Các hệ thống thông minh

GIỚI THIỆU HỌC PHẦN CÁC HỆ THỐNG THÔNG MINH Intelligent Systems MỤC ĐÍCH & YÊU CẦU • MỤC ĐÍCH: Trang bị kiến thức cơ bản cho xây dựng một hệ thống thông minh nhân tạo • YÊU CẦU: Ngƣời học phải có đƣợc các tri thức, kỹ năng sau: – Hiểu một hệ thống thông minh nhân tạo là gì – Hiểu các phƣơng pháp tiếp cận để xây dựng một hệ thống thông minh – Nắm vững phƣơng pháp lập kế hoạch NỘI DUNG, PP. HỌC & PP. ĐÁNH GIÁ • NỘI DUNG 1. Tổng quan về một hệ thống thông minh 2. Phƣơng pháp tiếp cận xây dựng hệ thống thông minh 3. Lập kế hoạch 4. Học • PHƢƠNG PHÁP – Thuyết trình, bài tập, • ĐÁNH GIÁ: – Kiểm tra giũa kỳ: 30%, trắc nghiệm – Thi cuối kỳ 70%, trắc nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Intelligent Systems: Architecture, Design, Control by James S. Albus and Alexander M. Meystel (Hardcover - Aug 7, 2001) 2. Planning in Intelligent Systems: Aspects, Motivations, and Methods (Wiley Series on Intelligent Systems) by Wout van Wezel, R. J. Jorna, and Alexander M. Meystel (Kindle Edition - Mar 17, 2006) - Kindle Book 3. Technologies for Constructing Intelligent Systems 2: Tools (Studies in Fuzziness and Soft Computing) by Bernadette Bouchon-Meunier, Julio Gutierrez-Rios, Luis Magdalena, and Ronald R. Yager (Kindle Edition - April 8, 2002) - Kindle Book 4. Elaine Rich, Kevin Knight; Artificial Intelligence (second edition); International Edition; 1991 5. George F. Luger; Artificial Intelligence: Structure and Strategies for complex Problems Solving (Fourth Edition), Addison Wesley; 2002 6. Võ Huỳnh Trâm, Trần Ngân Bình; Giáo trình Trí tuệ nhân tạo; 2003 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG MINH Overview of Intelligent Systems NỘI DUNG • Hệ thống thông minh là gì ? – Các đặc điểm của một hệ thống thông minh – Các phành phần của một hệ thống thông minh • Trí tuệ tính toán (Computational Intelligence - CI) • Tính toán mềm (Soft Computing - SC) • Các hệ thống lai (Hybrid Systems) 2 HỆ THỐNG THÔNG MINH LÀ GÌ? • Hệ thống thông minh (Intelligent Systems - IS): – cung cấp cách tiếp cận về mặt phương pháp luận chuẩn để giải quyết những vấn đề quan trọng , phức tạp và nhận được các kết quả nhất quán, đáng tin cậy qua thời gian – Trí tuệ bao gồm khả năng lĩnh hội, khả năng hiểu, khả năng rút kinh nghiệm, khả năng thu lượm và duy trì tri thức, khả năng trí tuệ, khả năng đáp ứng nhanh và thành công với các tình huống mới… – Từ phối cảnh tính toán, trí tuệ của hệ thống được đặc trưng bởi tính mềm dẻo, tính thích nghi, ghi nhớ, học, năng động, lập luận, khả năng quản trị thông tin không chắc chắn, thiếu chính xác – Trí tuệ nhân tạo là một cơ sở cốt yếu để xây dựng các hệ thống thông minh 3 HỆ THỐNG THÔNG MINH LÀ GÌ? (cont.) • Trí tuệ nhân tạo gồm hai hướng chính: HAI (Humanistic Artificial Intelligence) và RAI (Rationalistic Artificial Intelligence) – HAI: nghiên cứu để tạo ra các máy có thể thực hiện các chức năng đòi hỏi trí tuệ, nghiên cứu làm thế nào để tạo ra máy tính làm được các việc mà hiên thời con người làm tốt hơn – RAI: nghiên cứu tìm kiếm giải thích và tranh đua ứng xử thông minh theo thuật ngữ của các quá trình tính toán • IS phải làm nhiều với RAI hơn với HAI • Động cơ của IS là giải quyết các vấn đề phức tạp với hiệu quả tốt hơn 4 HỆ THỐNG THÔNG MINH LÀ GÌ? (cont.) • IS = hệ thống tranh đua với một vài khía cạnh trí tuệ được biểu lộ bởi bản chất, bao gồm học, thích nghi, mạnh mẽ vượt qua các lĩnh vực vấn đề, hiệu quả cải thiện (về thời gian | không gian) nén thông tin, lập luận ngoại suy 5 TRÍ TUỆ TÍNH TOÁN • AI xây dựng một hệ thống thông minh bởi nghiên cứu đầu tiên cấu trúc của vấn đề, sau đó áp dụng các thủ tục lập luận hình thức trong cấu trúc đó (phương pháp tiếp cận biểu diễn ký hiệu và thao tác top-down – symbolic representations and manipulations in top-down way) • Tiếp cận không ký hiệu và bottom-up, trong đó cấu trúc được phát hiện và là kết quả của một nguồn hỗn độn, Các phương pháp để hiểu và tiên đoán cách ứng xử của hệ thống như vậy dựa trên các kỹ thuật phân tích là không thích hợp. Môi trường tính toán được dùng trong cách tiếp cập phân tích là quá tuyệt đối và không mềm dẻo vì phải đối mặt với tính không chắc chắn và lượng thứ tính không chính xác. 6 [...]... tế 10 11 CÁC HỆ THỐNG LAI • Các hệ thống lai tổ hợp hai hoắc hơn các công nghệ (logic mờ, mạng nơ ron, các thuật toán di truyền…) để xây dựng các hệ thống thông minh • Một số mô hình được dùng: – Tổ hợp (Combination): kiến trúc lai kiểu mẫu của loại này là tổ hợp liên tiếp các mạng nơ ron và các hệ thống quy tắc/ dựa trên quy tắc mờ – Tích hợp (Integration): sử dụng ba hoặc hơn các công nghệ riêng... có một vài các thuộc tính lập luận: khái quát hoá, phát hiện, kết hợp, trừu tuọng hoá 7 TRÍ TUỆ TÍNH TOÁN (cont.) • Tính thích nghi là một trong các đặc điểm mấu chốt của hệ thống thông minh 8 TÍNH TOÁN MỀM • Tính toán cứng (Hard Computing): hướng tới phân tích và thiết kế các quá trình và hệ thống vật lý: – có các đặc trưng: chính xác, hình thức, phạm trù – Dựa trên logic nhị phân, hệ thống chữ viết,... gian trạng thái Các hệ sản xuất Các đặc trưng bài toán Các đặc trưng hệ sản xuất Các vấn đề trong thiết kế các chương trình tìm kiếm Bài tập 2 ĐỊNH NGHĨA KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI (KGTT) • Một không gian trạng thái là một bộ bốn , trong đó: • N là một tập các trạng thái/ nút • A là một tập các liên kết/ cung giữa các trạng thái/ nút • S là một tập con không rỗng của N, bao gồm các trạng thái... logic nhị phân, hệ thống chữ viết, phương pháp tính, lý thuyết xác suất, hệ phương trình vi phân, giải tích hàm, quy hoạch toán học, lý thuyết xấp xỉ và phần mềm viết tay • Tính toán mềm (Soft Computing): hướng tới phân tích và thiết kế các hệ thống thông minh – Dựa trên logic mờ, mạng nơ ron nhân tạo, lập luận xác suất (bao hàm các thuật toán di truyền, lý thuyết hỗn độn, máy học – Đặc trưng: xấp xỉ... quy tắc mờ – Tích hợp (Integration): sử dụng ba hoặc hơn các công nghệ riêng biệt, đưa vào sự phân cấp các hệ thống con – Hợp nhất (Fusion): kiến trúc ghép cặp lỏng và trộn thường dựa trên khả năng tối ưu hoá mạnh của các giải thuật di truyền và mạng nơ ron – Kết hợp (Association): Bao gồm các công nghệ khác nhau, trao đổi tri thức và sự kiện 12 X = không thích hợp/ không đòi hỏi 13 14 BIỂU DIỄN VẤN... toán di truyền, lý thuyết hỗn độn, máy học – Đặc trưng: xấp xỉ và tính khuynh hướng 9 TÍNH TOÁN MỀM (cont.) • Theo Zadeh, Tính toán mềm là một consortium của các phương pháp luận cung cấp một nền tảng cho quan niệm và thiết kế các hệ thống thông minh Nhắm vào hình thức hoá khả năng đáng chú ý của con người và tạo ra quyết định có lý trong một môi trường không chắc chắn và thiếu chính xác • Nguyên lý... CI) • Một hệ thống được gọi là trí tuệ tính toán nếu nó – chỉ xử lý với dữ liệu số, – Có một thành phần nhận biết mẫu không sử dụng tri thức trong nghĩa của AI – Thể hiện tính thích nghi, lượng thứ lỗi tính toán, tốc độ xấp xỉ con người và tỷ suất lỗi xấp xỉ con người • CI được định nghĩa như một phương pháp luận bao hàm tính toán thể hiện khả năng học, xử lý các tình huống mới sao cho hệ thống được... Tập các trạng thái: Lưới (mảng hai chiều) các ô, trong đó n2 – 1 ô chứa các số từ 1 đến n2 – 1 và một ô trống • Tập các cung « biến đổi trạng thái » (các toán tử): – – – – L(eft): phép dịch chuyển ô trống sang trái U(p): phép dịch chuyển ô trống lên trên R(ight): phép dịch chuyển ô trống sang phải D(own): phép dịch chuyển ô trống xuống dưới ? Điều kiện để các phép biến đổi này có thể thực hiện được... vuông, n2-1 ô chứa các số nguyên 1, 2, …, n2-1, ô còn lại trống Xuất phát từ một cấu hình đã cho, bằng một dãy các di chuyển các ô số sang ô trống để đạt tới một cấu hình cho trước • 15-puzzle Trạng thái ban đầu 11 14 4 Trạng thái đích 7 1 3 4 12 13 14 5 15 6 8 7 10 6 5 1 2 13 15 11 9 12 8 10 2 3 9 Biểu diễn bài toán như thế nào ? 4 ĐỊNH NGHĨA KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI (KGTT) (cont.) • Tập các trạng thái:... trên 1 trạng thái của bài toán => sự bùng nổ số lượng các trạng thái – Các dữ liệu của bài toán không được cho trước, nhưng hệ thống phải đạt được trong quá trình tìm kiếm 13 TÌM KIẾM TRONG KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI (cont.) • Các phương pháp tìm kiếm trên đồ thị KGTT (tìm kiếm thiếu thông tin – tìm kiếm mù) – Tìm kiếm rộng (Breath First Search) – Tìm kiếm sâu (Depth First Search) – Tìm kiếm sâu dần (Depth . VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG MINH Overview of Intelligent Systems NỘI DUNG • Hệ thống thông minh là gì ? – Các đặc điểm của một hệ thống thông minh – Các phành phần của một hệ thống thông minh. với thực tế 10 11 CÁC HỆ THỐNG LAI • Các hệ thống lai tổ hợp hai hoắc hơn các công nghệ (logic mờ, mạng nơ ron, các thuật toán di truyền…) để xây dựng các hệ thống thông minh. • Một số mô. toán mềm (Soft Computing - SC) • Các hệ thống lai (Hybrid Systems) 2 HỆ THỐNG THÔNG MINH LÀ GÌ? • Hệ thống thông minh (Intelligent Systems - IS): – cung cấp cách tiếp cận về mặt phương pháp