Künstliche Intelligenz. Andreas Breckheimer

Transkript

1 Künstliche Intelligenz Andreas Breckheimer

2 Was versteht man unter Intelligenz Keine Allgemein gültige Definition! Verschiedene Wissenschaften geben Definitionsansätze (Medizin,Philosophie,etc.) Persönliche Definition: Das aktive Wahrnehmen von Äußeren Einflüssen, sowie deren Verarbeitung durch Logische Schlussfolgerung, Wissen, Erfahrung und Kreativität, welche zu einer rationalen, nachvollziehbaren Schlussfolgerung führen, die eine, der Situation entsprechende, Handlung nach sich zieht, welche von langfristigem Vorteil für das gegebene Ziel oder die eigene Existenz ist. Künstliche Intelligenz 2

3 Was versteht man unter Künstlicher Intelligenz Begriff Artificial Intelligence wird 1956 von McCarthy eingeführt. (Dartmouth Konferenz) Nachahmen von intelligentem Verhalten in künstlich geschaffenen Systemen. KI beinhaltet 5 Grundeigenschaften: Wahrnehmen Kommunizieren Schlußfolgern Lernen Handeln in komplexen Umgebungen Künstliche Intelligenz 3

4 Achtung: Menschlich!= Intelligent Ein gut entwickeltes KI-System kann bei einem IQ Test 200 Punkte erreichen... Einsteins IQ wurde auf geschätzt! Menschliche Entscheidungen und Reaktionen werden oft sehr von Emotionen und charakteristischen Merkmalen geprägt! (Jeder hat Stärken und Schwächen!) Intelligenz von Maschinen und Menschen nicht 100% erfüllbar, denn: Menschen haben weiterhin Emotionen und Maschinen besitzen keine Kreativität Künstliche Intelligenz 4

5 Die 5 Eigenschaften von KI 1. Wahrnehmung Das System hat die Möglichkeit durch einen Sensor Informationen von der Außenwelt zu erhalten und zu verwerten. Fingerabdruck- Scanner Handschrifterkennung Augen-Scanner Künstliche Intelligenz 5

6 Die 5 Eigenschaften von KI 2. Kommunikation Das System soll in der Lage sein sich dem Nutzer gegenüber klar, verständlich und möglichst menschlich zu äußern. Ausgabe von Lösungen auf möglichst Menschliche Weise -> Routenplaner: Folgen sie der B23, dann weiter auf Ausgabe gekoppelt mit Sprachausgabe. Künstliche Intelligenz 6

7 Die 5 Eigenschaften von KI 3. Schlussfolgern Von der Verwertung der eingehenden Daten ausgehend, soll das System in der Lage sein, logische Schlussfolgerungen zu ziehen. Bei Nebel ist schlechte Sicht Man hat schlechte Sicht Es ist nebelig Künstliche Intelligenz 7

8 Die 5 Eigenschaften von KI 4. Lernen Das System soll in der Lage sein, neue Schlussfolgerungen und Sonderfälle zu speichern um sie bei Bedarf wieder anzuwenden. Man hat schlechte Sicht Es ist nicht nebelig Es regnet Merke: Man hat Schlechte Sicht wenn: A.) Es neblig ist ODER B.) Es regnet Künstliche Intelligenz 8

9 Die 5 Eigenschaften von KI 5. Handeln in kompl. Umgebungen Das System muss in der Lage sein eingehende Informationen nach Wichtigkeit zu ordnen und diese trotz eventueller Störungen abzuarbeiten. Verdeutlichung hierzu später anhand eines Beispiels Künstliche Intelligenz 9

10 Geschichte und Entwicklung Ende 50er/Anfang 60er erste KI-Systeme (Beispiel: Computergegner gewinnt in Dame gegen einen Menschen) Formalisierungen von Problemen und Neuronalen Modellen 1960/70 Engpässe und Einschränkungen in Bezug auf Speicher & Rechenleistung. 1980: Weiterentwicklung und neue Erkenntnisse Deep Blue besiegt Weltmeister Garry Kasparov im Schach Künstliche Intelligenz 10

11 Wie stark ist meine KI? Turing-Test : Ein Tester kommuniziert über Chat mit einem anderen Menschen & einer Maschine. Kann am Ende des Gesprächs der Tester nicht zuordnen, wer Mensch bzw. wer Maschine war, gilt die KI als stark Schwache KI: löst Probleme zum allg. Verständnis und simuliert menschliches Verhalten. Starke KI: Versuch, dass Ich-Bewusstsein des Menschen und einzigartige Fähigkeiten und Eigenschaften nachzubilden. Künstliche Intelligenz 11

12 Wissen ist Macht! Wie ist Wissen vorhanden? Es gibt verschiedene Formen von Wissen. Um eine mächtige KI zu schaffen muss man sich deshalb jeder Art von Wissen bedienen! Allgemeines Wissen spezifisches Wissen Explizites Wissen Implizites Wissen Fakten Wissen Prozedur Wissen Künstliche Intelligenz 12

13 Motivation: Wozu das eigentlich? KI-Systeme sind aus der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken! Automatisierung von künstlich geschaffenen, intelligenten Entscheidungsprozessen sparen Zeit. Intelligente Systeme unterstützen und erleichtern den Alltag und entlasten Fachkräfte. Korrekt konfigurierte KI Systeme haben entweder eine korrekte Ausgabe oder melden einfach Fehler : Das System bemerkt selbst, wenn es Fehler macht und so entstehen keine Folge-Fehler. Künstliche Intelligenz 13

14 Kerngebiete der KI PC-Spiele- Branche Robotik Bildverstehende Systeme Experten Systeme KI Natürlich Sprachliche Systeme Intelligente Benutzer- Schnittstellen Intelligente Hilfssysteme Multi- Agenten Systeme Intelligente Tutorielle Systeme Künstliche Intelligenz 14

15 Mittel und Wege In der KI bedient man sich spezieller Mittel wie etwa Logik, (Aussagenlogik, Prädikatenlogik, Horn Logik) Auf das Logik-Verständnis des Systems wird schließlich ein Algorithmus aufgesetzt, der das zu lösende Problem (welches als Suchproblem beschrieben wird) löst. Dabei bedient sich das System auch ggf. Datenbanken und greift quasi auf Erinnerungen/Erfahrungen zurück. Künstliche Intelligenz 15

16 Das Lösen von Problemen: 1. Was ist das Problem? Um eine Problemlösung durch eine KI zu verdeutlichen wird das zu lösende Problem als Such-Problem formuliert. Problem: Ich will von A nach B Lösung: Eine Route von A nach B Suchproblem: Ich suche eine Route von A nach B Künstliche Intelligenz 16

17 Das lösen von Problemen: 2. Das suchen nach der Lösung Ist das Suchproblem erstmal formuliert beginnt die Suche. Dabei bedient man sich verschiedener Algorithmen und Methoden: Uninformierte Suche Suche Informierte Suche Online- Suche Künstliche Intelligenz 17

18 Uninformierte Suche blinde Suche Keine zusätzlichen Informationen über die Knoten wie z.b. Pfadkosten, Tiefe, etc Keine Möglichkeit einen Favorisierten Pfad zu deklarieren: Es können nur Nachfolger erzeugt werden und diese vom Ziel unterschieden werden. Verschiedene Suchstrategien haben nur den Unterschied in welcher Reihenfolge sie die Knoten besuchen! Künstliche Intelligenz 18

19 Informierte Suche heuristische Suche Neben dem Problem bekommt man problemspezifisches Wissen. Durch Infos wie Pfadkosten ist es möglich die maximal zu erwartende Lösung zu finden. Durch geschickte Suche und lernen bzw. zusätzlichen Infos können Gesamtkosten minimiert werden. Künstliche Intelligenz 19

20 Online Suche Auf unbekanntem Terrain Eine Online Suche achtet auf die Umgebung -> Es reagiert auf Aktionen und berechnet darauf basierend die nächste Aktion. Erkundung und merken (Wo war ich bereits?) Ergebnisse merken! (können später wichtig für Schätzungen werden) Nur in Räumen anwendbar, in denen man auch zurück gehen kann. Künstliche Intelligenz 20

21 KI-Beispiel: Computer-Gegner Ziel: möglichst realistisches simulieren eines Menschen bzw. von menschlichem Verhalten Die Herausforderung: Dabei darf der Computer Gegner bzw. Bot nicht allwissend oder unbesiegbar werden / wirken. Die KI muss die Möglichkeit besitzen, Prioritäten selbst zu setzen und zu erkennen und bei Kollisionen der möglichen Handlungen trotzdem klar strukturiert zu handeln! (Handeln in komplexer Umgebung) Künstliche Intelligenz 21

22 KI-Beispiel KI in Strategiespielen Annahme: Jeder Spieler hat eine Basis/Festung, die es strategisch klug zu befestigen gilt. Ziel: Schützen der eigenen Basis und aufspüren der gegnerischen Basis. Probleme: =>Suche die gegnerische Basis in einem unbekanntem Terrain. =>Suche eine Möglichkeit eigene Basis besser zu schützen. Künstliche Intelligenz 22

23 KI-Beispiel Die Sicht des Gegners Wichtig: Die KI muss dieselben Start- Bedingungen wie der Spieler haben! Einschränkung der KI-Wahrnehmung durch ein Sichtmodell. Anfangs keine Kenntnis über Umgebung. Künstliche Intelligenz 23

24 KI-Beispiel Navigieren im Terrain Die KI muss die Möglichkeit haben, verschiedene Punkte ansteuern zu können und Informationen über diese zu erhalten und zu verarbeiten. Im Level verteilte Weg-Punkte bzw. Schlüsselpunkte geben z.b. Auskunft über Besonderheiten im Terrain Künstliche Intelligenz 24

25 KI-Beispiel Veranschaulichung: Künstliche Intelligenz 25

26 KI-Beispiel Verhalten der KI KI bekommt Entscheidungsbaum Bestimmte Attribute, welche der KI gegeben werden sorgen für die verschiedenen Entscheidungen und simulieren ein bestimmtes Verhaltensmuster Grundlegende Unterscheidung: Aggressiv Neutral Defensiv Künstliche Intelligenz 26

27 KI-Beispiel Auswirkungen Das Verhalten beeinflusst den Handlungsablauf der KI maßgeblich! Siegen Einheiten verbessern Defensiv Ressourcen sichern Eigene Basis ausbauen Künstliche Intelligenz 27

28 KI-Beispiel Kollisionen / Entscheidungen In bestimmten Situationen wäre es unsinnig eisern an der Verhaltensweise festzuhalten. Beispiel: Beim verbessern der Einheiten trifft man auf eine Gegnerische Gruppe. Abwägen der Truppenstärke in dieser Situation wichtiger als blindes handeln! Eigene Einheiten Im Vorteil Eigene Einheiten Im Nachteil Künstliche Intelligenz 28

29 KI-Beispiel Veranschaulichung Gruppe A <<Abschüssiger Hang Gruppe B Künstliche Intelligenz 29

30 Fazit: KI ist sehr komplex und unter heutigem Stand nicht umsetzbar wie wir sie in I Robot gezeigt bekommen. KI ist noch junges Themengebiet und hält noch viel unerforschtes bereit. Intelligent erscheinen muss nicht intelligent sein! Durch Experimente wie in England werden neue Erkenntnisse auch zu anderen Themen gewonnen. Wettbewerbe wie der RoboCup und Filme bieten ehrgeizige Ziele die machbar scheinen. Künstliche Intelligenz 30

31 Ende! Danke für die Aufmerksamkeit! Noch Fragen? Künstliche Intelligenz 31