MESTERSÉGES INTELLIGENCIA ELEKTRONIKUS ALMANACH Ács, Gergely (BME) Altrichter, Márta (BME) Dr. Antal, Péter (BME) Czétényi, Benjámin (BME) Csávics, Adrienn (SE) Dr. Daragó, László (SE) Darvas, Dániel (BME) Dr. Dobrowiecki, Tadeusz (BME) Engedy, István Tamás (BME) Eredics, Péter (BME) Dr. Fodor, János (ÓE) Fodor, Tamás (BME) Galántai, Aurél (ÓE) Gáti, Kristóf (BME) Gémes, György (BME) Dr. Haidegger, Géza (Sztaki) Dr. Haidegger, Tamás (BME) Hajós, Gergely (BME) Hegedűs, Máté (BME) Héja, Gergely (BME)
Herber, Máté (BME) Horányi, Gergő (BME) Dr. Horváth, Gábor (BME) Hullám, Gábor (BME) Ilsinszki, Balázs (BME) Kamarás, Roland (BME) Kerémi, András (BME) Kiss, Tamás (BME) Korom-Vellás, Judit (BME) Kovács, Dániel (BME) Dr. Kutor, László (ÓE) Lamy, Mária (SE) Léczfalvy, Ádám (ÓE) Likker, Ádám (BME) Mészáros, Tamás (BME) Millinghoffer, András (BME) Molnár, András (ÓE) Nádudvari, György (BME) Nagy, Krisztián (BME) Orbán, Gergely (BME) Pataji, Éva (BME) Dr. Pataki, Béla (BME)
Peregi, Tamás (BME) Remeli, Viktor (BME) Dr. Román, Gyula (BME) Stojcsics, Dániel (ÓE) Dr. Strausz, György (BME) Szalontai, Eszter (SE) Szórádi, Júlia (BME) Dr. Takács, Gábor (BME) Dr. Takács, Márta (ÓE) Dr. Tilly, Károly (BME) Valcz, Péter (BME) Dr. Valyon, József (BME) Varga, Péter (BME) Varga, Róbert (BME) Dr. Várkonyiné, Kóczy Annamária (ÓE) Wiesner, Péter Ádám (BME) Wild, János (BME)
MESTERSÉGES INTELLIGENCIA ELEKTRONIKUS ALMANACH Ács, Gergely (BME) Altrichter, Márta (BME) Dr. Antal, Péter (BME) Czétényi, Benjámin (BME) Csávics, Adrienn (SE) Dr. Daragó, László (SE) Darvas, Dániel (BME) Dr. Dobrowiecki, Tadeusz (BME) Engedy, István Tamás (BME) Eredics, Péter (BME) Dr. Fodor, János (ÓE) Fodor, Tamás (BME) Galántai, Aurél (ÓE) Gáti, Kristóf (BME) Gémes, György (BME) Dr. Haidegger, Géza (Sztaki) Dr. Haidegger, Tamás (BME) Hajós, Gergely (BME) Hegedűs, Máté (BME) Héja, Gergely (BME) Herber, Máté (BME) Horányi, Gergő (BME) Dr. Horváth, Gábor (BME) Hullám, Gábor (BME) Ilsinszki, Balázs (BME) Kamarás, Roland (BME) Kerémi, András (BME) Kiss, Tamás (BME) Korom-Vellás, Judit (BME) Kovács, Dániel (BME) Dr. Kutor, László (ÓE) Lamy, Mária (SE) Léczfalvy, Ádám (ÓE) Likker, Ádám (BME) Mészáros, Tamás (BME) Millinghoffer, András (BME) Molnár, András (ÓE) Nádudvari, György (BME) Nagy, Krisztián (BME) Orbán, Gergely (BME) Pataji, Éva (BME) Dr. Pataki, Béla (BME) Peregi, Tamás (BME) Remeli, Viktor (BME) Dr. Román, Gyula (BME) Stojcsics, Dániel (ÓE) Dr. Strausz, György (BME) Szalontai, Eszter (SE) Szórádi, Júlia (BME) Dr. Takács, Gábor (BME) Dr. Takács, Márta (ÓE) Dr. Tilly, Károly (BME) Valcz, Péter (BME) Dr. Valyon, József (BME) Varga, Péter (BME) Varga, Róbert (BME) Dr. Várkonyiné, Kóczy Annamária (ÓE) Wiesner, Péter Ádám (BME) Wild, János (BME)
Ez a könyv az Oktatási Minisztérium támogatásával, a Felsőoktatási Tankönyv- és Szakkönyv-támogatási Pályázat keretében jelent meg. Publication date 2011 Szerzői jog 2011 Hungarian Edition Panem Könyvkiadó Kft., Budapest A kiadásért felel a Panem Kft. ügyvezetője, Budapest, 2011 Minden jog fenntartva. Jelen könyvet, illetve annak részeit tilos reprodukálni, adatrögzítő rendszerben tárolni, bármilyen formában vagy eszközzel - elektronikus úton vagy más módon - közölni a kiadók engedélye nélkül
Tartalom 1. Mesterséges Intelligencia Elektronikus Almanach... 1 1. Résztvevő intézmények... 1 2. Szerzők... 1 3. Mesterséges intelligencia ma... 2 4. Az Almanach célkitűzései... 3 4.1. 1. Könyv: Mesterséges Intelligencia Modern Megközelítésben... 3 4.2. 2. Könyv: Kiegészítő anyagok a Mesterséges Intelligencia könyvhöz... 4 4.3. 3. Könyv: Neurális Hálózatok... 4 4.4. 4. Könyv: Kiegészítő anyagok Neurális Hálózatok könyvhöz... 5 5. Az Almanach hátterében húzódó projekt rövid adatai... 5 vi
1. fejezet - Mesterséges Intelligencia Elektronikus Almanach 1. Résztvevő intézmények Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Villamosmérnöki és Informatikai Kar, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék (BME), http://www.mit.bme.hu Óbudai Egyetem, Neumann János Informatikai Kar, Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézet (ÓE), http://nik.uni-obuda.hu/imri Semmelweis Egyetem, Egészségügyi Közszolgálati Kar, Egészségügyi Informatikai Fejlesztő és Továbbképző Intézet (SE), http://www.eii.hu Panem Kiadó, http://www.panem.hu 2. Szerzők Ács Gergely (BME) Altrichter Márta (BME) Dr. Antal Péter (BME) Czétényi Benjámin (BME) Csávics Adrienn (SE) Dr. Daragó László (SE) Darvas Dániel (BME) Dr. Dobrowiecki Tadeusz (BME) Engedy István Tamás (BME) Eredics Péter (BME) Dr. Fodor János (ÓE) Fodor Tamás (BME) Galántai Aurél (ÓE) Gáti Kristóf (BME) Gémes György (BME) Dr. Haidegger Géza (Sztaki) Dr. Haidegger Tamás (BME) Dr. Kutor László (ÓE) Lamy Mária (SE) Léczfalvy Ádám (ÓE) Likker Ádám (BME) Mészáros Tamás (BME) Millinghoffer András (BME) Molnár András (ÓE) Nádudvari György (BME) Nagy Krisztián (BME) Orbán Gergely (BME) Pataji Éva (BME) Dr. Pataki Béla (BME) Peregi Tamás (BME) Remeli Viktor (BME) Dr. Román Gyula (BME) Stojcsics Dániel (ÓE) Dr. Strausz György (BME) 1
Mesterséges Intelligencia Elektronikus Almanach Hajós Gergely (BME) Hegedűs Máté (BME) Héja Gergely (BME) Herber Máté (BME) Horányi Gergő (BME) Dr. Horváth Gábor (BME) Hullám Gábor (BME) Ilsinszki Balázs (BME) Kamarás Roland (BME) Kerémi András (BME) Kiss Tamás (BME) Korom-Vellás Judit (BME) Szalontai Eszter (SE) Szórádi Júlia (BME) Dr. Takács Gábor (BME) Dr. Takács Márta (ÓE) Dr. Tilly Károly (BME) Valcz Péter (BME) Dr. Valyon József (BME) Varga Péter (BME) Varga Róbert (BME) Dr. Várkonyiné Kóczy Annamária (ÓE) Wiesner Péter Ádám (BME) Wild János (BME) Kovács Dániel (BME) 3. Mesterséges intelligencia ma Az informatika hőskorában a mesterséges intelligencia egyedi, csekély szakfelhasználói kört érintő informatikai termékeket hozott létre. A mai informatikában más a mesterséges intelligencia szakmai kínálata, a lehetőségeinek a megítélése és ezáltal az informatikában elfoglalt helye. Ma egy mesterségesen intelligens informatikai rendszer nem a fejlesztés célja, hanem csupán egyik eszköze. Bármennyire érdekes is lenne az, a mai informatikának nem célja az emberi intelligenciát utánzó gépi rendszereket létrehozni, hanem célnak tekinti a különböző humán aktivitásokat megfelelően kialakított informatikai szolgáltatásokkal megtámogatni, mérsékelve azáltal az emberi felhasználók fizikai, gazdasági, ill. kognitív terhelését. A mesterséges intelligencia ma tehát elsődlegesen egy eszköz, amely komponensként jelenik meg a többi informatikai módszertan körében, és a hatása elsősorban az informatikai szolgáltatások választékában, minőségében, emberbarát arculatában, fenntarthatóságában, vagy akár a biztonságtechnikájában látszik meg. Kiragadott példaként hadd említsük meg, hogy nem a tanulás képessége a fontos, hanem hogy ennek a képességnek révén egy informatikai rendszer adaptív lehet, működésének romlása nélkül képes alkalmazkodni a változó működési feltételekhez és a változó igényű felhasználókhoz. Nem a tudásreprezentáció és a logikai következtetés képessége a fontos, hanem az informatikai rendszereknek az a képessége, hogy különféle eredetű és megbízhatóságú információból hihető döntéstámogatást tudnak nyújtani. Nem a természetes nyelv, vagy a beszéd megértése az érdekes, hanem, hogy ezzel egy informatikai rendszer olyan felhasználóval is kapcsolatot tud teremteni és ki tudja szolgálni az olyan felhasználót is, aki netán idegenkedik a klaviatúra és az egér használatától. Sok hasonló példát lehetne felsorolni a mesterséges intelligencia egész módszertanából merítve. Az elmondottaknak egyenes folyománya, hogy a mesterséges intelligencia számára megfelelő helyet kell szorítani az informatika oktatásában. Mint bevetendő eszközt, minden mérnök-informatikusnak legalább olyan mértékben ismernie kell, hogy tudja, hogy az MI alkalmazásával milyen problémák sikeres megoldását várható. Ettől a szakmai felfogástól viszont teljesen elüt, hogy a széleskörű laikus publikum számára a mesterséges intelligencia ma még mindig egy enigmatikus, elit tudományterületnek számít, amelytől nagyon érdekes híreket ugyan el lehet várni, de nagyon hasznos dolgokat nemigen. Magyarán ez egy olyan terület, amiről a publikum sem, de médiaszakemberek sem rendelkeznek hiteles és használható képpel. 2
Mesterséges Intelligencia Elektronikus Almanach 4. Az Almanach célkitűzései Az Almanach szakmai lényege a mesterséges intelligenciának, mint a műszaki informatikai képzettség egyik alapvető pillérének a bemutatása oly módon, hogy a változó igényű, de a korszerű műszaki informatikai ismeretekre egyaránt kíváncsi olvasók találjanak benne a számukra érdekes információt és tudást. A megvalósítás eszköze a szakmailag jól definiált, színvonalas gerincanyag köré épülő elektronikus almanach, melyet szándékunkban áll folyamatosan aktualizálni és bővíteni. Az almanach térítésmentes, internetes hozzáférhetősége egyedülálló lehetőséget teremt arra, hogy a mesterséges intelligenciára vonatkozó ismeretekhez lényegesen szélesebb olvasói tábor jusson hozzá. Elképzelésünk szerint értékes előismereteket szeretnénk nyújtani a pályaválasztási döntés előtt álló középiskolás korú érdeklődő fiataloknak, ill. tanáraiknak. A főiskolai és egyetemi hallgatóknak segítséget szeretnénk nyújtani a tantárgyak hatékonyabb elsajátításához, sikeres TDK dolgozatok megírásához, érdekes önálló labor és szakdolgozat feladatokhoz. Ezzel párhuzamosan hasonló segítséget szeretnénk adni a hallgatók tanárainak is. Az elektronikus almanach gazdag információ tárház lehet induló, ill. már előrehaladt kutatásokhoz, emellett gazdag tára a mesterséges intelligencia praktikumának, és szakképzés szintjén az ezzel a témával találkozó, tanulni vágyó fejlesztő szakembereknek is. Úgy érezzük, hogy a mesterséges intelligencia megértése közügy, ezért az érdeklődő olvasók körét hiba lenne szakmai alapon leszűkíteni. Ebből következik, hogy az almanachban interdiszciplináris felhasználók részére is érdemleges ismereteket szeretnénk nyújtani, akik a saját szakterületükön szakemberek, az informatikában viszont laikusok. Ilyenek lehetnek a szakterületet aktívan nem művelő mérnökök, vagy e területet kívülről szemlélő újságírók, orvosok, államigazgatási szakemberek, jogászok, tanárok, stb., akik esetenként szembesülnek azzal, hogy a munkájukban a mesterséges intelligencia egyik-másik termékéről jó lenne relevánsabb tájékoztatáshoz jutni. Az Almanach információanyaga több téren is hasznos lehet konkrét ipari projektek megvalósítása során (információforrás, szakértő bázis, "best practices" jellegű esettanulmányok, stb.). Számos ipari projektnél komoly, az architektúrális megoldásokra, ütemezésre, valamint költségvetésre kiható tényező, hogy kell-e, érdemes-e, szabad-e gépi intelligenciát megvalósitó komponenseket alkalmazni. Hasonlóan súlyos hiba lehet a mesterséges intelligencia fejlesztésbe fölöslegesen belemenni, mint forditva, pl. a szükséges gépi tanulást a projektből mellőzni. A kérdés eldöntéséhez sokszor a fejlesztő team tudása nem elég, meriteni kell az interdiszciplináris közösségi tudásból és tapasztalatból. Az Almanach négy részből áll: 1. Mesterséges intelligencia alap tankönyv: a világban toplistavezető tankönyv magyar nyelvre lefordítva. 2. Az MI alapkönyvnek formában és tematikában mindennemű kiegészítései. 3. Neurális hálózatok alap tankönyv: a témakört átfogóan bemutató egyetemi tankönyv a témát művelő magyar szerzőktől. 4. A neurális alapkönyvnek formában és tematikában mindennemű kiegészítései. 4.1. 1. Könyv: Mesterséges Intelligencia Modern Megközelítésben Az Almanach mesterséges intelligencia alap tankönyve az: Artificial Intelligence: A Modern Approach Stuart Russell, Peter Norvig, Prentice Hall, 2nd ed. E tankönyv első kiadását több mint 600 informatikai tantárgy oktatásában használták szerte a világon, míg a második kiadással ez a szám 1100 fölé emelkedett. Az első kiadást 3 nyelvre fordították le, a másodikat már 10- re, ami informatikai forrásmű esetén egyedülálló. Megjegyzendő, hogy az 1130 oldalas mű több mint egy egyszerű tankönyv. Átfogó képet nyújt a mesterséges intelligencia egész területéről és több, eltérő szintű és tematikájú tanfolyamhoz, kutatás indításához nyújt kiinduló anyagot (a 27 fejezetből álló könyvből egy-egy tantárgyhoz tipikusan 3-4 fejezet elég). Fontos megemlíteni azt is, hogy a gazdag példatár és az annotált irodalom kimondottan serkent az önálló munkára. A könyvről igényes honlapot tartanak fenn http://aima.cs.berkeley.edu/ címen. 3
Mesterséges Intelligencia Elektronikus Almanach A könyv magyar fordítása: Mesterséges Intelligencia Modern Megközelítésben, Panem Kiadó, Budapest, 2006, eddig ajánlott irodalom kb. 30 informatikai tantárgyban, 10 hazai felsőoktatási intézménynél. (Link: MI alapkönyv ) 4.2. 2. Könyv: Kiegészítő anyagok a Mesterséges Intelligencia könyvhöz A kiegészítő anyagok célja megadni az olvasónak, ami az alapkönyvbe annak terjedelme és tipográfiai korlátjai miatt - nem fért be, nem is férhetett volna be. Ide tartoznak (laza felsorolásban): fogalmi leírások, labor mérések utasításai, gyakorló feladatok megoldásokkal, érdekes szoftver termék leírása, algoritmus animációk, rendszer architektúrák leírása, videóbetétek, részletesebben kifejtett matematikai elméletek, audióbetétek, algoritmusleírások, demók, alkalmazásleírások, annotált irodalmi gyűjtemények, házi feladatok, tanulmányok, szakdolgozat/diploma kiírások, előadásfóliák, magyar/külföldi kutatók/kutatóműhelyek ismertetése, TDK dolgozat-absztraktok, projektleírások, intézményi ismertetések, kurzusadatok, rövid hírek/érdekességek, GYIK (Kitől kérdezhetek róla? Hol olvashatok még róla magyarul?, stb.) és számos más jellegű, ám érdekes és hasznos információ. A kiegészítő anyagok könyve a könnyebb keresztreferencia érdekében szerkezetében (fejezeteit tekintve) az alapkönyvvel megegyezik. A két könyv a párhuzamos olvasáshoz akár két külön böngészőben is megnyitható. A kiegészítő anyagok az Almanach összeállításában résztvevő három egyetemi partnertől származnak, minden anyagban megadva a felelős szerzőnek és intézményének nevét is. Olvasói kérdés és észrevételek esetén kérjük azokat az alábbi felelőseknek továbbítani: BME anyagok esetén: Dr. Dobrowiecki Tadeusz, dobrowiecki@mit.bme.hu Óbudai Egyetem (ÓE) anyagok esetén: Dr. Takács Márta,.marta@nik.uni-obuda.hu Semmelweis Egyetem (SE) anyagok esetén: Dr. Daragó László, darago.laszlo@public.semmelweis-univ.hu. A kiegészítő anyagok választéka idővel módosulhat, mert az Almanach fenntartásához tartozik a kiegészítő anyagok időszakos frissítése. (Link: MI kiegészítő anyagok könyve ) 4.3. 3. Könyv: Neurális Hálózatok Az Almanach mesterséges intelligencia szakvonulatát kiegészítő másik tankönyv a: Neurális hálózatok, Horváth G. (szerk.), Altrichter M., Horváth G., Pataki B., Strausz Gy., Takács G., Valyon J., Budapest, Panem Kiadó, 2006. szintén egy átfogó, enciklopédikus feldolgozása e területnek. Ez a könyv sem előzmények nélküli. Alapját egy évek óta rendszeresen megtartott előadássorozat és a könyv előző két kiadása képezi. A könyv elsődleges célja, hogy elsősorban a magyar anyanyelvű egyetemi-főiskolai hallgatók számára a neurális hálózatok igen szerteágazó témaköréről egy összefoglaló, áttekintő mű szülessen meg. A Neurális hálózatok könyv a mesterséges intelligencia témakörhöz és a Mesterséges intelligencia könyvhöz képest is egy szűk szakterülettel foglalkozik, és bár elég terjedelmes (a 13 fejezetet tartalmazó könyv terjedelme mintegy 450 oldal) mégsem állítható, hogy a témakör minden fontos részletét tárgyalja. Ez, és a témakör gyors fejlődése is indokolja, hogy az elektronikus változat folyamatosan kövesse a témakör fejlődését, újabb és újabb kiegészítő, bővítő részek hozzáadásával. 4
Mesterséges Intelligencia Elektronikus Almanach (Link: Neurális hálók alapkönyv ) 4.4. 4. Könyv: Kiegészítő anyagok Neurális Hálózatok könyvhöz Ez a kiegészítő anyagok könyve a könnyebb keresztreferencia érdekében fejezetbontásban a megfelelő alapkönyvvel megegyezik. A kiegészítő anyagok célja most is megadni az olvasónak, ami az alapkönyvbe annak terjedelme és tipográfiai korlátjai miatt - nem fért be, nem is férhetett volna be. Ide elsősorban új, jelentős eredmények bemutatása, magyar/külföldi kutatók/ kutatóműhelyek ismertetése, érdekes szoftver termékek leírása, algoritmusleírások, tanulmányok, projektleírások, alkalmazási példák, továbbá a témakör oktatásához kapcsolódó anyagok: kurzusadatok, előadásfóliák, gyakorló feladatok, algoritmus animációk, demostrációk, videó- és audióbetétek, házi feladatok, szakdolgozat/diploma kiírások, TDK dolgozat-absztraktok, valamint rövid hírek/érdekességek, és számos más jellegű, ám érdekes és hasznos információ tartoznak. A kiegészítő anyagok könyve a könnyebb keresztreferencia érdekében szerkezetében (fejezeteit tekintve) igazodik az alapkönyvhöz. A kiegészítő anyagok az Almanach összeállításában résztvevő partnerektől származnak, minden anyagban megadva a felelős szerzőnek és intézményének nevét is. Olvasói kérdés és észrevételek esetén kérjük azokat az alábbi felelősöknek továbbítani: BME anyagok esetén: Dr. Horváth Gábor, horvath@mit.bme.hu. Óbudai Egyetem (ÓE) anyagok esetén: Dr. Takács Márta, takacs.marta@nik.uni-obuda.hu (Link: Kiegészítő anyagok a Neurális hálók alapkönyvhez ) 5. Az Almanach hátterében húzódó projekt rövid adatai A Mesterséges Intelligencia Elektronikus Almanach a TAMOP 4.1.2-08/2/A/KMR-2009-0026 azonosítószámú projekt terméke. A projekt hivatalos honlapja: http://project.mit.bme.hu/mi_almanach/. 5