Bài giảng Nhập môn trí tuệ nhân tạo - Chương 1: Tổng quan về trí tuệ nhân tạo giới thiệu tới người đọc vai trò trí tuệ nhân tạo, các định nghĩa, dữ liệu - Thông tin - Tri thức, một số thuật toán, các tính chất của một thuật toán, kỹ thuật tìm kiếm,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1Mục đích của trí tuệ nhân tạo:
Theo Winton: mục đích chính của trí tuệ nhân
tạo là làm cho các máy tính điện tử thông minh
hơn, có ích hơn và giúp khám phá các quy luật
về khả năng hoạt động trí tuệ của con người Từ
đây sẽ tác động trực tiếp làm cho con người
thông minh hơn, hoạt động có hiệu quả hơn
Trang 2Máy: Newral Ngôn ngữ: Prolog
Mơ hình “củ hành”:
Intelligence System
Knowledge Engineering (Công nghệ về tri thức)
Artificial Intelligence (Trí tuệ nhân tạo)
Trang 3Các định nghĩa
Trí tuệ nhân tạo: trí tuệ nhân tạo có thể được định
nghĩa như một hệ thống máy móc có khả năng thực
hiện những hành động của con người được xem là
thông minh.
Thông minh: sự nghiên cứu, sự thu thập thông tin
tiêu biểu như: cố gắng học những ý tưởng xử lý của
bộ não con người, bao gồm cả việc nghiên cứu sự
nhân tạo bắt chước đặc tính của việc thu
thập thông tin một cách thông minh
Các định nghĩa (tt)
Trang 4DỮ LIỆU = Chữ cái, con số, hình ảnh riêng rẽ,
rời rạc, không mang một ý nghĩa nào
THÔNG TIN = Các dữ liệu được sắp xếp theo
Trang 5DỮ LIỆU THÔNG TIN
TRI THỨC
Áp dụng một công thức cụ thể để tính ra lời giải trong mọi trường
hợp được sử dụng Đây là phương pháp tốt nhất (theo nghĩa các công
thức tìm ra và được chứng minh sẽ cho lời giải trong mọi trường hợp.) và
Trang 6Một số thuật toán (tt)
2 Phương pháp “Vét cạn”:
Bước 2: D := D \ {x}: Loại trường hợp này nếu sai.
Trang 7Một số thuật toán (tt)
4 Phương pháp ngẫu nhiên (phương pháp
Monte – Carlo):
Bài toán: Tính diện tích của hình M bất kỳ
+ Có thể bao hình M nội tiếp trong một
S
vuoânghình
MhìnhM
S
S N
N
=
≈
Trang 9Các tính chất của một thuật toán:
Khi xây dựng một thuật toán và chương trình
tương ứng để giải một bài toán cần phải phân
tích:
+ Tính đúng đắn của thuật toán: phải dùng
công cụ toán học để chứng minh là đúng
+ Tính đơn giản của thuật toán: dễ hiểu, dễ
Thời gian và bộ nhớ là 2 đại lượng tỷ lệ nghịch, nên
nhiều khi tính càng đơn giản càng làm chậm chương
Trang 10Cực tiểu hóa giá thành: Người đưa thư cần
xác định hành trình đi ngắn nhất sao cho mỗi
thành phố đi đến đúng một lần và quay về thành
phố xuất phát.
Trò chơi: Tic-tac-toe (cờ caro).
Bài toán tô màu:
Cho một bản đồ, tô màu cho mỗi nước trên bản đồ
sao cho hai nước láng giềng (có chung đường biên
giới) có hai màu khác nhau.
Vấn đề : số màu cần dùng tối đa là bao nhiêu?
1976 người ta đã dùng máy tính để chứng minh
được là chỉ cần dùng tối đa là 4 màu.
Trang 11Kỹ thuật tìm kiếm (tt)
Bài tốn taci:
Biểu diễn bài tốn:
Giả thuyết Kết luận
S0 → S1→ S2→ … … … … → Sn
Trạng thái bắt đầu Trạng thái kết thúc
Trang 12Biểu diễn bài toán (tt)
Hầu hết các bài toán đều có thể phát biểu
dưới dạng sau: từ một trạng thái xuất phát
hãy tìm đường dẫn đến một trạng thái kết
thúc mong muốn Việc tìm đường đi này là
một nghệ thuật để giải quyết vấn đề, bao
gồm các bước sau:
trong không gian tìm kiếm.
trong quá trình tìm kiếm tương ứng với miền đại
lượng cụ thể
Biểu diễn bài toán (tt)
Không gian tìm kiếm của một vấn đề giải
trên máy tính thường được biểu diễn bởi
một đồ thị hoặc một dạng đặc biệt của đồ
thị (cây) Sau khi bài toán được biểu diễn
dưới dạng đồ thị (hoặc cây) thì:
1. Mỗi đỉnh là một giai đoạn của quá trình giải
(hay là trạng thái)
2. Mỗi cung là một tác động biến đổi quá trình
từ giai đoạn này sang giai đoạn khác
Trang 134 5 6 7 8
4 5 6 7 8
4 5 6 7 8 1
1
5 6 7 8 4
Trang 14Tìm kiếm rộng (Breadth-first search)
Hiện thực: FIFO queue.
Breadth-first search
Hiện thực: FIFO queue.
Trang 16Tìm kiếm sâu (Depth-first search)
Hiện thực: LIFO queue
Depth-first search
Hiện thực: LIFO queue
Trang 22Tìm kiếm sâu dần: (Iterative
deepening search)
Kết hợp của tìm kiếm rộng và tìm kiếm sâu
trên cơ sở cho biết mức sâu n rồi tìm kiếm
rộng ứng mới mức sâu đó.
Iterative deepening search l =0
Trang 23Iterative deepening search l =1
Iterative deepening search l =2
Trang 24Iterative deepening search l =3
Là một cây mô tả các chọn lựa có thể
thực hiện trong mỗi bước của quá
trình giải bài toán.
Toàn bộ cây tìm kiếm được tượng trưng
bằng một hình tam giác
Vị trí bắt đầu ở đỉnh, vị trí kết thúc ở đáy
Trang 25Không cần quay lui Chỉ quan tâm đến hướng đi
Trang 26Loại bỏ hướng tìm kiếm chắc chắn không dẫn đến lời giải.
Tìm kiếm với tri thức bổ sung
Ưu tiên đi theo hướng có triển vọng nhất, hy vọng sẽ đến lời
giải nhanh hơn, trường hợp xấu nhất quay về vét cạn.
(như thế nào là triển vọng nhất?)