Rezolvarea problemelor în inteligență artificială

Capitolul 1

Ce este inteligenta artificiala?

Dezvoltarea spectaculoasa a calculatoarelor in ultimii treizeci de ani a permis cercetarilor in domeniu sa incerce utilizarea calculatoarelor pentru rezolvarea unor probleme din ce in ce mai dificile, din ce in ce mai apropiate de complexitatea problemelor solutionate de om. Pe masura ce problemele de viteza si capacitate de memorare au fost rezolvate la nivelul tehnologiei constructiei calculatoarelor, limitarea utilizarii tehnicii de calcul in locul expertului uman se datoreaza mai ales incapacitatii oamenilor de a instrui si programa adecvat calculatoarele. Incercarea extinderii utilizarii calculatoarelor la tot ceea ce poate fi solutionat de om a dus la aparitia unui nou domeniu al stiintei calculatoarelor: inteligenta artificiala.

1.1 Inteligenta artificiala: o incercare de definire

Ce este inteligenta artificiala? Exista numeroase definitii sau incercari de a defini inteligenta artificiala. Multitudinea acestor definitii provine tocmai din faptul ca domeniul, fiind legat de insasi esenta naturii umane, este deosebit de provocator. O incercare de definire a inteligentei artificiale ar trebui sa porneasca de la definitia inteligentei, definitie departe de a fi banal de formulat. Multe din abordarile caracterizarii domeniului au eludat sau au atins doar partial acest aspect, altele l-au considerat implicit. Citeva definitii ale inteligentei artificiale, dintre cele mai cunoscute si relevante, sint date in continuare:

- Inteligenta artificiala este domeniul stiintei calculatoarelor care se ocupa de studiul si crearea sistemelor de calcul si a programelor care prezinta o forma de inteligenta: sisteme care invata noi concepte, care pot rationa si deduce concepte utile intr-un domeniu al lumii inconjuratoare, sisteme care pot intelege limbajul natural sau percepe si intelege un peisaj, intr-un cuvint sisteme care necesita capacitati inteligente specifice omului.

- Inteligenta artificiala este studiul ideilor care permit calculatoarelor sa fie inteligente.

- Inteligenta artificiala este studiul facultatilor mentale pe baza modelelor computationale.

- Inteligenta artificiala se distinge prin subiectele pe care le trateaza, nu prin istorie sau metode specifice. Subiectul tratat de inteligenta artificiala este mintea, considerata ca un sistem de prelucrare a informatiei.

- Un program inteligent este un program care manifesta o comportare similara cu aceea a omului cind este confruntat cu o problema similara. Nu este necesar ca programul sa rezolve sau sa incerce sa rezolve problema in acelasi mod in care ar rezolva-o oamenii.

- Inteligenta artificiala este studiul procesului prin care calculatoarele pot fi instruite sa faca lucruri care, pentru moment, sint facute mai bine de oameni.

- Marvin Minsky, intrebat ce este inteligenta artificiala, a raspuns: "Exista intotdeauna persoane care au nevoie sa defineasca totul pentru a realiza ceva. De ce?"

Se poate observa din aceste definitii ca anumite curente de opinii privesc inteligenta artificiala ca o modalitate de cercetare, descoperire si simulare (copiere) a modului de functionare a inteligentei umane. Aceasta perspectiva a condus la numeroase cercetari in inteligenta artificiala si la dezvoltarea unor noi domenii cum ar fi stiinta cunoasterii, domeniu studiat de psihologi, lingvisti, informaticieni, filozofi, si domeniul retelelor neuronale, numit si inteligenta artificiala la nivel subsimbolic.

O a doua perspectiva asupra inteligentei artificiale considera domeniul dintr-un punct de vedere pragmatic. Nu conteaza daca inteligenta artificiala utilizeaza modelele si mecanismele comportamentului inteligent uman, importanta este capacitatea sistemelor de calcul de a rezolva aceleasi probleme cu performante similare cu cele ale oamenilor. Textul de fata se orienteaza preponderent spre aceasta opinie asupra inteligentei artificiale.

Ca orice stiinta, inteligenta artificiala se ocupa de o serie de probleme cu caracteristici generale comune si dezvolta tehnici specifice de rezolvare a acestor probleme. Sectiunile urmatoare vor delimita specificul problemelor si tehnicilor de inteligenta artificiala, acestea fiind reluate pe larg in capitolele ce urmeaza.

1.2 Natura problemelor de inteligenta artificiala

Majoritatea cercetarilor in domeniul inteligentei artificiale efectuate la inceputul aparitiei disciplinei s-au orientat spre rezolvarea unor probleme usor formalizabile dar considerate ca necesitind un comportament inteligent: demonstrarea teoremelor si jocurile. Programul "The Logic Theorist" al lui A. Newell, J. Shaw si H. Simon [1963] putea sa demonstreze mai multe teoreme din primul capitol al lucrarii "Principia Matematica" a lui Whitehead si Russell. Programul care juca sah al lui A. Samuel [1967] isi imbunatatea performantele de joc dupa fiecare partida jucata. Problemele rezolvate de aceste programe au o caracteristica comuna: ele sint probleme grele, deci NP-complete. Oricit de performant ar fi un calculator, acesta nu poate rezolva o problema cu un algoritm de complexitate timp O(eN), pentru o valoare semnificativa a dimensiunii N a intrarii, intr-un interval de timp rezonabil. Cercetarile in inteligenta artificiala s-au orientat tocmai spre incercarea de a reduce explozia combinationala implicata de cautarea