Intelligenza artificiale

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Samuele Nanni
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1 Corso di storia della scienza e della tecnica A.A. 2009/2010 Intelligenza artificiale Il problema della definizione e delle origini Viola Schiaffonati Dipartimento di Elettronica e Informazione

2 Sommario Il problema della definizione Quale definizione o definizioni? Il problema delle origini Il ruolo dei precursori La tradizione di ricerca 2

3 Il problema della definizione Mancanza di una definizione univoca Molteplici definizioni Definizioni classificate lungo due dimensioni Pensiero vs. comportamento Prestazioni umane vs. prestazioni razionali 3

4 Cosa fa l intelligenza artificiale? Sistemi che pensano come esseri umani Sistemi che pensano razionalmente Sistemi che agiscono come esseri umani Sistemi che agiscono razionalmente 4

5 Pensare come un essere umano Approccio modellizzazione cognitiva Modo di determinare come pensano gli esseri umani (scienze cognitive) Introspezione o sperimentazione psicologica Tradizione psicologica Il GPS (A. Newell, H. Simon) Soluzioni corrette e simulazione dei processi umani 5

6 Agire come un essere umano Approccio convenzionale Intelligente è ciò che realizza un determinata prestazione Estensione della nozione di intelligenza Non solo pensare, ma anche agire Tradizione del test di Turing (1950) Abilità nel raggiungere prestazioni a livello umano sufficienti a ingannare un interrogante 6

7 Pensare razionalmente Approccio delle leggi del pensiero Codificare e rappresentare cosa significa pensare correttamente Razionalità come concetto ideale di intelligenza Un sistema è razionale se agisce in conseguenza di una determinata conoscenza iniziale in vista di determinati obiettivi Standard della razionalità definito in modo esatto Tradizione logicista Programmi che, in linea di principio, risolvono ogni problema risolvibile espresso in notazione logica 7

8 Agire razionalmente Approccio degli agenti razionali Agire per raggiungere i propri obiettivi date le proprie credenze Agente razionale Razionalità limitata Agire appropriatamente anche con informazione incompleta e tempo insufficiente 8

9 Intelligenza artificiale Definizione convenzionale di intelligenza Estensione costante dei confini Scienza e ingegneria Capire cosa sia l intelligenza Costruire qualcosa che agisca con intelligenza 9

10 Il problema delle origini Data di nascita ufficiale (1956) Ruolo dei precursori Ingegneria dei calcolatori Cibernetica Tradizione di ricerca Tendenza dell uomo a rappresentare se stesso Tradizione formalistica di indagine sulla mente 10

11 Tradizione di ricerca: il mondo antico Erone di Alessandria (I sec. d.c) Automi semoventi tramite meccanismi idraulici e pneumatici 11

12 Tradizione di ricerca: il mondo medievale Raimondo Lullo ( ) Ars Magna: principi che contengono tutte le scienze rappresentati da numeri e simboli combinati tra loro Ars inveniendi veritatem 12

13 Tradizione di ricerca: la rivoluzione scientifica (1) Cartesio ( ) Problema mente-corpo Distinzione azioni razionali e azioni meccaniche La Mettrie ( ) L uomo-macchina 13

14 Tradizione di ricerca: la rivoluzione scientifica (2) Pascal ( ) Macchina calcolatrice Leibniz ( ) Progetto di meccanizzazione della ragione (calculus ratiocinator) Sistema assiomatico-deduttivo 14

15 Tradizione di ricerca: Charles Babbage ( ) Tavole numeriche per i calcoli Macchina alle differenze Calcolo automatico delle tavole logaritmiche Macchina analitica Magazzino memoria Sistema di controllo 15

16 Tradizione di ricerca: Alan Turing ( ) Teoria della computabilità Nozione di algoritmo basata sul concetto di macchina universale Macchina universale Mediante un numero finito di azioni può esprimere qualsiasi procedura definita Algoritmo Sequenza delle operazioni che possono essere svolte dalla macchina universale 16

17 I precursori (1) Ingegneria dei calcolatori Z3, Eniac 17

18 Cibernetica I precursori (2) Studio della comunicazione e del controllo negli organismi viventi e non viventi McCulloch, Pitts (1943) Primo modello di neuroni artificiali Ogni funzione calcolabile può essere calcolata da una rete di neuroni 18

19 La nascita dell intelligenza artificiale Seminario di Darmouth (agosto 1956) J. McCarthy, M. Minsky, C. Shannon, N. Rochester Esaminare la congettura che ogni aspetto dell apprendimento o ogni altro aspetto dell intelligenza possa essere, in linea di principio, descritto in modo tanto preciso che si possa fare sì che una macchina lo simuli [McCarthy 1955] 19

20 Fondamenti dell intelligenza artificiale (1) Matematica Approccio formale alla logica Nozione di algoritmo Teoria della probabilità Psicologia Fondamenti del pensiero e dell azione Nozione di agente basato sulla conoscenza Neuroscienze Studio del funzionamento del cervello Modo di elaborare le informazioni da parte del cervello 20

21 Fondamenti dell intelligenza artificiale (2) Economia Teoria della decisione Azioni razionali Processi decisionali Linguistica Modelli sintattici innati Sintassi, semantica, pragmatica Filosofia Natura dell intelligenza e sua riproducibilità Connessioni fra conoscenza e azione Teorie del ragionamento e dell apprendimento 21

22 Le grandi aspettative dei primi anni ( ) Declino temporaneo dei modelli a reti neurali Meccanismi di ricerca generali (applicazioni ai giochi) Concezione limitata di intelligenza GPS (Simon, Newell) Micromondi (Minsky) Lisp (McCarthy) 22

23 I primi problemi ( ) Complessità e ampiezza dei problemi Insuccesso programmi di traduzione automatica Ritiro sovvenzioni Crisi generale Incapacità di trattare l esplosione combinatoria 23

24 Sistemi basati sulla conoscenza ( ) Aree più ristrette di competenza Sistemi esperti Importanza della conoscenza del dominio e della sua adeguata descrizione Sistemi di supporto all esperto umano Trattamento del linguaggio naturale Attenzione all aspetto semantico oltre a quello sintattico 24

25 L intelligenza artificiale come industria (1980-oggi) Sistemi esperti commerciali Progettazione di chip Interfacce uomo-macchina 25

26 Il ritorno delle reti neurali (1986-oggi) Inventati nuovamente gli algoritmi di apprendimento Modelli connessionisti dei sistemi intelligenti 26

27 L intelligenza artificiale diventa una scienza (1987-oggi) Rivoluzione nei contenuti e nelle metodologie Teorie già esistenti Teoremi rigorosi Evidenze sperimentali Approccio probabilistico Reti di credenza: ragionamento evidente dalla combinazione di evidenze incerte 27

28 Il paradigma degli agenti intelligenti (1995-oggi) Dall agente singolo: problema dell agente nella sua interezza Robotica, visione artificiale, apprendimento automatico Ai gruppi di agenti: sistemi di agenti che interagiscono Interazione positiva: cooperazione Interazione negativa: competizione 28

29 Agente razionale Razionalità: ragioni per agire Tradizione economica: funzione numerica di utilità Razionalità qualitativa: credenze, desideri, obiettivi Autonomia Accezione intuitiva: autonomia in senso lato Accezione relativa: autonomia rispetto agli altri agenti Adattatività: apprendimento individuale 29

30 Sistemi multiagente Sistemi di agenti razionali che interagiscono Evoluzione del concetto di interazione DPS: processi in parallelo DAI: decomposizione problema, ma unica struttura MAS: non più strutture centralizzate ed evoluzione verso forme più complesse di interazione AS: strutture dinamiche e modello delle società umane 30

31 Corso di storia della scienza e della tecnica A.A. 2009/2010 Intelligenza artificiale Fondamenti filosofici

32 Filosofia e intelligenza artificiale Filosofia come uno dei fondamenti dell intelligenza artificiale È possibile applicare regole formali per trarre conclusioni valide? In che modo la mente scaturisce dal cervello fisico? Da dove proviene la conoscenza? 32

33 Le relazioni con la filosofia Non solo fondamenti, ma relazione di reciproco arricchimento Problematiche fondazionali Tematiche centrali Conseguenze significative 33

34 Problematiche fondazionali Problemi preliminari affrontati alla nascita dell intelligenza artificiale Da dove proviene la conoscenza? Come la conoscenza si trasforma in azione? Che cos è l intelligenza? La tradizione filosofica ha già fornito risposte? 34

35 Il test di Turing Le macchine possono pensare? sostituita con un test comportamentale di intelligenza (Computing Machinery and Intelligence, 1950) Problema di definire i termini Macchina Pensare Sostituire la domanda con un altra strettamente connessa ed espressa in modo non ambiguo 35

36 Il gioco dell imitazione Tre protagonisti Un uomo (A) Una donna (B) Un interrogante (C) C è in una stanza separato da A e B che conosce come X e Y Obiettivo: C deve determinare quale delle due persone sia l uomo e quale la donna attraverso domande A ha lo scopo di ingannare C, mentre B ha lo scopo di aiutare C nella corretta identificazione 36

37 Il test di Turing Le macchine possono pensare? sostituita con Che cosa accade se nel gioco dell imitazione una macchina prende il posto di A? L interrogante sbaglia altrettanto spesso in questo caso di quando il gioco è effettuato fra un uomo e una donna? 37

38 Perchè una nuova domanda? Criterio di successo definito in maniera precisa (ma non la nozione di intelligenza!) Linea di demarcazione fra capacità fisiche e capacità intellettuali dell uomo: solo le ultime considerate nel test di Turing Metodo basato su domanda e risposta: consente di introdurre tutti i campi dell attività umana che si vogliono considerare 38

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