MI 2003/1 - 1 Kiemelkedő alkalmazások Robotok: holdra szállás, Csernobil Sakkozó program Beszédfelismerés, nyelvi alkalmazások (fordítás)

Az előadások a következő témára: "MI 2003/1 - 1 Kiemelkedő alkalmazások Robotok: holdra szállás, Csernobil Sakkozó program Beszédfelismerés, nyelvi alkalmazások (fordítás)"— Előadás másolata:

1 MI 2003/1 - 1 Kiemelkedő alkalmazások Robotok: holdra szállás, Csernobil Sakkozó program Beszédfelismerés, nyelvi alkalmazások (fordítás)

2 MI 2003/1 - 2 Intelligencia: értelmi felfogóképesség, ítélőképesség (Magyar Értelmező Kéziszótár, 1972). Mesterséges: emberi tevékenységgel, beavatkozással alkotott, előidézett, történő. (Magyar Értelmező Kéziszótár, 1972)

3 MI 2003/1 - 3 Wechsler intelligencia-fogalma: az intelligen- cia az egyénnek az az összesített vagy globális képessége, amely lehetővé teszi, hogy célszerűen cselekedjék, hogy racioná- lisan gondolkodjék, és eredményesen bán- jék környezetével. Általános - speciális faktor. Emlékezés és gondolkodás.

4 MI 2003/1 - 4 Wechsler-teszt részei Verbális: ismeretek; helyzetek megértése; számismétlés; számolási feladat; összeha- sonlítás. Cselekvési: rejtjelezés; képrendezés; kép- kiegészítés; mozaikpróba; szintézispróba.

5 MI 2003/1 - 5 Filozófiai alapok: gondolkodó gépek?! Gyenge MI: lehet-e a gépi rendszerek cselekvését úgy alakítani, mintha intelligensek lennének? Erős MI: van- e a tudatosan cselekvő rendszereknek valódi tudatuk?

6 MI 2003/1 - 6 Turing teszt Kínai szoba Agyprotézis

7 MI 2003/1 - 7 Definíció 1: Izgalmas újszerű kísérlet, hogy a számítógépet gondolkodásra késztessük… tudatos gépek, e fogalom teljes és szószerű értelmében (Haugeland, 1985) Definíció 2: Az emberi gondolkodással asszociálható olyan aktivitások (automati- zálása), mint pl. a döntéshozatal, a problé- mamegoldás, a tanulás (Bellman, 1978)

8 MI 2003/1 - 8 Definíció 3: Az olyan funkciót teljesítő gépi rendszerek létrehozásának a művészete, amikhez az intelligencia szükséges, ha azt emberek teszik. (Kurzweil, 1990) Definíció 4: Annak tanulmányozása, hogy hogyan lehet számítógéppel olyan dolgokat művelni, amiben pillanatnyilag az emberek jobbak. (Rich and Knight, 1991)

9 MI 2003/1 - 9 Definíció 5: A mentális képességek tanlmányozása számítógépes modellek segítségével. (Charniak and McDermott, 1985) Definíció 6: Az észlelést, a következtetést és a cselekvést biztosító számítási mecha- nizmusok tanulmányozása (Winston, 1992)

10 MI 2003/1 - 10 Definíció 7: Egy olyan kutatási terület, amely a számítási folyamatok segítségével megkísérli megmagyarázni és emulálni az intelligens viselkedést. (Schalkoff, 1990) Definíció 8: A számítástudomány egy ága, amely az intelligens viselkedés automatizá- lásával foglalkozik. (Luger and Stubblefield, 1993)

11 MI 2003/1 - 11... think like humans (emberi módra gondolkodó rendszerek)... act like humans (emberi módra cselekvő rendszerek)... think rationally (racionálisan -észszerűen- gondolkodó rendszerek)... act rationally (racionálisan viselkedő rendszerek)

12 MI 2003/1 - 12 emberként gondolkodni: kognitív tudományok; hogyan működik az emberi agy? emberként cselekedni: Turing teszt. Nyelvfeldolgozás, tudásábrázolás, (automa- tikus) következtetés, (gépi) tanulás. Teljes Turing teszt: számítógépes látás, robotika.

13 MI 2003/1 - 13 észszerűen gondolkodni: formális követ- keztetési szabályok, logika. észszerűen cselekedni: észszerű ágens (agent) feltételezése. Ez lesz a mi megközelítésünk. „Észlelni és cselekedni” Az MI alapjai (önálló feldolgozás, RN 38- 46)

14 MI 2003/1 - 14 Történeti áttekintés Kialakulás (1943-56) McCullogh, Pitts, 1943: neuron modell, Hebb, 1949: tanulás e modellben Shannon, Turing, ötvenes évek eleje: sakkozó program Newell, Simon, 1956: Logic Theorist (Dartmouth - kéthónapos munkatalálkozó)

15 MI 2003/1 - 15 Kezdeti eredmények (1952-69) General Problem Solver (Newell, Simon) Samuel, ötvenes évek eleje: dámajáték Gelernter, 1959: Geometry Theorem Prover Robinson, 1965: rezolúció Rosenblatt, 1962: perceptron konvergencia tétel

16 MI 2003/1 - 16 „Visszaesés” (1966-74) Tudás hiánya, kevés mélyebb eredmény, al- kalmazás Kombinatorikus robbanás

17 MI 2003/1 - 17 Tudásalapú rendszerek (1969-79) Buchanan, 1969: DENDRAL, kémiai struktú- ra meghatározása Szakértői rendszerek MI iparrá válik (1980-88) PROLOG

18 MI 2003/1 - 18 Legújabb események (1987-) Neurális hálók visszatérése (1986-) Beszédfeldolgozás (HMM- Hidden Markov Modell) Természetes nyelvek megértése Mesterséges látás, robotika Gépi tanulás

19 MI 2003/1 - 19 Visszatérés az ágens-megfogalmazáshoz. Egy ágens észleli a kör- nyezetét és (vissza)hat rá, megváltoztatja azt. Észszerű ágens: vala- milyen hatékonysági mérték szerint a lehető legjobban próbálja a dol- gát tenni; eközben észlelések sorozatát dolgozza fel, és cselekszik. Mindent tudás? Az ideális észszerű ágens minden lehetséges észlelési sorozatra úgy cselekszik, hogy maximalizáljon valamilyen haté- konysági mértéket (függvényt), miközben felhasználja az adott észle- lési sorozatot és a saját maga rendelkezésére álló tudást (információt). Egyszerű ágensek: átkelés az úton; óra; négyzetgyök meghatározása. Fontos segédfogalom: önállóság - mennyire határozza meg a cselek- vését a saját tapasztalata (tudása). Az ágens szerkezete, összetétele: egy programból (hogyan fordítódjanak az észlelések cselekvéssé?) és egy számítási eszközből (ezt architektúrának fogjuk nevezni) áll.

20 MI 2003/1 - 20 Ágens: - Észlelések - Cselekvések -Célkitűzések - Környezet Műholdas képkiértékelő rendszer- Digitális képelemek (pixelek) - A képek értékelésének nyomtatása- Helyes értékelések - Műholdról érkező képek (Automata) taxi - Kamera, sebesség-mérő, GPS, mikrofon - Sebességváltoztatás, - váltás, fékezés, utassal beszélgetés - Biztonságos, szabályos, gyors utazások, haszon maximalizálása - Utak, más járművek, gyalogosok, utasok

21 MI 2003/1 - 21 Hogyan épülhet fel az ágens programja? Válasz-táblázat (lookup-table) nem elég. Az automata taxi példáján vizsgáljuk a következő négy alaptípust: - egyszerű, ’reflexeken’ alapuló ágens, - a világot figyelő, értelmező ágens, - céltudatos ágens, - hasznosságra is ügyelő ágens.

22 MI 2003/1 - 22 Hogyan függhet az ágens cselekvése a környezettől? (Önálló feldolgozás.) Pl. - determinisztikus - nem-determinisztikus

23 MI 2003/1 - 23 Problémák megoldása: itt az ágens egy olyan cselekvéssorozatot keres, amelyik egy adott állapothoz (cél? megoldás?) vezet el. A részletesebb megfogalmazáshoz pontosabban kell definiálni a problémát, a célt, a cselekvéssorozatot, illetve a megfelelő sorozat kiválasztásának a lépéseit (ez utóbbival fogunk igen részletesen foglalkozni, azt keresésnek (search) nevezve). Probléma: információk egy olyan halmaza, amelynek alapján eldönthető, mit kell tenni egy megfogalmazott cél eléréséhez. Ehhez kiindulási feltételünk: fizikai szimbólumrendszer-hipotézis (Newell, Simon, 1976). A realizáció részei: kezdőállapot, operátorok (vagy követő függvények) állapottér, utak, célállapot, útköltségek, megoldás.

24 MI 2003/1 - 24 Példák: útvonalválasztás - legrövidebb út Szegedről Nyíregyházára? nyolcas-kirakós játék Hanoi tornyai 8-királynő probléma sakkozás kriptoaritmetika vízöntős játék labirintusok bejárása n kecske, n farkas, k férőhelyes csónak

25 MI 2003/1 - 25 A nyolcas játékról, részletesebben: itt viszonylag egyszerű szabályok (=tudás a játékról) vannak. Hogyan tudjuk ezeket betartani? Adatstruktura + program! Bonyolultabb: sakkozás - itt több szabály van. Általános megoldási technika: kezdőállapotból indulva, szabályos lépésekkel nyerjünk. Hogyan valósíthatjuk ezt meg hatékonyan? A lehetséges sakk-tábla állásokból építsük fel az állapotteret, amelyben az állapotok között a lehetséges szabályos lépések biztosítják az átmeneteket. Kell még: mikor, mit lépjünk?

26 MI 2003/1 - 26 Más, egyszerűbb probléma: vízátöntés. Van két edényünk, egy négy és egy három literes. Amit tenni tudunk: tele tudjuk tölteni egy csapból bármelyik nem-tele edényt és át tudunk önteni egymásba, de közben semmilyen mérésre nincs lehetőségünk. Kérdés: hogyan érhetjük el, hogy a 4 literes edényben 2 liter legyen? Állapottér, célfüggvény definíciója könnyű. Milyen átmenetek (operátorok, szabályok) lehetségesek? Példa: (x, y)-ból (0, y) (a négyliteresből kiöntjük).

27 MI 2003/1 - 27 Példák Kiindulási állapot (honnan indulunk)Végállapot (mit kapunk) (x, y)(4, y) (x, y)(x, 3) (x, y)(4, y - (4 - x)) (x, y)(x - (3 - y), 3) (x, y)(x + y, 0) (x, y)(0, x + y)

28 MI 2003/1 - 28 Részletesen definiálni kellett: állapottér, kezdőállapot(ok), végállapot(ok), operátorok (szabályok). Emellett kell egy vezérlési stratégia (keresésnek), amelyik megmondja, hogyan alkalmazzuk az operátorokat (milyenek legyenek a levezetések)? A stratégiának mozgást (előrehaladást) kell biztosítania, és szisztematikusan (céltudatosan) kell a lehetőségeket végigkeresnie. Fontos jellemzői: teljesség (talál-e megoldást, ha van), idő- illetve tárbonyolultság, esetleges optimalitási kritérium kielégítése.