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Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Introduccion
Grupo de Planificacion y Aprendizaje (PLG)Departamento de InformaticaEscuela Politecnica Superior
Universidad Carlos III de Madrid
22 de diciembre de 2008
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Definicion
Definicion
1956 “La ciencia e ingenierıa dedicadas a la creacion demaquinas inteligentes”
2000- “Estudio y diseno de agentes inteligentes”
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Consideraciones preliminares
En 1931, Godel demuestra su teorema de incertidumbre
En 1936, Turing resolvio el problema de parada, demostrandoque es indecidible
Sin embargo ...
Alan Turing sostuvo que la inteligencia artificial es posible creandomaquinas inteligentes que emularan la organizacion del neocortex
Aunque ...
Esto solo parece plausible si se conviene que existe una teorıa delpensamiento que explica la inteligencia de un modo sistematico
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Consideraciones preliminares
En 1931, Godel demuestra su teorema de incertidumbre
En 1936, Turing resolvio el problema de parada, demostrandoque es indecidible
Sin embargo ...
Alan Turing sostuvo que la inteligencia artificial es posible creandomaquinas inteligentes que emularan la organizacion del neocortex
Aunque ...
Esto solo parece plausible si se conviene que existe una teorıa delpensamiento que explica la inteligencia de un modo sistematico
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Consideraciones preliminares
En 1931, Godel demuestra su teorema de incertidumbre
En 1936, Turing resolvio el problema de parada, demostrandoque es indecidible
Sin embargo ...
Alan Turing sostuvo que la inteligencia artificial es posible creandomaquinas inteligentes que emularan la organizacion del neocortex
Aunque ...
Esto solo parece plausible si se conviene que existe una teorıa delpensamiento que explica la inteligencia de un modo sistematico
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Consideraciones preliminares
En 1931, Godel demuestra su teorema de incertidumbre
En 1936, Turing resolvio el problema de parada, demostrandoque es indecidible
Sin embargo ...
Alan Turing sostuvo que la inteligencia artificial es posible creandomaquinas inteligentes que emularan la organizacion del neocortex
Aunque ...
Esto solo parece plausible si se conviene que existe una teorıa delpensamiento que explica la inteligencia de un modo sistematico
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Discusion
IA fuerte
Las celulas de W. Pitts yW. McCulloch (1940)parecen idoneas parareplicar la estructuraneuronal
Sin embargo, ahorasabemos que sonisomorfas a un programade Turing
De modo que solosabemos seguir unconjunto de reglas
IA operativa
La inteligencia llegamucho mas alla delcerebro. Se refiere alcuerpo y la relacion conotras inteligencias
Que una regla seamecanizable, ¡no significaque sea mecanica!(aviones vs. pajaros)
De modo que, ¿comopodemos decidir si unamaquina piensa?
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Discusion
IA fuerte
Las celulas de W. Pitts yW. McCulloch (1940)parecen idoneas parareplicar la estructuraneuronal
Sin embargo, ahorasabemos que sonisomorfas a un programade Turing
De modo que solosabemos seguir unconjunto de reglas
IA operativa
La inteligencia llegamucho mas alla delcerebro. Se refiere alcuerpo y la relacion conotras inteligencias
Que una regla seamecanizable, ¡no significaque sea mecanica!(aviones vs. pajaros)
De modo que, ¿comopodemos decidir si unamaquina piensa?
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Discusion
IA fuerte
Las celulas de W. Pitts yW. McCulloch (1940)parecen idoneas parareplicar la estructuraneuronal
Sin embargo, ahorasabemos que sonisomorfas a un programade Turing
De modo que solosabemos seguir unconjunto de reglas
IA operativa
La inteligencia llegamucho mas alla delcerebro. Se refiere alcuerpo y la relacion conotras inteligencias
Que una regla seamecanizable, ¡no significaque sea mecanica!(aviones vs. pajaros)
De modo que, ¿comopodemos decidir si unamaquina piensa?
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
¿Son las maquinas inteligentes?
El test de Turing establece que si una maquina demuestrahabilidades intelectuales indistinguibles de las nuestras,entonces lo es —definicion comportamental, circa 1920
La objecion de Lady Lovelace cuestiona si, aun ası, soncapaces de aprender independientemente, mostrando ası quesu inteligencia es original
La paradoja de la caja china de Searle sugiere que, entonces,serıa posible la inteligencia sin comprension
¿Y que hay de su relacion con el medio? transmision digital vsanalogica
¿Y como se mide la inteligencia colectiva? (el “lenguaje deDios” es silencio)
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DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
¿Son las maquinas inteligentes?
El test de Turing establece que si una maquina demuestrahabilidades intelectuales indistinguibles de las nuestras,entonces lo es —definicion comportamental, circa 1920
La objecion de Lady Lovelace cuestiona si, aun ası, soncapaces de aprender independientemente, mostrando ası quesu inteligencia es original
La paradoja de la caja china de Searle sugiere que, entonces,serıa posible la inteligencia sin comprension
¿Y que hay de su relacion con el medio? transmision digital vsanalogica
¿Y como se mide la inteligencia colectiva? (el “lenguaje deDios” es silencio)
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¿Son las maquinas inteligentes?
El test de Turing establece que si una maquina demuestrahabilidades intelectuales indistinguibles de las nuestras,entonces lo es —definicion comportamental, circa 1920
La objecion de Lady Lovelace cuestiona si, aun ası, soncapaces de aprender independientemente, mostrando ası quesu inteligencia es original
La paradoja de la caja china de Searle sugiere que, entonces,serıa posible la inteligencia sin comprension
¿Y que hay de su relacion con el medio? transmision digital vsanalogica
¿Y como se mide la inteligencia colectiva? (el “lenguaje deDios” es silencio)
Introduccion
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Investigacion
Normalmente somos mas eficientes que las maquinas en laresolucion de problemas NP-duros
(Hector Geffner, 2007)
“Si un problema en Inteligencia Artificial tiene solucion, ¡es quehabıamos escogido mal el problema!”
Pero hemos conseguido un progreso notable, . . .
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Historia de la Inteligencia Artificial
1950
Turing’s paper on machine intelligence
195658
Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
‘60s 196874
Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
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Historia de la Inteligencia Artificial
1950
Turing’s paper on machine intelligence
195658
Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
‘60s 196874
Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Alan Turing
1936: The Turing machine,computability, universal machine1950: The Turing Test formachine intelligence
Claude Shannon
1950: Claude Shannon publisheddetailed analysis of chess playingas search
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1950
Turing’s paper on machine intelligence
195658
Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
‘60s 196874
Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Darmouth Conference
1956: John McCarthy coined theterm Artificial Intelligence as thetopic of the DartmouthConference, the first conferencedevoted to the subject
Arthur Samuel (IBM)
1952–1962: wrote the firstgame-playing program, forcheckers (draughts), to achievesufficient skill to challenge a worldchampion. His firstcheckers-playing program waswritten in 1952, and in 1955 hecreated a version that learned toplay (Samuel 1959)
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Turing’s paper on machine intelligence
195658
Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
‘60s 196874
Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
General Problem Solver
1957: GPS was a computerprogram created by HerbertSimon and Allen Newell to provetheorems and solve geometic,word and chess problems1959: Newell, A.; Shaw, J.C.;Simon, H.A. Report on a generalproblem-solving program.Proceedings of the InternationalConference on InformationProcessing. pp. 256–264.
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195658
Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
‘60s 196874
Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Heuristic Programming
1958: Teddington Conference onthe Mechanization of ThoughtProcesses was held in the UK andamong the papers presented wereJohn McCarthy’s ”Programs withCommon Sense”Oliver Selfridge’s”Pandemonium.and MarvinMinsky’s ”Some Methods ofHeuristic Programming andArtificial Intelligence”
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1950
Turing’s paper on machine intelligence
195658
Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
‘60s 196874
Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
DENDRAL
1967: Dendral program (EdwardFeigenbaum et al. at StanfordUniversity) demonstrated tointerpret mass spectra on organicchemical compounds. Firstsuccessful knowledge-basedprogram for scientific reasoning
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1950
Turing’s paper on machine intelligence
195658
Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
‘60s 196874
Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Stanford Research Institute (SRI)
1969: Shakey the Robot,demonstrated combining animallocomotion, perception andproblem solving
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1950
Turing’s paper on machine intelligence
195658
Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
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Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
A∗
1968: P. E. Hart, N. J.Nilsson,B. Raphael. A formal basis for theheuristic determination ofminimum cost paths. IEEE Trans.Syst. Sci. Cybernet., volume 4,number 2, pp 100–107.1972: P. E. Hart, N. J.Nilsson,B. Raphael. Correction to aformed basis for the heuristicdetermination of minimum costpaths. SIGART Newsletter,volume 37, number 28, p. 9.
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1950
Turing’s paper on machine intelligence
195658
Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
‘60s 196874
Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
STRIPS
1971: STRIPS (STanfordResearch Institute ProblemSolver) is an automated plannerinvented by Richard Fikes and NilsNilsson1974: Earl Sacerdoti developedone of the first planning programs,ABSTRIPS, and developedtechniques of hierarchicalplanning.
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Turing’s paper on machine intelligence
195658
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Heuristic Programmngat MIT
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SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Hierarchical Planning
1983: O-PLAN has been used fora range of practical and researchtasks. It was developed in 1983and still runs as a planning serviceover the web (www.aiai.ed.ac.-uk/project/oplan/)
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195658
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Heuristic Programmngat MIT
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Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Cycorp
1984: Cycorp, Inc., based inAustin, Texas was founded bycomputer science professor atStanford Douglas Lenat(www.cyc.com)“Once you have a truly massiveamount of information integratedas knowledge, then thehuman-software system will besuperhuman, in the same sensethat mankind with writing issuperhuman compared to mankindbefore writing.”Doug Lenat, June 21, 2001
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195658
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SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Neural Networks
1969: Marvin Minsky andSeymour Papert publishPerceptrons, demonstratingpreviously unrecognized limits of asimple form of neural netsMid 80’s: Neural Networksbecome widely used with theBackpropagation algorithm —firstdescribed by Paul Werbos in 1974.1989: Dean Pomerleau at CMUcreates ALVINN: an AutonomousLand Vehicle in a Neural Network.
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Heuristic Programmngat MIT
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SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Robotics
1987: Rodney Brooks introducedthe subsumption architecture andbehavior-based robotics as a moreminimalist modular model ofnatural intelligence.
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SRI’s Shakey, STRIPS, A*
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1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Belief Networks
1988: Judea Pearl introducedbelief networks, which are causalnetworks whose links are labeledwith probabilities. The word beliefis an important qualifier becauseall the representations used in AIrepresent somebody’s best guessor belief about causal influencesrather than the ultimate facts ofcausation
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Historia de la Inteligencia Artificial
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Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Deep Blue (IBM)
1997: The Deep Blue chessprogram (IBM) beats the worldchess champion, Garry Kasparov,in a widely followed match.
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195658
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Heuristic Programmngat MIT
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Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
RAX
1999: Kanna Rajan was one of theprincipals of the Remote AgentExperiment (RAX) whichdesigned, built, tested and flewthe first AI based closed-loopcontrol system on a spacecraft.The RAX was the co-winner ofNASA’s 1999 Software of theYear, the agency’s highesttechnical award.
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Historia de la Inteligencia Artificial
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Dartmouth Conf.& McCarthy’s Advice Taker
Newell,Shaw, & Simon’s GPS
Heuristic Programmngat MIT
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Feigenbaum, et al. s’ DENDRAL
SRI’s Shakey, STRIPS, A*
HierarchicalPlanners(SIPE, OPLAN)
1980’s
Lenat’sCYC
Brooks’sBehaviorBasedRobots
198590Pearl’sBelief Nets
Neural Net BackpropAlgorithm
1997
IBM’s Deep Blue
1999
NASA’sRemoteAgent (RAX)
Courtesy: Nils Nilsson, AAAI 2000
Chinook
2007: Computer CheckersProgram Is Invincible. “Chinook[...] reduces checkers to the levelof tic-tac-toe [...] it is the mostcomplex game that has beensolved to date” (Science - July,19, 2007)
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Aplicaciones
Campos de aplicacion
Vida artificial
Razonamiento automatico
Computacion biologica
Representacion delconocimiento
Web semantica
Anti-spam de correo
Robotica
Sistemas hıbridos
Agentes inteligentes
Control inteligente
Introduccion
Inteligencia Artificial
DefinicionDiscusionHistoriaPresente y Futuro
Problemas
Problemas de aplicacion
Reconocimiento de patrones
Creatividad artificial
Vision artificial
Diagnosis automatica
Teorıa de juegos
Juegos inteligentes y bots
Procesamiento del lenguaje
Planificacion y scheduling
Control no lineal
Aprendizaje
Resolucion automatica de problemas
En definitiva, la IA trata de la resolucion automatica de problemas
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Problemas
Problemas de aplicacion
Reconocimiento de patrones
Creatividad artificial
Vision artificial
Diagnosis automatica
Teorıa de juegos
Juegos inteligentes y bots
Procesamiento del lenguaje
Planificacion y scheduling
Control no lineal
Aprendizaje
Resolucion automatica de problemas
En definitiva, la IA trata de la resolucion automatica de problemas
Introduccion