Fundamentos da Inteligência Artificial

Filosofia (de 428 a.C. até hoje)

- Aristóteles (384 – 322 a.C): fomulou um conjunto preciso de leis que governam a parte racional da mente – sistema informal de silogismos;

- Blaise Pascal (1623 – 322): criou a pascalina – máquina de calcular.

                        “A máquina aritmética produz efeitos que parecem mais próximos ao pensamento que todas as ações dos animais.”;

- René Descartes (1596 – 1650): apresentou a primeira discussão clara da distinção entre mente e matéria. Se a mente é governada inteiramente por leis físicas, então ela não tem mais livre-arbítrio que uma pedra que “decide” cair em direção ao centro da Terra;

- Fracis Bacon (1561 – 1626) iniciou o movimento do empirismo, caracterizado como: “Não há nada na compreensão que não estivesse primeiro nos sentidos” – John Locke (1632 – 1704);

- A conexão entre conhecimento e ação é de suma vitalidade para a Inteligência Artificial – que exige ação;

- Para Aristóteles, as ações se justificam por uma conexão lógica entre metas e conhecimento do resultado da ação;

- Allen Newell e Herbert Simon desenvolveram o GPS – “General Problem Solver” (Newell e Simon, 1961).

Matemática (cerca de 800 até agora)

-  A Inteligência Artificial, como ciência formal, exigiu, além das ideias importantes da Filosofia, um certo nível de formalização matemática em 2 áreas fundamentais:

A – Lógica;

B – Computação;

C – Probabilidade.

A

 - lógica formal: traçada até os filósofos da Grécia antiga;

-  desenvolvimento matemático da lógica formal: começou com o trabalho de George Boole (1815 – 1864), com a definição de detalhes da lógica  proposicional ou lógica booleana (Boole, 1847);

- Gottlob Frege (1848 – 1925) criou, em 1879, a lógica de primeira ordem, utilizada hoje como o sistema mais básico de representação de conhecimento;

- Alfred Tarski (1902 – 1983) introduziu a teoria de referência, na tentativa de relacionar os objetos de uma lógica a objetos do mundo real: determinou os limites que poderia ser feito com a lógica e a computação;

B

- Kurt Gödel (1906 – 1978), em 1931, criou o teorema da incerteza: em qualquer linguagem suficientemente expressiva para descrever as propriedades dos números naturais, existem afirmações que são indecidíveis o sentido de que sua verdade não pode ser estabelecida por qualquer algoritmo, é a noção de intratabilidade;

- Um problema é chamado intratável se o tempo necessário para resolver instâncias do problema cresce exponencialmente com o tamanho das instâncias;

- Steven Cook (1971) e Richard Karp (1972) criaram a teoria da NP-completeza. Eles demonstraram a existência de grandes classes de problemas canônicos de busca combinatória e de raciocínio que são NP-completos;

- Apesar da crescente velocidade dos computadores, o uso parcimonioso de recursos é que caracterizará os sistemas inteligentes.

            “O mundo é uma instância de um problema extremamente grande!”

C

- A teoria da probabilidade, inicialmente concebida por Gerolano Cardano (1501 – 1576) e aperfeiçoada por pesquisadores como Pierre de Fermat (1601 – 1665), Blaise Pascal (1623 – 1662) e outros é mais uma das grandes contribuições da matemática para a I.A. e, juntamente com a análise bayesiana, proposta por Thomas Bayes (1702 – 1761), formam a base da maioria das abordagens modernas para raciocínio incerto em sistemas I.A.

Economia (de 1776 – até hoje)

- Adam Smith (1723 – 1790) foi o primeiro a tratar a economia como ciência ao considerar que: as economias consistem em agentes individuais que maximizam seu próprio bem-estar econômico;

- A economia estuda como as pessoas fazem escolhas que levam a resultados preferenciais, ou utilidade – Léon Walras (1834 – 1910), Frank Ramsey (19310), John von Neumam e Oskar Morgenstern – este no livro The Theory of Games and Economic Behavior (1944);

- Teoria da decisão => combinação entre a teoria da probabilidade com a teoria da utilidade, fornece uma estrutura formal e completa para decisões tomadas sob a incerteza;

- Teoria dos Jogos => em alguns jogos, um agente racional deve agir de forma casual ou, pelo menos, de uma forma que pareça casual para os adversários;

A economia e a pesquisa operacional contribuíram muito para a noção de agentes racionais na I.A.

Neurociência (de 1861 até hoje)

- Estudo do sistema nervoso, em particular do cérebro;

- O modo exato como o cérebro habilita o pensamento é um dos grandes mistérios da ciência;

- Em meados do século XVIII o cérebro foi amplamente reconhecido como a sede da consciência;

- Praticamente não há teoria que explique como a memória de um indivíduo é armazenada;

- A mediação da atividade do cérebro intacto teve início em 1929, com a invenção do eletroencefalógrafo (ECG) – Hans Berger;

- A conclusão verdadeiramente espantosa é que “uma coleção de células simples pode levar ao pensamento, à ação e à consciência, ou seja, que cérebros geram mentes” (Searle, 1992). A única teoria alternativa é o misticismo: existe algum reino místico em que as mentes operam e que está além da ciência física;

- A lei de Moore diz que o número de transistores por polegada dobra a cada período de 1 a 1,5 ano. A capacidade do cérebro humano dobra aproximadamente a cada período de 2 a 4 milhões de anos;

                        “Embora um computador seja um milhão de vezes mais rápido em velocidade de computação bruta, o cérebro acaba sendo 100.000 vezes mais rápido no que faz.”

Psicologia (de 1879 até hoje)

- As origens da  psicologia científica remontam ao trabalho do físico alemão Herman von Holtz (1821 – 1894) e de seu aluno WilhelmWundt (1832 – 1920) – este, abrindo o primeiro laboratório de psicologia experimental na Universidade de Leipzig;

- Partindo do ponto de vista de que o comportamento animal, em especial o humano, carecia de dados introspectivos e de uma metodologia objetiva, surge o movimento chamado behaviorismo, liderado por John Watson (1878 – 1958), que rejeitava qualquer teoria que envolvesse processos mentais com base no fato de que a introspecção não poderia fornecer evidências confiáveis. Procuravam estudar apenas medidas objetivas das percepções (estímulos) dados a um animal e suas ações resultantes (respostas);

- Psicologia cognitiva: analisa o cérebro como um dispositivo de processamento de informações. (William James – 1842 -191);

- Kenneth Craik (1943) restabelece com vigor a legitimidade de termos “mentais” como convicções e metas, sendo tão científicos quanto as medidas objetivas das percepções e suas resultantes, propostas pelo behaviorismo;

- Craik definiu os três passos fundamentais de um agente baseado no conhecimento:

1. O estímulo deve ser traduzido em uma  representação interna;
2. A representação é manipulada por processos cognitivos para derivar novas representações internas;
3. Pro sua vez, essas representações são de novo traduzidas em ações. 
   
   

   Engenharia de computadores (de 1940 até hoje)

 

- A Inteligência Artificial tem sucesso a partir de dois artefatos:

·         A inteligência;

·         O computador – artefato preferido.

- Os computadores podem ser:

v  Operacional => tem início com a máquina eletromecânica de Heath Robinson, construída pela equipe de Alan Turing em 1940;

v  Programável => tem início com o Z – 3, criado por Konrad Zuze, Alemanha – 1941 (Zuze criou também a 1ª linguagem de programação de alto nível: a Plankalkül);

v  Eletrônico => tem início com o ABC, montado por John Atanasoff e Clifford Berry, entre 1940 e 1942. Em seguida veio o ENIAC, desenvolvido  por John Mauchly  e John Eckort, como parte de um projeto militar.

- Futuramente precisaremos de energia molecular ou de alguma outra tecnologia nova;

- Algumas máquinas de calcular existiam antes do computador eletrônico:

Séc. XVI (tear mecânico)

v  Máquina programável (1805) – criada por Joseph Marie Jacquard (1752 – 1834) e utilizava cartões perfurados  nos teares;

Séc. XIX

v  Charles Babage (1792 – 1871) projetou duas máquinas:

Ø  Máquina Diferencial – calcular tabelas matemáticas;

Ø  Máquina Analítica – incluía memória endereçável, programas armazenados e saltos condicionais. Executava computação universal.

- Ada Lovalece escreveu programas para a máquina analítica. É considerada a primeira  programadora do mundo.

- Sistemas Operacionais (S.O.), Linguagens de Programação, ferramentas necessárias para escrever programas modernos são contribuições da Ciência da Computação para a I. A;

- Compartilhamento de tempo, interpretadores interativos, computadores pessoais com janelas e mouse, etc, são algumas das contribuições da I.A. para a Ciência da Computação.

Teoria de Controle e Cibernética (de 1948 até hoje)

- Teoria matemática de sistemas realimentados estáveis que foi desenvolvida no séc. XIX, conhecida como teoria de controle (Norbert Wiener,  1894 – 1964);

- O comportamento consciente é visto como o resultado de um mecanismo regulador tentando minimizar o “Erro” – diferença entre o estado atual e o estado do objetivo;

- O livro Cybernetics (1948) de Wiener despertou o público para a possibilidade de máquinas dotadas de inteligência artificial;

- O controle estocástico ótimo, ramo da moderna teoria de  controle, tem como objetivo o projeto de  sistemas que maximizam uma função objetiva sobre o tempo;

- A Inteligência Artificial busca considerar problemas como a linguagem, visão e planejamento, que a teoria de controle não inclui em seu campo de ação.

Linguística (de 1957 até hoje)

- Skinner foi o mais proeminente especialista no campo do behaviorismo, e seu livro Verbal Behavior (1957) fazia uma descrição completa e detalhada da abordagem behaviorista para o aprendizado da linguagem;

- Uma crítica a essa abordagem, deita por Noam Chomsky, era que ela não explicava como uma criança podia compreender e formar frases que nunca tinha ouvido antes;

- A linguagem moderna e a I.A “nasceram” praticamente na mesma época, juntando-se em um campo híbrido chamado Linguística Computacional ou Processamento de Linguagem Natural;

- A compreensão do assinto e do contexto foi amplamente avaliada na década de 1960;

- O trabalho de representação do conhecimento  estava vinculado à linguagem e era suprido com informações da pesquisa em lingüística, conectada a décadas de análise filosófica da linguagem. 

Fonte de leitura
Fundamentos de I.A.