InteligenţăAr-ficialăCursurile1-2

Introducere,istoric,proiecte

Curs:DanCristeaLaboratoare:IonuţPistol(7gr.),Mădălina

Răschip(4gr.),MariusZbancioc(3gr.),DianaTrandabăț(2gr.)

Rostulacestuicurs

•  ÎnvățațisăconcepețisoluțiiînproblemedeIA•  DeprindețimetodeșitehnicideIA•  Proporțiajustăîntreceș-ușicepotdescoperi:gândiți–maimultdecâtaflați!

•  Dardacăamnevoiedeoinformație,ogăsesc!•  Uncursclăditînjurulunuiproiectșinuinvers•  Învațădinproiectevechi!•  Inventează,propunenoiproiecte!

Conținutulcursului

•  IntroducereîndomeniulIA(2c.)•  Prezintăoproblemă“grea”/”imposibilderezolvat”(1-2c.)

•  Proiecteazăinterac-vosoluție(4-6c.)•  PrezintăaltemetodedeIA,opartedineleavândolegăturăcuproiectul(restuldec.)

Orar•  Cursuri

–  I3BMarți8:00–12:00(C112)–  I3AMiercuri8:00–12:00(C112)

•  Laboratoare–  Pepaginileasistenților

•  Consultaţii– OricândmăgăsițilacabinetD.Cristea(511,et.3)

Notarea

•  Cerinţaminimădepromovare:50pct•  Nota:laborator(30pct)+proiect(30pct)+teza(30pct)•  Posibil:2-3extemporale,ptbonus•  NotafinalărezultăînurmadistribuțieipunctajelorpecurbaluiGauss

DefinițiaIA

•  IAesteş(inţa,parteainforma(cii,careproiecteazăsistemear(ficialecucomportamentinteligent–adicăsistemecemanifestăproprietăţipecareînmodobişnuitleasociemcuexistenţainteligenţeiîncomportamentuluman-înţelegerealimbajului,învăţare,raţionament,rezolvareaproblemelorş.a.m.d.

Barr,Feigenbaum,1981

Darceeinteligența?

…

Definițiainteligenței

•  CapacitateaindividuluideaseadaptaşidearezolvasituaţiinoipebazaexperienţeiacumulateanteriorDicţionarulExplica-valLimbiiRomâne(DEX)

InteligențaAr-ficială(IA)

•  Sepreocupădecreareademodelecomputaționalealecomportamentuluiinteligent(uman,darnunumai)–  programecaresăsecomporte(extern)similar–  testulTuring

agent inteligent

?

Sistemeinteligente

•  Sistemecaresăaibăuncomportamentinteligent–  interacționeazăcumediul=>sensibilelaschimbări–  comportamentrațional=>iaudecizii(încorelațiecucunoș-nțeleșicredințele)pentrua-șiîndepliniscopurile

–  învață=>îșiîmbunătățesccomportamentulîn-mp– DAR:luareadedeciziinuînseamnășideciziicorecte(careduclasucces),darcelpuținpotfiexplicate

Limitări(mo-vealeeșecului)

•  Impusede:–  constrângeridecunoaștere(limitărialemodelului)

–  constrângeriînacumulareadedatedeînvățare(AIboCleneck)

–  constrângericomputaționale(ex:joculdeșah)ècelmaibuncomportamentîncondițiiledate

TezeleIA

•  ComputɑţionɑlismulsɑutezɑtɑreɑIA(strongɑr(ficiɑlintelligence):putemrecreɑomintecutoɑteɑspectelesɑlepecɑlestrictcomputɑţionɑlă–  prinmɑnipulɑredesimbolurișicɑlcul,ɑşɑcumseîntâmplăînoricecɑlculɑtordigitɑl

TezeleIA

•  TezɑslɑbăɑIA(weɑk,cɑu(ousɑr(ficiɑlintelligence):putemsimulɑdoɑrɑnumiteɑspecteɑleminţii–  cɑlculɑtorulsedovedeștedoaruninstrumentcucareîncercămsăavemoînţelegeremɑiapropiatăderealitateɑfuncţionăriiminţiiumɑne.

NorbertWiener(1894–1964)

NorbertWiener:Cyberne(cs:OrControlandCommunica(onintheAnimalandtheMachine.Paris,(Hermann&Cie)&Camb.Mass.(MITPress);1948,2ndreviseded.1961

Explicănoțiuneadefeedback,inspiratădinstudiulsistemelorvii(biologie),cuaplicațiiîninginerie,economie,controlautomat–automa-că,ș-ințacalculatoarelor,neuroș-ință,organizareasocietății.

NorbertWiener

AlenMathisonTuring(1912–1954)

Turing,A.M.(1950),Compu-ngmachineryandintelligence,Mind,Vol.59,pp.433-460.

Ar-colulpoatefigăsitaici.Turing:1912-1954,UniversityofManchester,Na-onalPhysicalLaboratory,GovernmentCodeandCypherSchool(Britain'scode-breakingcentre),UniversityofCambridge

AlenTuring

ProgramareaînIA•  1951:primeleprogramedeIAlaUniv.ManchesterpeomașinăFerran-Mark1–  draughts/checkers/damedeChristopherStrachey

–  unprogramdeșahdeDietrichPrinz•  1955:SymbolicreasoningșiLogicTheoristdeAllenNewell(laureatNobelmaitârziu)șiHerbertSimon.•  LogicTheoristvademonstra38dintreprimele52teoremedincartealuiRussellandWhiteheadPrincipiaMathema(ca.

Sintagma“InteligențăAr-ficială”

•  1956:ConferințadelaDartmouthCollege,Hanover,NewHampshire,SUA,adoptă“Ar(ficialIntelligence”

•  Părințiifondatori:JohnMcCarthy,MarvinMinsky,AllenNewell,HerbertA.Simon.

Aniideaur1956-1974

•  Raționamentprinlogică–  demonstrareateoremelor:secredeacăvorputeafifolositeînmodelarearaționamentuluidebunsimț(common-sense)=>JohnMcCarthy,PatrickHayes

– maitârziu:prearigid,imposibilsămodelezeincer-tudinea

JohnMcCarthy(1927–2011)

•  ProfesorlaMITșiStanfordUniversity

•  Lisp–limbajulnatalalIA•  garbagecollec-on• …

JohnMcCarthy

•  1959:inventeazălimbajulLisp(garbagecollec(on)șicontribuielastandardulALGOL

•  1961:putereadecalculvafivândutăînviitorcaapașielectricitatea(u(litybusinessmodel)=>providerdeserviciiweb,gridandcloudcompu(ng

•  Inventeazămodelulde(me-sharingfărădecarenuarfifostposibilnimicînIT-ulmodern

•  2001:scriepoves-oara"TheRobotandtheBaby”=>potavea/simularoboțiisen-mente

Aniideaur1956-1974•  Raționamentprincăutare

–  soluțiagăsităîntr-unspațiualstărilor• NewellșiSimon:"GeneralProblemSolver”• RossQuillian:propunerețeleseman-ceînprelucrarealimbajuluinatural

–  1965,Simon:”Machineswillbecapable,withintwentyyears,ofdoinganyworkamancando."

–  1970,Minsky:"Infromthreetoeightyearswewillhaveamachinewiththegeneralintelligenceofanaveragehumanbeing."

Aniideaur1956-1974•  LISP

–  1958,JohnMcCarthy:limbajulna-valIA• calculsimbolic,nunumeric• structuradedate:lista• conceptuldeprogramarefuncțională:arezolvaoproblemă=aapelaofuncție

• garbagecollec(on

•  ELIZA–primulchaCerbot•  FonduriimportanteînSUAșiMareaBritanie

PrimaiarnăaIA:1974-1980•  Intractabilitate:sedovedeștecămulteproblemeinsferaIAsuntNP-complete

•  Limitarehard:calculatoarelenuausuficientămemorieșivitezădecalculpentruarealizacevacuadevăratu-ldinsferaIA

•  Acopiaraționamentuldebun-simț:enormdemultăinformațiedesprelume,unmecanismderaționamentîncondițiideincer-tudine

•  Fondurilesunttăiate!

Iarna1974-1980•  ParadoxulluiMoravec,Brooks,Minsky

–  contrarpresupunerilortradiționale,raționamentuldenivelînaltnecesităpuțineresursedecalcul,pecândabilitățiledeniveljosnecesităenormeresursedecalcul.• Moravec:"itiscompara(velyeasytomakecomputersexhibitadultlevelperformanceonintelligencetestsorplayingcheckers,anddifficultorimpossibletogivethemtheskillsofaone-year-oldwhenitcomestopercep(onandmobility."

• Pinker(TheLanguageIns(nct):“Asthenewgenera(onofintelligentdevicesappears,itwillbethestockanalystsandpetrochemicalengineersandparoleboardmemberswhoareindangerofbeingreplacedbymachines.Thegardeners,recep(onists,andcooksaresecureintheirjobsfordecadestocome."

Boom-ulanilor1980-1987

• Momentuldegloriealsistemelorexpert(MYCIN,DENDRAL,XCON,PROSPECTOR):–  capabilesăreproducăraționamentumanînsituațiispecifice(diagnos-cmedical,iden-ficareacompușilorchimici,depistareafraudelorbancare,determinareazăcămintelorminiere)

–  piațadeIA:peste1mlddolari

•  Reaparfinanțările–  Japonia:proiectulgenerațieiaV-a(Prolog)–  SUA:reacționeazăinves-ndmasivînprogramedecercetareînIA

Adouaiarnă:1987-1993

•  Cri-ciadusesistemelorderaționamentbazatpereguli–  suntincapabilesăseadaptezelanoicerințe/situații–  nupotraționaîncondițiideincer-tudine(parțialadevărat:v.raționamentfuzzybazatdereguli)

•  1987:eșeculdepiațăalmașiniiLisp(computereledeuzgeneralsuntmaiputerniceșimaiie�ine)

•  GenerațiaaV-adecalculatoarenuaconvins•  Dinnoufondurilesuntretrase!

Ul-miiani…

•  Putereadecalculacrescutformidabil…•  1996:DeepBlue(IBM)îlînvingepeGaryKasparov•  Rob-Cup•  datamining,bigdata•  GoogleCar

NoisintagmealedomeniuluiIA•  CyberPhysicalSystems(CPS)

–  sistememobiledotatecurețeledesenzori,montatepemecanismeinteligente,roboți

–  sensor-basedcommunica(on-enabledautonomoussystems:•  rețeledesenzoriwirelessmonitorizeazăaspectedemediutrimițânddatelaunnodcentral

• sistemeautomo-veautonome• monitorizărimedicale• sistemedecontrolaproceselor•  robo-cădistribuită• pilotareaautomatăaavioanelor

Industry4.0–ceadea4-arevoluțieindustrială

PrincipiileIndustry4.0

•  Interoperabilitate:–  abilitateamașinilor,echipamentelor,senzorilorșiaoamenilordeaseconectașiacomunicaviaInternetofThings(IoT)sauInternetofPeople(IoP).

•  Transparențăinformațională:–  abilitateasistemelorinformaționaledeacreaocopievirtualăalumiifiziceprindotareauzinelordigitalecudateculesedesenzori

Industrie4.0esteunproiectfinanțatdeGuvernulGermaniei,după2013

PrincipiileIndustry4.0

•  Assistanțătehnică:–  abilitateaCPSsdeaasistaomul,fizicsaudecizional

•  Deciziidecentralizate:–  abilitateaCPSsdealuadeciziiindependent,casistemeautonome;numaiîncazurideexcepții,interferențesauscopuriconflictuale,sarcinilesuntdelegatepenivelurisuperioare

methodedeautoop-mizare,autoconfigurare,autodiagnos-c,suportinteligentacordat

operatorilorumaniînmuncalortotmaicomplexă

NoisintagmealedomeniuluiIA

•  Smartdust(intelligentdust)•  sistemeformatedinfoartemultemicrosisteme

electromecanice(MEMS)–senzori,roboțișialte-puridedispozi-ve–carepotdetecta:lumina,temperatura,vibrații,magne-sm,elementechimiceetc.

•  aplicațiimilitareetc.

1998,UniversityofCalifornia,Berkeley:senzoriwirelesscuvolumde1mmc(mote).Înprezent:<1μm.TheUltra-FastSystems=>nanoelectronics=>smartspecks.

NoisintagmealedomeniuluiIA

⇒ Calculubicuu(ubiquitous/pervasivecompu(ng)

⇒ InternetofThings(IoT)

RickBelluzo(1996:generalmanagerofHewle�-Packard)”[pervasivecompu-ngis]thestagewhenwetakecompu-ngforgranted.Weonlyno-ceitsabsence,ratherthanitspresence.

IA–oamenințare?

•  ElonMusk,directorulexecu-vTeslaşiSpaceX:–  „Concurenţapentrusuperioritateaîninteligenţăar-ficialăvaficeamaiprobabilăcauzăaceluide-alIII-learăzboimondial”

•  ReacțielaVladimirPu-n:–  „inteligenţaar-ficialăesteviitorulîntregiiomenirii,nunumaialRusiei”.„Oricinevafistăpânînaceastăsferăvadeveniconducătorullumii”.

ProiectelecursuluideIA•  2003-2004:Simulareaunuijocdefotbal•  2004-2005:Sistemdetraducereautomată–modeluldetransfer•  2005-2007:PhiSociety–societățiprimi-vedeagențiinteligențiîn

compe-ție•  2007-2008:Casainteligentă•  2008-2009:Avatarumanvorbitor•  2009-2010:Extrageredeconținutseman-cdintexte•  2010-2012:Companion•  2012-2013:Let’stalkaboutbooks!•  2013-2014:MappingBooks:Let’sjumpoutofthebook!•  2014-2015:MyDailyLife•  2015-2016:Modelareaconș-inței•  2016-2017:ChatBot

Cumesteorganizatăac-vitatea?•  Clasaîmpărțită=>douăproiecte•  Ambeleproiectecuaceeașiarhitectură(module)•  Fiecaremodul:ogrupădestudenți•  Oechipăcomunăînambeleproiecte:specificațiilestandardelorinter-module,evaluarea,paginileproiectului

•  Notațiaperstudent=omediea3scoruri:personal,echipa,sistemul

•  Prezentăricompe--velasfârșitdesemestru•  Celemaibunesoluțiipresentateînconferințe•  Celpuținolucraredediplomălegatădetemaproiectului

•  Par-cipareaîncompe-ții…

Proiectulseriei2008-2009

•  Realizareaunuisistemderealitatevirtualăcapabilsăciteascăexpresivuntext

1.  componentădeinterpretareemoționalăaunuitext2.  componentădemodelaresoma-căaunuicap

expresiv(schelet,mușchi,piele,decorațiuni)3.  componentădemodelareamișcărilorbuzelor4.  componentădemodelareaexpresivitățiifeței5.  componentătext-vorbire6.  integrareaîntr-unsistem

Proiectulseriei2009-2010

•  Help-deskinteligent(dialogînlimbajnaturalasupraunuiuniversaldiscursului)

universul de cunoaştere sistemul de dialog

bază de cunoştinţe lingvistice

Proiectulseriei2009-2010extrageredeconținutseman-c

dintexte•  Sistemultrebuiesăfiecapabilsăsuporteundialogasuprainformațiilorconținuteîntr-untext

1.  lanțdepreprocesareatextului:împărțireaîncuvinte,segmentareaînfraze/propoziții,e-chetarealapartedevorbireacuvintelor,recunoaștereagrupurilornominale

2.  recunoaștereaen-tățilordediscurs3.  recunoașterearelațiilordenaturăseman-cădintre

en-tăți4.  integrarearelațiilorîntr-oontologie5.  procesareaîntrebăriloradresateontologiei

2010-2012:CompanionHelpyourmasterinanysitua-on

•  AnideaofProf.YorikWilks,Universi-esofSheffield&Oxford–two-mespar-cipantinEUROLAN–  anintelligentagentcapableto:

• “understand”thesitua-onyouhappentobein• serveyouaccordingtothenecessi-esofthissitua-on

ExampleofbehaviourofaCompanion

HelpYourMasterinAnySitua-onHYMAS

AdayofMichael’slife21September2012

HymasonYoutube

MichaelMichaelisaresearcherinIDIAP–Mar-gny.HelivesinLausanneanddriveshiscartoreachhisofficedaily.

WilliamWilliamisthedirectorofanins-tuteinZurich.MichaelisamemberofaprojectleadbyWilliam.

DanDanisaprofessorinIași.HeandMichaelareverygoodfriends,buttheyseeeachotherratherrarely.

SituaAon114September–aweekago

Williamfixesaprojectmee-ng.HeusesaGooglecalendar(sharedbythemembersoftheproject)topostthedetailsofthemee-ng,whilealsousingotherchannelsofdissemina-on.

Theeventno-cearrivesinMichael’scalendar

Michael’s Google calendar

Michael’sHymasbuildsaplan…5:00–W

akeup

6:00–Startdriv

ingto

Zurich

9:30–EnterZurich

10:00–En

term

ee-n

g

ACTION:setalarm•  For21September•  At5:00am

NOTIFICATION:alarmsetfor5:00inthemorningof21Sept.

Michael’s mobile

21September–1:35am,Zurich

•  Anambulanceisrunninginthenight…• Williamhadadiabetesstroke•  Heknowsitwouldbetoolatetocancelthemee-nginthemorning

•  So,heusestheHymasnetwork,distribu-ngamessage…

Williamtoall:Mee-ngon21September

10:00amcancelledApologies…

21September–1:35am,Lausanne

• MessagereceivedbyMichael’sHymas…

Michael’s mobile

Michael’sHymasdestroystheplan…5:00–W

akeup

6:00–Startdriv

ingto

Zurich

9:30–EnterZurich

10:00–En

term

ee-n

g

ACTION:resetalarmfor21Septemberat5:00am

ACTION:AcknowledgeMasterwhenawaken:

Alarmfor5:00reset!

Michael’s mobile

SituaAon221September–7:35am,Lausanne•  Jane,Michael’sgirlfriend,wantstomakeasurprisetoherfriend

•  SheinstructsherHymastosendtohisHymasAmyWinehouse’s“YouKnowI'mNoGood”

•  Michaelisdoinghismorningjogging•  HisHymasseizesthisac-vityèthejoggingsitua-onistriggered

•  Itstreamsthepieceindicatedbyafriendontohismobile

Michael’smobile

SituaAon321September–8:15am

•  Ataboutthis-meMichaelusuallyleaveshometogobycartohisoffice

•  HedrivesfromLausannetoMar-gny,IDIAP•  HisHymasrecognisesthedrivingsitua-onandcorrelateswiththe-meandthelearnedworkingdayac-vityèmorningDriveFromHomeToOffice

•  Itsendsaninterroga-onmessagetootherHymassesinthetrafficandgetsdata…

Michael’smobile

SituaAon421September–5:35pm

•  Dan,Michael’sgoodfriend,islivinginIași•  Thisa�ernoonhehasarrivedinMar-gny•  HisHymasrecognisesthestoppedInANewCitysitua-on

•  BothHymasesknowtheirMastershaven’tmeetformorethanayear

•  DanandMichaelreceiveno-fica-onsthattheyareinthesamecity

Michael’smobile

Dan’smobile