Unidad No. 5 - Agentes Inteligentes

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Unidad No. 5 - Agentes Inteligentes

  1. 1. INTELIGENCIA ARTIFICIAL - ICIF0021 Unidad 5 - Agentes Inteligentes Docente: Milton A. Ram´ Klapp ırez miramire@gmail.com Universidad San Sebasti´n a Facultad de Ingenier´ y Tecnolog´ ıa ıa Primer Semestre de 2011M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 1 / 71
  2. 2. Objetivos de la Unidad Identifican los componentes que conforman un sistema de agentes. Conocen m´tricas para evaluar el rendimiento de un agente e inteligente. Identifican la caracterizaci´n del entorno de trabajo de un agente en o base al an´lisis REAS (Rendimiento, Entorno, Actuadores, Sensores). a Reconocen las propiedades del entorno de un agente en funci´n de la o interacci´n que ´ste tiene con su medio. o e Clasifican el entorno de un agente seg´n sus propiedades. u Conocen las componentes de un sistema de agentes. Reconocen la clasificaci´n que tienen los agentes dependiendo de las o caracter´ ısticas propias de su programa. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 2 / 71
  3. 3. Contenidos 1 Agentes, entorno, sensores y actuadores. 2 Medidas de rendimiento de agentes. 3 Racionalidad. 4 Entornos de trabajo de agentes. 5 Estructura de un agente. 6 Clasificaci´n de agentes. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 3 / 71
  4. 4. Agentes y su entorno Introducci´n o Agente percepción sensores A M Agente es cualquier B cosa capaz de percibir I su medio ambiente , ? E N utilizando sensores T acciones E . . . as´ como tambi´n ı e actuadores actuar en ese medio usando actuadores. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 4 / 71
  5. 5. Agentes y su entornoEl ser humano como agente Sensores Actuadores ojos, o´ ıdos piernas, brazos lengua, piel boca, dedos M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 5 / 71
  6. 6. Agentes y su entornoUn robot como agente Sensores Actuadores pulsaciones de mensajes en el teclas, archivos monitor, escritura con informaci´n o de archivos de paquetes de datos datos que recibe por red. env´ de paquetes ıo de datos v´ red. ıa M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 6 / 71
  7. 7. Agentes y su entornoHip´tesis general sobre agentes o Cada agente puede percibir sus propias acciones. Pero no siempre los efectos de las mismas.Percepci´n o Percibir es recibir entradas en cualquier momento. Una secuencia de percepciones corresponde al hist´rico de lo que el o agente ha recibido: a veces, los agentes toman decisiones seg´n lo percibido en una u secuencia M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 7 / 71
  8. 8. Agentes y su entornoEn t´rminos matem´ticos un agente es una funci´n que proyecta e a opercepciones en acciones. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 8 / 71
  9. 9. Agentes y su entorno La funci´n de comportamiento se puede representar como una o tabla: que por lo general es muy grande a veces puede ser infinita a menos que se limite el tama˜o de la n secuencia de percepciones. Esta tabla es una caracterizaci´n externa: o el programa del agente es su caracterizaci´n interna. o Hay que diferenciar la funci´n del agente del programa del agente. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 9 / 71
  10. 10. Agentes y su entornoEl mundo de la aspiradora como agente Tenemos una aspiradora que puede estar en dos ubicaciones posibles: A o B. Supondremos que es capaz de percibir en qu´ posici´n est´ y si su e o a ubicaci´n actual tiene o no suciedad. o Sus acciones permitidas son: moverse a la izquierda (Izquierda), derecha (Derecha) limpiar (Limpiar) hacer nada (HacerNada). M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 10 / 71
  11. 11. Agentes y su entornoEjemplo de tabulaci´n parcial para estudiar el comportamiento del agente aspiradora oObservaciones Tabulaci´n parcial o Es una tabla que Percepci´n o Acci´n o contrasta la secuencia [A, Limpia] Derecha de percepciones con [A, Sucia] Limpiar la acci´n que debiera o [B, Limpia] Izquierda emprender. [B, Sucia] Limpiar La secuencia es lo que [A, Limpia], [A, Limpia] Derecha se conoce. [A, Limpia], [A, Sucia] Limpiar . . . . La acci´n es lo que o . . hay que determinar. [A, Limpia], [A, Limpia], [A, Sucia] Limpiar M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 11 / 71
  12. 12. Agentes y su entornoUn ejemplo m´s sofisticado: la aspiradora Roomba a M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 12 / 71
  13. 13. Concepto de RacionalidadAgente racional Un agente racional es aquel que siempre hace lo correcto. Cada elemento de la tabla de comportamiento debe rellenarse correctamente.¿Qu´ significa hacer lo correcto? e Como primera aproximaci´n, aquello que le permita al agente obtener o un resultado mejor: por lo tanto, se debe medir el ´xito. e De esta manera, los sensores, actuadores y medida de ´xito nos e permiten definir qu´ es racionalidad. e M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 13 / 71
  14. 14. Medidas de Rendimiento Un agente genera una secuencia de acciones en el medio en que se inserta y de acuerdo a las percepciones que recibe entonces, el habitat tiene una secuencia de estados si secuencia es la deseada, el agente habr´ actuado correctamente. a La medida del ´xito puede ser e subjetiva objetiva M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 14 / 71
  15. 15. Medidas de Rendimiento¿C´mo se puede medir el ´xito en el ejemplo de la aspiradora? o e Propuesta 1: por la cantidad de suciedad que se ha limpiado en un intervalo de tiempo determinado (¿10 horas?): ¿y si el agente limpia, luego vuelve a tirar la basura y vuelve a limpiar (repetidamente)? Propuesta 2: mantener el suelo limpio.Observaci´n oEs mejor crear medidas de utilidad de acuerdo al entorno, m´s que de aacuerdo al c´mo lo hace el agente. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 15 / 71
  16. 16. RacionalidadFactores que determinan la racionalidad de un agente en un momentodeterminado 1 La medida de rendimiento que define el criterio de ´xito del e comportamiento. 2 El conocimiento acumulado por el agente sobre el medio en el que habita. 3 Las acciones que el agente puede realizar. 4 La secuencia de percepciones del agente que hasta un momento determinado ha captado. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 16 / 71
  17. 17. RacionalidadDefinici´n de agente racional oEn cada secuencia de percepciones, un agente racional deber´ emprender aaquella acci´n que supuestamente maximice su medida de rendimiento, obas´ndose en las evidencias aportadas por la secuencia de percepciones y aen el conocimiento que el agente mantiene.Con respecto a la aspiradora ¿Se puede considerar al agente aspiradora como un agente racional? ¿Qu´ es aquello que se debiera determinar? e M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 17 / 71
  18. 18. RacionalidadAgente aspiradora Medida de rendimiento: premia con un punto por cada recuadro limpio en un periodo de tiempo. Geograf´ del medio: el medio se conoce de antemano (recordar la ıa figura del ejemplo anterior) podemos suponer que la distribuci´n de la suciedad y la posici´n inicial o o del agente no se conocen Acciones posibles: Izquierda, Derecha, Limpiar y HacerNada. Se puede suponer tambi´n que percibe correctamente la localizaci´n y e o si hay suciedad en la celda actual. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 18 / 71
  19. 19. RacionalidadRecopilaci´n de informaci´n o o Proceso relacionado con ejecutar acciones que intenten modificar percepciones futuras. Es una parte importante de lo que involucra el concepto de racionalidad.Exploraci´n o Es un ejemplo de recopilaci´n de informaci´n. o o El agente aspiradora debe realizar una exploraci´n inicial debido a o que no conoce el ambiente. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 19 / 71
  20. 20. RacionalidadAprendizaje No s´lo se deber´ recopilar informaci´n: o ıa o sino tambi´n ser capaz de aprender de ella. e Cuando se conoce el entorno de antemano, no se necesita aprender. . . s´lo actuar correctamente o pero aquellos son simplemente agentes fr´giles. aAutonom´ de agentes ıa Se dice que un agente no es aut´nomo o cuando se apoya m´s en el conocimiento inicial que en sus propias a percepciones M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 20 / 71
  21. 21. RacionalidadUn agente racional debe ser aut´nomo. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 21 / 71
  22. 22. ¿Qu´ vimos la clase pasada? e Introducci´n a los sistemas de agentes. o Racionalidad. Medida del rendimiento de un agente. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 22 / 71
  23. 23. Hoy veremos Entornos de trabajo de un agente. Propiedades de los entornos de trabajo. Estructuras de agentes. Tipos de agente seg´n el programa del agente. u M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 23 / 71
  24. 24. La naturaleza del entorno Los agentes racionales son soluciones a entornos de trabajo (problemas).¿C´mo se define el entorno de trabajo? o En el agente aspiradora definimos lo que era la medida de Rendimiento, Entorno, Actuadores y Sensores (REAS). Mediante el estudio del REAS se pueden comprender de manera m´s a cabal las distintas aristas que intervienen en la formulaci´n del o problema que tiene que resolver el agente. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 24 / 71
  25. 25. La naturaleza del entornoREAS para el taxista autom´tico a Tipo de Medida de Ambiente Actuadores Sensores Agente Rendimiento c´maras, espe- a rutas, tr´nsito, a acelerador, jos, peatones, palanca de veloc´ımetro, conductor seguro, r´pido, a pasajeros, cambio, freno, GPS, autom´tico de a viaje confor- condiciones luces de tac´metro, o taxi. table. meteo- se˜alizaci´n, n o niveles de los rol´gicas. o bocina. par´metros del a motor. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 25 / 71
  26. 26. La naturaleza del entornoREAS para un sistema de diagn´stico m´dico o e Tipo de Medida de Ambiente Actuadores Sensores Agente Rendimiento teclado para pacientes la entrada de sanos y re- pacientes, set de pre- sistema de s´ ıntomas, sis- ducir costos y hospital, taba- guntas, diag- diagn´stico o tema fon´tico e demandas por jadores del n´stico, o m´dico. e para interpre- negligencias hospital tratamiento. tar lo que dice m´dicas. e el paciente. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 26 / 71
  27. 27. Propiedades de entornos Existen muchos tipos de entornos de trabajo donde se utiliza la IA.Propiedades de los entornos de trabajo donde se aplica la IA 1 Observaci´n del ambiente. o 2 Determinaci´n del siguiente estado. o 3 Consideraci´n de la experiencia del agente. o 4 Cambio del entorno. 5 Manejo de percepciones. 6 Agentes participantes. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 27 / 71
  28. 28. Propiedades de entornosObservaci´n del ambiente oAmbientes totalmente observables Los sensores del agente permiten acceso al estado completo del ambiente. Se detectan todos los aspectos medibles para la toma de decisiones del agente. En t´rminos de rendimiento, es lo m´s recomendable y conveniente. e aAmbientes parcialmente observables Los sensores no son capaces de captar todo el ambiente: es lo m´s habitual a debido a que los sensores pueden ser poco exactos. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 28 / 71
  29. 29. Propiedades de entornosDeterminaci´n del siguiente estado oEn entornos deterministas El siguiente estado se determina totalmente desde el estado actual y la acci´n ejecutada del agente. o El agente no tiene que lidiar con la incertidumbre. Si el medio fuera parcialmente observable, puede parecer estoc´stico. aEn entornos estoc´sticos a El siguiente estado no siempre se puede determinar siempre desde el estado actual y la acci´n del agente. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 29 / 71
  30. 30. Propiedades de entornosConsideraci´n de la experiencia del agente oEntorno epis´dico o La experiencia del agente se divide en episodios at´micos: o cada episodio es una percepci´n con su acci´n asociada. o o El siguiente episodio no depende de las acciones de los episodios previos.Entorno secuencial Las decisiones y acciones presentes pueden afectar a las decisiones y acciones futuras. Ejemplo cl´sico: agente que juega Ajedrez. a M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 30 / 71
  31. 31. Propiedades de entornosCambio de entornoEntorno est´tico a El ambiente no puede cambiar mientras el agente est´ deliberando. a Son f´ciles de tratar puesto que no es necesario estar pendiente de los a cambios que se puedan estar sucediendo. Tampoco interesa analizar el paso del tiempo.Entorno din´mico a El ambiente puede cambiar mientras se delibera. El agente no siempre conoce el estado del mundo sin volver a sentirlo nuevamente. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 31 / 71
  32. 32. Propiedades de entornosManejo de percepcionesEntorno discreto Sus estados son distinguibles de forma finita. Se refiere a la forma en que el agente interpreta las percepciones, genera acciones y maneja el tiempo. Por ejemplo: agente que juega ajedrez.Entorno continuo Es lo contrario a un entorno discreto. Por ejemplo, el caso del taxista autom´tico: a Variables continuas a considerar: velocidad, coordenadas geogr´ficas a del taxi, ´ngulo de viraje, etc. a Las c´maras que pueda tener se consideran como continuas, pese a su a naturaleza discreta. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 32 / 71
  33. 33. Propiedades de entornosAgentes participantesAgente individual Interviene un agente. Por ejemplo: un agente que resuelve crucigramas.Mutiagentes Intervienen dos o m´s agentes, que no tienen por qu´ ser s´lo robots a e o o software. Por ejemplo: agentes que juegan ajedrez, videojuegos de estrategia, de guerra, de aventuras. Cuando los agentes intentan minimizar el rendimiento entre s´ ı, estamos hablando de un medio competitivo: en caso contrario, el medio es cooperativo como en el caso de la RoboCup Search and Rescue (Urban Search and Rescue). M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 33 / 71
  34. 34. Estructuras de Agente Hasta ahora hemos hablado de la conducta de los agentes inteligentes. . . que es la acci´n dada una secuencia de percepciones. o La IA debe dise˜ar lo que se conoce como el programa del agente. n Los programas de agente se ejecutan en computadores con sensores y actuadores, que es el hardware del agente.Esto se llama Arquitectura Entonces: Agente = Arquitectura + Programa. El programa debe ser el adecuado para la arquitectura. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 34 / 71
  35. 35. Programas de Agente La mayor´ sigue la misma estructura: ıa reciben percepciones desde sensores env´ acciones a los actuadores ıanPrograma y Funci´n del Agente o El programa recibe la percepci´n actual. o La funci´n recibe todo el hist´rico de percepciones (tabla). o o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 35 / 71
  36. 36. Programas de Agente¿Cu´l es el problema con la tabla de agente? a Est´ condenada al fracaso. a Veamos el caso del taxi automatizado: si cada imagen de c´mara entrega una tasa de 27 MB , suponiendo a s una resoluci´n de 640 × 480, con 24 bits de color y 30 fps. o Se estima que por cada hora de conducci´n tendr´ o ıamos una tabla con la no despreciable cantidad de 10250.000.000.000 entradas. En el caso del peque˜o y ordenado mundo del Ajedrez: n ıamos 10150 entradas. Al menos tendr´S´lo como referencia oSe calcula que el n´mero de ´tomos observables en el universo es del u aorden de 1080 . M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 36 / 71
  37. 37. Programas de AgenteLa idea de la IA es crear programas de agentes racionales usando unapeque˜a cantidad de c´digo, sin tener que recurrir a grandes tablas. n o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 37 / 71
  38. 38. Programas de AgenteOtras ´reas han logrado un objetivo similar a Antiguamente hab´ grandes tablas con ra´ cuadradas para ıan ıces ingenieros y matem´ticos: a hoy las calculadoras utilizan un programa que no excede las cinco l´ ıneas. De la misma manera para el c´lculo de funciones a logar´ ıtmico-exponenciales, circulares, etc. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 38 / 71
  39. 39. Programas de AgenteTipos de programa de agente. 1 Agentes reactivos simples. 2 Agentes reactivos basados en modelos. 3 Agentes basados en objetivos. 4 Agentes basados en utilidad. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 39 / 71
  40. 40. Tipos de Programa de AgenteAgentes Reactivos Simples Es el tipo de agente m´s sencillo. a Seleccionan la acci´n s´lo sobre las percepciones actuales del agente, o o ignorando las percepciones hist´ricas. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 40 / 71
  41. 41. Tipos de Programa de AgenteAgentes Reactivos Simples Las reacciones son conexiones mentales que siguen una regla sencilla: si <percepci´n> entonces <acci´n> o o por ejemplo: si el auto que va adelante enciende la luz de freno, entonces disminuyo mi velocidad. Estas reglas se llaman reglas de condici´n-acci´n (CA). o o Agente percepción sensores A M B I reglas E CA N T acciones E actuadores M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 41 / 71
  42. 42. Tipos de Programa de AgenteAgentes Reactivos SimplesEjemplo: Programa de Agente Reflejo Simple AspiradoraEntrada: (ubicaci´n, estado), ubicaci´n ∈ {A, B},estado ∈ {limpio, sucio} o oSalida: acci´n ∈ {Izquierda, Derecha, Limpiar} o 1: si (estado = limpio) y (ubicaci´n = A) entonces o 2: retornar Derecha 3: fin si 4: si (estado = limpio) y (ubicaci´n = B) entonces o 5: retornar Izquierda 6: fin si 7: si (estado = sucio) y (ubicaci´n = A) entonces o 8: retornar Limpiar 9: fin si10: si (estado = sucio) y (ubicaci´n = B) entonces o11: retornar Limpiar12: fin si M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 42 / 71
  43. 43. Tipos de Programa de AgenteAgentes Reactivos Simples Estos agentes son simples pero tienen una inteligencia limitada. Por lo general requieren que el mundo sea totalmente observable: si acaso lo que se desea es tomar la decisi´n correcta. o Otro problema es que pueden caer en bucles infinitos, dependiendo de su arquitectura: pueden tomar decisiones de modo aleatorio por ejemplo: aspiradora sin sensor de ubicaci´n. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 43 / 71
  44. 44. Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Modelos El problema a resolver es la visibilidad del mundo. La soluci´n para la visibilidad parcial: almacenar aquellas partes del o mundo que no se ven. . . se requiere de un estado interno que dependa de la historia de las percepciones por ejemplo: al conducir, saber d´nde est´n los otros veh´ o a ıculos. Se necesita informaci´n sobre el c´mo evoluciona el mundo, o o independiente del agente: saber por ejemplo que los autos se acercan cuando se encienden las luces de freno traseras. El c´mo es lo que se conoce como modelo. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 44 / 71
  45. 45. Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en ModelosEstructura del agente basado en modelos Agente estado sensores percepción A cómo evoluciona elmundo cómo es el mundo M ahora B qué hacen mis acciones I E N qué acción reglas CA emprender ahora T acciones E actuadores M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 45 / 71
  46. 46. Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Objetivos No siempre es suficiente el conocimiento sobre el estado actual del mundo. Por ejemplo: el taxista autom´tico al verse enfrentado a un cruce de a calles. . . puede decidir girar a la izquierda, derecha o bien continuar su marcha hacia adelante dependiendo hacia d´nde quiere ir, y NO de las percepciones del o mundo. Se requiere, por lo tanto, informaci´n sobre un objetivo o meta o para el agente. Para esto, se puede emplear el resultado que generen las acciones, de un modo similar a c´mo opera el agente basado en modelos. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 46 / 71
  47. 47. Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en ObjetivosEstructura de un agente reactivo basado en objetivos Agente sensores A percepción M estado cómo es el mundo ahora B cómo evoluciona elmundo I qué hacen mis ¿cómo será si emprendo acciones la acción A? E N qué acción debiera metas emprender ahora T acciones actuadores E M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 47 / 71
  48. 48. Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en ObjetivosSe recomienda su uso en. . . B´squeda. u Planificaci´n. o Porque encuentran secuencias de acciones para alcanzar objetivos concretos: de acuerdo a lo que agente perciba. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 48 / 71
  49. 49. Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Utilidad Las metas por s´ solas no son suficientes: ı para generar comportamiento de gran calidad Por ejemplo, hay muchas maneras de que el taxi autom´tico llegue a a su destino: no est´ en discusi´n que el taxista cumple con su objetivo a o pero no todas resultan c´modas o baratas para el usuario. o Por lo tanto, las metas definen vagamente lo que es felicidad y tristeza, con respecto al cumplimiento de objetivos. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 49 / 71
  50. 50. Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Utilidad Ser´ mejor tener una medida concreta de felicidad que permita ıa comparar estados: cient´ ıficamente conocida como utilidad un estado puede tener m´s utilidad que otro. aFunci´n de Utilidad o Toma uno o m´s estado y los transforma a un n´mero real, que va a a u representar al nivel de felicidad del agente. A veces hay estados conflictivos: la utilidad representa un balance por ejemplo: velocidad y seguridad al conducir M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 50 / 71
  51. 51. Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Utilidad Agente sensores percepción A estado cómo es el mundo M ahora cómo evoluciona elmundo B ¿ cómo será siemprendo qué hacen mis la acción A? I acciones E ¿ qué tan feliz seré utilidad en ese caso? N T qué acción debiera emprender ahora acciones E actuadores M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 51 / 71
  52. 52. ¿Qu´ vimos la clase pasada? e M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 52 / 71
  53. 53. Hoy veremos Estructura de agentes. Tipos de programas de agentes. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 53 / 71
  54. 54. Estructuras de Agente Hasta ahora hemos hablado de la conducta de los agentes inteligentes. . . que es la acci´n dada una secuencia de percepciones. o La IA debe dise˜ar lo que se conoce como el programa del agente n Los programas de agente se ejecutan en computadores con sensores y actuadores.Esto se llama Arquitectura Entonces: Agente = Arquitectura + Programa. El programa debe ser el adecuado para la arquitectura. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 54 / 71
  55. 55. Programas de Agente I La mayor´ sigue la misma estructura: ıa reciben percepciones desde sensores env´ acciones a actuadores ıanPrograma y Funci´n del Agente o El programa recibe la percepci´n actual: o porque no hay algo disponible en el entorno por ende, es necesario recordar las percepciones. La funci´n recibe todo el hist´rico de percepciones (tabla). o o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 55 / 71
  56. 56. Programas de Agente II¿Cu´l es el problema con la tabla de agente? a Est´ condenada al fracaso. a Veamos el caso del taxi automatizado: si cada imagen de c´mara entrega una tasa de 27 MB , suponiendo una a s resoluci´n de 640 × 480, con 24 bits de color y 30 fps. o Se estima que por cada hora de conducci´n tendr´ o ıamos una tabla con la no despreciable cantidad de 10250.000.000.000 entradas. En el caso del peque˜o y ordenado mundo del Ajedrez: n ıamos 10150 entradas Al menos tendr´S´lo como referencia oSe calcula que el n´mero de ´tomos observables en el universo es del u aorden de 1080 . M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 56 / 71
  57. 57. Programas de Agente IIILa idea de la IA es crear programas de agentes racionales usando unapeque˜a cantidad de c´digo, sin tener que recurrir a grandes tablas. n o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 57 / 71
  58. 58. Programas de Agente IVOtras ´reas han logrado un objetivo similar a Antiguamente hab´ grandes tablas con ra´ cuadradas para ıan ıces ingenieros y matem´ticos: a hoy las calculadoras utilizan un programa que no excede las cinco l´ ıneas. De la misma manera para el c´lculo de funciones a logar´ ıtmico-exponenciales, circulares, etc. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 58 / 71
  59. 59. Programas de Agente VTipos de programa de agente. 1 Agentes reactivos simples. 2 Agentes reactivos basados en modelos. 3 Agentes basados en objetivos. 4 Agentes basados en utilidad. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 59 / 71
  60. 60. Tipos de Programa de Agente IAgentes Reactivos Simples Es el tipo de agente m´s sencillo. a Seleccionan la acci´n s´lo sobre las percepciones actuales del agente, o o ignorando las percepciones hist´ricas. oEjemplo: Funci´n de Agente Reflejo Simple Aspiradora oEntrada: [ubicaci´n, estado] oSalida: acci´n o 1: si estado = Sucio entonces 2: retornar Limpiar 3: sino si ubicaci´n = A entonces o 4: retornar Derecha 5: sino si ubicaci´n = B entonces o 6: retornar Izquierda 7: fin si M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 60 / 71
  61. 61. Tipos de Programa de Agente IIAgentes Reactivos Simples Las reacciones son conexiones mentales que siguen una regla sencilla: si <percepci´n> entonces <acci´n> o o por ejemplo: si el auto que va adelante enciende la luz de freno, entonces frenar. Estas reglas se llaman reglas de condici´n-acci´n (CA) o o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 61 / 71
  62. 62. Tipos de Programa de Agente IIIAgentes Reactivos Simples Estos agentes son simples pero tienen una inteligencia limitada. Por lo general requieren que el mundo sea totalmente observable: si acaso lo que se desea es tomar la decisi´n correcta. o Otro problema es que pueden caer en bucles infinitos, dependiendo de su arquitectura: pueden tomar decisiones de modo aleatorio por ejemplo: aspiradora sin sensor de ubicaci´n. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 62 / 71
  63. 63. Tipos de Programa de Agente IAgentes basados en Modelos El problema a resolver es la visibilidad del mundo. La soluci´n para la visibilidad parcial: almacenar aquellas partes del o mundo que no se ven: se requiere de un estado interno que dependa de la historia de las percepciones por ejemplo: al conducir, saber d´nde est´n los otros veh´ o a ıculos. Se necesita informaci´n sobre el c´mo evoluciona el mundo, o o independiente del agente: saber por ejemplo que los autos se acercan cuando frenan. El c´mo es lo que se conoce como modelo. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 63 / 71
  64. 64. Tipos de Programa de Agente IIAgentes basados en Modelos Agente estado sensores percepción A cómo evoluciona elmundo cómo es el mundo M ahora B qué hacen mis acciones I E N qué acción reglas CA emprender ahora T acciones E actuadores M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 64 / 71
  65. 65. Tipos de Programa de Agente IAgentes basados en Objetivos No siempre es suficiente el conocimiento sobre el estado actual del mundo. Por ejemplo: el taxista autom´tico al verse enfrentado a un cruce de a calles. . . puede decidir girar a la izquierda, derecha o bien continuar su marcha hacia adelante dependiendo hacia d´nde quiere ir, y NO de las percepciones del o mundo. Se requiere, por lo tanto, informaci´n sobre un objetivo o meta o para el agente. Para esto, se puede emplear el resultado que generen las acciones, de un modo similar a c´mo opera el agente basado en modelos. o M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 65 / 71
  66. 66. Tipos de Programa de Agente IIAgentes basados en ObjetivosEstructura de un agente reactivo basado en objetivos Agente sensores A percepción M estado cómo es el mundo ahora B cómo evoluciona elmundo I qué hacen mis ¿cómo será si emprendo acciones la acción A? E N qué acción debiera metas emprender ahora T acciones actuadores E M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 66 / 71
  67. 67. Tipos de Programa de Agente IIIAgentes basados en ObjetivosSe recomienda su uso en. . . B´squeda. u Planificaci´n. o Porque encuentran secuencias de acciones para alcanzar objetivos concretos: de acuerdo a lo que agente perciba. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 67 / 71
  68. 68. Tipos de Programa de Agente IAgentes basados en Utilidad Las metas por s´ solas no son suficientes: ı para generar comportamiento de gran calidad Por ejemplo, hay muchas maneras de que el taxi autom´tico llegue a a su destino: no est´ en discusi´n que el taxista cumple con su objetivo a o pero no todas resultan c´modas o baratas para el usuario. o Por lo tanto, las metas definen vagamente lo que es felicidad y tristeza, con respecto al cumplimiento de objetivos. M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 68 / 71
  69. 69. Tipos de Programa de Agente IIAgentes basados en Utilidad Ser´ mejor tener una medida concreta de felicidad que permita ıa comparar estados: cient´ ıficamente conocida como utilidad un estado puede tener m´s utilidad que otro. aFunci´n de Utilidad o Toma uno o m´s estado y los transforma a un n´mero real, que va a a u representar al nivel de felicidad del agente. A veces hay estados conflictivos: la utilidad representa un balance por ejemplo: velocidad y seguridad al conducir M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 69 / 71
  70. 70. Tipos de Programa de Agente IIIAgentes basados en UtilidadEstructura de un agente basado en utilidad Agente sensores percepción A estado cómo es el mundo M ahora cómo evoluciona elmundo B ¿ cómo será siemprendo qué hacen mis la acción A? I acciones E ¿ qué tan feliz seré utilidad en ese caso? N T qué acción debiera emprender ahora acciones E actuadores M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 70 / 71
  71. 71. Fin de la Unidad 5 M. Ram´ ırez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 71 / 71

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