unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    1/71

    INTELIGENCIA ARTIFICIAL - ICIF0021

    Unidad 5 - Agentes Inteligentes

    Docente: Milton A. Ramrez [email protected]

    Universidad San Sebastian

    Facultad de Ingeniera y Tecnologa

    Primer Semestre de 2011

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 1 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    2/71

    Objetivos de la Unidad

    Identifican los componentes que conforman un sistema de agentes.

    Conocen metricas para evaluar el rendimiento de un agenteinteligente.

    Identifican la caracterizacion del entorno de trabajo de un agente enbase al analisis REAS (Rendimiento, Entorno, Actuadores, Sensores).

    Reconocen las propiedades del entorno de un agente en funcion de lainteraccion que este tiene con su medio.

    Clasifican el entorno de un agente segun sus propiedades.

    Conocen las componentes de un sistema de agentes.

    Reconocen la clasificacion que tienen los agentes dependiendo de lascaractersticas propias de su programa.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 2 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    3/71

    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 Clasificacion de agentes.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 3 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    4/71

    Agentes y su entorno

    Introduccion

    Agente es cualquier

    cosa capaz de percibirsu medio ambiente ,utilizando sensores

    . . . as como tambienactuar en ese medio

    usando actuadores.

    Agente

    sensores

    actuadores

    ?

    A

    M

    B

    I

    E

    N

    T

    E

    percepcin

    acciones

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 4 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    5/71

    Agentes y su entorno

    El ser humano como agente

    Sensores

    ojos, odos

    lengua, piel

    Actuadores

    piernas, brazos

    boca, dedos

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 5 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    6/71

    Agentes y su entorno

    Un robot como agente

    Sensores

    pulsaciones deteclas, archivoscon informacion

    paquetes de datos

    que recibe por red.

    Actuadores

    mensajes en elmonitor, escriturade archivos dedatos

    envo de paquetesde datos va red.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 6 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    7/71

    Agentes y su entorno

    Hipotesis general sobre agentes

    Cada agente puede percibir sus propias acciones.

    Pero no siempre los efectos de las mismas.

    Percepcion

    Percibir es recibir entradas en cualquier momento.

    Una secuencia de percepciones corresponde al historico de lo que el

    agente ha recibido: a veces, los agentes toman decisiones segun lo percibido en una

    secuencia

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 7 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    8/71

    Agentes y su entorno

    En terminos matematicos un agente es una funcion que proyectapercepciones en acciones.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 8 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    9/71

    Agentes y su entorno

    La funcion de comportamiento se puede representar como unatabla:

    que por lo general es muy grande

    a veces puede ser infinita a menos que se limite el tamano de lasecuencia de percepciones.

    Esta tabla es una caracterizacion externa:

    el programa del agente es su caracterizacion interna.

    Hay que diferenciar la funcion del agente del programa del agente.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 9 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    10/71

    Agentes y su entorno

    El 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 que posicion esta y si suubicacion actual tiene o no suciedad.

    Sus acciones permitidas son: moverse a la izquierda (Izquierda), derecha (Derecha) limpiar (Limpiar) hacer nada (HacerNada).

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 10 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    11/71

    Agentes y su entorno

    Ejemplo de tabulacion parcial para estudiar el comportamiento del agente aspiradora

    Observaciones

    Es una tabla que

    contrasta la secuenciade percepciones conla accion que debieraemprender.

    La secuencia es lo que

    se conoce.La accion es lo quehay que determinar.

    Tabulacion parcial

    Percepcion Accion

    [A, Limpia] Derecha[A, Sucia] Limpiar

    [B, Limpia] Izquierda

    [B, Sucia] Limpiar

    [A, Limpia], [A, Limpia] Derecha

    [A, Limpia], [A, Sucia] Limpiar

    ......

    [A, Limpia], [A, Limpia], [A, Sucia] Limpiar

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 11 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    12/71

    Agentes y su entorno

    Un ejemplo mas sofisticado: la aspiradora Roomba

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 12 / 71

    C d R i lid d

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    13/71

    Concepto de Racionalidad

    Agente racional

    Un agente racional es aquel que siempre hace lo correcto.

    Cada elemento de la tabla de comportamiento debe rellenarsecorrectamente.

    Que significa hacer lo correcto?

    Como primera aproximacion, aquello que le permita al agente obtenerun resultado mejor:

    por lo tanto, se debe medir el exito.De esta manera, los sensores, actuadores y medida de exito nospermiten definir que es racionalidad.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 13 / 71

    M did d R di i

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    14/71

    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 secuenciaes la deseada, el agente habra actuado correctamente.

    La medida del exito puede ser

    subjetiva objetiva

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 14 / 71

    M did d R di i

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    15/71

    Medidas de Rendimiento

    Como se puede medir el exito en el ejemplo de la aspiradora?

    Propuesta 1: por la cantidad de suciedad que se ha limpiado en unintervalo 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.

    Observacion

    Es mejor crear medidas de utilidad de acuerdo al entorno, mas que deacuerdo al como lo hace el agente.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 15 / 71

    R i lid d

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    16/71

    Racionalidad

    Factores que determinan la racionalidad de un agente en un momentodeterminado

    1 La medida de rendimiento que define el criterio de exito delcomportamiento.

    2 El conocimiento acumulado por el agente sobre el medio en el quehabita.

    3 Las acciones que el agente puede realizar.

    4 La secuencia de percepciones del agente que hasta un momentodeterminado ha captado.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 16 / 71

    R i lid d

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    17/71

    Racionalidad

    Definicion de agente racional

    En cada secuencia de percepciones, un agente racional debera emprender

    aquella accion que supuestamente maximice su medida de rendimiento,

    basandose en las evidencias aportadas por la secuencia de percepciones y

    en el conocimiento que el agente mantiene.

    Con respecto a la aspiradora

    Se puede considerar al agente aspiradora como un agente racional?

    Que es aquello que se debiera determinar?

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 17 / 71

    Racionalidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    18/71

    Racionalidad

    Agente aspiradora

    Medida de rendimiento: premia con un punto por cada recuadrolimpio en un periodo de tiempo.

    Geografa del medio: el medio se conoce de antemano (recordar lafigura del ejemplo anterior) podemos suponer que la distribucion de la suciedad y la posicion inicial

    del agente no se conocen

    Acciones posibles: Izquierda, Derecha, Limpiar y HacerNada.

    Se puede suponer tambien que percibe correctamente la localizacion ysi hay suciedad en la celda actual.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 18 / 71

    Racionalidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    19/71

    Racionalidad

    Recopilacion de informacion

    Proceso relacionado con ejecutar acciones que intenten modificarpercepciones futuras.

    Es una parte importante de lo que involucra el concepto de

    racionalidad.

    Exploracion

    Es un ejemplo de recopilacion de informacion.

    El agente aspiradora debe realizar una exploracion inicial debido aque no conoce el ambiente.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 19 / 71

    Racionalidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    20/71

    Racionalidad

    Aprendizaje

    No solo se debera recopilar informacion:

    sino tambien ser capaz de aprender de ella.

    Cuando se conoce el entorno de antemano, no se necesita aprender. . .

    solo actuar correctamente

    pero aquellos son simplemente agentes fragiles.

    Autonoma de agentes

    Se dice que un agente no es autonomo cuando se apoya mas en el conocimiento inicial que en sus propias

    percepciones

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 20 / 71

    Racionalidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    21/71

    Racionalidad

    Un agente racional debe ser autonomo.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 21 / 71

    Que vimos la clase pasada?

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    22/71

    Que vimos la clase pasada?

    Introduccion a los sistemas de agentes.

    Racionalidad.Medida del rendimiento de un agente.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 22 / 71

    Hoy veremos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    23/71

    Hoy veremos

    Entornos de trabajo de un agente.

    Propiedades de los entornos de trabajo.

    Estructuras de agentes.

    Tipos de agente segun el programa del agente.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 23 / 71

    La naturaleza del entorno

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    24/71

    La naturaleza del entorno

    Los agentes racionales son soluciones a entornos de trabajo(problemas).

    Como se define el entorno de trabajo?

    En el agente aspiradora definimos lo que era la medida deRendimiento, Entorno,Actuadores y Sensores (REAS).

    Mediante el estudio del REAS se pueden comprender de manera mascabal las distintas aristas que intervienen en la formulacion del

    problema que tiene que resolver el agente.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 24 / 71

    La naturaleza del entorno

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    25/71

    La naturaleza del entorno

    REAS para el taxista automatico

    Tipo de

    Agente

    Medida de

    Rendimiento Ambiente Actuadores Sensores

    conductorautomatico detaxi.

    seguro, rapido,viaje confor-table.

    rutas, transito,peatones,pasajeros,condicionesmeteo-

    rologicas.

    acelerador,palanca decambio, freno,luces desenalizacion,

    bocina.

    camaras, espe-jos,velocmetro,GPS,tacometro,niveles de los

    parametros delmotor.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 25 / 71

    La naturaleza del entorno

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    26/71

    La naturaleza del entorno

    REAS para un sistema de diagnostico medico

    Tipo de

    Agente

    Medida de

    Rendimiento Ambiente Actuadores Sensores

    sistema dediagnosticomedico.

    pacientessanos y re-ducir costos ydemandas pornegligencias

    medicas.

    pacientes,hospital, taba-jadores delhospital

    set de pre-guntas, diag-nostico,tratamiento.

    teclado parala entrada desntomas, sis-tema foneticopara interpre-

    tar lo que diceel paciente.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 26 / 71

    Propiedades de entornos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    27/71

    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 Observacion del ambiente.

    2 Determinacion del siguiente estado.

    3 Consideracion de la experiencia del agente.

    4 Cambio del entorno.

    5 Manejo de percepciones.

    6 Agentes participantes.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 27 / 71

    Propiedades de entornosOb i d l bi t

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    28/71

    Observacion del ambiente

    Ambientes totalmente observables

    Los sensores del agente permiten acceso al estado completo delambiente.

    Se detectan todos los aspectos medibles para la toma de decisionesdel agente.

    En terminos de rendimiento, es lo mas recomendable y conveniente.

    Ambientes parcialmente observables

    Los sensores no son capaces de captar todo el ambiente: es lo mas habitual debido a que los sensores pueden ser poco exactos.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 28 / 71

    Propiedades de entornosDete i acio del si ie te estado

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    29/71

    Determinacion del siguiente estado

    En entornos deterministas

    El siguiente estado se determina totalmente desde el estado actualy la accion ejecutada del agente.

    El agente no tiene que lidiar con la incertidumbre.

    Si el medio fuera parcialmente observable, puede parecer estocastico.

    En entornos estocasticos

    El siguiente estado no siempre se puede determinar siempre desde elestado actual y la accion del agente.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 29 / 71

    Propiedades de entornosConsideracion de la experiencia del agente

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    30/71

    Consideracion de la experiencia del agente

    Entorno episodicoLa experiencia del agente se divide en episodios atomicos:

    cada episodio es una percepcion con su accion asociada.

    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 clasico: agente que juega Ajedrez.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 30 / 71

    Propiedades de entornosCambio de entorno

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    31/71

    Cambio de entorno

    Entorno estaticoEl ambiente no puede cambiar mientras el agente esta deliberando.

    Son faciles de tratar puesto que no es necesario estar pendiente de loscambios que se puedan estar sucediendo.

    Tampoco interesa analizar el paso del tiempo.

    Entorno dinamico

    El ambiente puede cambiar mientras se delibera.

    El agente no siempre conoce el estado del mundo sin volver a sentirlonuevamente.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 31 / 71

    Propiedades de entornosManejo de percepciones

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    32/71

    Manejo de percepciones

    Entorno 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 automatico:

    Variables continuas a considerar: velocidad, coordenadas geograficasdel taxi, angulo de viraje, etc.

    Las camaras que pueda tener se consideran como continuas, pese a sunaturaleza discreta.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 32 / 71

    Propiedades de entornosAgentes participantes

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    33/71

    Agentes participantes

    Agente individual

    Interviene un agente.Por ejemplo: un agente que resuelve crucigramas.

    Mutiagentes

    Intervienen dos o mas agentes, que no tienen por que ser solo robotso software.

    Por ejemplo: agentes que juegan ajedrez, videojuegos de estrategia,de guerra, de aventuras.

    Cuando los agentes intentan minimizar el rendimiento entre s,estamos hablando de un medio competitivo:

    en caso contrario, el medio es cooperativo como en el caso de laRoboCup Search and Rescue (Urban Search and Rescue).

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 33 / 71

    Estructuras de Agente

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    34/71

    Hasta ahora hemos hablado de la conducta de los agentesinteligentes. . .

    que es la accion dada una secuencia de percepciones.

    La IA debe disenarlo que se conoce como el programa del agente.

    Los programas de agente seejecutan

    en computadores con sensoresy 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. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 34 / 71

    Programas de Agente

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    35/71

    La mayora sigue la misma estructura:

    recibenpercepciones desde sensores envan acciones a los actuadores

    Programa y Funcion del Agente

    El programa recibe la percepcion actual.

    La funcion recibe todo el historico de percepciones (tabla).

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 35 / 71

    Programas de Agente

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    36/71

    Cual es el problema con la tabla de agente?

    Esta condenada al fracaso.

    Veamos el caso del taxi automatizado:

    si cada imagen de camara entrega una tasa de 27

    MBs

    , suponiendo

    una resolucion de 640 480

    , con 24 bits de color y 30 fps. Se estima que por cada hora de conduccion tendramos una tabla conla no despreciable cantidad de 10250.000.000.000 entradas.

    En el caso del pequeno y ordenado mundo del Ajedrez:

    Al menos tendramos 10150 entradas.

    Solo como referencia

    Se calcula que el numero de atomos observables en el universo es delorden de 1080.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 36 / 71

    Programas de Agente

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    37/71

    La idea de la IA es crear programas de agentes racionales usando unapequena cantidad de codigo, sin tener que recurrir a grandes tablas.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 37 / 71

    Programas de Agente

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    38/71

    Otras areas han logrado un objetivo similar

    Antiguamente haban grandes tablas con races cuadradas paraingenieros y matematicos:

    hoy las calculadoras utilizan un programa que no excede las cincolneas.

    De la misma manera para el calculo de funcioneslogartmico-exponenciales, circulares, etc.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 38 / 71

    Programas de Agente

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    39/71

    Tipos 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. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 39 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes Reactivos Simples

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    40/71

    Es el tipo de agente mas sencillo.

    Seleccionan la accion solo sobre las percepciones actuales del agente,ignorandolas percepciones historicas.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 40 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes Reactivos Simples

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    41/71

    Las reacciones son conexiones mentales que siguen una reglasencilla:

    si entonces por ejemplo: si el auto que va adelante enciende la luz de freno,

    entonces disminuyo mi velocidad.

    Estas reglas se llaman reglas de condicion-accion (CA).

    Agente

    sensores

    actuadores

    reglas

    CA

    A

    M

    B

    I

    EN

    T

    E

    percepcin

    acciones

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 41 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes Reactivos Simples

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    42/71

    Ejemplo: Programa de Agente Reflejo Simple Aspiradora

    Entrada: (ubicacion, estado), ubicacion {A,B},estado {limpio, sucio}Salida: accion {Izquierda, Derecha, Limpiar}

    1: si (estado = limpio) y (ubicacion = A) entonces2: retornar Derecha3: fin si

    4: si (estado = limpio) y (ubicacion = B) entonces5: retornar Izquierda6: fin si7: si (estado = sucio) y (ubicacion = A) entonces8: retornar Limpiar9: fin si

    10: si (estado = sucio) y (ubicacion = B) entonces11: retornar Limpiar12: fin si

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 42 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes Reactivos Simples

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    43/71

    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 decision correcta.

    Otro problema es que pueden caer en bucles infinitos, dependiendo desu arquitectura:

    pueden tomar decisiones de modo aleatorio por ejemplo: aspiradora sin sensor de ubicacion.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 43 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Modelos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    44/71

    El problema a resolver es la visibilidad del mundo.

    La solucion para la visibilidad parcial: almacenar aquellas partes delmundo que no se ven. . .

    se requiere de un estado interno

    que dependa de la historia de las percepciones por ejemplo: al conducir, saber donde estan los otros vehculos.

    Se necesita informacion sobre el comoevoluciona el mundo,independiente del agente: saber por ejemplo que los autos seacercan cuando se encienden las luces de freno traseras.

    El como es lo que se conoce como modelo.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 44 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Modelos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    45/71

    Estructura del agente basado en modelos

    cmo eselmundoahora

    Agente

    sensores

    actuadores

    A

    MB

    I

    E

    N

    T

    E

    percepcin

    acciones

    qu accin

    emprenderahora

    estado

    cmoevolucionaelmundo

    quhacenmisacciones

    reglasCA

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 45 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Objetivos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    46/71

    No siempre es suficiente el conocimiento sobre el estado actual delmundo.

    Por ejemplo: el taxista automatico al verse enfrentado a un cruce decalles...

    puede decidir girar a la izquierda, derecha o bien continuar su marcha

    hacia adelante dependiendo hacia donde quiere ir, y NO de las percepciones del

    mundo.

    Se requiere, por lo tanto, informacion sobre un objetivo o metapara el agente.

    Para esto, se puede emplear el resultado que generen las acciones, deun modo similar a como opera el agente basado en modelos.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 46 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Objetivos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    47/71

    Estructura de un agente reactivo basado en objetivos

    cmo eselmundo

    ahora

    Agente

    sensores

    actuadores

    A

    M

    B

    I

    E

    N

    T

    E

    percepcin

    acciones

    quaccindebieraemprender ahora

    estado

    cmoevolucionaelmundo

    quhacenmisacciones

    metas

    cmosersiemprendo

    la accin A?

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 47 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Objetivos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    48/71

    Se recomienda su uso en. . .

    Busqueda.

    Planificacion.Porque encuentran secuencias de acciones para alcanzar objetivosconcretos:

    de acuerdo a lo que agente perciba.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 48 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Utilidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    49/71

    Las metas por s solas no son suficientes:

    para generar comportamiento de gran calidad

    Por ejemplo, hay muchas maneras de que el taxi automatico llegue asu destino:

    no esta en discusion que el taxista cumple con su objetivo pero no todas resultan comodas o baratas para el usuario.

    Por lo tanto, las metas definen vagamente lo que es felicidad ytristeza, con respecto al cumplimiento de objetivos.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 49 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Utilidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    50/71

    Sera mejor tener una medida concreta de felicidad que permitacomparar estados:

    cientficamente conocida como utilidad un estado puede tener mas utilidad que otro.

    Funcion de Utilidad

    Toma uno o mas estado y los transforma a un numero real, que va arepresentar al nivel de felicidad del agente.

    A veces hay estados conflictivos:

    la utilidad representa un balance por ejemplo: velocidad y seguridad al conducir

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 50 / 71

    Tipos de Programa de AgenteAgentes basados en Utilidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    51/71

    cmo eselmundoahora

    Agente

    sensores

    actuadores

    A

    M

    B

    I

    E

    N

    T

    E

    percepcin

    acciones

    quaccindebieraemprender ahora

    estado

    cmoevolucionaelmundo

    quhacenmisacciones

    utilidad

    cmosersi

    emprendola accin A?

    qutanfeliz serenese caso?

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 51 / 71

    Que vimos la clase pasada?

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    52/71

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 52 / 71

    Hoy veremos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    53/71

    Estructura de agentes.

    Tipos de programas de agentes.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 53 / 71

    Estructuras de Agente

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    54/71

    Hasta ahora hemos hablado de la conducta de los agentesinteligentes. . .

    que es la accion dada una secuencia de percepciones.

    La IA debe disenarlo que se conoce como el programa del agente

    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. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 54 / 71

    Programas de Agente I

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    55/71

    La mayora sigue la misma estructura:

    recibenpercepciones desde sensores

    envan acciones a actuadores

    Programa y Funcion del Agente

    El programa recibe la percepcion actual:

    porque no hay algo disponible en el entorno por ende, es necesario recordar las percepciones.

    La funcion recibe todo el historico de percepciones (tabla).

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 55 / 71

    Programas de Agente II

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    56/71

    Cual es el problema con la tabla de agente?

    Esta condenada al fracaso.

    Veamos el caso del taxi automatizado:

    si cada imagen de camara entrega una tasa de 27MBs

    , suponiendo unaresolucion de 640 480, con 24 bits de color y 30 fps.

    Se estima que por cada hora de conduccion tendramos una tabla conla no despreciable cantidad de 10250.000.000.000 entradas.

    En el caso del pequeno y ordenado mundo del Ajedrez:

    Al menos tendramos 10150 entradas

    Solo como referencia

    Se calcula que el numero de atomos observables en el universo es delorden de 1080.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 56 / 71

    Programas de Agente III

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    57/71

    La idea de la IA es crear programas de agentes racionales usando una

    pequena cantidad de codigo, sin tener que recurrir a grandes tablas.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 57 / 71

    Programas de Agente IV

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    58/71

    Otras areas han logrado un objetivo similar

    Antiguamente haban grandes tablas con races cuadradas paraingenieros y matematicos:

    hoy las calculadoras utilizan un programa que no excede las cincolneas.

    De la misma manera para el calculo de funcioneslogartmico-exponenciales, circulares, etc.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 58 / 71

    Programas de Agente V

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    59/71

    Tipos 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. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 59 / 71

    Tipos de Programa de Agente IAgentes Reactivos Simples

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    60/71

    Es el tipo de agente mas sencillo.

    Seleccionan la accion solo sobre las percepciones actuales del agente,ignorando las percepciones historicas.

    Ejemplo: Funcion de Agente Reflejo Simple Aspiradora

    Entrada: [ubicacion, estado]Salida: accion

    1: si estado = Sucio entonces2: retornar Limpiar3: sino si ubicacion = A entonces

    4: retornar Derecha5: sino si ubicacion = B entonces6: retornar Izquierda7: fin si

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 60 / 71

    Tipos de Programa de Agente IIAgentes Reactivos Simples

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    61/71

    Las reacciones son conexiones mentales que siguen una reglasencilla:

    si entonces

    por ejemplo: si el auto que va adelante enciende la luz de freno,entonces frenar.

    Estas reglas se llaman reglas de condicion-accion (CA)

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 61 / 71

    Tipos de Programa de Agente IIIAgentes Reactivos Simples

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    62/71

    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 decision correcta.

    Otro problema es que pueden caer en bucles infinitos, dependiendo desu arquitectura:

    pueden tomar decisiones de modo aleatorio

    por ejemplo: aspiradora sin sensor de ubicacion.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 62 / 71

    Tipos de Programa de Agente IAgentes basados en Modelos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    63/71

    El problema a resolver es la visibilidad del mundo.La solucion para la visibilidad parcial: almacenar aquellas partes delmundo que no se ven:

    se requiere de un estado interno que dependa de la historia de las percepciones

    por ejemplo: al conducir, saber donde estan los otros vehculos.

    Se necesita informacion sobre el comoevoluciona el mundo,independiente del agente: saber por ejemplo que los autos seacercan cuando frenan.

    El como es lo que se conoce como modelo.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 63 / 71

    Tipos de Programa de Agente IIAgentes basados en Modelos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    64/71

    cmo eselmundoahora

    Agente

    sensores

    actuadores

    A

    M

    B

    IE

    N

    T

    E

    percepcin

    acciones

    qu accinemprenderahora

    estado

    cmoevolucionaelmundo

    quhacenmis

    acciones

    reglasCA

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 64 / 71

    Tipos de Programa de Agente IAgentes basados en Objetivos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    65/71

    No siempre es suficiente el conocimiento sobre el estado actual delmundo.

    Por ejemplo: el taxista automatico al verse enfrentado a un cruce decalles...

    puede decidir girar a la izquierda, derecha o bien continuar su marcha

    hacia adelante dependiendo hacia donde quiere ir, y NO de las percepciones del

    mundo.

    Se requiere, por lo tanto, informacion sobre un objetivo o metapara el agente.

    Para esto, se puede emplear el resultado que generen las acciones, deun modo similar a como opera el agente basado en modelos.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 65 / 71

    Tipos de Programa de Agente IIAgentes basados en Objetivos

    Estructura de un agente reactivo basado en objetivos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    66/71

    Estructura de un agente reactivo basado en objetivos

    cmo eselmundoahora

    Agente

    sensores

    actuadores

    A

    M

    B

    I

    E

    N

    T

    E

    percepcin

    acciones

    quaccindebieraemprender ahora

    estado

    cmoevolucionaelmundo

    quhacenmisacciones

    metas

    cmosersiemprendo

    la accin A ?

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 66 / 71

    Tipos de Programa de Agente IIIAgentes basados en Objetivos

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    67/71

    Se recomienda su uso en. . .

    Busqueda.

    Planificacion.

    Porque encuentran secuencias de acciones para alcanzar objetivosconcretos:

    de acuerdo a lo que agente perciba.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 67 / 71

    Tipos de Programa de Agente IAgentes basados en Utilidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    68/71

    Las metas por s solas no son suficientes:

    para generar comportamiento de gran calidad

    Por ejemplo, hay muchas maneras de que el taxi automatico llegue asu destino:

    no esta en discusion que el taxista cumple con su objetivo

    pero no todas resultan comodas o baratas para el usuario.

    Por lo tanto, las metas definen vagamente lo que es felicidad ytristeza, con respecto al cumplimiento de objetivos.

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 68 / 71

    Tipos de Programa de Agente IIAgentes basados en Utilidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    69/71

    Sera mejor tener una medida concreta de felicidad que permita

    comparar estados: cientficamente conocida como utilidad un estado puede tener mas utilidad que otro.

    Funcion de Utilidad

    Toma uno o mas estado y los transforma a un numero real, que va arepresentar al nivel de felicidad del agente.

    A veces hay estados conflictivos:

    la utilidad representa un balance

    por ejemplo: velocidad y seguridad al conducir

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 69 / 71

    Tipos de Programa de Agente IIIAgentes basados en Utilidad

    Estructura de un agente basado en utilidad

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    70/71

    g

    cmoeselmundoahora

    Agente

    sensores

    actuadores

    A

    M

    B

    I

    E

    N

    T

    E

    percepcin

    acciones

    quaccindebieraemprender ahora

    estado

    cmoevolucionaelmundo

    quhacenmisacciones

    utilidad

    cmosersiemprendola accin A?

    qutan feliz serenese caso?

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 70 / 71

  • 7/25/2019 unidadno-5-agentesinteligentes-111106203032-phpapp02.pdf

    71/71

    Fin de la Unidad 5

    M. Ramrez K. (USS) Apunte curso IA Primer Semestre 2011 71 / 71