Einführung in die Künstliche Intelligenz

Transkript

1 Einführung in die Künstliche Intelligenz Vorlesung mit Übung WS 2002/2003 Prof. F. v. Henke

2 Organisatorisches Vorlesung: Mo Mi Sprechstunde: nach der Vorlesung, oder nach Vereinbarung Übungen: mindestens 14-tägig Betreuer: Thorsten Liebig, Karsten Gugler Sprechstunde nach Vereinbarung 1 1

3 Organisatorisches (2) Vorlesungsunterlagen: Kopien der Vorlesungsunterlagen werden über die Webseite zur Vorlesung verfügbar gemacht (Zugang über die Webseite der Abt. KI). Die Folien stützen sich auf Vorlagen von Prof. S. Biundo-Stephan, Dr. A. Uhrmacher, und Prof. B. Nebel; sie verwenden teilweise Abbildungen aus dem Buch von Norvig und Russell (s.u.), an dem sich die Vorlesung orientiert. 1 2

4 Einordnung der Lehrveranstaltung Einführung in das Gebiet der Künstlichen Intelligenz, gefolgt von Vertiefungsvorlesungen. z.b. Planen und Scheduling Wissensmodellierung und Wissensverarbeitung (Modellbildung und Simulation) und andere Bemerkung: Die Lehrveranstaltung Maschinelles Beweisen wird in diesem Semester parallel zur KI-Einführung angeboten. Seminare, z.b. Fallbasiertes Schließen Intelligente Kommunikationsagenten Robotik Technik der Spielprogrammierung Programmierpraktika Bachelor-, Master-, Diplomarbeiten Mitarbeit in Forschungsprojekten der Abteilung Tätigkeit als studentische Hilfskraft Einführung in die KI 1 3

5 Literatur siehe auch Semesterapparat S. Russell, P. Norvig: Artificial Intelligence A Modern Approach. Prentice Hall, G. F. Luger: Knstliche Intelligenz Strategien zur Lsung komplxer Probleme. 4. Auflage. Addison Wesley (Pearson Studium), bersetzung aus dem Englischen G. Görz (Hrsg.): Handbuch der Künstlichen Intelligenz. Oldenbourg (3. Auflage von Einfhrung in die Künstliche Intelligenz). N. J. Nilsson: Artificial Intelligence: A New Synthesis. Morgan Kaufmann, M. Stefik: Introduction to Knowledge Systems. Morgan Kaufmann, K. D. Forbus, J. D. Kleer: Building Problem Solvers. MIT Press, M. Ginsburg: Essentials of Artificial Intelligence. Morgan Kaufmann, P. Winston: Artificial Intelligence, Addison Wesley, M. Genesereth, N. J. Nilsson: Logical Foundations of Artificial Intelligence. Morgan Kaufmann, Einführung in die KI 1 4

6 Was ist Künstliche Intelligenz? Verschiedene Sichtweisen Einführung in die KI 1 5

7 Sichtweisen Analyse und Realisierung intelligenten Vorgehens bzw. Verhaltens Analyse und Simulation / Realisierung menschlicher Intelligenz bzw. ideeller Intelligenz (Rationalität) Definitionen aus der Literatur 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... (Bellman, 1978) 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 moment, people are better (Rich and Knight, 1991) 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) A field of study that seeks to explain and emulate intelligent behavior in terms of computational processes (Schalkoff, 1990) The branch of computer science that is concerned with the automation of intelligent behavior (Luger and Stubblefield, 1993) Einführung in die KI 1 6

8 Simulation menschlichen Verhaltens Alan Turing, 1950: Ein System ist intelligent, wenn es kognitive Leistungen erbringt, die ausreichen, um einen (menschlichen) Fragesteller zu täuschen. Turing-Test Erforderliche Fähigkeiten sind: Verarbeitung natürlicher Sprache Repräsentation von Wissen Schlußfolgern Lernen Simulation menschlichen Fehlverhaltens Die Konstruktion von Systemen, die den Turing Test bestehen sollen, ist nicht Gegenstand von Forschung und Entwicklung in der Künstlichen Intelligenz. Einführung in die KI 1 7

9 Analyse und Simulation menschlicher Intelligenz (1) Analyse Introspektion: Wie denken wir Menschen? Psychologische Experimente Simulation Das System GPS (General Problem Solver) (Newell und Simon, 1961) sollte Probleme nicht nur korrekt lösen, sondern die Lösung auch so herleiten, wie ein Mensch dies täte. Kognitionswissenschaft Computermodelle aus der Künstlichen Intelligenz Experimentelle Techniken aus der Psychologie Einführung in die KI 1 8

10 Analyse und Simulation menschlicher Intelligenz (2) KI Systeme sollen nicht menschliches Vorgehen simulieren; sie sollen jedoch über adäquate, d.h. benutzerfreundliche, intelligente Kommunikationsschnittstellen verfügen. Mensch-Maschine-Kommunikation Benutzermodellierung Einführung in die KI 1 9

11 Realisierung rationalen Vorgehens Die Grundlagen: Gesetze des logischen Schließens Entwicklung der formalen Logik Logistische Tradition in der KI Formallogische Formulierung von Problemen Herleitung einer Lösung mit logischen Regeln Die Herausforderungen: Informelles Wissen muß formalisiert werden Die Herleitung einer Lösung muß praktisch bewerkstelligt werden Einführung in die KI 1 10

12 Realisierung rationalen Verhaltens (1) Rationale Agenten Agenten machen Wahrnehmungen und führen Handlungen aus. Die Fähigkeit, korrekte Schlüsse zu ziehen, ist nur ein Aspekt. Rationalität umfaßt zusätzlich reaktives Verhalten. Welche Leistungen müßen realisiert werden? Verarbeitung natürlicher Sprache, Repräsentation von Wissen, Schlußfolgern, Lernen Visuelle Wahrnehmung Autonomie Einführung in die KI 1 11

13 Realisierung rationalen Verhaltens (2) Die Sichtweise (Russel und Norvig, 1995): Künstliche Intelligenz beschäftigt sich mit der Konstruktion rationaler Agenten. Wir folgen dieser Sichtweise und beschäftigen uns im Folgenden mit generellen Prinzipien rationaler Agenten und mit den Komponenten, die für ihre Konstruktion gebraucht werden. Einführung in die KI 1 12

14 Ein Beispiel Lösen eines Problems am Beispiel einer einfachen Denksportaufgabe: Gegeben seien zwei Behälter, A und B, mit 9 Liter bzw. 4 Liter Fassungsvermögen und eine unbegrenzte Menge Wasser. A soll mit 6 Litern Wasser gefüllt werden. 9 Liter 4 Liter.. Behalter A.. Behalter B Einführung in die KI 1 13