Inteligenta artificiala - Definitii ale inteligentei artificiale

Inteligenta artificiala

1.1. Introducere

Perioada actuala de dezvoltare a informaticii este caracterizata de avantul puternic pe care 1-a luat informatica bazata pe inteligenta artificiala. Acest concept, pe care-1 vom prescurta prin IA[1] s i aplicatiile practice care reprezinta fructul cercetarilor in acest domeniu, poate crea o revolutie in managementul si modul de lucru al agentilor economici.

IA este un concept ce materializeaza efortul conjugat al mai multor stiinte de a realiza o masina inteligenta, capabila sa gandeasca mai bine decat oamenii.

Inteligenta artificiala este un domeniu interdisciplinar. La atingerea scopului inteligentei artificiale conlucreaza toate stiintele care privesc modelarea operatiilor inteligente pe calculator.

Psihologia (in special psihologia invatarii), filozofia (in special teoria cunoasterii), matematica cu toate sensurile ei, cu precadere logica matematica, fiziologia (in special fiziologia creierului), informatica (ca producatoare de probleme), electronica, automatica (ca producatoare de calculatoare), sunt o parte din disciplinele care, unite de un singur obiectiv, cel al crearii masinii inteligente,sunt cunoscute azi ca stiinte cognitive.

IA are o semnificatie foarte larga, fiind folosita intr-o diversitate de domenii. Toate aceste domenii avand in comun ideea de a crea o masina caresa gandeasca.

In ultima perioada de timp asistam la ocrestere considerabila a interesului pentru aplicatiile IA. Acestea s-au bucurat de o publicitate imensa in domeniile de interes. Marea majoritate a revistelor periodice de specialitate a publicat subiecte legate de IA sau a dedicat articole speciale acestui subiect. IA a inceput sa devina un subiect de senzatie la ora actuala. Comerciantii care se ocupa cu vanzarea produselor de IA, au vandut in 1985, numai in SUA, 200 de astfel de produse, iar in 1986 numarul acestora a crescut ajungand la peste 300. Numarul produselor informatice bazate pe inteligenta artificiala a crescut continuu de la un an la altul.

1.2. Definitii ale inteligentei artificiale

IA este un concept care include in sine mai multe definitii. Marea majoritate a expertilor in domeniul inteligentei artificiale sunt de parere ca IA se bazeaza pe doua idei principale. Prima dintre ele impune studierea proceselor gandirii umane, iar a doua impune cercetarea modului de reprezentare a acestora @ntr-o masina (calculator, robot, etc).

La momentul actual nu exista o definitie unanim acceptata, nici a inteligentei artificiale si nici a inteligentei naturale

#n cele ce urmeaza vom incerca sa dam cele mai cunoscute definitii ale IA. Dupa unii autori a1s inteligenta artificiala reprezinta acel domeniu de cunostinte si tehnici ce permit calculatorului sa efectueze operatii care, atunci cand sunt efectuate de om, se considera a fi inteligente.

Aceasta definitie ocoleste definitia inteligentei umane, care a scapat pana acum psihologiei, aflata la ora actuala in plina dezbatere asupra a ceeace este inteligenta la om si asupra existentei unei singure sau a mai multortipuri de inteligenta.

O alta definitie a IA, care apartine lui E. Rich a2s: inteligenta artificiala este studiul modului in care putem face calculatoarele sa gandeasca in asa fel incat, la momentul actual, oamenii sunt mai buni.

Aceasta definitie este putin cam vaga datorita referirii pe care o face la starea curenta a calculatoarelor.

Abilitatea de a rezolva probleme de un anumit tip este foarte des utilizata de oameni ca masura a inteligentei.

O definitie, mult vehiculata a inteligentei artifciale, care se bazeaza tocmai pe abilitatea rezolvarii problemelor, este: comportamentul unei masini care, daca se manifesta la o fiinta umana este considerat a fi inteligent.

In cele ce urmeaza vom da cateva defnitii ale comportamentului inteligent:

invatarea sau intelegerea din experienta proprie;

invatarea sau intelegerea din experienta altor fiinte (apropiate sau nu);

acordarea unui sens mesajelor ambigue sau contradictorii;

raspunsul rapid, si cu succes la o situatie noua (raspunsuri diferite, flexibilitate);

utilizarea ratiunii in rezolvarea problemelor;

preocuparea cu situatii perplexe, inedite;

aplicarea cunostintelor in manipularea mediului;

achizitionarea si aplicarea cunostintelor;

gandire si rationament;

recunoasterea importantei relative a diferitelor elemente dintr-o situatie data.

Un test interesant, menit sa stabileasca faptul ca un calculator da dovada de un comportament inteligent a fost imaginat de Alan Turing. Conform acestui test, un calculator poate fi considerat ca fiind inteligent numai atunci cand, un interlocutor uman, care conversand cu o fiinta umana nevazuta si cu un calculator nevazut, nu poate determina care este fiinta umana si care calculatorul. O ilustrare a acestui experiment este arata in Figura 1.1.

Fig. 1.1. Testul lui Turing de inteligenta

Aceste definitii ale inteligentei artificiale sunt bazate pe compararea atributelor umane cu cele ale calculatorului.

Urmatoarele definitii se axeaza pe procesul de luare a deciziilor si rezolvare a problemelor.

Inteligenta artificiala este caracterizata de o prelucrare simbolica: inteligenta artificiala este acea ramura a stiintei calculatoarelor care se ocupa cu simboluri si cu metode nealgoritmice de rezolvare a problemelor.

O alta caracteristica a inteligentei artificiale include euristica:

inteligenta artificiala este acea ramura a stiintei calculatoarelor care se ocupa cu reprezentarea cunostintelor folosind mai degraba simboluri decat numere si cu reguli sau metode euristice pentru prelucrarea informatiei. Aceasta definitie este inclusa in Enciclopedia Britanica.

In procesul de luare a deciziilor oamenii apeleaza, constient sau nu, la euristica. Folosind euristica omul nu trebuie sa regandeasca complet rezolvarea unei probleme ori de cate ori se intalneste cu ea.

O alta definitie a inteligentei artificiale se bazeaza pe tehnicile de recunoastere a formei (pattern - matching). Inteligenta artificiala se ocupa cu metode de recunoastere a formei in care se incearca descrierea obiectelor, evenimentelor sau proceselor, in termeni caracteristici logicii si in termeni ai relatiilor de calcul.

Calculatoarele pot fi folosite pentru a colectiona informatii despre obiecte, evenimente sau procese si, bineinteles, ele pot organiza si prelucra, mai eficient decat oamenii cantitati importante de informatie. Cu toate acestea, oamenii recunosc cu usurinta relatiile intre obiecte, dau sens calitatii, putand recunoaste modelele, arhetipurile.

In faza actuala, de elaborare a calculatoarelor de generatia a V-a, elementul principal de prelucrare @l constituie cunostinta, nu datele.

Toate definitiile inteligentei artificiale se bazeaza pe conceptul de inferenta logica. Sa luam, de exemplu, o realizare avansata a inteligentei artificiale, sistemele expert. Acestea sunt formate dintr-o baza de cunostinte, susceptibila de modificari si interogari. In prezenta cunostintelor despre o problema, cunostintele din baza sunt folosite si apelate pentru obtinerea unei solutii. Ca acest lucru sa fie posibil, bazei de cunostinte i se adauga un sistem de reguli de inferenta.

Iata de ce consideram ca printre componentele fundamentale ale inteligentei artificialeseaflalogica,inexpresiaeiformalizatasi calculatorie, adica logica matematica.

1.3. Istoric al inteligentei artificiale

Istoria inteligentei artificiale poate fi divizata in mai multe perioade.

Prima perioada corespunde unui timp preistoric. Inca de acum cateva mii de ani, oamenii au incercat sa creeze inteligenta exterioara fiintei umane. Cateva exemple vin din mitologia greaca (e.g. Daedalus, creatorul aripilor artificiale care, de asemenea, a incercat sa creeze oameni artificiali).

Prima recunoastere a inteligentei artificiale a fostfacuta in 1884. In acel an, omul de stiinta englez, Charles Bobbage, a construit prima masina care avea un comportament inteligent.

Timpul preistoric se intinde pana in jurul anului 1900. Catre sfarsitul acestei perioade s-a incercat asocierea calculatoarelor si inteligentei. In 1950 Dr. Claude Shannon (de la laboratoarele Bell) a sugerat pentru prima oara faptul ca un calculator poate juca sah.

A doua perioada a inteligentei artificiale incepe cu Conferinta de la Dortmonth; este asa numita perioada a inceputului varstei primare. Revolutia inteligenteiartifciale, incepe cu aceasta conferinta de la Dortmonth College. Aici a fost folosit pentru prima data conceptul de inteligenta artificiala de catre John McCarthy, unul din organizatorii conferintei. Participantii la aceasta conferinta au fost considerati pionieri in inteligenta artificiala. Printre acestia enumeram pe Marvin Minsky, Claude Shannon, Nathaniel Rocherter.

In perioada varstei primare inteligenta artificiala a cunoscut mai multe succese, astfel a fost realizat un program pentru rezolvarea unor probleme de geometrie. Tot in aceasta perioada a fost creat un alt program MACSYMA, care este un sistem expert pentru rezolvarea unor probleme complexe de calculside algebra. Utilizand prelucrarea simbolica, MACSYMA aproximeaza solutiile analitice prin metode numerice.

Urmatoarea perioada in dezvoltarea intelitentei artificiale poate fi descrisa ca varsta sumbra si este cuprinsa intre anii 1965-1970. In aceasta perioada, in inteligenta artificiala nu s-a prea intamplat nimic.

Perioada de renastere a inteligentei artificiale este cuprinsa intre anii 1970-1975, cand a fost conceput sistemul de programe MYCIN, care este un sistem expert medical, folosit pentru stabilirea diagnosticului unei boli.

Perioada de renastere este urmata de varsta de parteneriat, cuprinsa intre 1975-1980, cand se admite ca @n domeniul inteligentei artificiale conlucreaza mai multe stiinte, @n particular lingvistica si psihologia.

Dupa 1980 urmeaza o perioada numita varsta de comercializare a inteligentei artificiale.

Bazele teoretice si tehnice ale inteligentei artificiale au fost puse inca din 1950.

Software-ul principal, in inteligenta artificiala, il constituie cele doua limbaje: LISP (List Processing Programming Language), aparut in 1957, elaborat de John McCarthy, si limbajul PROLOG (Logic in Programming) elaborat de Colmerauer si P. Russel, la laboratoarele din Marseille la @nceputul anului 1972.

1.4. Comparatie intre inteligenta naturala

si cea artificiala

Potentialul inteligentei artificiale poate fi inteles mult mai bine prin compararea ei cu inteligenta umana.

Inteligenta artificiala are o serie de avantaje, comerciale, fata de cea naturala si anume: este permanenta, este usor de multiplicat, este mai putin costisitoare decat cea naturala, este consistenta si directa sipoate fi usor documentata. Sa luam pe rand si sa discutam aceste caracteristici.

Inteligenta artificiala este permanenta, pe cand cea naturala este perisabila din punct de vedere comercial, deoarece muncitorii, cand isi schimba locul de munca uita cunostintele ce privesc locul de munca anterior. Inteligenta artificiala este permanenta, ea existand cat exista calculatoarele si programele.

Intelligent artifciala poate fi usor multiplicata. Transferul de cunostinte, de la un om la altul, este un proces lent si costisitor, in timp ce cunostintele dintr-un calculator pot fi usor copiate si usor modificate.

Inteligenta artificiala este mai putin costisitoare decat cea naturala. Exista multe circumstante in care constructia unui calculator, de orice dimensiuni, costa mult mai putin decat alte activitati similare ale omului.

Inteligenta artificiala este consistenta si directa, pe cand inteligenta naturala este capricioasa, deoarece oamenii sunt capriciosi, ei nu pot lucra consistent.

Inteligentaartificiala poate fi usor reprodusa si documentata.

Deciziile luate de calculator, in rezolvarea unei probleme, pot fi usor urmarite si explicate. Inteligenta umana, in schimb, este greu de reprodus, deoarece oamenii pot obtine o concluzie dar, ulterior, ei sunt incapabili sa recreeze si sa explice rationamentul care i-a condus la aceasta concluzie.

Avantajele inteligentei naturale asupra celei artificiale sunt urmatoarele: creativitatea, folosirea experientei si intuitiei.

Inteligenta naturala este creativa, in timp ce cea artificiala este mai degraba neinspirata. Abilitatea de achizitionare a cunostintelor de catre oameni este mostenita, pe cand, in inteligenta artificiala cunostintele sunt inserate in sistem de catre constructori.

Inteligenta naturala permite oamenilor sa beneficieze si chiar sa utilizeze experienta directa, pe cand inteligenta artificiala lucreaza cu simboluri introduse la intrare.

1.5. Domeniile de aplicabilitate ale inteligentei artificiale

Dezvoltarea constructiei de masini care cer caracteristici inteligente presupune conlucrarea mai multor stiinte diferite, precum: lingvistica, psihologia, filozofia, mecanica, hidraulica, optica, matematica, electronica, electrotehnica.

Intersectia dintre psihologie si inteligenta artificiala se axeaza pe un domeniu cunoscut sub numele de cognitiv si psiholingvistic. Diferitele discipline care participa la realizarea scopului inteligentei artificiale, se completeaza reciproc si interactioneaza intre ele. De aceea este foarte greu sa clasificam domeniile de activitate ale inteligentei artificiale. Domeniile majore de aplicabilitate ale inteligentei artificiale sunt: sisteme expert (SE), procesarea limbajelor naturale (NPL), robotica, sisteme suport decizional (SSD), recunoasterea vocii.

Sistemele expert sunt programe de calculator care incearca sa imite sau sa inlocuiasca procesele de rationament si cunostintele expertilor in rezolvarea problemelor specifice unui domeniu al activitatii umane.

Sistemele expert prezinta un interes crescut din partea oamenilor de afaceri si comunitatea oamenilor de stiinta, datorita potentialului lor pentru marirea productivitatii si marirea fortei de lucru, in multe domenii speciale in care expertii umani nu pot lucra (de exemplu centralele atomice, mine cu iradiere puternica).

In mod normal expertii umani au urmatoarele caracteristici: ei rezolva usor probleme simple; explica ceea ce fac; judeca fundamentele concluziilor lor; isi dau seama cand sunt in dificultate; comunica usor cu alti experti umani. De asemenea ei pot invata din experienta proprie sau din experienta altora si isi pot schimba relativ usor punctul de vedere. Un sistem expert este deci un program pe calculator care incearca sa reproduca comportamentul uman.

Procesarea limbajelor naturale are drept scop dotarea utilizatorilor cu instrumente de comunicare cu calculatorul, in limbajul lor natural, specific (englez, polonez, roman, francez, etc.).

Trebuie facuta insa o distinctie clara intre procesarea limbajelor naturale si limbajele de programare. Limbajele naturale se refera numai la interfata utilizatorului cu calculatorul, pe cand limbajele de programare sunt parte a structurii si cadrului de lucru folosit de calculatoare.

Limbajul natural are doua categorii de componente de baza si anume: recunoasterea formei si prelucrarea limbajului.

Recunoasterea formei implica analiza cuvintelor. Intrarile furnizate de utilizatori sunt considerate drept cuvinte cheie sau modele de cuvinte. O aplicatie foarte cunoscuta, a acestui mod de lucru, este programul ELIZA, care incearca sa lucreze ca un psihanalist.

Cea de-a doua categorie a limbajului natural, prelucrarea limbajului, consta din trei nivele: analiza sintactica, analiza semantica si analiza pragmatica.

Analiza sintactica priveste modul in care a fost construita fraza, aranjarea componentelor sale si relatiile dintre acestea.

Analiza semantica priveste asignarea de semnificatii diferitelor constituente semantice ale frazei.

Analiza pragmatica incearca sa lege frazele individuale unele de altele si de context.

Problema principala pe care trebuie s-o rezolve un NPL este de a gasi o cale care sa permita utilizatorilor sa comande sau sa interogheze calculatorul in limbaj natural fara restrictii sintactice. Aceasta inseamna ca diferiti utilizatori pot pune aceeasi intrebare in moduri diferite. Calculatorul lasa utilizatorului posibilitatea sa cunoasca ce gandeste el, calculatorul, despre intentiile utilizatorului. Daca utilizatorul si calculatorul nu sunt in consens, atunci utilizatorul este rugat sa reformuleze intrebarea. Numai in urma dialogului utilizatorul se poate face inteles de catre calculator. Dam in continuare un exemplu de reformulare a aceleiasi intrebari. Sapresupunem ca cineva doreste sa zboare de la Bucuresti la Timisoara si vrea sa afle daca exista zboruri fara escala @ntre aceste orase. El poate formula una din urmatoarele intrebari:

1. Exista zboruri fra escala intre Bucuresti si Timisoara?

2. As vrea sa zbor de la Bucuresti la Timisoara fra escala. Exista astfel de zboruri?

3. Intre Bucuresti si Timisoara exista zboruri fara escala?

4. Ce zboruri pleaca din Bucuresti spre Timisoara fara sa opreasca?

5. De la Bucuresti la Timisoara exista zboruri fara escala?

Toate cele cinci fraze de mai sus cer aceeasi informatie, dar sunt total diferite din punct de vedere sintactic.

Catre sfarsitul anilor '79, domeniile de aplicabilitate ale sistemelor expert si procesarea limbajelor naturale incep sa se intersecteze. Cercetarile in domeniul IA incep sa afecteze mai multe domenii care cuprind: tehnici de programare, psihologia, matematicile, chimia, ingineria genetica, geologia, exploatarea petrolului, medicina si afacerile.

Astazi sunt cunoscute cateva sisteme software comerciale front-end: CLOIST si INTELLECT (baze de date relationale), LADDER (gestiune a bazelor de date), EXPLORER (generator de aplicatii si operare).

			Programe Medicin[ Geologie Chimie Matematici Controlul sistemelor Sisteme de calculatoare Inginerie ]i ]tiin[ Analiza datelor Inginerie civil[ Fotointerpretare Vehicule autonome Educaie Afaceri, economie Ingineria cunoa]terii

Fig. 1.2. Domenii majore de aplicabilitate a IA.

Catre sfarsitul anilor '79, domeniile de aplicabilitate ale sistemelor expert si procesarea limbajelor naturale incep sa se intersecteze. Cercetarile in domeniul IA incep sa afecteze mai multe domenii care cuprind: tehnici de programare, psihologia, matematicile, chimia, ingineria genetica, geologia, exploatarea petrolului, medicina si afacerile. Multe din aceste domenii de aplicabilitate ale IA sunt redate in Figura 1.2.

Astazi sunt cunoscute cateva sisteme software comerciale front-end: CLOIST si INTELLECT (baze de date relationale), LADDER (gestiune a bazelor de date), EXPLORER (generator de aplicatii si operare).