Linguaggio naturale Mondo Rappresentazione del mondo conoscenza Modelli mentali percezioni Ragionamento Parlare del mondo Mondo della Vita Linguaggi di.

Linguaggio naturale Mondo

Rappresentazione del mondo

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Modelli mentali

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Mondo della Vita

Linguaggi di programmazione

Modelli computazionaliMacchina

Mondo della computazione


Modelli computazionali

Linguaggio naturale MondoMacchina


conoscenza

Modelli mentali

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Turing

ALGORITMO

DATI

Struttura dati

Strumenti per

scrivere algoritmi

Programmazione classica





conoscenza

Modelli mentali

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Turing

ALGORITMO

DATI

Struttura dati

Programmazione classica I dati strutturati

sono saldati agli algoritmi

procedurale




Rappresentazione del mondoRappresentazione

della conoscenza

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Modelli concettuali

Metodi inferenziali






della conoscenza

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Modelli concettuali

Metodi inferenziali

PROBLEMSOLVING METHOD

DATI

CONOSCENZA

Programmazione AI





della conoscenza

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Parlare del mondo


Turing

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Metodi inferenziali


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La conoscenza

è separata dagli algoritmi

dichiarativo





della conoscenza

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DATI

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Programmazione classica

Programmazione AI

I dati strutturati

sono saldati agli algoritmi

La conoscenza

è separata dagli algoritmi

procedurale

dichiarativo

La conoscenza e i suoi modelli

L’implementazione delle rappresentazioni

Linguaggio naturale e rappresentazioni visive

Linguaggi formali e di programmazione

IL MODELLO CLASSICO

Teleologia, la forma della perfezione

In un’accezione larga, i modelli sono spesso usati nella vita quotidiana. Ad esempio, quando diciamo che una persona o un animale è di un certo tipo

esprimiamo un modello del comportamento che è nella nostra mente e che consente di prevedere il comportamento di una persona in una certa situazione.

Un altro esempio di modello è un modello verbale, nel quale il comportamento di un sistema in differenti condizioni è descritto a parole; ad esempio un modello verbale descrittivo del comportamento elettorale di un sistema democratico è:

se il governo esprime una politica dannosa per i cittadini allora aumentano i voti per i partiti di opposizione.

Vi sono anche i modelli fisici. Esempi sono i modelli in scala ridotta di un’opera artistica o architettonica, oppure i prototipi che sono

realizzati per effettuare dei test di resistenza meccanica o aerodinamica.

Tipicamente il modello matematico di un sistema consiste in un’equazione differenziale che stabilisce una relazione tra le variabili

d’ingresso e le variabili d’uscita di un sistema.La descrizione di un sistema in termini di ingressi ed uscite è detta

descrizione ingresso uscita. Il legame matematico consente di determinare le uscite a partire dagli ingressi e quindi di studiare la dinamica o il comportamento di un sistema in un certo ambiente.

IL MODELLO MATEMATICO

Un modello di un sistema esprime la conoscenza di un fenomeno e come tale consente di rispondere a domande sul sistema senza la

necessità di compiere un esperimento. Esso costituisce quindi un potente mezzo di previsione e descrizione del comportamento di un

sistema.

h

qi(t)

Esempio: Modello matematico di un sistema idraulico

Il serbatoio in figura è caratterizzato dalla portata d’ingresso qi e dall’altezza del battente idrico h che rappresenta la variabile d’uscita. Assumendo un serbatoio di

sezione costante A, il volume di liquido risulta: V=Ah.

dt

dhA

dt

dVqi

Per la legge di conservazione della massa (legge di continuità) si ha che

Procedurale e Dichiarativo

Prendi due numeriA e B

Dividi A per BE memorizza il resto C

C è zero?

Sostituisci A con Be B con C

Ferma il calcolo eStampa la risposta

I dati strutturati sono saldati agli algoritmi

La conoscenzaè separata dagli algoritmi

Aspetto inferenziale: il Calcolo logico

Procedure Rappresentazione della conoscenza

Aspetto modellistico

Ragionamento

Logica

R. il Mondo

Come fare quello che si deve fare

Cosa so del mondo

Conoscenza

R. La conoscenza sul Mondo

Come è il mondo

Reti semantiche

Grafi concettuali

(sulla base di ciò che soessere vero nel mondo)

Problem solving

Le reti semantiche costituiscono una classe di sistemi di rappresentazione tipici dell’IA, basati sull’idea generale di utilizzare come strumento di rappresentazione un grafo, in cui ad ogni nodo è associata un’entità concettuale di qualche tipo ( ad esempio concetto, il significato di un enunciato, o il significato di un elemento lessicale)

Le relazioni di tipo logico o associativo fra entità concettuali diverse sono rappresentate mediante gli archi che connettono i nodi

I tipi di nodi e di archi che è possibile utilizzare, la loro interpretazione, le regole sintattiche che permettono di comporli in una rete, ed i meccanismi di inferenza che sono definiti sulle reti variano notevolemente nei molteplici sistemi di rappresentazione che sono stati via via elaborati

Rappresentazione della conoscenza

• Nascono dentro lo studio per il trattamento formale del linguaggio naturale

• Possono essere viste come evoluzione ‘orizzontale’ di alberi

• L’idea di fondo è che il significato di un concetto derivi dalle relazioni che lo collegano ad altri concetti

Evoluzione degli alberi

Le Reti semantiche

• Il "significato" di un concetto e' l'insieme di tutti i nodi che possono essere raggiunti a partire dal nodo che la rappresenta

• La rete semantica asserisce il fatto intuitivo che la definizione di un oggetto non può fare a meno della definizione degli oggetti con cui e' in relazione e, in ultima analisi, del contesto in cui l'oggetto e' situato

Rappresentare enti e relazioni

Tavoli, tovaglie e posate

Rappresentare il mondo

Una tavola imbandita si compone di vari oggetti...

QUALI???

Apparecchiare dichiarativamente

Prima questione:

Come è fatto il mondo in cui si apparecchiano tavoli?

Questione ontologica

Apparecchiare proceduralmente

Scrivere un insieme di istruzioni definite sugli oggetti del dominio, e da eseguire per realizzare l’obiettivo di apparecchiare

• Prendi il piatto piano e spostalo in quella certa posizione del tavolo

• Prendi il bicchiere e mettilo in certe coordinate del tavolo

• Fai…• …• END


Il mondo formalizzato in una rete semantica








Il problema: Apparecchiare

Quali sono le conoscenze indispensabili per poter apparecchiare?

Le conoscenze per risolvere il problema

Il piatto piano è appoggiato (z) sul piatto fondo

La forchetta normale è alla sinistra (x) del piatto

La forchetta da pesce è alla sinistra (x) del piatto

Il coltello normale è alla destra (x) del piatto

La tovaglia è appoggiata (z) sul tavolo

Le posate sono appoggiate (z) sulla tovaglia

Il coltello da pesce è alla destra (x) del coltello normale

Il cucchiaio normale è alla destra (x) del coltello da pesce

Il tovagliolo è alla destra (x) del cucchiaio normale

Il piattino per il pane è sopra (y) la forchetta normale

La forchetta da dolce è alla destra (x) del piattino per il pane ed è sopra (y) il piatto

Il cucchiaio da dolce è sopra (y) la forchetta da dolce

Il bicchiere da acqua è alla destra (x) della forchetta da dolce ed è sopra (y) il coltello normale

Il bicchiere da vino rosso è alla destra (x) del bicchiere da acqua

Il bicchiere da vino bianco è alla destra (x) del bicchiere da vino rosso

Il modello in linguaggio naturale

Le relazioni tra gli enti rappresentati nella rete semantica



Grafi concettuali: uno strumento per parlare del mondo rappresentato

in una rete semantica

Informalmente, un grafo concettuale è una struttura di concetti e di relazioni tra concetti, dove ogni arco collega alcune relazioni concettuali r a qualche concetto c.

In un grafo concettuale, le scatole sono chiamate concetti, e i circoli sono chiamati relazioni concettuali

A CB

[A](B) [C].

Grafi concettuali

Un grafo concettuale g è un grafo bipartito caratterizzato da due tipi di nodi chiamati rispettivamente, concetti e relazioni concettuali.

• Ogni arco a di g deve collegare una relazione concettuale r in g ad un concetto c in g. L’arco a è detto appartenente alla relazione r e attaccato al concetto c. Ma l’arco a non appartiene a c.

• Il grafo concettuale g può avere concetti non collegati ad alcuna relazione concettuale; ma ogni arco che appartiene a ciascuna relazione concettuale in g deve essere collegato ad uno e solo un concetto in g.

a

g r

c

Definizione

Ogni concetto è caratterizzato da un tipo t e da un referente r

Il tipo è normalmente scritto sul lato sinistro di un concetto, mentre il referente sul lato destro, ed i due campi sono separati da ‘due punti’.

Consideriamo il seguente grafo concettuale, che rappresenta l’enunciato John sta andando a Boston

[Persona: John] (Agente) [andare] (dest) [Città: Boston]

Campo del Tipo e campo del Referente

Questo grafo contiene tre concetti:

• [Person: John], [andare] e [Città: Boston]

Due relazioni concettuali:

• (Agente) collega [andare] all’agente John, e (dest) collega [andare] alla destinazione Boston.

• Ogni arco del grafo concettuale collega un concetto ed una relazione concettuale; non sono possibili archi che colleghino concetti a concetti o relazioni a relazioni.

[Persona: John] (Agente) [andare] (dest) [Città: Boston]

Quali enti quali relazioni


“Un gatto è seduto sullo zerbino”

“Il gatto è seduto sullo zerbino”


“Una scimmia sta mangiando una noce con un cucchiaio ricavato dal guscio della noce”


“Una scimmia sta mangiando una noce con un cucchiaio ricavato dal guscio della noce”

Grafi e ontologia

Grafi concettuali: formalizzare il modello

Il piatto piano è appoggiato (z) sul piatto fondo

La forchetta normale è alla sinistra (x) del piatto

La tovaglia è appoggiata (z) sul tavolo

Le posate sono appoggiate (z) sulla tovaglia

La forchetta da pesce è alla sinistra (x) del piatto

Il coltello normale è alla destra (x) del piatto

Il coltello da pesce è alla destra (x) del coltello normale

Il cucchiaio normale è alla destra (x) del coltello da pesce

Il tovagliolo è alla destra (x) del cucchiaio normale

Il piattino per il pane è sopra (y) la forchetta normale

La forchetta da dolce è alla destra (x) del piattino per il pane ed è sopra (y) il piatto

Il cucchiaio da dolce è sopra (y) la forchetta da dolce

Il bicchiere da acqua è alla destra (x) della forchetta da dolce ed è sopra (y) il coltello normale

Il bicchiere da vino rosso è alla destra (x) del bicchiere da acqua

Il bicchiere da vino bianco è alla destra (x) del bicchiere da vino rosso

Esempio di tema d’esame

• Usando appropriate relazioni concettuali e facendo attenzione a tipizzare solo quando necessario, tradurre in un grafo concettuale la seguente frase:

• “Matteo, ragazzo vivace, correndo in corridoio, inciampa nello skate regalatogli dal fratello Giovanni e da lui stesso lì abbandonato. La madre di Matteo e Giovanni si chiama Maria.”

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