendizaje. Alejandro Permingeat 4

Actuar como humanos. Para aprobar la prueba total de Turing, es necesario que además el sitema cuente con: vista robótica En el campo de la IA no se han hecho muchos esfuerzos para pasar la prueba de Turing. La nesecidad de actuar como los humanos se presenta cuando los programas de la IA deben interactuar con gente. Alejandro Permingeat 5

Pensar como humanos. Para poder decir si un programa piensa como humanos, primero se debe saber como piensan los humanos. Esto se puede hacer mediante: la instropección la realilzación de experimentos psicológicos Alejandro Permingeat 6

Pensar como humanos. A Newell y Simon lo que interesaba era seguir la pista de los pasos de razonamiento seguida por el programa y compararla con la ruta de seguida por sujetos humanos a los que se propuso los mismo problemas. En cambio a Wang le interesaba la obtension de respuestas correctas independientemente de cómo las obtenía el ser humano. Alejandro Permingeat 7

Pensar racionalmente. Aristóteles fue uno de los primeros que intentara codificar la “manera correcta de pensar”, mediante los silogismos (esquemas mediante el cual se llega a conclusiones correctas si se parte de premisas correctas). Hacia 1965, existían programas que podían describir en notación lógica y encontrarle solución. La tradición logicista elabora programas como el anterior. Alejandro Permingeat 8

Pensar racionalmente. El enfoque logisista tiene dos obstáculos importantes: Nos es facil recibir un conocimiento informal y expresarlo en términos formales. Cuando se resuelven problemas en la práctica, hay veces que se agotan la capacidad de cómputo. Alejandro Permingeat 9

Actuar racionalmente. De acuerdo con este enfoque, se considera la IA como el estudio y construcción de agentes reacionales. Un agente es algo capaz de percibir y actuar. El efectuar un inferencia correcta, no siempre depende de la racionalidad, porque existen situaciónes en las cuales no se puede considerar lo que correctamente debería hacerse, pero se debe actuar igual. Alejandro Permingeat 10

Actuar racionalmente. Para actuar racionalmente es necesario: contar con la capacidad de representar el conocieminteo y razonar en base a él. se capaces de generar oraciones comprensibles en lenguaje natural. No solo se aprende por erudición, sino que al profundizar el conocimiento de cómo funcionan las cosas en el mundo facilita concebir mejores estrategias para manejarse en él. Alejandro Permingeat 11

Fundamentos de la IA. La IA hereda de diversas ideas, puentos de vista y técnicas de otras disciplinas. Por ello veremos algo sobre: Filosofía Matemáticas Psicología Ingeniería computacional Lingüística Alejandro Permingeat 12

Filosofía. La historia de la IA comiensa en el año 450 a C. cuando Platón cita un diálogo en el que Sócrates deseaba un algoritmo que le permitiera diferenciar la piedad de la impidad. Aristóteles dio un paso mas al formular con mayor precisión las leyes que gobiernan la parte racional de la mente. El siguinte paso consiste en considerar la mente como un sistema físico: El dualismo (Descartes) sostenia que existe una parte de la mente que esta exenta de las influecia de las leyes físicas. El materializmo sostenie que todo el mundo (cerebro y mente) funciona sujeto a leyes físicas. Alejandro Permingeat 13

Filosofía. El otro paso fue determinar las fuentes del conocieminto. El moviminteo empírico sostiene que nada existe en la mente que no haya pasado antes por los sentidos. El principio de inducción sostiene que las reglas generales se obtienen por contacto con repetidas asocianciones entre sus elementos. El positivismo lógico sostiene que todo el conocieminto se puede caracterizar medinate teorías relacionadas con oraciones de observación, que corresponden a entradas sensoriales. El último elemento en esta descripción de la mente es la relación que existe entre conocimiento y acción. Alejandro Permingeat 14

Matemáticas. La lógica data de Aristóteles. Pero fue Boole quien introdujo su lenguaje formal para hacer inferencias lógicas. Gödel enunció el teorema de incompetez, el cual demostró que en cualquier lenguaje que tuviera la capacidad de expresar las propiedades de los números naturales, existen verdades a las que no se puede definir su validez por ningún algoritmo. Turing caracterizó exactamente aquellas funciones que si eran susceptibles de ser calculadas. Alejandro Permingeat 15

Matemáticas. Una nocion importante es la de intratavilidad: se llama así a aquella clase de problemas cuyo lapso necesario para su resolución de casos particuláres de dicha clase crece al menos exponencialmente con el tamaño de dichos casos. Otra nocion importante es la de reducción: es la transformación general de una clase de problemas a otra, de manera que la solución de la primera clase se obtenga reduciendo ésta a problemas que pertenecen a la segunda y resolviendo éstos. La teoría de la competez NP, demuestra la existencia de grandes clases de problemas canónicos de razonamiento y busqueda combinatoria que son NP completos, o sea, que cuya reducción posiblemente es intratable. Alejandro Permingeat 16

Matemáticas. Gerolamo Cardano fue quien conciebiera por primera vez la nocion de probabilidad. Bernulli consideró la probabilidad como un “grado subjetivo de creencia”, mas que como un indice objetivo de resultados. Bayes propuso una regla para la actualización de las probabilidades subjetivas a la luz de nuevas evidencias. En la teoría de las decisiones, se combinan la teoría de la probabilidad con la teoría de la utilidad, y se cuenta así con la primera teoría general que permite discernir entre acciones buenas y acciones malas. Alejandro Permingeat 17

Psicología. La psicología científica se inicio con los trabajos del medico alemán Hermann von Helmholtz, quien utilizó el método científico para el estudio de la vista humana. Wundt (su discípulo) inició el primer laboratorio de psicología experimental en la Universidad de Leipzig. Con el tiempo se observó que los datos obtenidos de las instropecciones en un laboratorio dado coincidían con las teorías precalecientes en dicho laboratório. El conductismo rechazaba toda teoría en la que intervenían procesos mentales, arguyendo que la instrospección no aportaba una evidencia confiable. Alejandro Permingeat 18

Psicología. La psicología cognoscitiva ponía énfasis en que la percepción entrañaba cieto tipo de inferencia lógica inconsciente. Craik establece tres condiciones fuendamentales para los agentes basados en el conociento: El esímulo deberá ser traducido a una representacion interna. Esta representación se debe manipular mediante procesos cognoscitivos para así derivar nuevas representaciones internas. Éstas a su vez, se retraducen en acciones Alejandro Permingeat 19

Ingeniería Computacional. La primera computadora programable en operación fue la Z-3. Atanasoff y Berry armaron la primera computadora electrónica llamada ABC. Aiken diseño en Hardvard las computadoras Mark I, II y III. Mauchly y Eckert diseñaron a ENIAC, la primera computadora digital, electrónica para uso general. La IBM 701 construida en 1952, fue la primera computadora que rindiera dividendos a su fabricante. Alejandro Permingeat 20

Ingeniería Computacional. Con cada generación de hardware de cmputación se han logrado aumentos en velocidad y capacidad y descensos de precios. La ingeniería logra duplicar su eficiencia cada dos años. La IA debe mucho al área de software de la informática, pues la ha dotado de sistemas operativos, lenguajes de programación y herramientas para escribir programas modernos. Sin embargo, tal deuda está compensada: la investigación en el área de la IA ha producido muchas ideas novedosas que han ido a parar a la informática. Alejandro Permingeat 21

Lingüística. Skinner publico Verval Behavior, una vasta y detallada explicación del enfoque conductista al aprendizaje del lenguaje. Chomsky demostró como la teoría conductista no abordaba el tema de la creatividad en el lenguaje. La teoría de Chomsky sí podía explicar lo anterior, y a diferencia de teorías anteriores, poseía la formalidad suficiente como para permitir su programación. Alejandro Permingeat 22

Lingüística. El principal problema es que el lenguaje es algo ambiguo; son muchas las cosas que aunque no se expresan, se interpretan tácitamente. La lingüística moderna y la IA nacieron al mismo tiempo, y se cruzaron en un campo híbrido llamado lingüística computacional o procesamiento del lenguaje natural y que se centra en el problema del uso del lenguaje. Alejandro Permingeat 23

Historia de la IA El primer rabajo de IA fue realizado por Warren McCulloc y Walter Pitt en 1943 (precursores de la tradición legacista y conexionesta). Marvin Minsky y Dean Edmons construyeron a SNArc, la primera computadora de red neural en 1951. Newell y Simon crearon un programa capaz de razonar en forma no numérica: Teórico Lógico (TL). En el taller de Darmoth en 1956 se adopto el nuevo nombre de Inteligencia Artificial propuesto para este campo. El programa Solucionador General de Problemas (SGP) fue el primero en incorporar el enfoque de pensar como humanos. Alejandro Permingeat 24

Historia de la IA McCarthy definió el lenguaje de alto nivel LISP, dominante en IA. Minsky introdujo el concepto de micromundos: dominios limitados de problemas limitados. Algunos problemas que se encontro la IA en la realidad: La mayoría de los métodos que funcionaban en uno o dos ejemplos, fallaban frente a problemas más variados o de mayor difucultad. La intratavilidad de muchos problemas que se estaban intentando resolver mediante la IA. Las limitaciones inherentes a las estructuras básicas que se utilizaban en la generación de la conducta inteligente. Alejandro Permingeat 25

Historia de la IA En las primera década de la investigación de la IA se utilizaban procedimientos llamados métodos débiles (mecanísmos de busqueda en los cuales se entrelazaban pasos de razonamiento elementales para encontrar soluciones completas). Un gran avance se realizó al incorporar el concepto de sistemas expertos. A partir de la decada del ’80 se comenzó a comercializar productos de inteligencia artificial. En 1988 la DEC había distribuido 40 sitemas expertos. En 1981 los japoneses anunciaro su plan de quinta generación para contruir computadoras con sistemas inteligentes lo cual despertó el apoyo de EEUU a sus cinetíficos de inteligencia artificial (se creo el MCC). Alejandro Permingeat 26

Historia de la IA Las redes neurales, luego de ser hechadas a un lado por la computacion se siguió desarrollando en otras áreas como en la física y en la psicología. A mediados de los ’80 hubo un nuevo despertar en las redes neurales cuando cuatro grupos distintos reinventaran el algoritmo de aprendizaje de retropropagación. Actualmente es más común: contruir sobre teorías ya existentes que proponer teorías totalmente novedosas tomar como base rigurosos teoremas o sólidas evidencias experimentasles más que la intuición temostrar la utilidad de las aplicaciones en el mundo real que crear ejemplos de juguete. Alejandro Permingeat 27