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Fundamentos da Inteligência Artificial
Será apresentado um breve histórico das
disciplinas que contribuíram com idéias,
pontos de vista e técnicas para a IA.
Filosofia
-
Aristóteles (384-322 AC):
formas de raciocínio dedutivo (silogismo).
-
Ramon Lull (1315): propôs
que o raciocínio útil poderia ser conduzido
por um artefato mecânico.
-
Leonardo da Vinci (1452-1519):
projetou, mas não construiu, uma calculadora
mecânica.
-
Wilhelm Schickard (1592-1635):
construiu a primeira máquina de calcular conhecida.
Embora a mais famosa seja a Pascaline de Blaise Pascal.
-
René Descartes (1596-1650):
apresentou a primeira discussão clara da distinção
entre mente e matéria, e dos problemas que
surgem desta distinção.
-
Dualismo: sustenta que há
uma parte da mente humana (ou alma) que transcende
a natureza, isenta das leis físicas. Por
outro lado, os animais não possuem essa
qualidade dual.
-
Materialismo: sustenta que
a operação do cérebro de
acordo com as leis da física constitui
a mente.
-
Empirismo: caracterizou-se
pela frase: “Não há nada na
compreensão que não estivesse primeiro
nos sentidos.”
-
Princípio de indução:
as regras gerais são adquiridas pela exposição
a associações repetidas entre seus
elementos.
-
Doutrina do positivismo lógico:
sustenta que todo conhecimento pode ser caracterizado
por teorias lógicas conectadas, em última
análise, a sentenças de
observação – correspondem
a entradas sensoriais.
-
A teoria da confirmação:
tentava compreender como o conhecimento pode ser
adquirido a partir da experiência. Foi a
primeira teoria da mente como um processo computacional.
-
Conexão entre conhecimento
e ação: a inteligência exige
ação, bem como raciocínio.
Apenas pela compreensão de como as ações
são justificadas podemos compreender como
construir um agente cujas ações
sejam racionais.
Matemática (cerca de 800 até
a atualidade)
-
George Boole (1815-1864): definiu
os detalhes da lógica proposicional ou lógica
booleana.
-
Gottlob Frege (1848-1925): estendeu
a lógica de Boole para incluir objetos e relações,
criando a lógica de primeira ordem, que é
usada como sistema básico de representação
de conhecimento.
-
Euclides: criou o primeiro algoritmo
não-trivial, para calcular o maior denominador
comum (mdc).
-
David Hilbert (1862-1943): apresentou
uma lista com 23 problemas, onde o último deles
é o famoso problema de decisão –
que pergunta se existe um algoritmo para determinar
a verdade de qualquer proposição lógica
envolvendo números naturais.
-
Kurt Gödel (1906-1978): criou
o teorema da incompleteza onde mostra que, em qualquer
linguagem que descreva as propriedades dos números
naturais, existem afirmações verdadeiras
que são indecidíveis no sentido de que
sua verdade não pode ser estabelecida por qualquer
algoritmo.
-
Alan Turing (1912-1954): mostrou
que existem algumas funções que nenhuma
máquina de Turing pode calcular. Por exemplo,
nenhuma máquina pode determinar se um dado
programa retornará uma resposta ou se continuará
funcionando para sempre, dada uma certa entrada.
-
Noção de Intratabilidade:
um problema é chamado de intratável
se o tempo necessário para resolver instâncias
do problema cresce exponencialmente com o tamanho
das instâncias. Assim, até mesmos
instâncias moderadamente grandes não
podem ser resolvidas em tempo razoável.
-
Teoria da NP-Completeza: qualquer
classe de problemas à qual a classe de
problemas NP-Completos pode ser reduzida, provavelmente,
é intratável. Nos últimos
anos, a IA ajudou a explicar porque algumas instâncias
de problemas NP-Completos são difíceis
enquanto que outras são fáceis.
-
Teoria da Probabilidade: foi
descrita em termos dos resultados possíveis
de jogos de azar e se transformou em uma parte
valiosa de todas as ciências quantitativas,
ajudando a lidar com medidas incertas e teorias
incompletas.
Economia (de 1776 até a atualidade)
-
Tratamento matemático de
utilidade: a economia estuda como as pessoas fazem
escolhas que levam a resultados preferenciais.
-
Teoria de decisão: combina
a teoria da probabilidade com a teoria de utilidade
e fornece uma estrutura formal e completa para decisões
tomadas sob incerteza.
-
Teoria dos jogos: em alguns jogos,
um agente racional deve agir de forma casual, ou pelo
menos, deve parecer casual para os adversários.
-
Processos de decisão de
Markov: formalização de uma classe de
problemas de decisão seqüencial.
-
Satisfação: sustentou
a realização de tomadas de decisão
“boas o suficiente”, ao invés de
calcular uma decisão ótima, e assim,
forneciam uma descrição melhor do comportamento
humano real.
Neurociência (cerca de 1861 até
a atualidade)
-
Estudo do sistema nervoso –
particularmente do cérebro: deseja descobrir
o modo exato como o cérebro habilita o pensamento.
-
Estudo da afasia (deficiência
da fala): revigorou o campo e persuadiu a classe médica
da existência de áreas localizadas no
cérebro responsáveis por funções
cognitivas específicas.
-
Atualmente temos dados sobre o
mapeamento entre áreas do cérebro e
as partes do corpo que elas controlam ou recebem entrada
sensorial. Mas não compreendemos como outras
áreas do cérebro podem assumir o comando
de certas funções quando uma área
é danificada, e, nem como a memória
de um indivíduo é armazenada.
Psicologia (de 1879 até a atualidade)
-
Behaviorismo: rejeitava qualquer
teoria que envolvesse processos mentais com base no
fato de que a introspecção não
poderia fornecer evidência confiável.
Estudavam apenas os “estímulos”
dados a um animal e suas ações resultantes
ou “respostas”.
-
Psicologia Cognitiva: a visão
do cérebro como um dispositivo de processamento
de informações. Insistiam que a percepção
envolvia uma forma de inferência lógica
inconsciente.
-
Kenneth Craik (1943): especificou
os três passos fundamentais de um agente baseado
no conhecimento:
-
o estímulo deve ser
traduzido em uma representação interna
-
a representação
é manipulada por processos cognitivos para
derivar novas representações internas
e
-
por sua vez, essas representações
são de novo traduzidas em ações.
-
Ciência Cognitiva: teve
início em um seminário em setembro de
1956 no MIT (apenas dois meses após a conferência
em que a IA nasceu).
Teoria de Controle e Cibernética (de
1948 até a atualidade)
-
Norbert Wiener (1894-1964): foi
a figura central da criação da teoria
de controle. Assim, como Craik, ele e seus colegas
desafiaram a ortodoxia behaviorista, pois viram o
comportamento consciente como o resultado de um mecanismo
regulador tentando minimizar o “erro”
– diferença entre o estado atual e o
estado objetivo.
-
No final da década de 1940,
Wiener, McCulloch, Pitts e Von Neumann, organizaram
uma série de conferências que exploraram
os novos modelos matemáticos e computacionais
da cognição e influenciaram muitos outros
pesquisadores nas ciências do comportamento.
-
O livro de Wiener, Cybernetics
(1943), despertou o público para a possibilidade
de máquinas dotadas de inteligência artificial.
-
A moderna teoria de controle,
em especial o ramo conhecido como controle estocástico
ótimo, tem como objetivo o projeto de sistemas
que maximizam uma função objetivo
sobre o tempo. Isso corresponde aproximadamente à
nossa visão da IA: projetar sistemas que se
comportem de maneira ótima.
Lingüística (de 1957 até
a atualidade)
-
A Lingüística Moderna
e a Inteligência Artificial “nasceram”
aproximadamente na mesma época e cresceram
juntas, cruzando-se em um campo híbrido chamado
lingüística computacional
ou processamento de linguagem natural.
-
Grande parte do trabalho em representação
do conhecimento (o estudo de como colocar
o conhecimento em uma forma que um computador possa
utilizar) estava vinculado à linguagem e era
suprido com informações da pesquisa
em lingüística que, por sua vez, estava
conectada a décadas de pesquisa sobre a análise
filosófica da linguagem.
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