Intelligens rendszerek elmélete Dr. Kutor László
Ami a tárgyalásból kimaradt
http://mobil.nik.bmf.hu/tantargyak/iea.html Login név: ire 2009. ősz
jelszó: IRE07
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/1
Ami a tárgyalásból kimaradt Az információ feldolgozó paradigmák csoportosítása Koncentrált (MI)
↔
Elosztott (EMI)
- Holland-féle osztályozó rendszer - Tábla paradigma - Ambiens (Ambient) intelligencia Nyelvtechnológia: - Beszéd generálás - Beszéd felismerés - Gépi fordítás Gépi látás (képfeldolgozás, alakfelismerés, képfelismerés) Robotok (intelligens?) : inkrementálisan létrehozott intelligencia Ágens paradigma
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/2
Az elosztott (MI) rendszerekben megoldandó problémák • Hogyan írjuk le, bontsuk fel és rendeljük hozzá a problémákat a feladat megoldására szerveződő külön-külön intelligens alrendszerek között, valamint a részeredményeket hogyan szintetizáljuk? • Hogyan biztosítsuk az alrendszerek kommunikációját és interakcióját? • Milyen nyelvet protokollt használjanak és mikor kommunikáljanak? • Hogyan biztosítsuk az alrendszerek koherens viselkedését, és hogyan kerüljük el az esetlegesen káros összeütközéseket? • Hogyan jön létre az alrendszerek működésének ütemezése? • Milyen technikai megoldásokat használjunk az elosztott mesterséges intelligencia rendszerek tervezésére és építésére, optimalizálására? IRE 11/3 2009. ősz BMF NIK, Dr. Kutor László
Elosztott rendszerek optimalizálása
(Siker –büntetés- elosztása) Visszacsatolás!! „Credit assignment”
bemenetek kimenetek
Főbb elvek: 1. „siker” elosztás a közreműködés arányában (globális) 2. Adaptálás a helyi információk alapján 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
(lokális) IRE 11/4
A Holland-féle osztályozó rendszer hierarchikus szerkezete L.B.Booker, D.E. Goldberg, J.H. Holland, (1982) Szabálykereső rendszer (GA) Súlyozó (tanító) rendszer Bemeneti intefész
2009. ősz
Osztályozó rendszer
BMF NIK,
Kimeneti intefész
IRE 11/5
Dr. Kutor László
Az osztályozó rendszer részei osztályozók tárolója
feltétel
válasz korábbi sikeresség
Bemenet
Bemeneti intefész
Kimeneti intefész
Válasz
Üzenetlista Bemeneti interfész: a környezet aktuális állapotát szabványos üzenetté alakítja át. Az osztályozók tárolója: a rendszer információ feldolgozó eljárásait leíró szabályokat tartalmazza. Üzenet lista: egyrészt a bemeneti interfésztől, másrészt az aktivizált és engedélyezett szabályoktól érkező üzeneteket tartalmazza. Kimeneti interfész: alakítja át az üzenetek egy részét olyan rendszer-válaszokká, melyek módosítják a környezet állapotát. IRE 11/6 2009. ősz BMF NIK, Dr. Kutor László
A „tűzoltóbrigád” algoritmus (Bucket brigade) Célja : elosztott , inkrementális tanulás
Az osztályozó (szabály) felépítése:
Ha (feltétel) akkor (következmény,hatás,üzenet) erősség(s(t)) A szabály aktivizálásában szerepet játszó tényezők: feltétel megfelelés (relevance) R(c) korábbi sikeresség (strength) S(c,t) A szabályok az aktivizálásukért versenyeznek. A verseny a felajánlás (bid) alapján dől el B(c)
B(c,t)=k*R(c)*S(c,t)
A győztes a felajánlást átadja annak a szabálynak, ahonnan az üzenet kapta. IRE 11/7 2009. ősz BMF NIK, Dr. Kutor László
A Holland-féle osztályozó rendszer főbb jelemzői
Párhuzamos rendszer. Üzenet-továbbításos rendszer. Szabály alapú tudásábrázolás. Adaptív, a tanulás az un. Bucket brigade algoritmusra épül. Folyamatos szabálykereső mechanizmussal rendelkezik, mely a genetikus algoritmusokra épül. 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/8
A tábla (Blackboard) paradigma Newel (1963), Simon (1975) Elosztott inkrementális problémamegoldó rendszer Tábla Szakértők (tudásforrások)
2009. ősz
Ütemező
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/9
A tábla paradigma komponensei Komponensei: Tudás források ¾ független alrendszer ¾ belső tudásábrázolása és következtető mechanizmusa rejtett ¾ minden kommunikáció csak „táblán” keresztül jöhet létre Tábla ¾ kommunikációs interfész ¾ általános hozzáférhető adatbázis (kollektív emlékezet) ¾ átmeneti tároló és indító (trigger) mechanizmus Ütemező ¾ mint felügyelő és ütemező irányítja a problémamegoldás menetét figyelembe véve az egyes tudás források közreműködéséből eredő várható hasznot ¾ nyomon követi a problémamegoldás menetét 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/10
A tábla paradigma jellemzői INKREMENTÁLIS PROBLÉMAMEGOLDÁS TUDÁSFORRÁSOK (szakértők) FÜGGETLENSÉGE Moduláris rendszer, az újabb szakértők adhatók a rendszerhez a korábbiak módosítása nélkül. A gyengén szereplő szakértők munkája javítható, vagy eltávolíthatók a rendszerből. KÜLÖNBÖZŐ PROBLÉMA-MEGOLDÓ TECHNIKÁK EGYIDE-JŰLEG ALKAZMAZHATÓK Minden szakértő fekete doboznak tekinthetők, csak a kommunikációs nyelvük közös. FLEXIBILIS TUDÁS ÁBRÁZOLÁS Nincsenek korlátozások, hogy milyen információk kerülhetnek a táblára KÖZÖS INTERAKCIÓS NYELV A szintakszis és a szemantika előre meghatározott ESEMÉNY ALAPÚ AKTIVÁCIÓ Célvezérelt aktivitás. Minden szakértő keresi a lehetőséget, hogy közreműködjön a feladat megoldásában A VEZÉRLÉS SZÜKSÉGESSÉGE Ki írhat a táblára? Mi a közreműködés ára? IRE 11/11 2009. ősz BMF NIK, Dr. Kutor László
A nyevtechnológia területei 1. Beszéd előállítás
kötött-szavas ↔ kötetlen szótáras (Text To Speech)
Tárolt mintákból építkező Szintetizált beszéd
2. Beszéd felismerés
Személyfüggő Személyfüggetlen Izolált szavakat felismerő: 1 2 Folyamatos beszédet felismerő: 3 4
3. Gépi fordítás
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/12
Gépi fordítással kapcsolatos oldalak Gépi fordít tás tudás központ
http://www.etranslate.com/en/index.know.html
Google keresési példa
http://www.google.com/search?q=web+site+localization
Tőrvényi szabályozás
http://www.wmcd.com/articles/international/interarticle8.html
Fejlesztési tanácsok többnyelvű oldakhoz
http://www.microsoft.com/mind/0100/internat/internat.asp
KANT Honlap
http://www.lti.cs.cmu.edu/Research/Kant/
Translator’s Workbench (www.trados.com)
Gépi fordítással kapcsolatos szabadalmak: 5,677,835 Integrated authoring and translation system 5,995,920 Computer-based method and system for monolingual document development U.S. Patent and Trademark Office http://www.uspto.gov/patft/index.html 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/13
A gépi látás területei, megoldandó feladatai és jellemzői
Képfeldolgozás: digitális kép létrehozása, a leképezési hibák kijavítása, jellemző tulajdonságok kiemelése, kép átalakítása (kép-kép leképzés) Alakfelismerés: a képen előforduló alakzatok, képet jellemző sajátságok felismerése (jellemzők meghatározása, azonosítás) Képfelismerés: a képen rögzített objektumok felismerése adatbázis alapján (leírás, értelmezés, azonosítás)
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/14
Beágyazott (ambiens) információs rendszerek: • a befogadó fizikai/kémiai/biológiai környezetükkel intenzív, valós idejű információs kapcsolatban álló, • autonóm működésű, • szolgáltatás-biztos (dependable), • “láthatatlan”számítógépes rendszerek, melyek • lokálisan (általában) korlátozott, • globálisan (általában) bőséges erőforrásokkal (idő, adat, tápellátás, memória, ...) rendelkeznek. Dr. Péceli Gábor BME MIT
Megoszlás: 10% PC ⇔ 90% beágyazott rendszer ! 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/15
Beágyazott rendszerek meghatározásai Beágyazott rendszereknek nevezzük azokat a processzoralapú eszközöket, ill. az ezekből alkotott rendszereket, amelyek a befogadó fizikai / kémiai / biológiai környezetüket autonóm módon képesek érzékelők segítségével megfigyelni és beavatkozók segítségével befolyásolni. Olyan informatikai alkalmazások ezek, amelyek rendeltetésüknél fogva nagyfokú szolgáltatásbiztonsággal jellemezhetők. Egyéb meghatározások: An embedded system is a special-purpose computer-controlled electromechanical system in which is completely encapsulated by the device it controls. An embedded system has specific requirements and performs predefined tasks, unlike a general-purpose personal computer. Wikipedia Embedded systems are specialised computers used in larger systems or machines to control equipment such as automobiles, home appliances, communication, control and office machines. ARTEMIS Strategic Research Agenda 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/16
Az európai populáció megoszlása 30 év múlva
A sötét sáv a segítségre szorultak arányát mutatja 2009. ősz
BMF NIK,
VDE/VDE AAL Ambient Assiste living IRE 11/17 Dr. Kutor László
„Ambient Assisted Living (AAL) „ Informatikával támogatott életvitel ? © Risto Karlsson Carolien Koning, Eeva Päivärinta, Niilo Saranummi,
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/18
Ambiens rendszerek értelmezése Ambiens rendszereknek nevezzük azokat a beágyazott rendszereket, amelyek az emberi (pl. otthoni vagy munkahelyi) környezet részévé válva elsősorban az életvitel és az életminőség szolgálatában állnak. Ennek megfelelően az ambiens rendszerek legfőbb tulajdonsága az emberközpontúság, mégpedig úgy, hogy a működésük a lehető legkevesebb terhet jelentse azoknak, akiknek az érdekében létrehozták őket.
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/19
Intelligens robotok
„ A mesterséges intelligencia kutatás szerelemgyerekei” (Vámos Tibor)
„Mozgásképes önműködő berendezések” Első generáció: kizárólag vezérléssel működtethetők, a környezet változásait nem érzékelik. A második generáció: környezetüket szenzorokkal vizsgálják, az így szerzett és a saját működésükről nyert információk alapján a számítógép bármikor képes módosítani a robot mozgását, például kikerüli a váratlanul útjába került akadályokat. Feladataikat magas szintű programnyelven határozzák meg. A harmadik generáció: alkalmazkodnak a környezet változásaihoz, alakokat és helyzeteket ismernek fel, hanggal is vezérelhetők, esetenként hanggal tudnak válaszolni, önálló döntéseket hoznak, bonyolult feladatokat oldanak meg, tanuló mechanizmusokkal is rendelkeznek. 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/20
Mobil „Robot” USA 2008 nov.
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/21
Robotok várható fejlődése 2016-ig
Forrás: Kömlődi Ferenc Mobil robotok 2006 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/22
A robotpiac fejlődési tendenciái 1995 - 2025
Forrás: Kömlődi Ferenc Mobil robotok 2006 Japan Robot Association: http://www.jara.jp/e. 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/23
A robotfejlesztés főbb területei Mozgató mechanizmusok (mi adja a mozgató
energiát?) Érzékelők (a belső és külső környezet figyelésére) Energia ellátás Önálló működés Kommunikáció Együttműködő képességek (rajok?) Tanuló képesség
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/24
Az inkrementális-, („alulról építkező”) robotépítés célja, elvárásai és javasolt módja Cél:
Olyan autonóm és intelligensnek tekinthető lény létrehozása, amely az emberekkel együtt létezik (él?).
Elvárások az autonóm és intelligens viselkedésű lényekkel szemben: Megfelelően és időben reagáljon a dinamikusan változó környezeti
hatásokra. Robusztus legyen : a környezet kisebb nagyobb változása ne okozhassa a viselkedés összezavarodását. Célokkal kell rendelkeznie. „szerepe van a földön”
Megvalósítás javasolt módja: Inkrementális építkezés Minden egyes részfunkció megvalósításánál biztosítjuk a rendszer
teljes működését
Minden alrendszer önálló érzékelő és vonatkozó képességgel
rendelkezzen
Az alrendszerek üzenetekkel tartják egymással a kapcsolatot, egymást
serkentik vagy gátolják.
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/25
A Brooks féle magába foglaló architektúra jellemzői (Rodney Brooks, MIT) A részfunkciók önálló megvalósítása, az alrendszereknek
nincs szüksége a felettük levő rendszerek kontrolljára Minden rétegnek önálló szerepe van Az összetett rendszer építése inkrementálisan, lépésről lépésre történik, a magasabb rétegek építik az alacsonyabb rétegeket A céloknak nincs központi reprezentációja, amelyek közül valamilyen központi eljárás választana. Minden alrendszer végzi a feladatát Az alrendszerek tesztelése mindig a valóságos helyzetben történik. Így elkerülhető, hogy csak leegyszerűsített un. játék problémákkal foglalkozzon A rétegek az elnyomás és a tiltás-gátló mechanizmusokon keresztül működnek együtt
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/26
A magába foglaló architektúra vázlata és jellemzői gátlás gátlás
Érzékelő
időzítés
Érzékelő Véges állapotú alrendszer
A véges állapotú alrendszer részei: regiszterek (üzenetek fogadására, belső állapotok tárolására) véges állapotú gép egyszerű információ feldolgozó kapacitással belső időzítők Az alrendszerek jellemzői: rögzített hosszúságú üzeneteket fogad és küld aszinkron
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/27
Ágens Orientált Programozás (AOP) Új programozási paradigma (…strukturált, OOP) Lehetséges tudományintegráló szerep (?) Természettudományok - Biológia - Etológia - Matematika - Fizika,….
Társadalomtudományok - Kognitív tudomány - Pszichológia - Szociológia - Menedzsment,….
Informatika - Szoftvertechnológia - Számítógép hálózatok …
Mesterséges intelligencia - Alap paradigmák - Szakértői rendszerek - Robotika (..gépi látás) - Beszédfelismerés,…
2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/28
Az ágens paradigma értelmezése, tipikus ágens feladatok, alkalmazások Az ágensek esemény vagy célvezérelt autonóm programok, amelyek valaki érdekében cselekszenek. „soft botok” Tipikus ágens feladatok: A bejövő információk szűrése, megválaszolása Döntéstámogatás (különböző adatbázisok alapján) Ismétlődő feladatok elvégzése (pl: rendszergazdai munkák) Titkári feladatok (program szervezés) Ágens alkalmazások: szakértői ágensek, oktató ágensek, interfész ágensek bevásárló ágensek, kereskedő ágensek 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/29
Ágensek tulajdonságai 2009. ősz
beágyazottság reaktivitás tudás helyzetfüggőség autonómia kezdeményező képesség célvezérelt viselkedés tanuló képesség, adaptivitás időbeni állandóság kommunikációs képesség BMF NIK,
Antropomorf tulajdonságok (mentális állapotok): ♦ racionalitás ♦ szándék ♦ megbízhatóság ♦ igazmondás ♦ vélekedés ♦ elkötelezettség ♦ érzelmek ♦ személyiség
Dr. Kutor László
IRE 11/30
Ágensek részei, kapcsolatos problémák
Célok illetve a felhasználói igények tárolása A feladat végrehajtásához szükséges ismeretek tárolása, kezelése A cél eléréséhez szükséges erőforrások elérhetőségének leírása Költség és időhatárok Megoldandó problémák Platform-független nyelv (JAVA, Applescript, TeleScript) számlázás (adók) információ védelem információforrás megkeresése kommunikáció felelősség 2009. ősz
BMF NIK,
Dr. Kutor László
IRE 11/31
