Sistemas Inteligentes

Información Básica

  • Créditos: 3
  • Horas de trabajo acompañado: 5 / semana (3 horas clase, 2 horas taller)
  • Horas de trabajo independiente: 4 / semana
  • Pre-requisitos:
  • Tipo de curso: Núcleo de Formación Fundamental.

Descripción del Curso

Las técnicas de Inteligencia artificial están presentes en una variedad de aplicaciones computacionales actuales, ya que contribuyen a mejorar su capacidad de interacción, de razonamiento o de actuación. Estas soluciones son más útiles para las personas bien sea porque ofrecen una forma de interacción más natural o porque permiten resolver problemas más complejos al exhibir comportamientos avanzados como la capacidad de deducir nuevo conocimiento, decidir autónomamente un curso de acción para alcanzar un objetivo, o aprender de su experiencia. El propósito de este curso es acercarnos a las técnicas que subyacen al desarrollo de los sistemas inteligentes para estar en capacidad de aplicarlas; también identificar las capacidades actuales y los problemas aun no resueltos en el área; construir una opinión informada sobre el nivel de inteligencia de los sistemas inteligentes actuales y finalmente, identificar el potenciar innovador de la utilización de estas técnicas en los productos de software que la sociedad demanda de manera creciente.

Objetivos

Al finalizar el curso los participantes podrán:

  1. Definir qué es un comportamiento inteligente.
  2. Argumentar sobre las consideraciones filosóficas y éticas del desarrollo de sistemas inteligentes.
  3. Diseñar un sistema basado en agentes.
  4. Identificar las ventajas y desventajas de diferentes técnicas de búsqueda para aplicarlas a la solución de una tarea específica.
  5. Plantear un problema dado para ser resuelto como problema de satisfacción de restricciones o dar un argumento claro que explique porqué, en caso que esto no sea posible.
  6. Implementar un algoritmo genético.
  7. Identificar las ventajas y desventajas de los siguientes modelos estocásticos: redes de Bayes, cadenas de Markov, modelos ocultos de Markov, gramáticas estocásticas.
  8. Dada una tarea específica, argumentar cuál de las técnicas estocásticas mencionadas puede ser más adecuada para modelarla.
  9. Aplicar una técnica estocástica al modelado de un problema específico.
  10. Deducir una expresión del cálculo de predicados a partir de una base de conocimiento expresada del mismo modo, usando el método hacia delante.
  11. Deducir una expresión del cálculo de predicados a partir de una base de conocimiento expresada del mismo modo, usando el método hacia atrás.
  12. Deducir una expresión del cálculo proposicional a partir de una base de conocimiento expresada del mismo modo, usando el método de resolución.
  13. Implementar cualquiera de los tres métodos de deducción mencionados usando programaciùn funcional.
  14. Definir las métricas de evaluación de clasificadores: sensitivity, specificity y accuracy; curvas ROC.
  15. Evaluar un clasificador con respecto a las métricas indicadas en el punto anterior.
  16. Evaluar qué técnica de aprendizaje supervisado es la más indicada para abordar una tarea específica, considerando: clasificador lineal, red neuronal artificial, máquina de vectores de soporte.
  17. Evaluar qué técnica de aprendizaje no supervisado es la más indicada para abordar una tarea específica, considerando: aprendizaje EM, k vecinos más cercanos, mapas autoorganizados.
  18. Implementar una técnica de aprendizaje automático en programaciùn funcional.
  19. Definir en qué consiste el problema de sobreentrenamiento (overfitting)
  20. Definir en qué consiste la maldición de la dimensionalidad y explicar qué se debe hacer para minimizar su impacto en un sistema de aprendizaje automático.
  21. Argumentar su opinión propia frente a la capacidad de desarrollar sistemas computacionales que exhiban formas de comportamiento inteligente y a la oportunidad de construirlos.

Se desarrollan competencias en

  1. Expresión oral y escrita
  2. Aprendizaje para toda la vida
  3. Programación funcional

Contenido

Capítulo 1: Introducción

Sesión Horas teóricas Prácticas acompañadas Temas Profundidad Bibliografía
1 1,5 1 Presentación del curso, sistemas inteligentes actuales, qué es un comportamiento inteligente?, características de un sistema inteligente Familiaridad [1 caps 1][2 caps 1]
2 1,5 1 Determinar las características de un problema dado que se pueden resolver con un sistema inteligente Assessment [2 caps 1]
3 1,5 1 Diseño de agentes computacionales Uso [2 caps 1]
4 1,5 1 Diseño de agentes computacionales Uso [2 caps 1]

Total de Horas: 10.

Capítulo 2: Solución de Problemas Mediante Búsqueda

Sesión Horas teóricas Prácticas acompañadas Temas Profundidad Bibliografía
5 1,5 1 Búsqueda exhaustiva Uso [2 caps 3][1 caps 3, 4]
6 1,5 1 Búsqueda heurística Uso [2 caps 3][1 caps 3, 4]
7 1,5 1 Búsqueda minimax para juegos de dos jugadores, poda alfa-beta Familiaridad [1 caps 5]
8 1,5 1 Búsqueda por satisfacción de restricciones Uso [2 caps 4][1 caps 6]
9 1,5 1 Búsqueda local Uso [2 caps 3]
10 1 1,5 Comparación entre métodos de búsqueda, implementación Evaluación

Total de Horas: 15.

Capítulo 3: Representación del conocimiento

Sesión Horas teóricas Prácticas acompañadas Temas Profundidad Bibliografía
11 1,5 1 Razonamiento probabilístico: repaso de probabilidad condicional, teorema de Bayes Uso [1 caps 13, 14][2 caps 6]
12 1,5 1 Redes de Bayes, método de Montecarlo Uso [1 caps 15]
13 1,5 1 Cadenas de Markov Uso [1 caps 15]
14 1,5 1 Modelos ocultos de Markov Uso [1 caps 15]
15 1,5 1 Comparación de técnicas estocásticas Evaluación [1 caps 15]
16 1,5 1 Razonamiento deductivo, repaso cálculo proposicional y de predicados Uso [2 caps 5]
17 1,5 1 Teorema de resolución en cálculo proposicional Uso [1 caps 7][2 caps 5]
18 1,5 1 Deducción hacia delante en cálculo de predicados Uso [1 caps 8,9]
19 1,5 1 Deducción hacia atrás en cálculo de predicados Uso [1 caps 8,9]
20 1,5 1 Implementación de métodos de deducción Uso [1 caps 8,9]
21 1,5 1 Taller sobre deducción automática Uso [1 caps 8,9]

Total de Horas: 27,5.

Capítulo 4: Aprendizaje automático

Sesión Horas teóricas Prácticas acompañadas Temas Profundidad Bibliografía
22 1,5 1 Conceptos básicos: aprendizaje inductivo, estrategias: supervisada, no supervisada, por refuerzo Familiaridad [2 caps 7][1 caps 18]
23 1,5 1 Planteamiento de una tarea para ser resuelta mediante aprendizaje automático. Diferencia entre aprendizaje inductivo y deductivo Uso [1 caps 18]
24 1,5 1 Planteamiento de una tarea para ser resuelta mediante aprendizaje automático. Diferencia entre aprendizaje inductivo y deductivo Uso [1 caps 18]
25 1,5 1 Implementación del clasificador ingenuo de Bayes. Métricas de evaluación del desempeño de un clasificador. El problema de sobreentrenamiento, la maldición de la dimensionalidad Uso [1 caps 18]
26 1,5 1 Aprendizaje estadístico, máxima verosimilitud Familiaridad [1 caps 15]
27 1,5 1 Aprendizaje supervisado: árboles de decisiones, redes neuronales artificiales Familiaridad [1 caps 15]
28 1,5 1 Aprendizaje no supervisado: mapas autoorganizados, k-vecinos más cercanos Familiaridad [1 caps 15]
29 1,5 1 Aprendizaje por refuerzo, maximización de la utilidad acumulada Familiaridad [1 caps 15]
30 1,5 1 Evaluación del desempeño de clasificadores: métricas de desempeño Familiaridad [1 caps 15]
31 2,5 Primer parcial
32 2,5 Segundo parcial

Total de Horas: 27,5.

Uso de material en exámenes

Asistencia

Bibliografía

  1. Russell Stuart, Norving Peter. Artificial Intelligence, A Modern Approach. Ed 3. Prentice Hall. 2010.
  2. Poole L. David, Mackworth Alan K. Artificial Intelligence. Fundations of Computer Agents. Cambridge University Press. 2010.
  3. O’Hare G.M.P, Jennings N.R. Foundations od distributed artificial intelligence. Johm Wiley & Sons. 1996.
  4. Duda Richard O, Hart Peter E, Sork David G. Pattern classification. John Wiley & Sons. 2ed. 2001.
  5. Webb Andrew R. Statistical pattern recognition. John Wiley & Sons. 2ed. 2002.

Instalaciones

Salón de clase con computador y proyector. Laboratorio de Ingeniería de Sistemas y Computación.

Material de este semestre