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Seminar Künstliche Intelligenz
Wintersemester 2014/15
Martin Hacker
Richard Schaller
Künstliche Intelligenz – Department Informatik
FAU Erlangen-Nürnberg
15.10.2014
KISEM – WS 2013/14
Überblick
Teilgebiete der KI
Problemlösen, Planen
Wissensbasierte Systeme: Logik, Wissensrepräsentation,
Schließen
Unsicheres Wissen und probabilistisches Schließen
Maschinelles Lernen
Wahrnehmung, Sprachverarbeitung, Computer Vision
Robotik
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KISEM – WS 2013/14
Schnittmengen mit anderen Disziplinen
Schnittmengen mit anderen Disziplinen
(nach Russell & Norvig)
Philosophie
Können formale Regeln verwendet werden, um gültige
Schlüsse zu ziehen?
Wie entsteht aus einem physischen Gehirn der mentale
Verstand?
Woher stammt das Wissen?
Wie führt Wissen zu einer Aktion?
Mathematik
Wie lauten die formalen Regeln, um gültige Schlüsse zu
ziehen?
Was kann berechnet werden?
Wie argumentieren wir mit unsicheren Informationen?
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KISEM – WS 2013/14
Schnittmengen mit anderen Disziplinen
Schnittmengen mit anderen Disziplinen (fort.)
Wirtschaftswissenschaften
Wie sollen wir Entscheidungen treffen, um eine maximale
Rendite zu erzielen?
Wie sollen wir das tun, was andere nicht tun?
Wie sollen wir vorgehen, wenn die Rendite möglicherweise
weit in der Zukunft liegt?
Neurowissenschaften
Wie verarbeitet das Gehirn Informationen?
Psychologie
Wie denken und handeln Menschen und Tiere?
Technische Informatik
Regelungstheorie
Wie können künstliche Maschinen unter eigener Steuerung
arbeiten?
Linguistik
Wie hängen Sprache und Denken zusammen?
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KISEM – WS 2013/14
Was ist KI?
Was ist KI?
Menschliches Denken:
Rationales Denken:
„[Die Automatisierung von] Aktivitäten,
„Das Studium derjenigen mathemati-
die wir dem menschlichen Denken zu-
schen Formalismen, die es ermöglichen,
ordnen, Aktivitäten wie beispielsweise
wahrzunehmen, logisch zu schließen
Entscheidungsfindung, Problemlösung,
und zu agieren.“ (Winston, 1992)
Lernen ...“ (Bellman, 1978)
Menschliches Handeln:
Rationales Handeln:
„Die Kunst, Maschinen zu schaffen, die
„Computerintelligenz ist die Studie des
Funktionen erfüllen, die, werden sie von
Entwurfs intelligenter Agenten“ (Poole et
Menschen ausgeführt, der Intelligenz
al., 1998)
bedürfen“ (Kurzweil, 1990)
(nach Russell & Norvig)
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KISEM – WS 2013/14
Was ist KI?
Menschliches Denken
Wie denkt ein Mensch?
Introspektion
Beobachten handelnder Personen
Hirntomographie
→ Kognitionswissenschaften
Verwechslungsgefahr:
Nur weil ein Algorithmus gut funktioniert muss der Mensch
nicht auch so funktionieren (vgl. Schachcomputer)
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KISEM – WS 2013/14
Was ist KI?
Menschliches Handeln
So wie ein Mensch handeln?
Turing-Test
Menschlicher Fragesteller
Kommunikation in Schriftform
Fragesteller muss entscheiden, ob er mit einem Menschen
oder einem Computer kommuniziert
Beliebige Fragen erlaubt
Computerprogramm hat Turing-Test bestanden, wenn
Fragesteller ihn für einen Menschen hält
Für Turing-Test notwendig:
Verarbeitung natürlicher Sprache
Wissensrepräsentation
Automatisches logisches Schließen
Maschinenlernen
vgl. ELIZA, IKEA-Anna
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KISEM – WS 2013/14
Was ist KI?
Rationales Denken
Regeln und logische Schlüsse → Logik
Formalisieren allen (notwendigen) Wissens
Was passiert mit unsicherem Wissen?
Menschen sind nicht streng logisch
Deshalb schnell Widersprüche möglich, z.B. lernen Kinder
„Vögel können fliegen“
„Pinguine sind Vögel“
„Pinguine können nicht fliegen“
Logisches Schließen sehr rechenaufwendig
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KISEM – WS 2013/14
Was ist KI?
Rationales Handeln
Agent
autonomes Handeln
Umgebung wahrnehmen
an Änderungen anpassen
Ziele erzeugen und verfolgen
Rationaler Agent: Bestes Ergebnis unter dem ihm
bekannten Wissen
Rationales Handeln durch logisches Schließen, aber auch
Reflexe möglich
Vorteil: Rationalität ist mathematisch definiert!
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KISEM – WS 2013/14
Geschichte der KI
Geschichte der KI
(nach Russell & Norvig)
1943-1955:
McCulloch-Pitts-Neuronen
Neuronennetze äquivalent zu logischen Funktionen
Hebbsche Lernregel
Turing-Test
1956:
Dartmouth-Workshop: Gründung der KI
Logische Schlussfolgerungssysteme: Logic Theorist
1952-1969:
Lösen logischer Rätsel: General Problem Solver
LISP als Programmiersprache der KI
Logisches Schließen: Robinsons Resolutionsmethode
Wissensrepräsentation und Schließen: Advice Taker
Lösungen für begrenzte Domänen: Integrieren,
Intelligenz-Tests, Algebra-Textaufgaben, Blocks-World
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KISEM – WS 2013/14
Geschichte der KI
Geschichte der KI (fort.)
1966-1973:
Euphorie ebbt ab
Problemlösung durch Ausprobieren von allen Möglichkeiten
→ Kombinatorische Explosion bei größeren Problemen
XOR-Problem bei einschichtigen Neuronalen Netzen
1969-1979:
Expertensysteme, z.B. für Medizin
Spracherkenner
PROLOG zur Wissensrepräsentation
ab 1980:
KI als Industrie, u.a. Expertensysteme,
Erkennungssysteme, Roboter
Benutzerschnittstelle
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KISEM – WS 2013/14
Geschichte der KI
Geschichte der KI (fort.)
ab 1986/87:
Neuronale Netze mit Backpropagation
Statt ad-hoc-Programmen wird auf bereits Bestehendem
aufgebaut:
Hidden-Markov-Modelle, Bayes-Netze, ...
Realistische Anwendungsszenarien statt
Spielzeugbeispiele
ab 1995:
Internet-Agenten: Bots
Suchmaschinen, Empfehlungssysteme,
Webseiten-Aggregatoren
„Massen-Daten statt Algorithmen“
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KISEM – WS 2013/14
Herangehensweise der KI
Herangehensweise der KI
Programme entwickeln, die intelligentes Verhalten
simulieren
Rationalitätsprinzip:
„Ein System ist rational, wenn es das seinen Kenntnissen
entsprechend ’Richtige’ macht“ (Russell & Norvig)
Formalisierung der Probleme / Aufgabenstellungen
Sammelsurium von Methoden zu deren Lösung
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KISEM – WS 2013/14
Herangehensweise der KI
KI-Effekt
Machines Who Think: A Personal Inquiry into the History and
Prospects of Artificial Intelligence (Pamela McCorduck)
It’s part of the history of the field of artificial intelligence that
every time somebody figured out how to make a computer do
something – play good checkers, solve simple but relatively
informal problems – there was chorus of critics to say, ’that’s
not thinking’.
Rodney Brooks (MIT)
Every time we figure out a piece of it, it stops being magical; we
say, ’Oh, that’s just a computation,’ [. . . ] We used to joke that AI
means ’almost implemented.’
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KISEM – WS 2013/14
Herangehensweise der KI
KI-Effekt
Machines Who Think: A Personal Inquiry into the History and
Prospects of Artificial Intelligence (Pamela McCorduck)
It’s part of the history of the field of artificial intelligence that
every time somebody figured out how to make a computer do
something – play good checkers, solve simple but relatively
informal problems – there was chorus of critics to say, ’that’s
not thinking’.
Rodney Brooks (MIT)
Every time we figure out a piece of it, it stops being magical; we
say, ’Oh, that’s just a computation,’ [. . . ] We used to joke that AI
means ’almost implemented.’
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