Mi a mesterséges intelligencia, és tudnak-e a gépek gondolkodni?

Átírás

1 Dunaújvárosi Főiskola Informatikai Intézet Mi a mesterséges intelligencia, és tudnak-e a gépek gondolkodni? Dr. Seebauer Márta főiskolai tanár seebauer.marta@szgti.bmf.hu Ez egy vázlat, ami csak kiegészíti, de nem helyettesíti a kötelező jegyzetet!

2 Kötelező jegyzet: Irodalmi források Sántáné-Tóth Edit: Tudásalapú technológia, szakértői rendszerek. DF jegyzet. Dunaújváros, Ajánlott irodalom: Futó Iván szerk.: Mesterséges intelligencia. - Aula Kiadó, Stuart J. Russel - Peter Norwig: Mesterséges intelligencia. Modern megközelítésben. - Panem-Prentice Hall, Alison Cawsey: Mesterséges intelligencia. Alapismeretek. Panem, Borgulya István: Szakértői rendszerek, technikák és alkalmazások. - ComputerBooks, Fekete István - Gregorics Tibor - Nagy Sára: Bevezetés a mesterséges intelligenciába. - LSI Oktatóközpont, Budapest, Peter Flach: Logikai programozás. Az intelligens következtetés példákon keresztül. Panem, Egyéb források: Roger Penrose: A császár új elméje. Számítógépek, gondolkodás és a fizika törvényei. - Akadémiai Kiadó, Budapest, Mérő László: Észjárások. A racionális gondolkodás korlátai és a mesterséges intelligencia. Tericum Kiadó, O:meghajtó IN-801 könyvtárban elhelyezett anyagok Visual Rule Studio:

3 Mesterséges intelligencia - MI Mi is az az intelligencia? Tudnak-e a gépek gondolkodni? Milyen gépekről beszélünk? Mit jelent gondolkodni? Akkor mi is az a gépi intelligencia?

4 Kempelen Farkas ( ) sakkozó automatája Az automata 1854-ben Philadelphiában egy tűz során megsemmisült.

5 IBM Deep Blue 1996 Az IBM Deep Blue 1997 májusában legyőzte a sakkvilágbajnok Garri Kasparovot.

6 Kempelen Farkas beszélő gépe A gépet, amely franciául beszélt, 1773-ban mutatták be.

7 Az ember és környezete A emberi intelligencia az ember érzékeli a környezete ingereit ebből tapasztalatokra tesz szert, összefüggéseket fedez fel tanul és felejt érzelmeket fejez ki a problémák megoldására képes hatékonyan beavatkozni a környezetébe alkalmazkodik a változó szituációkhoz

8 Környezet észlelése, ingerek feldolgozása és cselekvés Hallás Látás Tapintás Ízlelés Szaglás Olvasás Emlékezés Mozgás Dr. Seebauer Márta Mesterséges intelligencia Tevékenységtervezés

9 Emberi képességek Vajon a szemünkkel vagy az agyunkkal látunk?

10 Kép- és hangfelismerés Dr. Seebauer Márta Mesterséges intelligencia

11 Az intelligencia meghatározása Jelentése latinul: Felfogó képesség Alkalmazkodó válaszadási képesség új szituációkban. (Cambridge Enciklopédia ) Az értelmi működés fokmérője. Elsősorban mint az egyénnek új körülményekhez való alkalmazkodó képessége mutatkozik meg, amely szorosan összefügg az előzőleg szerzett tapasztalati anyag alkalmazásával, a helyzet mozzanatainak széleskörű figyelembe vételével és a gondolkodóképességgel. (Új Magyar Lexikon)

12 Mennyi intelligenciát várhatunk el egy géptől? Természetes nyelvfeldolgozás - Natural Language Processing Tudásreprezentáció - Knowledge Representation Automatizált következtetés - Automated Reasoning Gépi tanulás - Machine Learning Gépi látás - Computer Vision Robotika - Robotics

13 Az MI különböző meghatározásai Olyan számítógépes rendszerek tanulmányozását és alkalmazását jelölő kifejezés, amelyek a köztudatban az emberi intelligenciának tulajdonított jellemzőket képesek szimulálni, mint pl. a tanulás, a következtetés, az intuíció és az önkorrekció. Ebbe a tárgykörbe tartozik a számítógép-tudomány több ága, pl. a kibernetika, az ismeretbázison alapuló rendszerek, a számítógépes nyelvészet, az alakfelismerés és a robotika.... (Cambrige Enciklopédia) The theory and development of computer systems able to perform tasks normally requiring human intelligence, (Oxford Dictionary) "Die KI hat sich zum Ziel gesetzt, Aufgaben, die nach allgemeinem Verständnis Intelligenz erfordern, vom Computer erledigen zu lassen (Kaltenbach, Reetz, Woerrlein: Das große Computer Lexikon) Teildisziplin der Informatik, die so unterschiedliche Problembereiche wie Bildverarbeitung, Robotik, Fließtext- und Spracherkennung, mechanische Beweise und anderes umfasst und auch die Konstruktion von Wissensbasierten Systemen einschließt. (Heinrich-Roithmayr: Wirtschaftsinformatik-Lexikon)

14 Emberi módon Racionálisan G o n d o l k o d ó C s e l e k v ő Izgalmas újszerű kísérlet, hogy a számítógépet gondolkodásra késztessük... tudatos gépek, e fogalom teljes és szószerinti értelmében. (Haugeland, 1985) Az emberi gondolkodással asszociálható olyan aktivitások [automatizálása], mint pl. a döntéshozatal, a problémamegoldás, a tanulás, (Bellman, 1978) Az olyan funkciókat teljesítő gépi rendszerek létrehozásának a művészete, amikhez az intelligencia szükséges, ha azt emberek teszik. (Kurzweil, 1990) Annak tanulmányozása, hogy hogyan lehet a számítógépekkel olyan dolgokat művelni, amiben pillanatnyilag az emberek a jobbak. (Rich and Knight, 1991) A mentális képességek tanulmányozása számítási modellek segítségével. (Charniak and McDermott, 1985) Az észlelést, a következtetést és a cselekvést biztosító számítási mechanizmusok tanulmányozása. (Winston, 1992) Egy olyan kutatási terület, amely a számítási folyamatok segítségével megkísérli megmagyarázni és emulálni az intelligens viselkedést. (Schalkoff, 1990) A számítógépes tudományok egy ága, amely az intelligens viselkedés automatizálásával foglalkozik. (Luger and Stubblefield, 1993)

15 Hardver és szoftver ágensek Dr. Seebauer Márta Mesterséges intelligencia

16 A számítástudomány, számítástechnikai eszközök és az MI fejlődése Mechanikus számológépek Számolótáblák Elektromechanikus és analóg gépek Neumann elvű digitális számítógépek

17 A számítástudomány, számítástechnikai eszközök és az MI fejlődése Nagygépes rendszerek Személyi számítógépek Lokális hálózatok és Internet Mobil kommunikáció Ipari alkalmazások Matematikai modellek Kezdeti lelkesedés Kudarcok Mikrorendszerek Intelligens ágensek Ambiens rendszerek

18 Milyen eszközről legyen szó? Az emberi idegrendszert szimuláló mesterséges neurális hálózat, amely képes minták alapján tanulni analóg módon következtetni Dr. Seebauer Márta Mesterséges intelligencia Neumann architektúrájú digitális számítógép, amely képes nagymennyiségű adatot korlátlan ideig tárolni azokon matematikai és logikai műveleteket gyorsan végrehajtani kulcs alapján gyorsan keresni kommunikációs hálózaton megbízhatóan továbbítani

19 Erős és gyenge MI

20 Szükség van-e gépi intelligenciára? Az MI célkitűzései Újszerű és hatékony problémamegoldás Folyamatos, monoton munkavégzés kiváltása Veszélyes vagy ember számára elérhetetlen helyeken történő problémamegoldás Fogyatékosok életminőségének javítása

21 Turing teszt 1950 Alan Turing A C A férfi? B nő? B

22 A C A férfi? B nő? B

23 Turing-teszt általánosítása A C A ember? B MI program? B 1990-ben Hugh Loebner $ pénzjutalmat ajánlott a Turing tesztet kiálló, és 2 000$-t az évente legjobbnak minősített számítógépes programnak. Dr. Seebauer Márta Mesterséges intelligencia

24 Az MI elméleti alapjai Az Mi nem rendelkezik saját elmélettel Filozófia (i.e. 428 napjainkig) Matematika (i.e. 800 napjainkig) Algoritmusok Logika Boole-algebra Gráf-elmélet Döntéselmélet Bizonytalanságelmélet Orvostudomány, pszichológia ( napjainkig) Kognitiv pszichológia Neurológia Számítógéptudomány( napjainkig) Nyelvészet (1957 napjainkig) Természetes nyelvek Számítógépes nyelvészet

25 Az MI előzményei ( ) 1943 Warren McCulloch und Walter Pitts: Mesterséges neuron modell 1949 Donald Hebb: Mesterséges neurális háló tanítási modellje 1950 Claude Shannon : Sakkprogram Neumann-típusú számítógépre 1951 Marvin Minsky und Dean Edmonds: SNARC az első neurális számítógép 1953 Alan Turing: Sakkprogram Neumann-típusú számítógépre 1956 Dartmouth College Russell und Whitehead: Principia Mathematica az automatikus tételbizonyítás elméleti alapjai Newell und Simon: Logic Theorist nemnumerikusan gondolkodó program John McCarthy: Mesterséges intelligencia elnevezés

26 Korai lelkesedés, nagy elvárások ( ) 1952 Arthur Samuel: Dámajáték programok öntanuló technika kifejlesztése 1956 februárjában bemutatták a TV-ben Newell és Simon: GPS általános problémamegoldó program A nyitott világ problémája kombinatorikus robbanáshoz vezet 1958 John McCarthy: LISP az MI egyik magasszintű programnyelve (List Processing) Cikk Programs with Common Sense Advice Taker - egy hipotetikus problémamegoldó program Friedberg: Genetikus algoritmusok 1959 Herbert Gelernter: Geometriai tételbizonyító program 1963 Marvin Minsky: Microworld Terry Winograd: SHRDLU természetes nyelvfeldolgozó program (1972) 1965 Joseph Weizenbaum: Eliza társalkodó program

27 A kombinatorikus robbanás az MI réme Kétszemélyes játékok 5 4 X O O X O X 3x3 Sakk Tic-Tac-Toe

28 Problémamegoldás az állapottérben Célállapotok Jól definiált állapotátmenetek műveletek Műveletek költsége Kiindulási állapot

29 Weizenbaum ELIZA programja Patient: I am so sad. Eliza: Why do you say you are so sad? Patient: My mother is ill. Eliza: Tell me something about your family. Patient: My father is a teacher, my mother too. Eliza: You seem to dwell on your family. Patient: My mother is in a hospital. Eliza: Are you hung up on your family? Patient: No, I tell you, why I m sad. Eliza: Is it because you are sad that you came to me? Patient: I hope you can help me. Eliza: Earlier you said you are sad.

30 Ha magyarul válaszolunk, kiderül a turpisság Patient: Az anyam beteg.. Eliza: Why do you say az anyam beteg? Patient: Korhazban fekszik. Eliza: Is it because your plans you say korhazban fekszik? Patient:.

31 Egy adag realitás ( ) 1966 Orosz-angol fordítóprogram kudarca: Shakespeare: Hamlet The spirit is willing but the flesh is week The vodka is good but the meat is rotten A szellem készséges, de a test gyenge Jó a vodka, de romlott a hús 1969 Bryson és Ho: Neurális hálózatok Backpropagation tanulási algoritmusa 1973 Lighthill-tanulmány következtében a brit kormány visszavonta a kutatási támogatást

32 Tudásalapú rendszerek a hatalom kulcsa? ( ) 1969 Buchanan: DENDRAL kémiai szakértői rendszer, az első szabályalapú rendszer Feigenbaum, Buchanan, Shrotliffe: MYCIN vérrel kapcsolatos fertőzéseket diagnosztizáló szakértő rendszer Certainty factor bizonyossági tényező Colmerauer: PROLOG első verziója - "Marseille Prolog" PROgramming in LOGic 1973 William Woods: LUNAR Információ lekérdezése az Apollo holdexpedíció kőzetmintáiról természetes nyelven 1975 Minsky a frémek ötlete 1979 Duda: PROSPECTOR molibdén kutatási szakértői rendszer

33 Az MI iparrá válik (1980-napjainkig) 1981 Japán 5. generációs projektje 1982 McDermott: R1 DEC számítógépkonfiguráló szakértői rendszere 1986-ra évi 40 millió dollár megtakarítást hozott a DEC-nek 1980 Új ipari robot projektek 1988-ra az MI-ipar forgalma 2 milliárd dollárra nőtt 1984 Douglas Lenat Cyc programja

34 Az MI alkalmazási területei Fejlesztési területek Logikai programozás Tudásalapú technológia Robotika Mesterséges látás/alakfelismerés Természetes nyelvmegértés és beszédgenerálás Gépi tanulás Mesterséges neurális hálók Alkalmazások Automatizált gyártás Biztonságtechnika Űrkutatás Tudásalapú rendszerek Döntéstámogató rendszerek Tervezés Orvosi rendszerek Automatikus programozás Játékprogramok