Star Trek Italian Club - STICCon 2007 2007-05-25 - Conferenza scientifico-divulgativa tenuta con Ing. Mario Arrigoni Neri, Politecnico di Milano, Dipartimento di Elettronica e Informazione, Sezione Intelligenza Artificiale. http://www.novasemantics.it/attach/Pubblicazioni/STICCON07.pdf

1. Intelligenza Artificiale
tra Fantascienza e Realtà
Ing. Mario Arrigoni Neri
Politecnico di Milano
Dipartimento di Elettronica e Informazione
Area Informatica
Sezione Intelligenza Artificiale
Ing. Marco Bresciani
Alcatel-Lucent Italia S.p.A.
Wireless Transmission Division ETSI
Research & Development
Software Competence Center
(Ordine degli Ingegneri Milano A25533)

2. Sommario
1

Introduzione;

Apprendimento;
Bio-Macchine;

Definizioni


Test di Turing.


Problem Solving;

Interfacce;

Intelligenza
Strategica;
Robot;

200705.25

Question Time.
Cooperazione.
STICCon 2007
2

3. Introduzione (1)

Cos'è l'Intelligenza Artificiale?

La disciplina, appartenente
all'informatica, che studia i
fondamenti teorici, le metodologie e
le tecniche che permettono di
progettare sistemi digitali e sistemi
di programmi capaci di fornire
all'elaboratore delle prestazioni che,
ad un osservatore comune,
sembrerebbero essere di pertinenza
esclusiva dell'intelligenza umana
[Somalvico, 1987].

Disciplina “di frontiera”

emula, non simula;

Quello che per noi è “IA” non lo
è in Star Trek.
200705.25
STICCon 2007
3

4. Introduzione (2)

Il sogno delle macchine
intelligenti:


Tradizione filosofico–scientifica
La nascita dell'intelligenza
artificiale (1956):

200705.25
“The study is to proceed on the
basis of the conjecture that
every aspect of learning or any
other feature of intelligence can
in principle be so precisely
described that a machine can
be made to simulate it”
[McCarthy, 1955]
STICCon 2007
4

5. Introduzione (3)

Problema di definire i
termini:





macchina;
pensare.
Nessuna risposta univoca;
Sostituire la prima
domanda con un'altra non
ambigua;
Nuova forma del problema
descritta nei termini di un
gioco.
200705.25
STICCon 2007
5

6. Turing [Sterrett, 2000]

Possibilità per la macchina di fare meglio dell'uomo;

Possibilità di minimizzare le capacità dell'interrogante;

Finzione sia per l'uomo sia per la macchina:

200705.25
Paragonato il livello del loro successo nel fingere di essere una
donna.
STICCon 2007
6

7. Critiche
Obiezione
Difesa
TEOLOGICA: Pensare come funzione
esclusiva dell’anima con origine divina
Limitazione all’onnipotenza divina
STRUZZO: Conseguenze terribili nel
pensare a macchine pensanti
Frutto dell’idea dell’uomo superiore a
tutti gli altri esseri
Lady Lovelace: Le macchine fanno solo
ciò che gli viene ordinato di fare
Errore di pensare che tutte le
conseguenze di un fatto si presentino
simultaneamente
Fino a quando una macchina non potr à
scrivere un sonetto o comporre un
concerto ... non potremmo accettare che
la macchina eguagli il cervello, cioè che
non solo scriva ma sappia di aver scritto
SOLIPSISMO: L’unico modo per essere
sicuri che una macchina pensa è essere
quella macchina
Lucas(1961): Uso di alcuni risultati della
logica matematica: Gödel (1931), Turing
(1937) . L’uomo può sempre “Uscire
fuori”
Le stesse limitazioni potrebbero valere
anche per l’intelletto umano
200705.25
STICCon 2007
7

8. Computazionalismo Forte

Sistema fisico di simboli
come modello
computazionale dei
processi cognitivi
umani:


200705.25
L'attività cognitiva umana
può essere simulata da
un processo
computazionale;
L'attività cognitiva umana
intelligente consiste nella
manipolazione di simboli.
STICCon 2007
8

9. Computazionalismo Forte

Rappresentazionalismo (IA classica):



stati rappresentazionali (o intenzionali o semantici) essenziali per una teoria di
come funzionano i nostri processi cognitivi;
linguaggio del pensiero (mentalese).
Eliminazionismo (IA sub-simbolica):


200705.25
nozioni semantiche, come la rappresentazione, eliminate per basarsi su un
vocabolario neurologico o sintattico o di comportamenti;
Es. subsumption architecture [Brooks].
STICCon 2007
9

10. Minds, Brains & Programs


[Searle, 1980]
Un attacco contro la IA
forte:


200705.25
la mente è un
computer e il pensiero
una sorta di
computazione;
ciò che una macchina e
il suo programma
fanno, spiega la
capacità umana di
comprendere.
STICCon 2007
10

11. Problem Solving (ST)



200705.25
STICCon 2007
Tracciamento
automatico della
rotta;
Gestione navi;
Ricerca di
sistematicità.
11

12. P.S. – Sistemi Esperti

Programmi informatici che, dopo essere stati
opportunamente istruiti, sono in grado di dedurre nuove
informazioni da un insieme di informazioni di partenza
[WikiPedia];

Conoscenza di dominio fornita da un esperto;

Rappresentazione mediante regole di deduzione;

Sistemi a regole fuzzy:.

Applicazioni tipiche:

Sistemi di controllo per processi non lineari;

Diagnosi di guasti / medica.
200705.25
STICCon 2007
12

13. P.S. – Planning/Scheduling
2

Generazione e manutenzione
automatica di:

Albero di scelta:



Strategie di esecuzione;



Piani di azione;
Criteri di allocazione delle risorse.

Planning: sintetizzare delle
sequenze di azioni per
raggiungere un obiettivo a partire
da uno stato iniziale;
Previsione degli effetti delle
azioni
Valutazione delle situazioni;
Nodi al di fuori del controllo del
sistema:

Conoscenza parziale:


Avversario (ipotesi di razionalità);


Scheduling: allocare attività e
risorse nel tempo rispettando i
vincoli.
200705.25
STICCon 2007
Pianificazione stocastica.
Teoria dei Giochi.
13

14. P.S. – Agenti Razionali

Agente = sistema che esegue delle azioni;

Metafora del mondo reale:


Reattività;


Autonomia;
Proattività.
Razionalità:

200705.25
Agenti DBI (Beliefs – Desired – Intentions).
STICCon 2007
14

15. P.S. – Agenti Razionali
200705.25
STICCon 2007
15

16. Interfacce (Star Trek)

Sintesi vocale;

Ologrammi;


200705.25
STICCon 2007
Riconoscimento del
parlato;
Visione artificiale.
16

17. Natural Language Processing

Sintesi / Riconoscimento del Parlato

Fonetica: studio dei suoni senza riferimento al significato;





Fonologia: studio dell'organizzazione dei suoni rispetto alla lingua per
classificare i suoni significativi (possibilmente indipendenti dalla lingua).
Riconoscitori (stocastici, neurali, ecc).
Morfologia: studio della struttura delle parole e di come questa si riflette sul
significato;
Sintassi: studio della frase. Numero di frasi infinite in un dato linguaggio;
Semantica: studio del significato delle frasi. Eliminazione delle ambiguità.
Rappresentazione del significato (logica formale come “mentalese”);
Pragmatica: studia l'uso degli atti linguistici (speech acts) in una comunità
Regole retoriche.
200705.25
STICCon 2007
17

18. Natural Language Processing
rapp. formale
elaborazione

parsing
John hit the ball
In Star Trek:
• Esecuzione
• Memorizzazione
• Interrogazione
• Traduzione



Estrazione della conoscenza sulla lingua;
Rilassamento delle assunzioni sulla
forma;
Ipotesi:


200705.25
STICCon 2007
Categorie di linguaggi;
Assunzione di dominio comune.
18

19. ChatterBot


Ad oggi, sistemi puramente pragmatici
AIML (Artificial Intelligence Modelling
Language) [1995]



ELIZA [1966];
ALICE (Artificial Linguistic Internet Computer
Entity, http://alice.pandorabots.com/):


Regole di scrittura (tecniche sintattiche).
The most uman computer at Loebner Prize (2000, 2001,
2004).
Applicazioni:

Marketing (corporate marketing, eBay, ecc.);

Sportelli automatici;

FAQ.
200705.25
STICCon 2007
19

20. Androidi (Star Trek)

Androidi “tipo
Soong” (TNG)


Androidi “tipo
Korby” (CLA)


STICCon 2007
Korby, Andrea, ...
Altri

200705.25
Data, Lore, LAL, ...
Ruk (CLA), Unità
Automatizzate
(VOY), ...
20

21. “Androidi” odierni
3

Embodied cognition

4
Robot famosi:

ASIMO (Advanced Step in Innovation Mobility);

Aibo (bau bau);

Nuvo / QRIO
200705.25
STICCon 2007
21

22. Cooperazione (Star Trek)

Cooperazione tra
intelligenze
artificiali:

naniti (Wesley...);

exocomp;

200705.25
STICCon 2007
ci mettiamo dentro
anche i Borg?!
Mah... basta non
farsi assimilare!
22

23. Cooperazione

Sistemi multi-agente (MAS o agenzie);

Comunicazione:

Implicita;

Esplicita (linguaggi ACL):



Semantica della comunicazione;
Semantica del messaggio (ontologie formali, decidibilità, ...).
Ruoli:

Majordomo (Regina? Ma quante sono?);

Reclutamento / assegnazione.
200705.25
STICCon 2007
23

24. “Androidi” odierni
5


6
RoboCup: entro il 2050 una squadra di robot
sfiderà una squadra di calcio umana!
RocoCup rescue.
200705.25
STICCon 2007
24

25. Intelligenza di Sciame


L'esempio più
eclatante: Borg;
Naniti (sempre
Wesley...);


200705.25
Sciame (VOY);
Astronavi federali?!
STICCon 2007
25

26. Intelligenza di Sciame
7



Intelligenza come processo
collettivo;
Moltitudine di agenti
“stupidi” ispirati ad animali
coloniali;
Software (automi cellulari):

Artificial life;


8
Crittografia.
Robot (insetti robotici):

US Army;

NASA.
200705.25
STICCon 2007
26

27. Apprendimento 1
10 11
9

Reinforcement Learning:




Ho un insieme di regole di comportamento;
Durante l'operato fornisco dei premi/punizioni.
In un sistema esperto “rinforzo” le regole
che hanno portato ad un premio:
Quanto “indietro” propago il premio?
Opportunismo vs. Strategia.
200705.25
STICCon 2007
27

28. Apprendimento 2



Reti neurali
Modello di ispirazione
biologica;
Modelli neurali completi.
200705.25
STICCon 2007
28

29. Apprendimento 3

Evoluzione genetica
comportamento
risultati
ambiente
200705.25
STICCon 2007
Crossover
mutazione
• ottimizzazione
• programmazione
29

30. Apprendimento Non Supervisionato

Data Mining:



Ricerco delle regolarità
nei dati;
Marketing, profilazione,
sicurezza.
Clustering:


200705.25
Raggruppo i dati in
famiglie
rappresentative;
Compressione,
riconoscimento.
STICCon 2007
30

31. Bio–Macchine (Star Trek)

Ancora i Borg...


Assimilazione;
Assimilazione
“inversa” (Data).


8472;

200705.25
Binari;
USS Voyager.
STICCon 2007
31

32. Bio–Macchine
12

Protesi;

Innesti;

Biocircuiti:



reti neurali naturali;
batteri.
NanoBot:

200705.25
Possibile sinergia con
swarm intelligence.
STICCon 2007
32

33. Macchine e Sentimenti


Esperienza biologica: i
sentimenti scatenano
l'azione (Vulcan hanno
le emozioni, ma le
governano);
Macchina. Devo
imporre un “istinto”;


200705.25
Data;
...
STICCon 2007
33

34. Emotion Computing
13

Humor

Ironia figura estetica: il significato
contrario alla forma;


Ambiguità e doppi sensi.


Studio dell'incongruenza; sorpresa
Intenzionalità;
Produzione:



JAPE;
HAHAcronym [Stock et al., 2003].
Riconoscimento:

200705.25
caratterizzazione del testo
(classificazione) [Mihalcea, 2005].
STICCon 2007
34

35. Intelligenza Strategica

Simulazioni Olografiche

Simulazioni militari:




Stratagema (TNG).
Olo-romanzi.
Armamenti:


小林丸 (Kobayashi Maru);
Dreadnought (VOY).
Scacchi Tridimensionali.
200705.25
STICCon 2007
35

36. Scacchi Tridimensionali


200705.25
STICCon 2007
Un'applicazione di
scacchi “classica” può
confrontarsi con lo
spazio tridimensionale
degli scacchi di Star
Trek?
Tesi di Laurea...
[Relatore Prof. M.
Colombetti & Ing. Mario
Arrigoni Neri, PoliMi]
36

37. Scacchi Tridimensionali

Le funzioni che devono essere svolte da un
programma di scacchi sono divise in tre
categorie [Shannon, 1949]:



200705.25
l'individuazione delle mosse possibili data una
posizione;
la valutazione delle posizioni ottenute con
ciascuna mossa;
la scelta della sequenza di mosse ottimale per
la posizione considerata.
STICCon 2007
37

38. Scacchi Tridimensionali


Gli algoritmi di IA
tradizionale valgono
anche per questo
gioco!
Si devono però
adattare:


STICCon 2007
Livelli Mobili;

200705.25
Spazio 3D;
Valutazione.
38

39. RisiKo! Digital §1/4

Combinazione di:



Comportamenti
stocastici;
Informazione parziale.
Obiettivo:
comportamento
“human-like”.
200705.25
STICCon 2007
39

40. RisiKo! Digital §2/4
• Competenze specifiche
• politiche
personalità
AGENTE
tattica
strategia
strategia
A’
D’
A
C
B
D
considerazioni
200705.25
STICCon 2007
parametri
40

41. RisiKo! Digital §3/4
modulo
strategico
• ragionamento fuzzy
(esteso)
• modulo “a plug in”
scaletta
DO
attacco
BEL
breve
agg.
stato
clac.
funz.
BEL
lungo
sintesi
BEL
breve/
lungo
WANT
breve
WANT
lungo
sintesi
WANT
breve/
lungo
DO
rinforzo
DO
spostamento
valutazione
obiettivo
out
DO
fine turno
DO
difesa
gestione
carte
DO
gioca tris
monitor
tattiche
200705.25
DB
STICCon 2007 tattiche
41

42. RisiKo! Digital §4/4
200705.25
STICCon 2007
42

43. Domande & Risposte

Ing. Mario Arrigoni Neri



mario.arrigoni@polimi.it;
arrigoni@elet.polimi.it.
Ing. Marco Bresciani


marco.bresciani@alcatellucent.it.
The Answer to the Ultimate
Question to Life, the
Universe and Everything:
42.
200705.25
STICCon 2007
43