ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Transcript

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ενότητα 9: Τεχνητή νοημοσύνη Δημοσθένης Πασχαλίδης Τμήμα Ιερατικών Σπουδών

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί ενότητας Εξερεύνηση του κλάδου της τεχνητής νοημοσύνης των βασικών εννοιών, μεθόδων, διαδικασιών και αποτελεσμάτων από τη χρήση της. Εξέταση των προκλήσεων και των συνεπειών που προκύπτουν από την χρήση αυτή. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας Νοημοσύνη και μηχανές. Αντίληψη. Συλλογισμός. Άλλοι τομείς της έρευνας. Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα. Ρομποτική. Εξετάζοντας τις συνέπειες. 5

6 Νοήμονες πράκτορες Πράκτορας = "συσκευή" που αποκρίνεται στα ερεθίσματα από το περιβάλλον της: Αισθητήρες. Αποκρίσεις (Actuators). Ο στόχος της τεχνητής νοημοσύνης είναι να δημιουργηθούν πράκτορες που να συμπεριφέρονται έξυπνα. 6

7 Παζλ σε τελική διαμόρφωση Σχήμα: Το παζλ οκτώ πλακιδίων σε λυμένη διαμόρφωση. Πηγή: BROOKSHEAR (2009). 7

8 Η μηχανή που λύνει το παζλ Εικόνα: Η μηχανή που λύνει το παζλ. Πηγή: BROOKSHEAR (2009). 8

9 Επίπεδα νοημοσύνης στη συμπεριφορά Αντανάκλαση: οι ενέργειες είναι προκαθορισμένες αποκρίσεις στα δεδομένα εισόδου Ευφυής απόκριση: ενέργειες που επηρεάζονται από τη γνώση του περιβάλλοντος. Επιδίωξη στόχου. Εκμάθηση (διαδικασιακή δηλωτική). 9

10 Ερευνητικές προσεγγίσεις τεχνητής νοημοσύνης Προσανατολισμός στην απόδοση: Ο ερευνητής προσπαθεί να μεγιστοποιήσει την απόδοση των πρακτόρων. Προσανατολισμός στην προσομοίωση: Ο ερευνητής προσπαθεί να καταλάβει πώς οι πράκτορες παράγουν απαντήσεις. (Γλωσσολόγοι θεωρία-πράξη). 10

11 Δοκιμή Turing Προτάθηκε από τον Alan Turing το Συγκριτική μέτρηση επιδόσεων για την πρόοδο στην τεχνητή νοημοσύνη. Οργάνωση δοκιμής: Ο άνθρωπος-εξεταστής επικοινωνεί με το υποκείμενο μέσω γραφομηχανής. Δοκιμή: Μπορεί ο άνθρωπος-εξεταστής να διακρίνει εάν το υποκείμενο είναι άνθρωπος ή μηχανή; 11

12 Τεχνικές για κατανόηση εικόνων Ταίριασμα με προκαθορισμένα πρότυπα. Επεξεργασία εικόνας. ενίσχυση ακμών. εντοπισμός περιοχών. Εξομάλυνση. Ανάλυση εικόνας. 12

13 Επεξεργασία γλωσσών Συντακτική ανάλυση. Σημασιολογική ανάλυση. Θεματολογική ανάλυση (συμφραζόμενα). Ανάκτηση πληροφοριών. Εξαγωγή πληροφοριών. Σημασιολογικό δίκτυο. 13

14 Ένα σημασιολογικό δίκτυο Σχήμα: Ένα σημασιολογικό δίκτυο. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 14

15 Ένα άλλο σημασιολογικό δίκτυο Σχήμα: Ένα άλλο σημασιολογικό δίκτυο. Πηγή: (Ανακτήθηκε 18 Ιουνίου, 2015). 15

16 Συστατικά των συστημάτων παραγωγής 1. Σύνολο καταστάσεων. Κατάσταση αφετηρίας ή αρχική. Κατάσταση προορισμού. 2. Σύνολο παραγωγών: κανόνες ή κινήσεις. Κάθε παραγωγή μπορεί να έχει προσυνθήκες. 3. Σύστημα ελέγχου: αποφασίζει ποια παραγωγή θα εφαρμοστεί μετά. 16

17 Γράφος καταστάσεων Σχήμα 4: Μικρό τμήμα του γράφου καταστάσεων για το παζλ οκτώ πλακιδίων. Πηγή: BROOKSHEAR (2004). 17

18 Επεξεργασία δεδομένων για τα συστήματα παραγωγής Γράφος καταστάσεων = καταστάσεις, παραγωγές και προσυνθήκες (χώρος προβλήματος). Δέντρο αναζήτησης = καταγραφή των μεταβολών κατάστασης που ερευνήθηκαν κατά την αναζήτηση της κατάστασης προορισμού. Αναζήτηση με προτεραιότητα εύρους. Αναζήτηση με προτεραιότητα βάθους. 18

19 Επαγωγικός συλλογισμός Σχήμα: Επαγωγικός συλλογισμός στα πλαίσια ενός συστήματος παραγωγών. Πηγή: Brookshear (2004). 19

20 Έμπειρα συστήματα Έμπειρο σύστημα = πακέτο λογισμικού για να βοηθήσει τους ανθρώπους σε καταστάσεις όπου απαιτείται ειδική γνώση Παράδειγμα: ιατρική διάγνωση. Συχνά παρόμοια με ένα σύστημα παραγωγής. 20

21 Ένα άλυτο παζλ οκτώ πλακιδίων (1/2) Σχήμα: Ένα άλυτο παζλ οκτώ πλακιδίων. Πηγή: Brookshear (2004). 21

22 Δείγμα δέντρου αναζήτησης Σχήμα: Δείγμα δέντρου αναζήτησης. Πηγή: Brookshear (2004). 22

23 Παραγωγές που συσσωρεύονται για μετέπειτα εκτέλεση Σχήμα: Παραγωγές που συσσωρεύονται για μετέπειτα εκτέλεση. Πηγή: Brookshear (2004). 23

24 Ένα άλυτο παζλ οκτώ πλακιδίων (2/2) Σχήμα: Ένα άλυτο παζλ οκτώ πλακιδίων. Πηγή: Brookshear (2004). 24

25 Ευρετικές στρατηγικές Απαιτήσεις για καλό heuristics. Πρέπει να είναι πολύ ευκολότερο να υπολογιστεί από όσο μια πλήρη λύση. Πρέπει να παρέχει μια λογική εκτίμηση της εγγύτητας σε έναν στόχο. 25

26 Ξεκίνημα ευρετικής αναζήτησης Σχήμα: Ξεκίνημα ευρετικής αναζήτησης. Πηγή: Brookshear (2004). 26

27 Το δέντρο αναζήτησης μετά από δύο περάσματα Σχήμα: Το δέντρο αναζήτησης μετά από δύο περάσματα. Πηγή: Brookshear (2004). 27

28 Το δέντρο αναζήτησης μετά από τρία περάσματα Σχήμα: Το δέντρο αναζήτησης μετά από τρία περάσματα. Πηγή: Brookshear (2004). 28

29 Πλήρες δέντρο αναζήτησης Σχήμα: Το πλήρες δέντρο αναζήτησης που διαμορφώνεται από το ευρετικό μας σύστημα. Πηγή: Brookshear (2004). 29

30 Νευρωνικά δίκτυα Τεχνητός νευρώνας Κάθε είσοδος πολλαπλασιάζεται με έναν παράγοντα βάρους. Η έξοδος είναι 1 εάν το άθροισμα των σταθμισμένων εισόδων υπερβαίνει μια κατώτατη τιμή. Αλλιώς είναι 0. Το δίκτυο προγραμματίζεται με τη ρύθμιση των βαρών χρησιμοποιώντας ανατροφοδότηση από παραδείγματα. 30

31 Νευρώνας σε ένα ζωντανό βιολογικό σύστημα Σχήμα: Νευρώνας σε ένα ζωντανό βιολογικό σύστημα. Πηγή: Brookshear (2004). 31

32 Οι δραστηριότητες μέσα σε μια μονάδα επεξεργασίας Σχήμα: Οι δραστηριότητες μέσα σε μια μονάδα επεξεργασίας. Πηγή: Brookshear (2004). 32

33 Αναπαράσταση μιας μονάδας επεξεργασίας Σχήμα: Αναπαράσταση μιας μονάδας επεξεργασίας. Πηγή: Brookshear (2004). 33

34 Νευρωνικό δίκτυο με δύο διαφορετικά προγράμματα Σχήμα: Νευρωνικό δίκτυο με δύο διαφορετικά προγράμματα. Πηγή: Brookshear (2004). 34

35 Συνειρμική μνήμη Συνειρμική μνήμη = ανάκτηση πληροφορίας σχετικής με τις τρέχουσες πληροφορίες. Μια κατεύθυνση της έρευνας επιδιώκει να δημιουργήσει συνειρμική μνήμη χρησιμοποιώντας νευρωνικά δίκτυα που όταν τους δίνεται μερική διαμόρφωση, μεταβαίνουν σε σταθερή διαμόρφωση. 35

36 Τεχνητό νευρωνικό δίκτυο για την υλοποίηση συνειρμικής μνήμης Σχήμα: Τεχνητό νευρωνικό δίκτυο για την υλοποίηση συνειρμικής μνήμης. Πηγή: Brookshear (2004). 36

37 Βήματα που οδηγούν σε μια σταθερή διαμόρφωση Σχήμα: Βήματα που οδηγούν σε μια σταθερή διαμόρφωση. Πηγή: Brookshear (2004). 37

38 Ρομποτική Άρχισε ως τομέας μέσα στους μηχανολόγους και ηλεκτρολόγους μηχανικούς. Σήμερα καλύπτει πολύ ευρύτερο φάσμα δραστηριοτήτων. Asimo. UAV. Ανταγωνισμός Robocup. Εξελικτική ρομποτική. 38

39 Σύνδεσμοι Deep blue. Αντικατάσταση εργατικού δυναμικού. Ο Άσημος σε ώρα δράσης. Robocup. 39

40 Μερικά ζητήματα που προκύπτουν από την τεχνητή νοημοσύνη Πότε πρέπει να εμπιστευθούμε την απόφαση ενός υπολογιστή αντί ενός ανθρώπου; Εάν ένας υπολογιστής μπορεί να κάνει μια εργασία καλύτερα από έναν άνθρωπο, πότε θα πρέπει οπωσδήποτε ένας άνθρωπος να κάνει αυτήν την εργασία; Ποιος θα ήταν ο κοινωνικός αντίκτυπος εάν η τεχνητή νοημοσύνη ξεπεράσει τη νοημοσύνη πολλών ανθρώπων; 40

41 Βιβλιογραφία BROOKSHEAR, J. G. (2009) Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ: ΜΙΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, Έκδοση: 10η, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, ISBN: BROOKSHEAR, J. G. (2004), Computer Science: An Overview, 9th Edition, ISBN13:

42 Τέλος Ενότητας

43 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης, Δημοσθένης Πασχαλίδης. «ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ». Έκδοση: 1.0. Θεσσαλονίκη

44 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 44

45 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 45

46 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες BROOKSHEAR, J. G. (2009) Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ: ΜΙΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, Έκδοση: 10η, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, ISBN: BROOKSHEAR, J. G. (2004), Computer Science: An Overview, 9th Edition, ISBN13: