Giao trinh trí tuệ nhân tạo - Chuong 0:Mở đầu

Máy nhìn và ngôn ng.. Các mô hình th n kinh.[r]

Ch ươ ng 0 M Đ U Ở Ầ

1. T ng quan v khoa h c Trí tu nhân t o ổ ề ọ ệ ạ

Trong Công Ngh Thông Tin, Trí Tu Nhân T o (Artificial Intelligence) làệ ệ ạ

m t ngành m i, nh ng phát tri n r t m nh m và đem l i nhi u k t qu toộ ớ ư ể ấ ạ ẽ ạ ề ế ả

l n Con ngớ ười thường t cho mình là sinh v t thông minh vì kh năng trí tuự ậ ả ệ đóng vai trò quan trong trong cu c s ng Trong văn h c cũng đã t ng có nh ngộ ố ọ ừ ữ câu chuy n đ cao v trí thông minh c a con ngệ ề ề ủ ười

Trí Tu Nhân T o ch m i hình thành t năm 1956 Tuy nhiên, vi c nghiênệ ạ ỉ ớ ừ ệ

c u trí tu đã có t lâu Trên 2000 năm trứ ệ ừ ước, các nhà tri t h c đã tìm hi u vế ọ ể ề cách th c nhìn nh n, h c t p, nh và suy lý Vi c ra đ i c a máy tính đi n tứ ậ ọ ậ ớ ệ ờ ủ ệ ử vào nh ng năm 50 c a th k 20 đã sinh ra khuynh hữ ủ ế ỷ ướng đ a các lĩnh v cư ự nghiên c u trí tu v các v n đ lý thuy t và th c nghi m trên máy.ứ ệ ề ấ ề ế ự ệ

1.1 Đ i t ố ượ ng và m c tiêu nghiên c u c a trí tu nhân t o ụ ứ ủ ệ ạ

Trí tu nhân t o nghiên c u v cách hành x thông minh (intelligentệ ạ ứ ề ử behaviour) v i m c tiêu là xây d ng lý thuy t đ y đ v thông minh đ cóớ ụ ự ế ầ ủ ề ể

th gi i thích để ả ược ho t đ ng thông minh c a sinh v t và áp d ng đạ ộ ủ ậ ụ ược các

hi u bi t vào các máy móc nói chung, nh m ph c v cho con ngể ế ằ ụ ụ ười

- V m t k thu t ề ặ ỹ ậ : T o ra các máy thông minh đ gi i quy t v n đạ ể ả ế ấ ề

th c t dùng các k thu t AI.ự ế ỹ ậ

- Khoa h c: ọ Phát tri n các khái ni m và thu t ng đ hi u để ệ ậ ữ ể ể ược các hành x thông minh c a sinh v t.ử ủ ậ

1.2 Vai trò c a Trí Tu Nhân T o ủ ệ ạ

Trí tu nhân t o bao quát r t nhi u lĩnh v c nghiên c u h p Nó nghiênệ ạ ấ ề ự ứ ẹ

c u t các lĩnh v c t ng quát nh máy nh n bi t, suy lu n logic, đ n các bàiứ ừ ự ổ ư ậ ế ậ ế toán nh ch i c , ch ng minh đ nh lý Thư ơ ờ ứ ị ường thì các nhà khoa h c các lĩnhọ ở

hoá các x lý tri th c cũng nh các phử ứ ư ương pháp thu c lĩnh v c mang tínhộ ự

người

Trí tu nhân t o nghiên c u k thu t làm cho máy tính có th “suy nghĩệ ạ ứ ỹ ậ ể

m t cách thông minh” và mô ph ng quá trình suy nghĩ c a con ngộ ỏ ủ ười khi đ aư

ra nh ng quy t đ nh, l i gi i Trên c s đó, thi t k các chữ ế ị ờ ả ơ ở ế ế ương trình cho máy tính đ gi i quy t bài toán.ể ả ế

S ra đ i và phát tri n c a Trí tu nhân t o đã t o ra m t bự ờ ể ủ ệ ạ ạ ộ ước nh y v tả ọ

v ch t trong k thu t và k ngh x lý thông tin Trí tu nhân t o chính làề ấ ỹ ậ ỹ ệ ử ệ ạ

c s c a công ngh x lý thông tin m i, đ c l p v i công ngh x lý thôngơ ở ủ ệ ử ớ ộ ậ ớ ệ ử tin truy n th ng d a trên văn b n gi y t Đi u này đề ố ự ả ấ ờ ề ược th hi n qua cácể ệ

m t sau:ặ

- Nh nh ng công c hình th c hoá (các mô hinh logic ngôn ng , logicờ ữ ụ ứ ữ

m , ), các tri th c th t c và tri th c mô t có th bi u di n đờ ứ ủ ụ ứ ả ể ể ễ ượ c trong máy Do v y quá trình gi i bài toán đậ ả ược ti n hành h u hi u h n.ế ữ ệ ơ

- Mô hình logic ngôn ng đã m r ng kh năng ng d ng c a máy tínhữ ở ộ ả ứ ụ ủ trong lĩnh v c đòi h i tri th c chuyên gia trình đ cao, r t khó nh : yự ỏ ứ ở ộ ấ ư

h c, sinh h c, đ a lý, t đ ng hóa ọ ọ ị ự ộ

- M t s ph n m m trí tu nhân t o th hi n tính thích nghi và tính m mộ ố ầ ề ệ ạ ể ệ ề

d o đ i v i các l p bài toán thu c nhi u lĩnh v c khác nhau ẻ ố ớ ớ ộ ề ự

- Khi máy tính được trang b các ph n m m trí tu nhân t o ghép m ngị ầ ề ệ ạ ạ

s cho phép gi i quy t nh ng bài toán c l n và phân tán.ẽ ả ế ữ ỡ ớ

1.3 Các k thu t Trí tu nhân t o ỹ ậ ệ ạ

Có nhi u k thu t nghiên c u, phát tri n ngành khoa h c Trí tu nhân t o.ề ỹ ậ ứ ể ọ ệ ạ Tuy v y, các k thu t Trí tu nhân t o thậ ỹ ậ ệ ạ ường khá ph c t p khi cài đ t cứ ạ ặ ụ

th , lý do là các k thu t này thiên v x lý các ký hi u tể ỹ ậ ề ử ệ ượng tr ng và đòiư

h i ph i s d ng nh ng tri th c chuyên môn thu c nhi u lĩnh v c khác nhau ỏ ả ử ụ ữ ứ ộ ề ự

Do v y, các k thu t Trí tu nhân t o hậ ỹ ậ ệ ạ ướng t i khai thác nh ng tri th cớ ữ ứ

v lĩnh v c đang quan tâm đề ự ược mã hoá trong máy sao cho đ t đạ ược m c đứ ộ

t ng quát; d hi u, d di n đ t thông qua ngôn ng chuyên môn g n gũi v iổ ễ ể ễ ễ ạ ữ ầ ớ ngôn ng t nhiên; d s a đ i, hi u ch nh, d s d ng, khai thác nh m thuữ ự ễ ử ổ ệ ỉ ễ ử ụ ằ

h p các kh năng c n xét đ đi t i l i gi i cu i cùng.ẹ ả ầ ể ớ ờ ả ố

Các k thu t Trí tu nhân t o c b n bao g m : ỹ ậ ệ ạ ơ ả ồ

- Lý thuy t gi i bài toán và suy di n thông minh: ế ả ễ Lý thuy t gi i bàiế ả toán cho phép vi t các chế ương trình gi i câu đ , ch i các trò ch i thôngả ố ơ ơ qua các suy lu n mang tính ngậ ười; các h th ng ch ng minh đ nh lý.ệ ố ứ ị Ngoài ra các h th ng h i đáp thông minh còn cho phép l u tr và x lýệ ố ỏ ư ữ ử

kh i lố ượng l n các thông tin.ớ

- Lý thuy t tìm ki m may r i: ế ế ủ Lý thuy t này bao g m các phế ồ ươ ng pháp và k thu t tìm ki m v i s h tr c a thông tin ph đ gi i bàiỹ ậ ế ớ ự ỗ ợ ủ ụ ể ả toán m t cách có hi u qu ộ ệ ả

- Các ngôn ng v Trí tu nhân t o: ữ ề ệ ạ Đ x lý các tri th c ngể ử ứ ười ta không ch s d ng các ngôn ng l p trình dùng cho các x lý d li uỉ ử ụ ữ ậ ử ữ ệ

s , mà c n có ngôn ng khác Các ngôn ng chuyên d ng này cho phépố ầ ữ ữ ụ

l u tr và x lý thông tin ký hi u M t s ngôn ng đư ữ ử ệ ộ ố ữ ược nhi u ngề ườ i

bi t đ n là IPL.V,LISP, PROLOG.ế ế

- Lý thuy t th hi n tri th c và h chuyên gia: ế ể ệ ứ ệ Trí tu nhân t o làệ ạ khoa h c v th hi n và s d ng tri th c M ng ng nghĩa, lọ ề ể ệ ử ụ ứ ạ ữ ược đ ,ồ logic v t , khung là các phị ừ ương pháp th hi n tri th c thông d ng.ể ệ ứ ụ

Vi c g n li n cách th hi n và s d ng tri th c là c s hình thành hệ ắ ề ể ệ ử ụ ứ ơ ở ệ chuyên gia

- Lý thuy t nh n d ng và x lý ti ng nói: ế ậ ạ ử ế Giai đo n phát tri n đ uạ ể ầ

c a Trí tu nhân t o g n v i lý thuy t nh n d ng Các phủ ệ ạ ắ ớ ế ậ ạ ương pháp

h c, nh n d ng theo phọ ậ ạ ương pháp hàm th , dùng máy nh n d ng ngế ậ ạ ứ

d ng c a phụ ủ ương pháp này trong vi c nh n d ng ch vi t, âm thanh.ệ ậ ạ ữ ế

- Ng ườ i máy: Cu i nh ng năm 70, ngố ữ ười máy trong công nghi p đã đ tệ ạ

được nhi u ti n b Ngề ế ộ ười máy có b ph n c m nh n và các c chộ ậ ả ậ ơ ế

ho t đ ng đạ ộ ược n i ghép theo s đi u khi n thông minh Khoa h c vố ự ề ể ọ ề

c h c và Trí tu nhân t o đơ ọ ệ ạ ược tích h p trong khoa h c ngợ ọ ười máy

- Tâm lý h c x lý thông tin : ọ ử Các k t qu nghiên c u c a tâm lý h cế ả ứ ủ ọ giúp Trí tu nhân t o xây d ng các c ch tr l i theo hành vi, có ýệ ạ ự ơ ế ả ờ

th c; nó giúp cho vi c th c hi n các suy di n mang tính ngứ ệ ự ệ ễ ười

- Ngoài ra, x lý danh sách, k thu t đ quy, k thu t quay lui và x ử ỹ ậ ệ ỹ ậ ử

lý cú pháp hình th c ứ là nh ng k thu t c b n c a tin h c truy nữ ỹ ậ ơ ả ủ ọ ề

th ng có liên quan tr c ti p đ n Trí tu nhân t o.ố ự ế ế ệ ạ

2 L ch s phát tri n c a Trí Tu Nhân T o ị ử ể ủ ệ ạ

L ch s c a Trí tu nhân t o cho th y ngành khoa h c này có nhi u k tị ử ủ ệ ạ ấ ọ ề ế

qu đáng ghi nh n Theo các m c phát tri n, ngả ậ ố ể ười ta th y Trí tu nhânấ ệ

t o đạ ược sinh ra t nh ng năm 50 v i các s ki n sau:ừ ữ ớ ự ệ

• Turing được coi là người khai sinh ngành Trí tu nhân t o b i phát hi nệ ạ ở ệ

c a ông v máy tính có th l u tr chủ ề ể ư ữ ương trình và d li u.ữ ệ

• Tháng 8/1956 J.Mc Carthy, M Minsky, A Newell, Shannon Simon ,…

đ a ra khái niêm “trí tu nhân t o” ư ệ ạ

• Vào kho ng năm 1960 t i Đ i h c MIT (Massachussets Institure ofả ạ ạ ọ Technology) ngôn ng LISP ra đ i, phù h p v i các nhu c u x lý đ cữ ờ ợ ớ ầ ử ặ

tr ng c a trí tu nhân t o - đó là ngôn ng l p trình đ u tiên dùng choư ủ ệ ạ ữ ậ ầ trí tu nhân t o.ệ ạ

• Thu t ng Trí tu nhân t o đậ ữ ệ ạ ược dùng đ u tiên vào năm 1961 cũng t iầ ạ MIT

• Nh ng năm 60 là giai đo n l c quan cao đ v kh năng làm cho máyữ ạ ạ ộ ề ả tính bi t suy nghĩ Trong giai đo n này ngế ạ ười ta đã được ch ng ki nứ ế máy ch i c đ u tiên và các chơ ờ ầ ương trình ch ng minh đ nh lý t đ ng ứ ị ự ộ

Ngày nay, th gi i đang chuy n mình trong nh ng nghiên c u v Trí tuế ớ ể ữ ứ ề ệ nhân t o Ch c ch n r ng máy tính v i trí tu nh con ngạ ắ ắ ằ ớ ệ ư ườ ẽi s tác đ ngộ

m nh đ n cu c s ng xã h i.ạ ế ộ ố ộ

4 Các khái ni m c b n: ệ ơ ả

Trí tu con ng ệ ườ i (Human Intelligence): Cho đ n nay có hai khái ni m v tríế ệ ề

tu con ngệ ườ ượi đ c ch p nh n và s d ng nhi u nh t, đó là:ấ ậ ử ụ ề ấ

• Khái ni m trí tu theo quan đi m c a Turingệ ệ ể ủ

“Trí tu là nh ng gì có th đánh giá đệ ữ ể ược thông qua các tr c nghi m thôngắ ệ minh”

• Khái ni m trí tu đ a ra trong t đi n bách khoa toàn th :ệ ệ ư ụ ể ư

“Trí tu là kh năng:ệ ả

Ph n ng m t cách thích h p nh ng tình hu ng m i thông qua hi u ch nhả ứ ộ ợ ữ ố ớ ệ ỉ hành vi m t cách thích đáng.ộ

Hi u rõ nh ng m i liên h qua l i c a các s ki n c a th gi i bên ngoàiể ữ ố ệ ạ ủ ự ệ ủ ế ớ

nh m đ a ra nh ng hành đ ng phù h p đ t t i m t m c đích nào đó.ằ ư ữ ộ ợ ạ ớ ộ ụ

Nh ng nghiên c u các chuyên gia tâm lý h c nh n th c ch ra r ng quá trìnhữ ứ ọ ậ ứ ỉ ằ

ho t đ ng trí tu c a con ngạ ộ ệ ủ ười bao g m 4 thao tác c b n:ồ ơ ả

1 1- Xác đ nh t p đích (goals).ị ậ

2 2- Thu th p các s ki n (facts) và các lu t suy di n (inference rules) đ đ tậ ự ệ ậ ễ ể ạ

được đích đ t ra.ặ

3- Thu g n (pruning) quá trình suy lu n nh m xác đ nh t p các suy di n cóọ ậ ằ ị ậ ễ

th s d ng để ử ụ ược

4- Áp d ng các c ch suy di n c th (inference mechanisms) đ đ aụ ơ ế ễ ụ ể ể ư các s ki n ban đ u đi đ n đích.ự ệ ầ ế

Trí tu máy: ệ cũng không có m t đ nh nghĩa t ng quat, nh ng cũng có th nêuộ ị ổ ư ể các đ c tr ng chính:ặ ư

1- Kh năng h c.ả ọ

2- Kh năng mô ph ng hành vi c a con ngả ỏ ủ ười.

3- Kh năng tr u tả ừ ượng hoá, t ng quát hoá và suy di n ổ ễ

4- Kh năng t gi i thích hành vi.ả ự ả

5- Kh năng thích nghi tình hu ng m i k c thu n p tri th c và d li u.ả ố ớ ể ả ạ ứ ữ ệ 6- Kh năng x lý các bi u di n hình th c nh các ký hi u tả ử ể ễ ứ ư ệ ượng tr ng.ư 7- Kh năng s d ng tri th c heuristic.ả ử ụ ứ

8- Kh năng x lý các thông tin không đ y đ , không chính xácả ử ầ ủ

5 M t s chuyên ngành c a Trí tu nhân t o: ộ ố ủ ệ ạ

1 Các phương pháp tìm ki m l i gi i.ế ờ ả

2 H chuyên giaệ

3 Máy nhìn và ngôn ng ữ

4 Lý thuy t nh n d ng.ế ậ ạ

5 Các mô hình th n kinh.ầ

3 6 Người máy