TR
NG CAO Đ NG CNTT H U NGH Vi T - HÀN
ƯỜ
Ị Ệ
Ữ
Ẳ
Ọ
KHOA KHOA H C MÁY TÍNH -----------***-----------
TRÍ TUỆ NHÂN TẠO
(Artificial Intelligence AI)
Nguyễn Thanh Cẩm
Mục đích của môn học
•Tìm hiểu khoa học trí tuệ nhân tạo nghiên cứu gì?
•Những vấn đề nào trí tuệ nhân tạo cần quan tâm?
•Sản phẩm của TTNT là gì? được ứng dụng ở đâu?
12/04/10
2
Contents
Tổng quan về khoa học trí tuệ nhân tạo
1
Các phương pháp giải quyết vấn đề cơ bản
2
Tri thức và các phương pháp biểu diễn tri thức
3
Máy học
4
Mạng Nơron
12/04/10
3
5
Học liệu
Slide bài gi ngả
Tài li u ệ Tài li u ệ h c t p ọ ậ h c t p ọ ậ
Ti ng Vi Ti ng Vi
ế ế
t ệ t ệ
Nguyễn thanh thủy, trí tuệ nhân tạo, NXBGD – 1997.
ế
ếTi ng Anh Ti ng Anh
C.S. Krishnamoorthy; S. Rajeev, Artificial Intelligence and Expert Systems for Engineers, CRC Press 1996.
12/04/10
4
Chương 1
ổ ổ
ề ề
ệ ệ
ọ ọ
T ng quan v khoa h c trí tu nhân T ng quan v khoa h c trí tu nhân t oạt oạ
L ch s hình thành và phát tri n ử ể ị 1.1
1.2 Các khái ni m c b n ệ ơ ả
ộ ố ấ ệ ề ạ 1.3
12/04/10
5
M t s v n đ Trí tu nhân t o quan tâm
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Trí tuệ nhân tạo (Artificial IntelligenceAI) nghiên cứu các phương pháp để xây dựng trí tuệ cho máy (khả năng học và suy nghĩ).
Turing được coi là người khai sinh ngành AI
Năm 1956 chương trình dẫn xuất kết luận trong hệ hình thức.
Năm 1959 chương trình chứng minh các định lý hình học phẳng
và chương trình giải quyết bài toán vạn năng.
12/04/10
6
AI ra đời với các sự kiện sau:
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Thuật ngữ Trí tuệ nhân tạo được dùng đầu tiên vào 1961 tại MIT Do M. Minsky đề xuất trong bài báo “Steps forwards to Artificial Intelligence”.
60s là giai đoạn lạc quan về khả năng làm cho
12/04/10
7
máy tính biết suy nghĩ.
Cụ thể:
1961: Chương trình tính tích phân bất định
1963: Các chương trình Heuristics: Chương trình chứng minh các định lý hình học không gian có tên là “tương tự”, chương trình chơi cờ của Samuel.
1964: Chương trình giải phương trình đại số sơ cấp, chương
trình trợ giúp ELIZA.
1966: Chương trình phân tích và tổng hợp tiếng nói
1968: Chương trình điều khiển người máy (Robot) theo đồ án
“Mắt – Tay”, chương trình học nói.
12/04/10
8
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
60s, do giới hạn khả năng của các thiết bị, bộ nhớ không cho phép tổng quát hóa những thành công bước đầu đạt được trong AI đã xây dựng.
12/04/10
9
70s, bộ nhớ lớn và tốc độ tính toán nâng cao, TTNT vẫn chưa đem tới những thành công thật sự do sự bùng nổ tổ hợp trong quá trình tìm kiếm lời giải các bài toán đặt ra.
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
xử lý ngôn ngữ tự nhiên,
biểu diễn tri thức,
lý thuyết giải quyết vấn đề đã đem lại diện mạo mới cho
Cuối 70s một số nghiên cứu như:
TTNT.
Sản phẩm thương mại đầu tiên của AI ra đời đó là Hệ
12/04/10
10
chuyên gia.
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Một sự kiện quan trọng trong lịch sử phát triển của AI
là sự ra đời của ngôn ngữ Prolog, do Alain Calmerauer đưa ra năm 1972.
Cuối 80s, đầu 90s các sản phẩm dân dụng như: máy
giặt, máy ảnh,... sử dụng AI.
Các hệ thống nhận dạng và xử lý ảnh, tiếng nói đang
12/04/10
11
ngày càng phát triển.
Chương 1
ổ ổ
ề ề
ệ ệ
ọ ọ
T ng quan v khoa h c trí tu nhân T ng quan v khoa h c trí tu nhân t oạt oạ
L ch s hình thành và phát tri n ử ể ị 1.1
1.2 ơ ả Các khái ni m c b n ệ
ộ ố ấ ề ệ ạ 1.3
12/04/10
12
M t s v n đ Trí tu nhân t o quan tâm
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.1 Trí tu con ng i (Human Intelligence) ệ ườ
Trí tu máy (Machine Intelligence) ệ 1.2.2
Vai trò c a TTNT trong công ngh thông tin
ủ
ệ
1.2.3
ứ
ụ
ự
ơ ả Các lĩnh v c nghiên c u và ng d ng c b n ứ
12/04/10
13
1.2.4
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.1. Trí tuệ con người
Khái niệm trí tuệ theo quan điểm của Turing: “Trí tuệ là những gì có thể đánh giá được thông qua các trắc nghiệm thông minh”
Khái niệm trí tuệ đưa ra trong tụ điển bách khoa toàn thư: “Trí
tuệ là khả năng:
(1) Phản ứng một cách thích hợp những tình huống mới
thông qua hiệu chỉnh hành vi một cách thích đáng.
(2) Hiểu rõ những mối liên hệ qua lại của các sự kiện của
thế giới bên ngoài nhằm đưa ra những hành động phù hợp đạt tới một mục đích nào đó.”
12/04/10
14
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.1. Trí tuệ con người
Quá trình hoạt động trí tuệ của con người bao gồm 4
1 Xác định tập đích (goals) cần đạt tới.
2 Thu thập các sự kiện (facts) và các luật suy diễn (inference
rules) để đạt được đích đặt ra.
3 Thu gọn (pruning) quá trình suy luận nhằm xác định tập luật suy diễn có thể sử dụng để đạt tới một đích trung gian nào đó.
4 Áp dụng các cơ chế suy diễn cụ thể (inference mechanisms)
để đưa các sự kiện ban đầu đi đến đích.
12/04/10
15
thao tác cơ bản:
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.1 Trí tu con ng i (Human Intelligence) ệ ườ
Trí tu máy (Machine Intelligence) ệ 1.2.2
Vai trò c a TTNT trong công ngh thông tin
ủ
ệ
1.2.3
ứ
ụ
ự
ơ ả Các lĩnh v c nghiên c u và ng d ng c b n ứ
12/04/10
16
1.2.4
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.2. Trí tuệ máy
Một vài đặc trưng chính: 1 Khả năng học. 2 Khả năng mô phỏng hành vi sáng tạo của con người. 3 Khả năng trừu tượng hoá, tổng quát hoá và suy diễn . 4 Khả năng tự giải thích hành vi. 5 Khả năng thích nghi tình huống mới, kể cả thu nạp tri thức và
dữ liệu.
6 Khả năng xử lý các biểu diễn hình thức như các ký hiệu
tượng trưng, danh sách.
7 Khả năng sử dụng các tri thức heuristics. 8 Khả năng xử lý các thông tin không đầy đủ, không chính
xác…
12/04/10
17
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.1 Trí tu con ng i (Human Intelligence) ệ ườ
Trí tu máy (Machine Intelligence) ệ 1.2.2
Vai trò c a TTNT trong công ngh thông tin
ủ
ệ
1.2.3
ụ
ứ
ự
ơ ả Các lĩnh v c nghiên c u và ng d ng c b n ứ
12/04/10
18
1.2.4
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.3. Vai trò của TTNT trong CNTT
Khoa học AI có nhiệm vụ nghiên cứu các kỹ thuật làm cho máy tính có thể “suy nghĩ một cách thông minh”.
Khoa học AI thiết kế các chương trình cho máy tính
để giải quyết bài toán.
AI tạo cho máy tính khả năng suy nghĩ.
12/04/10
19
AI có thể mô phỏng quá trình học của con người.
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.3. Vai trò của TTNT trong CNTT
Sự ra đời và phát triển của TTNT tạo nên những bước
nhảy vọt về chất trong kỹ thuật xử lý thông tin.
Những đặc điểm căn bản của công nghệ xử lý thông tin
Những công cụ hình thức hoá
các mô hinh logic ngôn ngữ
logic mờ,...
Các tri thức thủ tục và tri thức mô tả có thể biểu diễn được
mới dựa trên nền tảng TTNT, đó là:
trong máy.
12/04/10
20
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.3. Vai trò của TTNT trong CNTT
Mô hình logic ngôn ngữ đã mở rộng khả năng ứng dụng của
máy tính trong lĩnh vực đòi hỏi tri thức chuyên gia ở trình độ cao như:
y học,
sinh học,
địa lý,
tự động hóa.
Khi máy tính được trang bị các phần mềm trí tuệ nhân tạo ghép mạng sẽ cho phép giải quyết những bài toán cỡ lớn và phân tán.
12/04/10
21
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.1 Trí tu con ng i (Human Intelligence) ệ ườ
Trí tu máy (Machine Intelligence) ệ 1.2.2
Vai trò c a TTNT trong công ngh thông tin
ủ
ệ
1.2.3
ụ
ứ
ự
ơ ả Các lĩnh v c nghiên c u và ng d ng c b n ứ
12/04/10
22
1.2.4
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.4. Các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng cơ bản
Các kỹ thuật Trí tuệ nhân tạo cơ bản bao gồm: Lý thuyết giải bài toán và suy diễn thông minh:
Chương trình giải câu đố, Chơi các trò chơi thông qua các suy luận mang tính người. Hệ thống giải bài toán GPS do Newel, Shaw và Simon đưa ra
rồi được hoàn thiện năm 1969 là một mốc đáng ghi nhớ. Trước năm 1980, Buchanal và Luckham cũng hoàn thành hệ
thống chứng minh định lý.
Chương trình của McCarthy về các phương án hành động có
khả năng cho các lời khuyên.
12/04/10
23
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.4. Các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng cơ bản
Các phương pháp và kỹ thuật tìm kiếm với sự hỗ trợ của thông tin phụ để giải bài toán một cách hiệu quả.
Công trình đáng kể về lý thuyết này là của G.Pearl
Lý thuyết tìm kiếm may rủi:
12/04/10
24
vào năm 1984.
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.4. Các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng cơ bản
Các ngôn ngữ IPL.V, LISP.
Ngôn ngữ mạnh hơn như PLANNER, PROLOG.
12/04/10
25
Các ngôn ngữ về Trí tuệ nhân tạo:
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.4. Các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng cơ bản
Lý thuyết thể hiện tri thức và hệ chuyên gia:
Theo các chuyên gia công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo là khoa học về thể hiện tri thức và sử dụng tri thức. các phương pháp thể hiện tri thức như:
Lược đồ
Mạng ngữ nghĩa,
logíc vị từ ,
khung,
mạng
Việc gắn liền cách thể hiện và sử dụng tri thức là cơ sở
hình thành hệ chuyên gia.
12/04/10
26
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.4. Các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng cơ bản Lý thuyết nhận dạng và xử lý tiếng nói:
Nhận dạng dùng tâm lý học
Nhận dạng hình học
Nhận dạng theo phương pháp hàm thế
Dùng máy nhận dạng
Ứng dụng của phương pháp này trong việc nhận
12/04/10
27
dạng trong chữ viết, âm thanh, hình ảnh… cho đến nay đã trở nên quen thuộc.
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.4. Các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng cơ bản
Cuối 70s, người máy trong công nghiệp đã đạt được
Người máy:
“ Khoa học người máy là nối kết thông minh của
nhiều tiến bộ
Khoa học về cơ học và trí tuệ nhân tạo được tích
nhận thức với hành động”.
Các đề án trí tuệ nhân tạo nghiên cứu về người máy
hợp trong khoa học về người máy.
12/04/10
28
bắt đầu từ đề án “mắt – tay”.
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.2.4. Các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng cơ bản
Xây dựng các cơ chế trả lời theo hành vi, có ý thức. Nó giúp thực hiện các suy diễn mang tính người.
Xử lý danh sách, kỹ thuật đệ quy, kỹ thuật quay lui
Tâm lý học xử lý thông tin:
12/04/10
29
và xử lý cú pháp hình thức là những kỹ thuật cơ bản của tin học truyền thống có liên quan trực tiếp đến Trí tuệ nhân tạo.
1.3 Một số vấn đề Trí tuệ nhân tạo quan tâm
1.3.1 Nh ng v n đ chung ữ ề ấ
Nh ng v n đ ch a đ
c gi
i quy t trong TTNT
ữ
ư
ề
ấ
ượ
ả
ế
1.3.2
Nh ng v n đ đ t ra trong t
ề ặ
ữ
ấ
ươ
ng lai c a TTNT ủ
12/04/10
30
1.2.3
1.3 Một số vấn đề Trí tuệ nhân tạo quan tâm
1.3.1 Những vấn đề chung
Khoa học Trí tuệ nhân tạo liên quan đến cảm giác, tri giác và cả quá trình tư duy thông qua các hành vi, giao tiếp. Nó có các định hướng nghiên cứu, ứng dụng sau:
Nghiên cứu các thủ tục giúp con người tiến hành các hoạt động sáng tạo. Công việc sáng tạo được thực hiện trên mô hình theo cấu trúc, chức năng và sử dụng công nghệ thông tin.
Dùng ngôn ngữ tự nhiên. Trước hết là ngôn ngữ được dùng để thể hiện tri thức, tiếp thu và chuyển hoá sang dạng có thể xử lý được.
Hình thức hoá các khía cạnh, các hành vi liên quan đến Trí tuệ
nhân tạo. Do vậy có thể xây dựng các bài toán mang tính người và thông minh.
12/04/10
31
1.3 Một số vấn đề Trí tuệ nhân tạo quan tâm
1.3.1 Những vấn đề chung
Chứng minh định lý
Xử lý ngôn ngữ tự nhiên
Hiểu tiếng nói
Phân tích hình ảnh
Người máy và hệ chuyên gia
Cài đặt các hệ TTNT trong các hệ thống khác, đặc biệt là
Các hoạt động lớn trong TTNT bao gồm:
trong các hệ thống tin học.
12/04/10
32
1.3 Một số vấn đề Trí tuệ nhân tạo quan tâm
1.3.1 Nh ng v n đ chung ữ ề ấ
Nh ng v n đ ch a đ
c gi
i quy t trong TTNT
ữ
ư
ề
ấ
ượ
ả
ế
1.3.2
Nh ng v n đ đ t ra trong t
ề ặ
ữ
ấ
ươ
ng lai c a TTNT ủ
12/04/10
33
1.2.3
1.3 Một số vấn đề Trí tuệ nhân tạo quan tâm
1.3.2 Những vấn đề chưa được giải quyết trong TTNT
Xử lý song song: máy tính không thể hoạt động song song như
bộ não người.
Khả năng diễn giải: con người có thể xem xét cùng một vấn đề theo những phương pháp khác nhau, từ đó diễn giải theo cách dễ hiểu nhất.
Lôgic rời rạc và tính liên tục: bộ não người có thể kết hợp các
phương pháp xử lý thông tin trong môi trường liên tục với các thao tác xử lý thông tin rời rạc.
12/04/10
34
1.3 Một số vấn đề Trí tuệ nhân tạo quan tâm
1.3.2 Những vấn đề chưa được giải quyết trong TTNT
Khả năng học: không thể mô phỏng hoàn toàn khả
năng học giống bộ não con người.
Khả năng tự tổ chức: chưa thể tạo lập được các hệ
12/04/10
35
thống TTNT có khả năng tự tổ chức, tự điều khiển hoạt động của nó để thích nghi với môi trường.
1.3 Một số vấn đề Trí tuệ nhân tạo quan tâm
1.3.1 Nh ng v n đ chung ữ ề ấ
Nh ng v n đ ch a đ
c gi
i quy t trong TTNT
ữ
ư
ề
ấ
ượ
ả
ế
1.3.2
Nh ng v n đ đ t ra trong t
ề ặ
ữ
ấ
ươ
ng lai c a TTNT ủ
12/04/10
36
1.2.3
1.3 Một số vấn đề Trí tuệ nhân tạo quan tâm
1.3.3 Những vấn đề đặt ra trong tương lai của TTNT
Nghiên cứu và thử nghiệm các mạng Neuron Các hệ thống TTNT mô phỏng chức năng hoạt động
khả năng học
tự tổ chức
tự thích nghi
tổng quát hoá
xử lý song song
khả năng diễn giải
xử lý thông tin liên tục và rời rạc.
12/04/10
37
của bộ não:
1.3 Một số vấn đề Trí tuệ nhân tạo quan tâm
1.3.3 Những vấn đề đặt ra trong tương lai của TTNT
Hệ thống giao tiếp giữa người và máy
Phương pháp suy diễn thông minh ...
12/04/10
38
Tổng kết chương
•TTNT nghiên cứu các phương pháp để xây dựng trí tuệ cho máy.
•Khoa học AI nghiên cứu các kỹ thuật làm cho máy tính có thể “suy nghĩ một cách thông minh”.
•Turing được coi là người khai sinh ngành AI
•Sản phẩm thương mại đầu tiên của AI ra đời đó là Hệ chuyên gia.
•Các kỹ thuật Trí tuệ nhân tạo cơ bản bao gồm:
•Lý thuyết giải bài toán và suy diễn thông minh
•Lý thuyết tìm kiếm may rủi
•Các ngôn ngữ về Trí tuệ nhân tạo
•Lý thuyết thể hiện tri thức và hệ chuyên gia
•Lý thuyết nhận dạng và xử lý tiếng nói
•Người máy
•Tâm lý học xử lý thông tin
12/04/10
39
Tổng kết chương
•Những vấn đề đặt ra trong tương lai của TTNT:
•khả năng học
•tự tổ chức
•tự thích nghi
•tổng quát hoá
•xử lý song song
•khả năng diễn giải
•xử lý thông tin liên tục và rời rạc.
12/04/10
40
Turing Turing
Ai là người khai sinh ngành AI? Ai là người khai sinh ngành AI?
12/04/10 12/04/10
4141
ệ
ệH chuyên gia H chuyên gia
Sản phẩm thương mại đầu tiên của AI là gì??
12/04/10 12/04/10
4242
