Intelligent agents

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Conceptos y ejercicios

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Intelligent agents

  1. 1. INTELIGENCIA ARTIFICIAL Agentes InteligentesMg. ERICK GUITTON LOZANO
  2. 2. Tabla de Contenido1. Agentes Inteligentes.2. Medida de Rendimiento3. Percepciones y Acciones4. Diseño de Agentes5. Tipos de Agentes 1. Agente reflejo simple 2. Agente con estado interno 3. Agente basado en metas 4. Agente basado en utilidad6. El Ambiente7. Bibliografía 2 /56
  3. 3. Objetivos• Exponer los conceptos asociados a agentes inteligentes.• Presentar los tipos de agentes.• Identificar los tipos de ambiente. 3 /56
  4. 4. AGENTES INTELIGENTES 4 /56
  5. 5. Agente• Un agente es todo aquello que percibe su ambiente mediante sensores y que responde o actúa en tal ambiente por medio de efectores. 5 /56
  6. 6. Agentes y Sistemas de Información agente Realida d SI Realida d 6 /56
  7. 7. Ejercicio 1Diga si los siguientes “sistemas” son agentes: 1. Un reloj. 2. Un termostato. 3. Un celular. 4. Un sistema de control de acceso a personas. 5. El sistema de aire acondicionado de un automóvil. 6. Una lavadora automática. 7. Un software para entrenar personas. 8. Un software para enseñar a sumar. 9. Un reloj despertador. 10. El sistema que controla si una persona saca un producto sin pagar. 11. Internet. 12. La red telefónica 7 /56
  8. 8. MEDIDA DE RENDIMIENTO 8 /56
  9. 9. Medida de rendimiento• Para cada conjunto de percepciones, el agente toma la acción que maximiza su rendimiento basado en la información de la percepción y su propio conocimiento implícito.• Medida del desempeño – Evalúa el “cómo” – ¿qué tan exitoso ha sido un agente? – Debe ser objetiva• La racionalidad NO ES omnisciencia, clarividencia ni exitosa necesariamente.• La racionalidad se puede ver como un éxito esperado, tomando como base lo que se ha percibido. 9 /56
  10. 10. Agente RacionalDepende de:• Medida del grado de éxito.• Secuencia de percepciones.• Conocimiento acerca del medio• Acciones que puede emprenderEn todos los casos de posibles percepciones, un agenteracional deberá emprender todas aquellas acciones quefavorezcan obtener el máximo de su medida de rendimiento,basándose en las evidencias aportadas por la secuencia depercepciones y en todo conocimiento incorporado en talagente. 10 /56
  11. 11. Ejercicio 2Diga para los siguientes “agentes” qué medidas dedesempeño usaría, formule c/u en notación formal: 1. Alumno del curso de IA. 2. Docente del curso de IA. 3. Congresista de la república. 4. Personal que recoge la basura en las noches. 5. Software para jugar ajedrez. 6. Software que resuelve laberintos. 11 /56
  12. 12. Ejercicio 3• El siguiente agente tiene “aprendido” una >2 serie de reglas que se pueden representar mediante un árbol de 1 >8 decisión:• En determinado momento el agente tiene 2 >10 las siguientes percepciones. Diga cuales son las respuestas del agente. 3 4 -20, 40, 2, 35, 14, 45, 6, 22, 9• Diseñe una medida de desempeño sabiendo que las respuestas del agente deberían ser: 1, 6, 1, 6, 4, 7, 2, 5, 2• Modifique el árbol de decisión para que el agente obtenga estas respuestas (*). (*) puede obviar esta pregunta 12 /56
  13. 13. PERCEPCIONES Y ACCIONES 13 /56
  14. 14. Mapeo• Mapeo de secuencias de percepciones para acciones percepción  acción• Mapeo Ideal – El especificar qué tipo de acción deberá emprender un agente como respuesta a una determinada secuencia de percepciones constituye el diseño de un agente ideal. pi  ai p1  a1  p2  a2 p1  a1  p2  a2  p3  a3 14 /56
  15. 15. Agente Autónomo• Agente racional ideal: dado una percepción que genere la acción que maximice su desempeño, en función a: (+) la secuencia de percepciones anteriores. (-) el conocimiento incorporado en el agente.• Un agente es más autónomo en la medida en que su comportamiento se basa: (+) en el aprendizaje y (-) en el conocimiento incorporado.• Si las acciones del agente se basan en un conocimiento integrado previamente, no es autónomo.• Un sistema será autónomo en la medida en que su conducta está definida por su propia experiencia. 15 /56
  16. 16. Percepciones• El comportamiento de un agente depende de la secuencia de percepciones en un momento dado.• Se puede caracterizar un agente elaborando una tabla de percepcionesacciones. (mapeo de: percepciones  acciones)Mapeo Ideal.Es aquel mapeo que especifica que tipo de acción deberá emprender unagente como respuesta a una determinada secuencia de percepciones 16 /56
  17. 17. Ejercicio 5Diseñe un agente para resolver ael siguiente problema. 1. ¿Cuál es el problema? c b 2. ¿Cuáles son las entradas de la tabla? e d 3. ¿Cuántas entradas tiene la tabla? f 4. ¿Se puede diseñar un agente que mediante una tabla h g percepciónacción i resuelva este problema? 5. ¿Existe otra forma de j resolver el problema? 17 /56
  18. 18. Ejercicio 51. entrada  a2. entrada  b a3. a  entrada4. a b c b5. a c6. b  entrada7. b a e d8. b d9. c a f10. c d11. c e h g12. c f13. .14. . i15. .16. . j 18 /56
  19. 19. DISEÑO DE AGENTES 19 /56
  20. 20. Estructura de los Agentes Inteligentes• Un propósito de la IA es el diseño de un programa de agente (una función que mapee de percepciones a acciones)• Este programa se ejecutará en algún dispositivo de cómputo, o arquitectura. 20 /56
  21. 21. Agente Agente = Arquitectura + ProgramaArquitectura. Pone al alcance del programa las percepciones obtenidas mediante los sensores, lo ejecuta y alimenta el efector con acciones elegidas por el programa conforme se van generando.Programa. Es un algoritmo que recibe las percepciones del agente y genera una secuencia de acciones. 21 /56
  22. 22. Estructura de los Agentes Inteligentes AGENTE = ARQUITECTURA + PROGRAMA• Antes de diseñar un programa de agente, hay que hacer la descripción PAMA – Percepciones – Acciones – Metas – Ambiente 22 /56
  23. 23. Estructura de los Agentes Inteligentes• Agente: Sistema de Diagnóstico Médico – Percepciones • Síntomas, evidencias, y respuestas del paciente – Acciones • Preguntas, pruebas, tratamientos – Metas • Paciente saludable, reducción al mínimo de costos – Ambiente • Paciente, hospital 23 /56
  24. 24. Estructura de los Agentes Inteligentes• Agente: Robot clasificador de partes – Percepciones • Pixeles de intensidad variable – Acciones • Recoger partes, y clasificarlas en contenedores – Metas • Poner las partes en el contenedor correspondiente – Ambiente • Banda transportadora de partes 24 /56
  25. 25. Estructura de los Agentes Inteligentes• Agente: Resuelve problema 8 fichas 5 4 1 2 3 – Percepciones 6 1 8 8 4 • Alguno de los estados 7 3 2 7 6 5 – Acciones Estado Inicial Estado Final • Movimiento de una ficha – Metas • Estado Final – Ambiente • Posición de las fichas. 25 /56
  26. 26. Ejercicio 6• Agente: Robot resuelve laberintos – Percepciones – Acciones – Metas – Ambiente 26 /56
  27. 27. Ejercicio 6• Agente: Sistema para el análisis de imágenes por satélite – Percepciones – Acciones – Metas – Ambiente 27 /56
  28. 28. TIPOS DE AGENTES 28 /56
  29. 29. Tipos de Agentes1. Agente reflejo simple. – Las acciones del agente se establecen en función a una tabla de percepción  acción.2. Agentes con estado interno. – Es un agente reflejo, pero que almacena sus percepciones anteriores, tiene memoria.3. Agentes basados en metas – Agente que combina propiedades de los dos anteriores, pero que tiene una meta a la cual llegar. Necesita buscar el mejor camino y planificar la secuencia de acciones.4. Agentes basados en utilidad. – Son aquellos agentes que tienen múltiples metas que cumplir, mide el grado de satisfacción del grado de cumplimiento de sus metas. 29 /56
  30. 30. Ejercicio 7Indique el tipo de agente para cada caso:• Agente resuelve laberintos. Agente basado en metas• Agente que entrega la Raíz Cuadrada de un número. Agente reflejo• Agente que conduce un automóvil. Agente basado en utilidad• Agente que evalúa y diagnostica la enfermedad de un paciente Agente con estado interno• Agente que resuelve el problema de los bloques. Agente basado en metas 30 /56
  31. 31. RS EI BM BU 1. Agente reflejo simple• El usar una tabla de consulta explícita está fuera de toda consideración.• Sin embargo, es posible resumir fragmentos de tabla observando ciertas asociaciones entre entradas/salidas que se producen frecuentemente, y haciendo reglas de condición-acción, por ejemplo: – Si el carro de adelante está frenando, entonces empezar a frenar. 31 /56
  32. 32. RS EI BM BU Agente reflejo simple Sensores Agente Como es el mundo ahora Acción que deboReglas condición-acción tomar Efectores 32 /56
  33. 33. RS EI BM BU Agente reflejo simpleFunción Agente-reflejo-simple (percepción) responde con una acción estática: reglas, un conjunto de reglas de condición-acción estado  Interpretar-Entrada (percepción). regla  Regla-Coincidencia (estado, reglas). acción  Regla-Acción[regla] responder con una acción 33 /56
  34. 34. Ejercicio 8• Construya un agente para identificar las soluciones de la siguiente ecuación, asuma que los ai son enteros. i n i ai x 0 i 0• Diga de que tamaño es la tabla percepción  acción.• ¿Es práctico este agente?• ¿Cuáles son las restricciones?, resuelve todos los casos. 34 /56
  35. 35. RS EI BM BU 2. Agente con estado interno• Agentes bien informados de todo lo que pasa.• El agente reflejo simple funciona sólo si se toma la decisión adecuada con base en la percepción de un momento dado.• En ocasiones se requiere mantener cierto tipo de estado interno para estar en condiciones de estar optar por una acción.• Ejemplo: imágenes de antes y después pare detectar cambios. 35 /56
  36. 36. RS EI BM BU Agente con estado interno Estado Sensores Como evoluciona el Como es el mundo mundo ahora Lo que mis acciones hacen Acción que deboReglas condición-acción tomar Agente Efectores 36 /56
  37. 37. RS EI BM BU Agente con estado internoFunción Agente-reflejo-con-estado (percepción) responde con una acción estática: estado, una descripción prevaleciente del estado del mundo reglas, un conjunto de reglas de condición- acción estado  Actualizar-Estado (estado, percepción). regla  Regla-Coincidencia (estado, reglas). acción  Regla-Acción[regla] estado  Actualizar-Estado (estado, acción) responder con una acción 37 /56
  38. 38. Ejercicio 9• Cierto agente desea resolver el problema del mundo de la aspiradora.• El mundo está conformado por una cuadrícula de 2x2 (dos con basura).• Diseñe un agente que usa una tabla de percepciónacción para resolver este problema.• El agente inicia en la parte superior izquierda.• El agente “recuerda” las celdas ya visitas, pero no es capaz de ver las otras celdas.• Diga que acciones son necesarias para resolver el problema.• Diga cuál es el tamaño de la tabla percepciónacción . 38 /56
  39. 39. RS EI BM BU 3. Agente basado en metas• Para decidir qué hacer no basta con tener información acerca del estado que prevalece en el ambiente.• Además del estado prevaleciente, se requiere cierto tipo de información sobre su meta.• La búsqueda y la planificación son sub-campos de la IA que se ocupan de encontrar las secuencias de acciones que permiten alcanzar las metas de un agente.• Este tipo de agente es diferente a los anteriores, debido a que implica tomar en cuenta el futuro.• Puede ser más flexible si cambian las condiciones o cambian las metas. 39 /56
  40. 40. RS EI BM BU Agente basado en metas Estado SensoresComo evoluciona el Como es el mundo mundo ahora Qué efectos tieneLo que mis acciones tomar hacen la acción A Acción que debo Metas tomar Agente Efectores 40 /56
  41. 41. Ejercicio 10• Resolver el problema de las k-reinas, para k = 3.• El problema consiste en identificar en qué posiciones colocar k reinas en un tablero de ajedrez de tal manera que no se “coman” entre ellas 41 /56
  42. 42. Ejercicio 10FormulaciónBúsquedaEjecución 42 /56
  43. 43. Ejercicio 11• Diseñar un agente para resolver el problema del rompecabezas móvil o problema de las ocho fichas o puzzle. 2 8 3 1 2 3 1 6 4 8 4 7 5 7 6 5 43 /56
  44. 44. Ejercicio 11 44 /56
  45. 45. RS EI BM BU 4. Agente basado en utilidad• Las metas no bastan por sí mismas para generar una conducta de alta calidad.• Puede haber muchas secuencias de acciones que permitan alcanzar la meta, pero algunas ofrecen más utilidad que otras.• La utilidad es una función que correlaciona un estado y un número real mediante el cual se caracteriza el correspondiente grado de satisfacción. 45 /56
  46. 46. RS EI BM BUAgente basado en utilidad Estado Sensores Como es el mundo Como evoluciona el ahora mundo Que efectos tiene Lo que mis acciones tomar hacen la acción A Que tan feliz Utilidad estaría en un estado determinado Acción que debo tomarAgente Efectores 46 /56
  47. 47. EL AMBIENTE 47 /56
  48. 48. El Ambiente• La relación entre el agente y el ambiente es siempre la misma: el agente ejerce acciones sobre el ambiente, que, a su vez, aporta percepciones al primero. medio ambiente 48 /56
  49. 49. Medio Ambiente• Accesible y no accesible. – Accesible, si los sensores detectan los aspectos que requiere el agente para elegir una acción.• Deterministas y no deterministas. – Determinista, si el estado siguiente de un ambiente se puede determinar completamente con el estado actual y las acciones escogidas por el agente.• Episódicos y no episódicos. – Episódico, cuando la experiencia del agente se divide en episodios, si es episódico, es más simple.• Estáticos y dinámicos. – Estático, si el medio ambiente no cambia mientras el agente se encuentra deliberando.• Discreto y continuo. – Discreto, si existe una cantidad limitada de percepciones y acciones distintas y distinguibles 49 /56
  50. 50. TareaAmbiente Accesi- Determi Episó- Estático Discre- ble -nístico dico toAjedrez con relojAjedrez sin relojPóquerConducir un taxiSist. de diagnóstico médicoSistema. de análisis de imgs.Robot clasificador de partesControlador de refineríaAsesor de inglés interactivo 50 /56

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