Kunstmatige Intelligentie

Kunstmatige Intelligentie
Artificial Intelligence
woensdag 25 februari 2015
Kunstmatige Intelligentie
• Intelligentie:
Onze verstandelijke vermogens,
de capaciteiten van ons menselijk brein
• Kunstmatige intelligentie:
Het nabootsen van het menselijk brein
• Het vermogen van “machines” om menselijk
gedrag te imiteren zoals redeneren, leren of
begrijpen van taal, oplossen van problemen
Kunstmatige Intelligentie
Kunstmatige Intelligentie
Kunstmatige Intelligentie
Historie
• KI begint echt met de komst van computers
• 1943 1e computer die werkt met binaire code (0 en 1) en elektronenbuizen
(ENIAC met 18000 buizen, 24m lang)
• 1948 invoering van transistor
• 1959 geïntegreerde schakelingen (IC’s)
• 500.000 onderdelen op stukje silicium van 6 mm
• In ontwikkeling: moleculaire schakelingen
Met IC’s genoeg capaciteit om delen van menselijk gedrag te imiteren, veel sneller dan de
mens en accurater.
Kunstmatige Intelligentie
Alan Turing
• Grondlegger van de Kunstmatige Intelligentie
• Heeft mede de Enigma gekraakt
• Publiceerde in 1950 “Computing Machinery and Intelligence”
met de vraag: “Kunnen machines denken?”, Turing Test!
• Voor het eind van de eeuw kunnen computers denken als mensen
Kunstmatige Intelligentie
Heel breed vakgebied met o.a.
•
•
•
•
•
•
•
•
Gaming
Robotica
Medische diagnostiek en behandeling
Zintuigelijke waarneming: gezicht, gehoor, tast, geur en
smaak
Vertalen, spraak en handschriftherkenning
Automatische piloot, zelfrijdende auto’s
Datamining
Neurale netwerken
Kunstmatige Intelligentie
Spelen - gaming
•
•
•
•
•
•
Schaken, Dammen, Bridge, Backgammon
Flight Simulator
Play Station, Microsoft Xbox, Nintendo WII
Sims
Vecht- en schietspellen
Fighting robots
http://www.bridgebase.com/
Kunstmatige Intelligentie
1e schaakcomputer, 1770 Wolfgang von Kempeler
Kunstmatige Intelligentie
1e schaakcomputer, 1770 Wolfgang von Kempeler
Kunstmatige Intelligentie
Schaakprogramma’s
De brute force methode !!
Alle varianten zo diep mogelijk doorrekenen
Kunstmatige Intelligentie
Boter kaas en eieren
Variantenboom
Kunstmatige Intelligentie
Reizende verkoper
Variantenboom
Kunstmatige Intelligentie
Schaakstelling
Ply 1
Genereren legale zetten
Genereren legale zetten tegenstander
Ply 2
1 zet
Analyse situatie: materiaalverhouding !
Etc. tot maximale diepte
Keuze o.b.v. materiaal
Kunstmatige Intelligentie
Waarde materiaal
Pion: 1
Paard: 3
Loper: 3
Toren: 4
Dame: 9
Koning: 100
Kunstmatige Intelligentie
• Variantenboom 1 ply (mini-max)
Kunstmatige Intelligentie
• Variantenboom 2 ply (minimax)
Kunstmatige Intelligentie
Kunstmatige Intelligentie
Zet 1 wit : 20 mogelijkheden
Zet 1 zwart : ook 20 mogelijkheden dus totaal 20x20= 400 varianten
Zet 2 wit : weer 20 mogelijkheden: totaal 20x20x20= 8000 varianten
Zet 2 zwart : weer 20= 20x20x20x20= 160.000 varianten
Zet 3 wit : weer 20=20x20x20x20x20= 3.200.000 varianten
Zet 3 zwart : weer 20=20x20x20x20x20x20= 640.000.000 varianten etc.
Gemiddeld 30 mogelijkheden per stelling
Partij duurt gemiddeld 40 zetten dus (30x30)40=getal met > 100 nullen
Kunstmatige Intelligentie
• Brute force zeer beperkt dus:
Algoritme nodig!
•
•
•
•
Set rekenregels/instructies
Gegeven begintoestand
Beoogd doel
Vaak wiskundige formules (v.g.l. schaken killerheuristiek)
Ook nodig bij datamining en neurale netwerken
Kunstmatige Intelligentie
Brute force alleen niet genoeg dus:
• Naast materiaalverhouding ook:
– Veiligheid koning
– Centrumbeheersing
– Pionnenstructuur
– Plaatsing van de stukken
– Beweeglijkheid
• Wegsnijden onzinnige varianten
• Bewaren hoofdvariant
Kunstmatige Intelligentie
1997 Computer verslaat wereldkampioen
Kasparov-Deep Blue: 2,5-3,5
Kunstmatige Intelligentie
Programma in C onder AIX (Unix),
30 gekoppelde processors, 480 special purpose chips
Onderzoekt 200 miljoen posities per seconde (vgl mens 4 á 5)
Gemiddeld 6 á 8 zetten diep tot max. van 20.
Openingsboek van 4.000 posities
Database 700.000 grootmeester partijen
http://stanford.edu/~cpiech/cs221/apps/deepBlue.html
Kunstmatige Intelligentie
• Verschillen mens-chaakcomputer
– Computer tactisch sterk (materiaalwinst)
– Mens strategisch sterk (lange termijn)
– Computer denkt niet maar rekent
– Mens positioneel sterker
– Maar vooral: “mens gebruikt intuïtie”
Kasparov eindelijk verslagen
Kunstmatige Intelligentie
Kortste schaakprogramma 487 bytes
ZX81 1k geheugen
In machinetaal 1983
Kunstmatige Intelligentie
Schatgraven in grote gegevensbestanden
Kunstmatige Intelligentie
Datamining
• Enorme hoeveelheid data in datawarehouse
• Op zoek naar onbekende patronen en relaties
• Complexe algoritmes/zoekmethodes
Kunstmatige Intelligentie
Datamining toepassingsgebieden:
•
•
•
•
•
•
Bio-informatica, b.v. DNA-analyse bij kanker
Detailhandel, analyse klant en koopgedrag
Financiële sector, voorspellende waarde
Onderzoekjournalistiek, o.a. Wikileaks
Politie (CIE)
Internet sites en social media (Facebook etc.)
Kunstmatige Intelligentie
• Datamining supermarktbedrijf
– Aan de kassa klantgegevens scannen
– Verwantschap tussen producten
– Redelijk nauwkeurig inschatten: inkomen, sociale klasse,
gezinssituatie, bijzondere gebeurtenissen
– Waarom en wanneer komt de klant naar de winkel en
welke producten dan meest verkocht
Kunstmatige Intelligentie
Gevaar: vinden van onzinrelaties!
Minder ooievaars dus minder
kinderen geboren
Naar Okinawa, daar word je
minstens honderd
Kunstmatige Intelligentie
Neurale netwerken
Kunstmatige Intelligentie
Neurale netwerken (biologisch)
Aantal neuronen: 10 10-11
Connecties per neuron: 10 4-5
Kunstmatige Intelligentie
Neurale netwerken (kunstmatig)
W 1-4
X1
X2
y
X3
X4
Algoritme: y=∑ wi xi
b.v. oorzaak ziekte
Kunstmatige Intelligent
Neurale netwerken (kunstmatig)
Multivariate regressie
Kunstmatige Intelligentie
Zelflerend door terugkoppeling
Kunstmatige Intelligentie
Kunstmatige Intelligentie
Smart Driving/zelfrijdende auto
Kunstmatige Intelligentie
Kunstmatige Intelligentie
• Toepassingsgebieden:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Gezondheidszorg
Verkeerskunde
KNMI
Industriële processen
Psychiatrie
Beeld (gezicht) en spraakherkenning
Patroonherkenning (postcode)
Vertaling 你好 Nǐ hǎo
Websearch (Google, Facebook)
Kunstmatige Intelligentie
Vertaalprogramma’s
•
•
•
•
http://www.vertalen.nu/zinnen/
https://translate.google.nl/
http://www.majstro.com/Web/Majstro/vertaler.php
http://vertalen.babylon.com/
Kunstmatige Intelligentie
Neurale netwerken
• Spraakherkenning, zie onderzoek KULeuven
http://www.esat.kuleuven.be/psi/spraak/theses/97-98/
Kunstmatige Intelligentie
Neurale netwerken
• Gezichtsherkenning (Google, Facebook, douane)
Kunstmatige Intelligentie
Robots
• Industriële robots
• Huishoudrobots
• Speelgoedrobots
• Dieren
• Sociale robots
• Cyberorg, vervanging van menselijke
functies/organen
• Drones
Kunstmatige Intelligentie
De 3 Wetten der Robotica
• 1e Wet:
Een robot mag een mens geen letsel toebrengen of door niet te
handelen toestaan dat een mens letsel oploopt.
• 2e Wet:
Een robot moet de bevelen uitvoeren die hem door mensen
gegeven worden, behalve als die opdrachten in strijd zijn met de
Eerste Wet.
• 3e Wet:
Een robot moet zijn eigen bestaan beschermen, voor zover die
bescherming niet in strijd is met de Eerste of Tweede Wet.
Isaac Asimov 1950/1966
Kunstmatige Intelligentie
Robots
Kunstmatige Intelligentie
Robots
Kunstmatige Intelligentie