Universitt Bielefeld 1 KI und symbolische Repräsentation 1. Vorlesung: Einführung Methoden der Knstlichen Intelligenz Bernhard Jung WS 2001/2002 1. Vorlesung Methoden der Knstlichen Intelligenz 2 Universitt Bielefeld Was ist Intelligenz? Intelligenz (lat.) — eigtl.: Verstndnis, Einsicht. 1. Inbegriff ausgeprgter intellektueller Fhigkeiten, das Wesen einer Sache richtig zu erfassen, (...) [Philosophisches Wrterbuch, 1976] [Wrterbuch zu den philosophischen Fragen der Natur- wissenschaften, 1978] Intelligenz (lat): 1. Bezeichnung fr die hierarchisch strukturierte Gesamtheit jener Fhigkeiten, die das Niveau und die Qualitt der Denkprozesse, sich an wechselnde, vor allem unbekannte Bedingungen der objektiven Realitt anzupassen, bestimmen. (...) Voraussetzung, um aus den im individuellen Erkenntnisproze§ erworbenen Kenntnissen und Fhigkeiten schpferisch neue Erkenntnisse abzuleiten und damit verbundene Aufgaben zu lsen. (...) 1. Vorlesung Methoden der Knstlichen Intelligenz 3 Universitt Bielefeld Was ist Knstliche Intelligenz? Knstliche Intelligenz ist die Untersuchung von mentalen Fhigkeiten durch Berechnungsmodelle. —> Charniak/McDermotts Buch Knstliche Intelligenz ist die Untersuchung von Berech- nungsverfahren, die es ermglichen, wahrzunehmen, zu denken und zu handeln. —> Winstons Buch Knstliche Intelligenz befa§t sich mit der Konstruktion informa- tionsverarbeitender Systeme, die kognitive Leistungen modellieren und in technischen Anwendungen verwerten. PERCEIVE REASON ACT 1. Vorlesung Methoden der Knstlichen Intelligenz 4 Universitt Bielefeld Abgrenzung & Ausgangspunkte KI unterscheidet sich von der Psychologie: wegen der Betonung von Berechnung. KI unterscheidet sich von der Informatik: wegen der Betonung von Wahrnehmung, Denken und Handeln. • Intelligenz entsteht durch Interaktion vieler einfacher Prozesse „im Konzert“ • Computer sind das beste Mittel zur Modellierung und Organisation von interagierenden Prozessen • Prozeßmodelle intelligenten Verhaltens können mit der Hilfe von Computern im Detail untersucht werden
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Was ist Intelligenz? - Technische Fakultät · 1. Vorlesung Methoden der K nstlichen Intelligenz 5 Universit−t Bielefeld Informationsverarbeitungsansatz Die symbolische Ebene ermöglicht
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Universit�t Bielefeld
1 KI und symbolische Repräsentation1. Vorlesung: Einführung
Methoden der K�nstlichen IntelligenzBernhard Jung Ê WS 2001/2002
1. Vorlesung Methoden der K�nstlichen Intelligenz 2
Universit�t Bielefeld
Was ist Intelligenz?
Intelligenz (lat.) Ð eigtl.: Verst�ndnis, Einsicht.1. Inbegriff ausgepr�gter intellektueller F�higkeiten, dasWesen einer Sache richtig zu erfassen, (...)[Philosophisches
W�rterbuch, 1976]
[W�rterbuch zu den philosophischen
Fragen der Natur-wissenschaften, 1978]
Intelligenz (lat): 1. Bezeichnung f�r die hierarchischstrukturierte Gesamtheit jener F�higkeiten, die das Niveauund die Qualit�t der Denkprozesse, sich an wechselnde, vorallem unbekannte Bedingungen der objektiven Realit�tanzupassen, bestimmen. (...) Voraussetzung, um aus den imindividuellen Erkenntnisproze§ erworbenen Kenntnissenund F�higkeiten sch�pferisch neue Erkenntnisse abzuleitenund damit verbundene Aufgaben zu l�sen. (...)
1. Vorlesung Methoden der K�nstlichen Intelligenz 3
Universit�t Bielefeld
Was ist K�nstliche Intelligenz?K�nstliche Intelligenz ist die Untersuchung vonmentalen F�higkeiten durch Berechnungsmodelle.Ð> Charniak/McDermottÕs Buch
K�nstliche Intelligenz ist die Untersuchung von Berech-nungsverfahren, die es erm�glichen, wahrzunehmen, zudenken und zu handeln. Ð> WinstonÕs Buch
K�nstliche Intelligenz befa§t sich mit der Konstruktion informa-tionsverarbeitender Systeme, die kognitive Leistungen modellierenund in technischen Anwendungen verwerten.
PERCEIVEREASONA C T
1. Vorlesung Methoden der K�nstlichen Intelligenz 4
Universit�t Bielefeld
Abgrenzung & Ausgangspunkte
KI unterscheidet sichvon der Psychologie: wegen der Betonung von Berechnung.
KI unterscheidet sichvon der Informatik:wegen der Betonung von Wahrnehmung, Denken und Handeln.
• Intelligenz entsteht durch Interaktionvieler einfacher Prozesse „im Konzert“
• Computer sind das beste Mittel zurModellierung und Organisation voninteragierenden Prozessen
• Prozeßmodelle intelligenten Verhaltenskönnen mit der Hilfe von Computern imDetail untersucht werden
1. Vorlesung Methoden der K�nstlichen Intelligenz 5
1. Vorlesung Methoden der K�nstlichen Intelligenz 10
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Dartmouth Conference (1956)
ãWe propose that a two-month, ten-man studyof artificial intelligence be carried out during thesummer of 1956 at Dartmouth College in Hanover,New Hampshire. The study is to proceed on theconjecture that every aspect of learning or any other feature of intelligence can in principle be soprecisely described that a machine can be madeto simulate it. Ò
(aus Antrag an die Rockefeller-Stiftung)
*John McCarthy
Marvin Minsky
Nathaniel Rochester
Claude Shannon
Dartmouth College*
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Dartmouth Conference (1956)
JOHN McCARTHYAsst. Professorof Mathematics in Dartmouth
?
NATHANIEL ROCHESTERManager, InformationResearch IBM Poughkeepsie, NY
CLAUDE SHANNONMathematiker beiBell Telephone Lab.
MARVIN MINSKYHarvard JuniorFellow, Mathema- tik u. Neurologie
Die Antragsteller
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John McCarthyheute
(links; mit Paul Mc Kevittin Irland,Grianan ofAileach,500 a.C.)
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Logic Theorist (1956)
Newell Shaw Simon
u Programm, das „menschliches Denken nachahmt“
u LT beweist 38 der insgesamt 52 Theoreme der Principia Mathematica
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Generative IntelligenztheorieIn der akademischen Disziplin "Künstliche Intelligenz"
werden Intelligenz-Phänomene dadurch untersucht, daß
versucht wird, intelligentes Verhalten zu generieren.
Ein Merkmal der KI-Methodologie ist, daß man Einsichten
erlangen will durch das Bauen von Systemen, die etwas
können: Synthese vor Analyse. (Newell)
“Learning to generate is learning to understand”
Deutlich gesprochen: Das Ziel der KI ist
NICHT das Bauen intelligenter Maschinen,nachdem natürliche Intelligenz verstanden wurde
SONDERN das Verstehen natürlicher Intelligenzdurch das Bauen intelligenter Maschinen.
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Namensfindung...
u Wie hätte „Künstliche Intelligenz“ auch heißen sollen?
l „Heuristische Methoden“l „Komplexe Informationsverarbeitung“
l „Automaten-Studien“
l „Heuristisches Programmieren“
l „Fortgeschrittene Symbolmanipulation“
l „Automatisches Programmieren“l „Künftige Informatik“
l ...
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ÒThe Big FourÓ (1970) ...
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Kernfragen der Vorlesung
u Was sind Ziele und Vorhaben der KI?
u Wie lassen sich Probleme dur ch (geschickte) Suche lösen?
u Wie lassen sich Datenstrukturen zur D arstellung von Wissenmaschinenverarbeitbar anlegen?
u Wie lassen sich maschinell S chlußfolgerungen aus Annahmenziehen?
u Für welche Ziele soll Computer-Intelligenz eingesetzt werden?
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Sonstige Fragen (ãen passantÒ)
Kann KI eine Weltformel fürIntelligenz liefern?
Werden / können / sollen KI-Systeme menschenähnlich sein?
1. Vorlesung Methoden der K�nstlichen Intelligenz 19
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und am Rande ...
Und dennoch ist sein Gehirn mindestens hundertmal komplizierter als eine unserer Super TX 137 ...
Werden / können / sollen KI-Systeme menschenähnlich sein?
1. Vorlesung Methoden der K�nstlichen Intelligenz 20
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Konkrete KI-Anliegen (fr�h)
l Theorem-Beweisen
l Schach / Spiele
l Symbolische Integration
l Verstehen natürlicher Sprachel Robotik
l Szenenanalyse
l Automatisches Programmieren
l Information Retrieval
l Expertensysteme
PROBLEMLÖSEN& SUCHE
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EvansÔ ANALOGY (1968)
1. Vorlesung Methoden der K�nstlichen Intelligenz 22
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WinogradÔs SHRDLU (1972)Person:ÊPICK UP A BIG RED BLOCK.Computer:ÊOK. (does it)Person: GRASP THE PYRAMID.Computer:ÊI DON'T UNDERSTAND WHICH PYRAMIDYOU MEAN.Person:ÊFIND A BLOCK WHICH IS TALLER THANTHE ONE YOU ARE HOLDING AND PUT IT INTO THEBOX.Computer: BY "IT", I ASSUME YOU MEAN THEBLOCK WHICH IS TALLER THAN THE ONE I AMHOLDING.Computer:ÊOK. (does it)Person:ÊWHAT DOES THE BOX CONTAIN?Computer:ÊTHE BLUE PYRAMID AND THE BLUEBLOCK.Person:ÊWHAT IS THE PYRAMID SUPPORTED BY?Computer:ÊTHE BOX.Person:ÊHOW MANY BLOCKS ARE NOT IN THE BOX?Computer: FOUR OF THEM....
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Leistung von Expertensystemen
u PROSPECTOR entdeckt reiches Molybdän-Vorkommen(geschätzt auf 100 000 000 $)
u R1 (heute XCON) konfiguriert VAX-Computer / Fa. DECnach Kundenvorgaben
u DENDRAL unterstützt die Strukturaufklärung organischerSubstanzen
u CADUCEUS hat mehr Wissen über innere Medizin alsjeder menschliche Experte, diagnostiziert komplexe Fälle
u PUFF hat Wissen über Lungenkrankheiten in bereichs-unabhängiges Diagnose-Shell integriert...
1. Vorlesung Methoden der K�nstlichen Intelligenz 24
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Trend heute
Ein im Mikroprozessor eines Laborgerätes eingebautes