Bài Giảng Nhập Môn Trí Tuệ Nhân Tạo (AI)

Chia sẻ: Lê Văn Tình | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:202

Thêm vào BST

Báo xấu

391
lượt xem 154
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đối tượng nghiên cứu của ngành AI: AI là ngành nghiên cứu về các hành xử thông minh (intelligent behaviour) bao gồm: thu thập, lưu trữ tri thức, suy luận, hoạt động và kỹ năng. Đối tượng nghiên cứu là các “hành xử thông minh” chứ không phải là “sự thông minh”.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài Giảng Nhập Môn Trí Tuệ Nhân Tạo (AI)

TRÍ TUỆ NHÂN TẠO Artificial Intelligent Khoa Công Nghệ Thông Tin Đại Học Bách Khoa – Tp. HCM ThS Nguyễn Cao Trí – caotri@dit.hcmut.edu.vn KS Lê Thành Sách – ltsach@dit.hcmut.edu.vn K H B q © K ï oï B aù ch h oa Tp . C M aû n u yeàn h oa oân g g h eä oân g n i H c C N Th Ti Th aù n g 20 6/
Nội dung môn học – Giới ệu thi  Chương 1: Giới thiệu – Ngành Trí tuệ nhân tạo là gì? – Mục tiêu nghiên cứu của ngành Trí tuệ nhân tạo – Lịch sử hình thành và hiện trạng – Turing Test  Chương 2: Logic vị từ – Mệnh đề & logic vị từ – Logic vị từ dưới góc nhìn của AI iH c Khoa H C M 2001 Ñ aï oï Baùch Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 2
Nội dung môn học – Các thuật kiếm kỹ tìm  Chương 3:Tìm kiếm trên không gian trạng thái (State Space Search) – AI : Biểu diễn và tìm kiếm – Các giải thuật tìm kiếm trên không gian trạng thái – Depth first search (DFS) - Breath first search (BFS)  Chương 4:Tìm kiếm theo Heuristic – Heuristic là gì? – Tìm kiếm theo heuristic – Các giải thuật Best first search (BFS), Giải thuật A* – Chiến lược Minimax, Alpha Beta Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H C M 2001 Tp. – Baûn © Khoa oâng gheä quyeàn C N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 3
Nội dung môn học – Kỹ ật triển ng ụng thu phát ứ d  Chương 5:Hệ luật sinh – Tìm kiếm đệ qui – Hệ luật sinh: Định nghĩa và ứng dụng – Tìm kiếm trên hệ luật sinh  Chương 6:Hệ chuyên gia – Giới thiệu về hệ chuyên gia – Mô hình hệ chuyên gia: dự trên luật, dựa trên frame – Phát triển một hệ chuyên gia  Chương 7:Biểu diển tri thức – Biểu diển tri thức trong AI: vai trò và ứng dụng – Các kỹ thuật biểu diển tri thức: semantic network, lưu đồ phụ thuộc khái niệm, frame, script Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H CM 2001 Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 4
Thực hành &Tài liệu tham khảo  Thực hành Prolog và CLISP – Prolog : Các giải thuật tìm kiếm – CLISP : Biểu diển tri thức – Bài tập lớn  Tài liệu tham khảo – Bài giảng “Trí tuệ nhân tạo” – ThS Nguyễn Cao Trí – KS Lê Thành Sách – Artificial Inteligent – George F. Luget & Cilliam A. Stubblefied – Giáo trình “Trí tuệ nhân tạo” – KS Nguyễn Đức Cường – Trí tuệ nhận tạo – Nguyễn Quang Tuấn – Hà nội Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H CM 2001 Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 5
Chương 1: GIỚI THIỆU Ngành Trí tuệ nhân tạo là gì? Mục tiêu nghiên cứu của ngành Trí tuệ nhân t ạo Lịch sử hình thành và hiện trạng Turing Test ThS Nguyễn Cao Trí – caotri@dit.hcmut.edu.vn KS Lê Thành Sách – ltsach@dit.hcmut.edu.vn iH oï B aùch hoa H C M B aûn c K Tp. © K quyeàn h oa oân g g h eä oân g n C N Th Ti Th aù n g 20 6/
Đối tượng nghiên cứu của AI  Đối tượng nghiên cứu của ngành AI AI là ngành nghiên cứu về các hành xử thông minh (intelligent behaviour) bao gồm: thu thập, lưu trữ tri thức, suy luận, hoạt động và kỹ năng. Đối tượng nghiên cứu là các “hành xử thông minh” chứ không phải là “sự thông minh”. ‘Không có’ Sự Thông Minh Chỉ có Biểu hiện thông minh qua hành xử Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H CM 2001 Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 7
Sự Thông Minh  Thông minh hay Hành xử thông minh là gì? – Hành xử thông minh: là các hoạt động của một đối tượng như là kết quả của một quá trình thu thập, xử lý và điều khiển theo những tri thức đã có hay mới phát sinh (thường cho kết quả tốt theo mong đợi so với các hành xử thông thường) là biểu hiện cụ thể, cảm nhận được của “Sự thông minh” – Khái niệm về tính thông minh của một đối tượng thường biểu hiện qua các hoạt động:  Sự hiểu biết và nhận thức được tri thức  Sự lý luận tạo ra tri thức mới dựa trên tri thức đã có  Hành động theo kết quả của các lý luận  Kỹ năng (Skill) TRI THỨC ??? Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H C M 2001 Tp. – Baûn © Khoa oâng gheä quyeàn C N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 8
Tri thức (Knowledge)  Tri thức là những thông tin chứa đựng 2 thành phần – Các khái niệm:  Các khái niệm cơ bản: là các khái niệm mang tính quy ước  Các khái niệm phát triển: Được hình thành từ các khác niệm cơ bản thành các khái niệm phức hợp phức tạp hơn. – Các phương pháp nhận thức:  Cácqui luật, các thủ tục  Phương pháp suy diễn, lý luận,..  Tri thức là điều kiện tiên quyết của các hành xử thông minh hay “Sự thông minh”  Tri thức có được qua sự thu thập tri thức và sản sinh tri thức  Quá trình thu thập và sản sinh tri thức là hai quá trình song song và nối tiếp với nhau – không bao giờ chấm dứt trong một thực thể “Thông Minh” iH c Khoa H C M 2001 Ñ aï oï Baùch Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 9
Tri thức – Thu ập sản th và sinh  Thu thập tri thức: – Tri thức được thu thập từ thông tin, là kết quả của một quá trình thu nhận dữ liệu, xử lý và lưu trữ. Thông thường quá trình thu thập tri thức gồm các bước sau:  Xác định lĩnh vực/phạm vi tri thức cần quan tâm  Thu thập dữ liệu liên quan dưới dạng các trường hợp cụ thể.  Hệ thống hóa, rút ra những thông tin tổng quát, đại diện cho các trường hợp đã biết – Tổng quát hóa.  Xem xét và giữ lại những thông tin liên quan đến vấn đề cần quan tâm , ta có các tri thức về vấn đề đó.  Sản sinh tri thức: – Tri thức sau khi được thu thập sẽ được đưa vào mạng tri thức đã có. – Trên cơ sở đó thực hiện các liên kết, suy diễn, kiểm chứng để sản sinh ra các tri thức mới. iH c Khoa H C M 2001 Ñ aï oï Baùch Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 10
Tri thức – Tri ức cấp th siêu  “Trí thức siêu cấp” (meta knowledge) hay “Tri thức về Tri thức” Là các tri thức dùng để: – Đánh giá tri thức khác – Đánh giá kết quả của quá trình suy diễn – Kiểm chứng các tri thức mới  Phương tiện truyền tri thức: ngôn ngữ tự nhiên iH c Khoa H C M 2001 Ñ aï oï Baùch Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 11
Hành xử thông minh – Kết luận  Hành xử thông minh không đơn thuần là các hành động như là kết quả của quá trình thu thập tri thức và suy luận trên tri thức.  Hành xử thông minh còn bao hàm – Sự tương tác với môi trường để nhận các phản hồi – Sự tiếp nhận các phản hồi để điều chỉnh hành động - Skill – Sự tiếp nhận các phản hồi để hiệu chỉnh và cập nhật tri thức  Tính chất thông minh của một đối tượng là sự tổng hợp của cả 3 yếu tố: thu thập tri thức, suy luận và hành xử của đối tượng trên tri thức thu thập được. Chúng hòa quyện vào nhau thành một thể thống nhất “ Sự Thông Minh”  Không thể đánh giá riêng lẽ bất kỳ một khía cạnh nào để nói về tính thông minh.  THÔNG MINH CẦN TRI THỨC Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H CM 2001 Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 12
Mục tiêu nghiên cứu của ngành AI Trí tuệ nhân tạo nhằm tạo ra “Máy người”? Mục tiêu  Xây dựng lý thuyết về thông minh để giải thích các hoạt động thông minh  Tìm hiểu cơ chế sự thông minh của con người  Cơ chế lưu trữ tri thức  Cơ chế khai thác tri thức  Xây dựng cơ chế hiện thực sự thông minh  Áp dụng các hiểu biết này vào các máy móc phục vụ con người. Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H CM 2001 Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 13
Mục tiêu của AI (tt)  Cụ thể: – Kỹ thuật: xây dựng các máy móc có tính thông minh nhằm đáp ứng tốt hơn nhu cầu của con người. – Khoa học: xây dựng và phát triển các khái niệm, thuật ngữ, phương pháp để hiểu được các hành xử thông minh của sinh vật. – Đối tượng thường được chú trọng phát triển là máy tính Sự cần thiết của ngành AI ????? Làm sao biết máy có thông minh? Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H CM 2001 Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 14
Turing Test: Thử tính thông minh  Bài toán xác định tính thông minh của một đối tượng  Turing test: Ai đây?? Máy/người?? Câu hỏi Đối tượng được test Người thực hiện test Người đối chứng Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H CM 2001 Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 15
Turing Test: Ưu Khuyết  Ưu điểm – Đem lại quan điểm khách quan về sự thông minh: Thông minh hay không thể hiện qua các trả lời của các câu hỏi – Loại trừ các thành kiến: không thích công nhận tính thông minh của máy móc. Sự thông minh chỉ được đánh giá qua các câu hỏi, không bị chi phối bởi các yếu tố khác. – Tránh tình trạng hiểu lầm  Khuyết điểm: – Phép thử tập trung vào các công việc biểu diển hoàn toàn bằng ký hiệu do đó làm mất một đặc tính rất quan trọng của máy tính là tính toán chính xác và hiệu quả – Không thử nghiệm được các khả năng tri giác và khéo léo – Giới hạn khả năng thông minh của máy tính theo khuôn mẫu con người. Nhưng con người chưa hẳn là thông minh hoàn hảo. Thông Minh?  Còn tùy  – Không có một chỉ số rõ ràng định lượng cho sự thông minh. Phụ thuộc vào Ñ aï người tester. H C M 2001 iH oï Baùch c Khoa Tp. – Baûn © Khoa oâng gheä quyeàn C N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 16
Lịch sử phát triển của AI : Giai ạn điển đo cổ  Giai đoạn cổ điển (1950 – 1965) Đây là giai đoạn của 2 lĩnh vực chính:Game Playing (Trò chơi) và Theorem Proving (Chứng minh định ký) Game Playing: dựa trên kỹ thuật State Space Search với trạng thái (State) là các tình huống của trò chơi. Đáp án cần tìm là trạng thái thắng hay con đường dẩn tới trạng thái thắng. áp dụng với các trò chơi loại đối kháng. Ví dụ: Trò chơi đánh cờ vua. Có 2 kỹ thuật tìm kiếm cơ bản:  Kỹ thuật generate and test : chỉ tìm được 1 đáp án/ chưa chắc tối ưu.  Kỹ thuật Exhaustive search (vét cạn): Tìm tất cả các nghiệm, chọn lựa phương án tốt nhất. (Bùng ợp ới >=10) nổ tổ h mn v m iH c Khoa H C M 2001 Ñ aï oï Baùch Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 17
Lịch sử phát triển của AI : Giai ạn điển tt) đo cổ ( Theorem Proving: dựa trên tập tiên đề cho trước, chương trình sẽ thực hiện chuỗi các suy diển để đạt tới biểu thức cần chứng minh. Nếu có nghĩa là đã chứng minh được. Ngược lại là không chứng minh được. Ví dụ: Chứng minh các định lý tự động, giải toán,... Vẫn dựa trên kỹ thuật state space search nhưng khó khăn hơn do mức độ và quan hệ của các phép suy luận: song song, đồng thời, bắc cầu,.. Có các kết quả khá tốt và vẫn còn phát triển đến ngày nay Ñ aï oï Baùch iH c Baûn Khoa H CM 2001 © Khoa quyeàn Tp. – Coâng gheä N Thoâng n Ti ( nổ giaûng ợ tueä taïo” - Slide 18 Bùng “Tríp nhaânm>=10) Baøi tổ h mn ,
Lịch sử phát triển của AI- Giai ạn ễn đo vi vông  Giai đoạn viễn vông (1965 – 1975) – Đây là giai đoạn phát triển với tham vọng làm cho máy hiểu được con người qua ngôn ngữ tự nhiên. – Các công trình nghiên cứu tập trung vào việc biểu diển tri thức và phương thức giao tiếp giữa người & máy bằng ngôn ngữ tự nhiên. – Kết quả không mấy khả quan nhưng cũng tìm ra được các phương thức biểu diễn tri thức vẫn còn được dùng đến ngày nay tuy chưa thật tốt như: – Semantic Network (mạng ngữ nghĩa) – Conceptial graph (đồ thị khái niệm) – Frame (khung) – Script (kịch bản) Vấp ải ại ph trở ng về năng lực Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H CM 2001 Tp. – của máy tính Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 19
Lịch sử phát triển của AI- Giai ạn ện ại đo hi đ  Giai đoạn hiện đại (từ 1975) – Xác định lại mục tiêu mang tính thực tiễn hơn của AI là:  Tìm ra lời giải tốt nhất trong khoảng thời gian chấp nhận được.  Không cầu toàn tìm ra lời giải tối ưu – Tinh thần HEURISTIC ra đời và được áp dụng mạnh mẽ để khắc phục bùng nổ tổ hợp. – Khẳng định vai trò của tri thức đồng thời xác định 2 trở ngại lớn là biểu diển tri thức và bùng nổ tổ hợp. – Nêu cao vai trò của Heuristic nhưng cũng khẳng định tính khó khăn trong đánh giá heuristic. Phát triển ứng dụng mạnh mẽ: Hệ chuyên Better than nothing gia, Hệ chuẩn đoán,.. Ñ aï oï Baùch iH c Khoa H CM 2001 Tp. – Baûn © Khoa quyeàn Coâng gheä N Thoâng n Ti Baøi giaûng “Trí tueä nhaân taïo” - Slide 20