Bài giảng Trí tuệ nhân tạo - Chương 1: Giới thiệu về trí tuệ nhân tạo - Nguyễn Nhật Quang
Trí Tuệ Nhân Tạo
Nguyễn Nhật Quang
Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Năm học 2009-2010
Nội dung môn học:
Giới thiệu về Trí tuệ nhân tạo
Định nghĩa
Các nền tảng
Lịch sử tóm tắt
Các thành tựu quan trọng
Tác tử
Giải quyết vấn đề: Tìm kiếm, Thỏa mãn ràng buộc
Logic và suy diễn
Biểu diễn tri thức
Suy diễn với tri thức không chắc chắn
Học máy
Lập kế hoặch
Trí Tuệ Nhân Tạo
2
Định nghĩa về TTNT (1)
Các định nghĩa (quan điểm) về TTNT được chia thành 4
nhóm:
(1) Các hệ thống suy nghĩ (thông minh) như con người
"The exciting new effort to make computers think ... machines with
minds, in the full and literal sense." (Haugeland, 1985)
"[The automation of] activities that we associate with human thinking,
activities such as decision-making, problem solving, learning ..."
(2) Các hệ thống suy nghĩ hợp lý
"The study of mental faculties through the use of computational
models." (Charniak and McDermott, 1985)
"The study of the computations that make it possible to perceive,
reason, and act." (Winston, 1992)
Trí Tuệ Nhân Tạo
3
Định nghĩa về TTNT (2)
(3) Các hệ thống hành động (thông minh) như con người
"The art of creating machines that perform functions that require
intelligence when performed by people." (Kurzweil, 1990)
"The study of how to make computers do things at which, at the
(4) Các hệ thống hành động hợp lý
"Computational Intelligence is the study of the design of intelligent
agents." (Poole et al., 1998)
"AI . . .is concerned with intelligent behavior in artifacts." (Nilsson,
1998)
Trí Tuệ Nhân Tạo
4
Định nghĩa về TTNT (3)
Các định nghĩa (1) và (2) liên quan đến các quá trình suy nghĩ
Các định nghĩa (3) và (4) liên quan đến cách hành động
Các định nghĩa (1) và (3) đánh giá mức độ thành công (sự
thông minh) theo tiêu chuẩn của con người
Các định nghĩa (2) và (4) đánh giá mức độ thành công (sự
thông minh) theo tiêu chuẩn của sự hợp lý
Một hệ thống hành động hợp lý, nếu nó làm các việc phù hợp
đối với những gì nó (hệ thống) biết
Trí Tuệ Nhân Tạo
5
Hành động như con người: Turing Test
Turing (1950) “Máy tính toán và sự thông minh":
“Máy tính có thể suy nghĩ được không?" Æ “Máy tính có thể hành
động một cách thông minh được không?"
Thí nghiệm kiểm chứng hành động thông minh: Imitation Game
Dự đoán rằng đến năm 2000, máy tính sẽ có 30% khả năng vượt
qua một người không có chuyên môn đối với một bài kiểm tra
(Turing test) trong 5 phút
Turing (vào năm 1950) đã dự đoán trước các vấn đề tranh luận quan
trọng trong TTNT trong vòng 50 năm sau
Turing đã đề xuất các thành phần quan trọng của TTNT: tri thức, suy
diễn, hiểu ngôn ngữ, học
Trí Tuệ Nhân Tạo
6
Suy nghĩ như con người: Khoa học nhận thức
Cuộc “cách mạng nhận thức” những năm1960:
Xem bộ não người như một cấu trúc xử lý thông tin
Nghiên cứu về tâm lý nhận thức thay thế cho các nghiên cứu
trước đó về hành vi ứng xử
Cần các lý thuyết khoa học về các hoạt động bên trong của bộ
não người
Làm thế nào để xác nhận (kiểm chứng)? Yêu cầu:
1) Dự đoán và kiểm chứng các hoạt động (hành vi) của chủ thể con
người (hướng tiếp cận top-down), hoặc
2) Nhận dạng (xác định) trực tiếp từ các dữ liệu về hệ thần kinh
(hướng tiếp cận bottom-up)
Hiện nay, cả 2 hướng tiếp cận này (Cognitive Science và
Cognitive Neuroscience) được tách rời với lĩnh vực TTNT
Trí Tuệ Nhân Tạo
7
Suy nghĩ hợp lý: Các luật suy nghĩ
Chuẩn hóa (hoặc quy tắc hóa), hơn là mô tả
Aristotle: Thế nào là các quá trình suy nghĩ / tranh luận đúng
đắn?
Một số trường học ở Hy Lạp đã phát triển những dạng logic:
ký hiệu và các luật dẫn xuất đối với các quá trình suy nghĩ
Mối liên hệ trực tiếp, thông qua toán học và triết học, đối với
khoa học TTNT hiện đại
Các vấn đề:
1. Không phải tất cả các hành vi (hành động) thông minh đều
xuất phát từ các cân nhắc (suy nghĩ) logic
2. Mục đích của sự suy nghĩ là gì? Những suy nghĩ nào mà tôi
nên thc hin, trong số các suy nghĩ mà tôi có thể có?
Trí Tuệ Nhân Tạo
8
Hành động một cách hợp lý
Hành động một cách hợp lý: thực hiện đúng việc cần
Đúng việc cần làm: là việc (hành động) giúp cực đại hóa
vic t c các mđối với các thông tin hin có
Không nhất thiết liên quan đến sự suy nghĩ – ví dụ, phản
xạ chớp mắt
Tuy nhiên, sự suy nghĩ nên được xem là thuộc vào hệ
thống (nhóm) các hành động hợp lý
Sự hợp lý cần phải tính đến cả độ phức tạp tính toán
Nếu chi phí về tài nguyên tính toán và thời gian quá cao, thì sẽ
không có tính thực tế (không áp dụng được trong thực tế)
Trí Tuệ Nhân Tạo
9
Các tác tử hợp lý (1)
hành động
Mt cách khái quát, mt tác tử có thc biểu diễn bằ
một hàm ánh xạ: từ quá trình (lịch sử) nhận thức đến hành
động:
f: P* → A
Trí Tuệ Nhân Tạo
10
Các tác tử hợp lý (2)
Đối với mt tp (lớp) các môi trường và nhim v, chúng ta cần
tìm ra tác tử (hoặc một lớp các tác tử) có hiệu suất tốt nhất
Lưu ý: Các giới hạn về tính toán (của máy tính) không cho
phép đạt được sự hợp lý hoàn hảo (tối ưu)
Æ Mục tiêu: Thiết kế chương trình máy tính tối ưu đối với các tài
nguyên máy tính hin có
Trí Tuệ Nhân Tạo
11
Các nền tảng của TTNT (1)
Triết học
Logic
Các phương pháp suy diễn
Các cơ sở (nền tảng) của việc học
Ngôn ngữ
Sự hợp lý
Toán hc
Biểu diễn hình thức và các giải thuật chứng minh
Tính toán
Bài toán (vấn đề) áp dụng được và không áp dụng được (độ phức tạp
tính toán - thời gian để giải quyết bài toán - là hàm mũ)
Xác suất
Trí Tuệ Nhân Tạo
12
Các nền tảng của TTNT (2)
Kinh tế học
Hàm lợi ích (tiện ích)
Lý thuyết ra quyết định
Khoa học thần kinh
Nền tảng (cơ sở) tự nhiên của các hoạt động trí óc
Tâm lý học
Sự thích nghi
Các dấu hiệu của nhận thức và điều khiển vận động
Các kỹ thuật thực nghiệm (vd: tâm sinh lý học,…)
Trí Tuệ Nhân Tạo
13
Các nền tảng của TTNT (3)
Công nghệ máy tính
Xây dựng các máy tính có tốc độ tính toán nhanh
Lý thuyết điều khiển
Thiết kế các hệ thống nhằm cực đại hóa một hàm mục tiêu nào đó
Ngôn ngữ học
Biểu diễn tri thức
Ngữ pháp (của một ngôn ngữ)
Trí Tuệ Nhân Tạo
14
Lịch sử tóm tắt của TTNT (1)
1943: McCulloch & Pitts trình bày công trình nghiên cứu đầu tiên về
AI, đề xuất mô hình các nơ-ron nhân tạo 2 trạng thái (on/off)
1950: Khái niệm về TTNT lần đầu tiên được Turing đề cập trong bài
báo "Computing Machinery and Intelligence"
1956: Workshop đầu tiên (diễn ra trong 2 tháng ) ở Dartmouth (Mỹ)
bàn về lĩnh vực TTNT, khái niệm TTNT được thừa nhận
1952-1969: Các thành tựu ban đầu trong TTNT
1950s: Các chương trình TTNT đầu tiên
Chương trình chơi cờ của Samuel
Chương trình lý luận logic của Newell & Simon
Chương trình chứng minh các định lý hình học của Gelernter
Trí Tuệ Nhân Tạo
15
Lịch sử tóm tắt của TTNT (2)
1965: Robinson đề cử giải thuật hoàn chỉnh cho việc suy diễn logic
1966-1973:
Các nhà nghiên cứu về TTNT nhận ra khó khăn về độ phức tạp tính toán
Gần như là không còn các nghiên cứu về các mạng nơ-ron nhân tạo
1969-1979: Sự hình thành và phát triển ban đầu của các hệ thống
dựa trên tri thức
chương trình TTNT dùng trong thương mại)
1980-1988: Sự xuất hiện bùng nổ của các hệ chuyên gia
1986: Các mạng nơ-ron nhân tạo xuất hiện trở lại, trở nên phổ biến
1987: TTNT trở thành một lĩnh vực khoa học
1995: Sự xuất hiện của các tác tử thông minh
Trí Tuệ Nhân Tạo
16
Các thành tựu quan trọng trong TTNT (1)
Lập kế hoạch và lập lịch tự động
NASA ã thit kc chng trình lp k
Remote Agent) để điều khiển việc xếp lịch các hoạt động của tàu
vũ trụ
Deep Blue (hệ thống máy tính của IBM) đã đánh bại kiện tướng
cờ vua Thế giới Garry Kasparov vào năm 1997
Điều khiển tự động
Một xe tải nhỏ được điều khiển tự động bởi hệ thống ALVINN
(của CMU) trong suốt 98% của khoảng thơi gian đi từ Pittsburgh
đến San Diego (~2850 miles)
Người máy
Ngày nay, rất nhiều cuộc phẫu thuật trong y tế sử dụng các trợ
Trí Tuệ Nhân Tạo
17
Các thành tựu quan trọng trong TTNT (2)
Chuẩn đoán
Các chn
có thể thực hiện ở mức tương đương các bác sỹ chuyên môn
trong một số lĩnh vực của y tê
Trong cuộc chiến tranh Vùng Vịnh năm 1991, các lực lượng của
quân đội Mỹ đã triển khai sử dụng một chương trình lập kế hoạch
và xếp lịch cho công tác hậu cần để di chuyển 50.000 xe cộ, hàng
hóa, và quân lính
Hiểu ngôn ngữ và giải quyết vấn đề
Chương trình máy tính PROVERB có thể giải được các bài toán đố
chữ (crossword puzzles) tốt hơn khả năng của nhiều người
Trí Tuệ Nhân Tạo
18
Các tranh luận về TTNT (1)
Khả năng của TTNT?
Lái xe tự động theo một đường núi quanh co?
Mua trực tuyến các hàng hóa trong 1 tuần cho một hiệu tạp phẩm?
Phát hiện và chứng minh một lý thuyết toán học mới?
Hội thoại được với một người trong 1 giờ đồng hồ?
Thực hiện tự động một ca phẫu thuật mổ phức tạp?
Dịch trực tiếp (tức thời) giữa hai thứ tiếng cho một hội thoại?
…
Máy tính có thể suy nghĩ (như con người) được không?
Trí Tuệ Nhân Tạo
19
Các tranh luận về TTNT (2)
Nếu máy tính có thể làm thay những việc đang được làm bởi
con người, thì con người sẽ càng ít việc (thất nghiệp)
Con người sẽ có quá nhiều thời gian rảnh rỗi (so với quá ít,
như hiện nay)
(cao nhất) của họ
Vì máy tính làm thay (và can thiệp) vào nhiều việc hàng ngày
phạm
Việc sử dụng nhiều hệ thống TTNT có thể làm giảm (mất đi)
Sự thành công (hoàn hảo) của TTNT có ý nghĩa như là sự kết
thúc của loài người?
Trí Tuệ Nhân Tạo
20
Tải về để xem bản đầy đủ
21 trang
17640
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Trí tuệ nhân tạo - Chương 1: Giới thiệu về trí tuệ nhân tạo - Nguyễn Nhật Quang", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_tri_tue_nhan_tao_chuong_1_gioi_thieu_ve_tri_tue_nh.pdf
