Intelligenza Artificiale

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1 Intelligenza Artificiale Introduzione Vincenzo Cutello 1

2 Outline Panoramica del corso Cosa è l Intelligenza l Artificiale Una breve storia Lo stato dell arte Vincenzo Cutello 2

3 Panoramica del corso Agenti intelligenti Risoluzione di problemi: Ricerca Giochi Conoscenza e ragionamento sotto incertezza: Incertezza probabilistica Sistemi di ragionamento probabilistico Teoria delle decisioni Teoria dei Giochi Libro di testo: Russel and Norvig, Artificial Intelligence: A Modern Approach Per la Teoria dei Giochi: Roberto Lucchetti, Di duelli, scacchi e dilemmi. La teoria matematica dei giochi Vincenzo Cutello 3

4 Cosa è l Intelligenza l Artificiale [L automazione di] attività che associamo con il pensiero umano, come: prendere decisioni, risolvere problemi, imparare (Bellman,, 1978) Lo studio di come far fare ai computer cose che, al momento, le persone fanno meglio (Rich+Knight,, 1991) Lo studio delle facoltà mentali per mezzo di modelli computazionali (Charniak+McDermott,, 1985) Lo studio delle computazioni che rendono possibili percezioni, ragionamenti e azioni (Winston,, 1992) La branca dell informatica che si occupa dell automazione del comportamento intelligente (Luger+Stubblefield,, 1993) Le visioni dell Intelligenza Artificiale ricadono in quattro categorie: Pensare come un essere umano Agire come un essere umano Pensare razionalmente Agire razionalmente Vincenzo Cutello 4

5 Agire umanamente: Il test di Turing (ovvero il Software di un Blade Runner) Turing (1950) Computing machinery and intelligence : Possono pensare le macchine?? Possono le macchine comportarsi intelligentemente?? Maggiori componenti dell Intelligenza Artificiale: Conoscenza, ragionamento, linguaggio, comprensione, apprendimento Problema: Il test di Turing non è riproducibile, costruttivo o adattabile all analisi analisi matematica. Vincenzo Cutello 5

6 Pensare umanamente: Scienza Cognitiva Teorie scientifiche sulle attività interne al cervello Quale livello di astrazione: Conoscenza o circuiti? Previsione e verifica del comportamento di soggetti umani (top-down) Identificazione diretta dai dati neurologici (bottom-( up) Entrambi gli approcci (Scienza e Neuro-Scienza Cognitiva) sono ora distinti dall Intelligenza Artificiale Vincenzo Cutello 6

7 Pensare razionalmente: Le leggi del pensiero Normative (o prescrittive) ) piuttosto che descrittive Aristotele: Cosa sono i ragionamenti di argomentazioni/pensieri corretti? Parecchie scuole greche svilupparono varie forme di logica: : notazioni e regole di derivazione per i pensieri; potrebbe o no aver portato all idea di meccanizzazione Linea diretta attraverso la Matematica e la Filosofia alla moderna Intelligenza Artificiale Problema: Non tutto il comportamento intelligente è filtrato da ragionamenti logici Vincenzo Cutello 7

8 Agire razionalmente Comportamento razionale: fare la cosa giusta La cosa giusta: quella che ci si aspetta per massimizzare il guadagno (in senso generale), date le informazioni disponibili Non necessariamente coinvolge il ragionamento es. riflesso condizionato ma il ragionamento dovrebbe essere al servizio dell azione razionale Aristotele: : Ogni arte ed ogni ricerca, e simili azioni e sforzi, dovrebbero avere come scopo il bene. Vincenzo Cutello 8

9 Agenti razionali Un agente è un entità che percepisce e agisce In maniera astratta un agente è una funzione della storia di azioni percepite: f : P *!" Per una qualsiasi classe di ambienti e compiti, cerchiamo l agente l con le migliori prestazioni Caveat: : limitazioni computazionali rendono irraggiungibile la razionalità perfetta A Vincenzo Cutello 9

10 Preistoria dell Intelligenza Arteficiale Filosofia logica, metodi di ragionamento, mente come sistema fisico, fondamenti di apprendimento, linguaggio, razionalità Matematica: rappresentazione formale e dimostrazione degli algoritmi, computazione, (in)decidibilità decidibilità,, (in)trattabilità, probabilità Psicologia: adattamento, fenomeni di percezione, tecniche sperimentali di controllo motorio (psicofisica etc.) Linguistica: rappresentazione della conoscenza, grammatica Neuroscienza: : Substrato fisico per le attività mentali Vincenzo Cutello 10

11 Storia recente dell Intelligenza Artificiale oggi: McCulloch & Pitts: : Modello a circuiti booleani del cervello Turing s Computing Machinery and Intelligence Primi programmi di AI: il programma di dama di Samuel, Newell & Simon s Logic Theorist, Gelernter s Geometry Engine Dartmouth meeting: nasce Artificial Intelligence Algoritmo per il ragionamento logico AI scopre la complessità computazionale. Neural Network tendono a scomparire Primo sviluppo di knowledge based system Sistemi Esperti Neural networks ridiventano popolari Ritornano metodologie probabilistiche e decision-theoretic: ALife, Ga s, Soft Computing Grande enfasi sulle strategie di gioco (economia). Molti studi su Algoritmi che copiano la natura (Evoluzione, Sistema Immunitario, Sciami di Insetti, etc) Vincenzo Cutello 11

12 Cosa vogliamo fare? Imparare a scrivere programmi che possano risolvere i seguenti problemi (più o meno ) Vincenzo Cutello 12

13 Problema 1: Missionari e Cannibali Tre missionari e tre cannibali sono su una sponda di un fiume. Devono attraversare il fiume su una barca, dove al massimo possono stare due persone. Trovare il modo di farli attraversare, evitando ad ogni istante che su una sponda o l altra del fiume i cannibali siano in numero superiore ai missionari (con ovvie conseguenze spiacevoli per i missionari) Vincenzo Cutello 13

14 Problema 2: In TV Partecipate ad una nota trasmissione televisiva assieme ad altri concorrenti. Alla fine del gioco siete rimasti in tre, ognuno con una busta chiusa in mano. Due buste sono vuote, la terza contiene un assegno di Avete tre possibilità: aprire la vostra busta Scambiarla con quella di un altro concorrente Oppure accettare l offerta l di 2000 che vi è stata fatta dall istrionico presentatore, per la vostra busta. Cosa fate? Vincenzo Cutello 14

15 Problema 3: Giocando a carte A e B giocano a carte. Entrambi mettono un euro nel piatto per giocare. A pesca una carta a caso che non mostra a B. Può decidere di rilanciare mettendo un altro euro nel piatto oppure fermarsi. B può decidere di vedere la carta, mettendo un altro euro nel piatto oppure di lasciarla vinta ad A. A vince in questo caso, oppure se la carta estratta è rossa. B vince se vede e la carta estratta è nera. Cosa fareste se foste A oppure B? : Vincenzo Cutello 15

16 Problema 4 (giochino): Saggezza! Lo sceicco in punto di morte, dice ai suoi due figli di montare sui propri cammelli e di andare in città. Quello il cui cammello è più lento, erediterà tutti i suoi averi. I due partono e vagano per giorni assieme nel deserto, aspettando che l altro l si decida ad andare in città per primo. Alla fine stanchi, si rivolgono al saggio del deserto. Appena il saggio ha finito di parlare partono a tutta velocità verso la città. Cosa ha detto loro il saggio? Vincenzo Cutello 16

17 Problema 5: Dannati medici! Siete appena risultati positivi ad un test per una malattia molto pericolosa. Il grado di affidabilità del test è del 99,9 %. Il vostro medico vi dice che siete fortunati, perché la malattia è rarissima. Voi vi sentite presi in giro e gli date un pugno in faccia. In realtà il povero medico ha ragione a dire che siete fortunati. Perché? Vincenzo Cutello 17