Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO Bài giảng Nha trang 2012 NGUYỄN ĐÌNH CƯỜNG Bộ môn Công Nghệ Phần Mềm Khoa Công Nghệ Thông Tin Artificial Intellige[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Bài giảng TRÍ TUỆ NHÂN TẠO NGUYỄN ĐÌNH CƯỜNG Bộ mơn Cơng Nghệ Phần Mềm Khoa Công Nghệ Thông Tin Nha trang - 2012 Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường NỘI DUNG • GIỚI THIỆU • THUẬT TOÁN, THUẬT GIẢI • GIẢI THUẬT DI TRUYỀN • BIỂU DIỄN VÀ SUY LUẬN TRI THỨC • LOGIC MỆNH ĐỀ LOGIC VỊ TỪ • MÁY HỌC • MẠNG NEURAL • SVM • HMM Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU • AI lĩnh vực Cơng nghệ thơng tin, có chức nghiên cứu tạo chương trình mơ hoạt động tư người • Trí tuệ nhân tạo nhằm tạo “Máy người”? • Mục tiêu • Xây dựng lý thuyết thơng minh để giải thích hoạt động thơng minh • Tìm hiểu chế thơng minh người Cơ chế lưu trữ tri thức Cơ chế khai thác tri thức • Xây dựng chế thực thơng minh • Áp dụng hiểu biết vào máy móc phục vụ người Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA AI • AI ngành nghiên cứu cách hành xử thông minh (intellgent behaviour) bao gồm: thu thập, lưu trữ tri thức, suy luận, hoạt động kỹ • Đối tượng nghiên cứu “hành xử thông minh” “sự thông minh” • Giải tốn AI tìm cách biểu diễn tri thức, tìm cách vận dụng tri thức để giải vấn đề tìm cách bổ sung tri thức cách “phát hiện” tri thức từ thơng tin sẵn có (máy học) Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA AI GIAI ĐOẠN CỔ ĐIỂN Giai đoạn cổ điển (1950 – 1965) Có kỹ thuật tìm kiếm bản: Kỹ thuật generate and test : tìm đáp án/ chưa tối ưu Kỹ thuật Exhaustive search (vét cạn): Tìm tất nghiệm, chọn lựa phương án tốt Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA AI GIAI ĐOẠN VIỄN VƠNG • Đây giai đoạn phát triển với tham vọng làm cho máy hiểu người qua ngôn ngữ tự nhiên • Các cơng trình nghiên cứu tập trung vào việc biểu diễn tri thức phương thức giao tiếp ngừời máy ngôn ngữ tự nhiên • Kết khơng khả quan tìm phương thức biểu diễn tri thức dùng đến ngày chưa thật tốt như: Semantic Network (mạng ngữ nghĩa) Conceptial graph (đồ thị khái niệm) Frame (khung) Script (kịch bản) Artificial Intelligence Vấp phải trở ngại lực máy tính Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA AI GIAI ĐOẠN HIỆN ĐẠI Giai đoạn đại (từ 1975) • Xác định lại mục tiêu mang tính thực tiễn AI: Tìm lời giải tốt khoảng thời gian chấp nhận Không cầu tồn tìm lời giải tối ưu • Tinh thần HEURISTIC đời áp dụng mạnh mẽ để khắc phục bùng nổ tổ hợp • Khẳng định vai trò tri thức đồng thời xác định trở ngại lớn biểu diễn tri thức bùng nổ tổ hợp • Nêu cao vai trị Heuristic khẳng định tính khó khăn đánh giá heuristic Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG • Game Playing: Tìm kiếm / Heuristic • Automatic reasoning & Theorem proving: Tìm kiếm / Heuristic • Expert System: hướng phát triển mạnh mẽ có giá trị ứng dụng cao • Planning & Robotic: hệ thống dự báo, tự động hóa • Machine learning: Trang bị khả học tập để giải vấn đề kho tri thức: Supervised : Kiểm sốt tri thức học Khơng tìm UnSupervised:Tự học, khơng kiểm sốt Có thể tạo tri thức nguy hiểm học điều khơng mong muốn Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG • Natural Language Understanding & Semantic modelling: Không phát triển mạnh mức độ phức tạp toán tri thức & khả suy luận • Modeling Human perfromance: Nghiên cứu chế tổ chức trí tuệ người để áp dụng cho máy • Language and Environment for AI:Phát triển công cụ môi trường để xây dựng ứng dụng AI • Neural network / Parallel Distributed processing: giải vấn đề lực tính tốn tốc độ tính tốn kỹ thuật song song mô mạng thần kinh người Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU ỨNG DỤNG AI Mơ hình ứng dụng AI tại: AI = Presentation & Search Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 10 GIỚI THIỆU My song My song Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 11 Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Bài giảng TRÍ TUỆ NHÂN TẠO NGUYỄN ĐÌNH CƯỜNG Bộ mơn Cơng Nghệ Phần Mềm Khoa Công Nghệ Thông Tin Nha trang - 2012 Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 13 THUẬT TỐN - THUẬT GIẢI • Trong trình nghiên cứu giải vấn đề – toán, người ta đưa nhận xét sau: Có nhiều tốn chưa tìm cách giải theo kiểu thuật tốn khơng biết có tồn thuật tốn hay khơng Có nhiều tốn có thuật tốn để giải khơng chấp nhận thời gian giải theo thuật tốn q lớn điều kiện cho thuật tốn khó đáp ứng Có toán giải theo cách giải vi phạm thuật toán chấp nhận Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 14 THUẬT TỐN - THUẬT GIẢI • Thuật giải Heuristic mở rộng khái niệm thuật tốn Nó thể cách giải tốn với đặc tính sau: Thường tìm lời giải tốt (nhưng khơng lời giải tốt nhất) Giải tốn theo thuật giải Heuristic thường dễ dàng nhanh chóng đưa kết so với giải thuật tối ưu, chi phí thấp Thuật giải Heuristic thường thể tự nhiên, gần gũi với cách suy nghĩ hành động người Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 15 THUẬT TỐN - THUẬT GIẢI Một số nguyên lý sau Nguyên lý vét cạn thơng minh Trong tốn tìm kiếm đó, khơng gian tìm kiếm lớn, ta thường tìm cách giới hạn lại khơng gian tìm kiếm thực kiểu dị tìm đặc biệt dựa vào đặc thù tốn để nhanh chóng tìm mục tiêu Nguyên lý tham lam (Greedy) Lấy tiêu chuẩn tối ưu (trên phạm vi tồn cục) tốn để làm tiêu chuẩn chọn lựa hành động cho phạm vi cục bước (hay giai đoạn) trình tìm kiếm lời giải Nguyên lý thứ tự Thực hành động dựa cấu trúc thứ tự hợp lý không gian khảo sát nhằm nhanh chóng đạt lời giải tốt Hàm Heuristic Trong việc xây dựng thuật giải Heuristic, người ta thường dùng hàm Heuristic Đó hàm đánh già thô, giá trị hàm phụ thuộc vào trạng thái toán bước giải Nhờ giá trị này, ta chọn cách hành động tương đối hợp lý bước thuật giải Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 16 THUẬT TỐN - THUẬT GIẢI CÁC BÀI TỐN • Đổi tiền (Vét cạn Heuristic) • Tìm kiếm chiều rộng sâu • Tic tac toe • Đong dầu • Bài tốn TSP • Tô màu đồ • Tổ chức Hội nghị • 8,16 puzzle • Cờ vua, cờ tướng • Người nơng dân qua sơng • Con thỏ cáo • Con khỉ nải chuối Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 17 THUẬT TOÁN - THUẬT GIẢI CÁC BÀI TOÁN • Trị chơi Nim • Trị chơi Ơ quan • Giải tốn tam giác tự động • Tính tích phân bất định • Giải phương trình bậc cao giải thuật di truyền • Tính giá trị lớn hàm nhiều biến giải thuật di truyền • Sắp xếp thời khóa biểu giải thuật di truyền • Cài đặt thuật giải Robinson chứng minh mệnh đề • Cài đặt thuật giải Vương Hạo chứng minh mệnh đề • Cài đặt thuật giải Quinland máy học • Cài đặt thuật giải học theo Entropy Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 18 THUẬT TỐN - THUẬT GIẢI CÁC PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM HEURISTIC Cấu trúc chung tốn tìm kiếm “Xuất phát từ đỉnh đồ thị, tìm đường hiệu đến đỉnh đó" Một phát biểu khác thường gặp dạng toán : Cho trước hai trạng thái T0 TG xây dựng chuỗi trạng thái T0, T1, T2, , Tn-1, Tn = TG cho : thỏa mãn điều kiện cho trước (thường nhỏ nhất) Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 19 THUẬT TỐN - THUẬT GIẢI Tìm kiếm chiều sâu tìm kiếm chiều rộng Tìm kiếm chiều sâu (Depth-First Search) Artificial Intelligence Tìm kiếm chiều rộng (Breath-First Search ) Nguyễn Đình Cường 20 ... song Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 11 Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Bài giảng TRÍ TUỆ NHÂN TẠO NGUYỄN ĐÌNH CƯỜNG Bộ mơn Công Nghệ Phần Mềm Khoa... Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU • AI lĩnh vực Cơng nghệ thơng tin, có chức nghiên cứu tạo chương trình mơ hoạt động tư người • Trí tuệ nhân tạo nhằm tạo “Máy người”? • Mục... Nguyễn Đình Cường GIỚI THIỆU ỨNG DỤNG AI Mơ hình ứng dụng AI tại: AI = Presentation & Search Artificial Intelligence Nguyễn Đình Cường 10 GIỚI THIỆU My song My song Artificial Intelligence Nguyễn