Linguaggio naturale Mondo
Rappresentazione del mondo
conoscenza
Modelli mentali
percezioni
Ragionamento
Parlare del mondo
Mondo della Vita
Linguaggi di programmazione
Modelli computazionaliMacchina
Mondo della computazione
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Parlare del mondo
Mondo della VitaMondo della computazione
Turing
ALGORITMO
DATI
Struttura dati
Strumenti per
scrivere algoritmi
Programmazione classica
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Turing
ALGORITMO
DATI
Struttura dati
Programmazione classica I dati strutturati
sono saldati agli algoritmi
procedurale
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Rappresentazione del mondoRappresentazione
della conoscenza
conoscenza
Modelli mentali
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Ragionamento
Linguaggi formali
Parlare del mondo
Modelli concettuali
Metodi inferenziali
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Linguaggio naturale MondoMacchina
Rappresentazione del mondoRappresentazione
della conoscenza
conoscenza
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Turing
Modelli concettuali
Metodi inferenziali
PROBLEMSOLVING METHOD
DATI
CONOSCENZA
Programmazione AI
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della conoscenza
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Turing
Modelli concettuali
Metodi inferenziali
PROBLEMSOLVING METHOD
DATI
CONOSCENZA
Strumenti per
scrivere algoritmi
Programmazione AI
La conoscenza
è separata dagli algoritmi
dichiarativo
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Rappresentazione del mondoRappresentazione
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Modelli mentali
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Ragionamento
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Turing
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Metodi inferenziali
ALGORITMO
DATI
Struttura dati
PROBLEMSOLVING METHOD
DATI
CONOSCENZA
Strumenti per
scrivere algoritmi
Programmazione classica
Programmazione AI
I dati strutturati
sono saldati agli algoritmi
La conoscenza
è separata dagli algoritmi
procedurale
dichiarativo
La conoscenza e i suoi modelli
L’implementazione delle rappresentazioni
Linguaggio naturale e rappresentazioni visive
Linguaggi formali e di programmazione
IL MODELLO CLASSICO
Teleologia, la forma della perfezione
In un’accezione larga, i modelli sono spesso usati nella vita quotidiana. Ad esempio, quando diciamo che una persona o un animale è di un certo tipo
esprimiamo un modello del comportamento che è nella nostra mente e che consente di prevedere il comportamento di una persona in una certa situazione.
Un altro esempio di modello è un modello verbale, nel quale il comportamento di un sistema in differenti condizioni è descritto a parole; ad esempio un modello verbale descrittivo del comportamento elettorale di un sistema democratico è:
se il governo esprime una politica dannosa per i cittadini allora aumentano i voti per i partiti di opposizione.
Vi sono anche i modelli fisici. Esempi sono i modelli in scala ridotta di un’opera artistica o architettonica, oppure i prototipi che sono
realizzati per effettuare dei test di resistenza meccanica o aerodinamica.
Tipicamente il modello matematico di un sistema consiste in un’equazione differenziale che stabilisce una relazione tra le variabili
d’ingresso e le variabili d’uscita di un sistema.La descrizione di un sistema in termini di ingressi ed uscite è detta
descrizione ingresso uscita. Il legame matematico consente di determinare le uscite a partire dagli ingressi e quindi di studiare la dinamica o il comportamento di un sistema in un certo ambiente.
IL MODELLO MATEMATICO
Un modello di un sistema esprime la conoscenza di un fenomeno e come tale consente di rispondere a domande sul sistema senza la
necessità di compiere un esperimento. Esso costituisce quindi un potente mezzo di previsione e descrizione del comportamento di un
sistema.
h
qi(t)
Esempio: Modello matematico di un sistema idraulico
Il serbatoio in figura è caratterizzato dalla portata d’ingresso qi e dall’altezza del battente idrico h che rappresenta la variabile d’uscita. Assumendo un serbatoio di
sezione costante A, il volume di liquido risulta: V=Ah.
dt
dhA
dt
dVqi
Per la legge di conservazione della massa (legge di continuità) si ha che
Procedurale e Dichiarativo
Prendi due numeriA e B
Dividi A per BE memorizza il resto C
C è zero?
Sostituisci A con Be B con C
Ferma il calcolo eStampa la risposta
I dati strutturati sono saldati agli algoritmi
La conoscenzaè separata dagli algoritmi
Aspetto inferenziale: il Calcolo logico
Procedure Rappresentazione della conoscenza
Aspetto modellistico
Ragionamento
Logica
R. il Mondo
Come fare quello che si deve fare
Cosa so del mondo
Conoscenza
R. La conoscenza sul Mondo
Come è il mondo
Reti semantiche
Grafi concettuali
(sulla base di ciò che soessere vero nel mondo)
Problem solving
Le reti semantiche costituiscono una classe di sistemi di rappresentazione tipici dell’IA, basati sull’idea generale di utilizzare come strumento di rappresentazione un grafo, in cui ad ogni nodo è associata un’entità concettuale di qualche tipo ( ad esempio concetto, il significato di un enunciato, o il significato di un elemento lessicale)
Le relazioni di tipo logico o associativo fra entità concettuali diverse sono rappresentate mediante gli archi che connettono i nodi
I tipi di nodi e di archi che è possibile utilizzare, la loro interpretazione, le regole sintattiche che permettono di comporli in una rete, ed i meccanismi di inferenza che sono definiti sulle reti variano notevolemente nei molteplici sistemi di rappresentazione che sono stati via via elaborati
Rappresentazione della conoscenza
• Nascono dentro lo studio per il trattamento formale del linguaggio naturale
• Possono essere viste come evoluzione ‘orizzontale’ di alberi
• L’idea di fondo è che il significato di un concetto derivi dalle relazioni che lo collegano ad altri concetti
Evoluzione degli alberi
Le Reti semantiche
• Il "significato" di un concetto e' l'insieme di tutti i nodi che possono essere raggiunti a partire dal nodo che la rappresenta
• La rete semantica asserisce il fatto intuitivo che la definizione di un oggetto non può fare a meno della definizione degli oggetti con cui e' in relazione e, in ultima analisi, del contesto in cui l'oggetto e' situato
Rappresentare enti e relazioni
Tavoli, tovaglie e posate
Rappresentare il mondo
Una tavola imbandita si compone di vari oggetti...
QUALI???
Apparecchiare dichiarativamente
Prima questione:
Come è fatto il mondo in cui si apparecchiano tavoli?
Questione ontologica
Apparecchiare proceduralmente
Scrivere un insieme di istruzioni definite sugli oggetti del dominio, e da eseguire per realizzare l’obiettivo di apparecchiare
• Prendi il piatto piano e spostalo in quella certa posizione del tavolo
• Prendi il bicchiere e mettilo in certe coordinate del tavolo
• Fai…• …• END
Tavoli, tovaglie e posate
Il mondo formalizzato in una rete semantica
Apparecchiare dichiarativamente
Il mondo formalizzato in una rete semantica
Tavoli, tovaglie e posate
Apparecchiare dichiarativamente
Tavoli, tovaglie e posate
Il mondo formalizzato in una rete semantica
Apparecchiare dichiarativamente
Il problema: Apparecchiare
Quali sono le conoscenze indispensabili per poter apparecchiare?
Le conoscenze per risolvere il problema
Il piatto piano è appoggiato (z) sul piatto fondo
La forchetta normale è alla sinistra (x) del piatto
La forchetta da pesce è alla sinistra (x) del piatto
Il coltello normale è alla destra (x) del piatto
La tovaglia è appoggiata (z) sul tavolo
Le posate sono appoggiate (z) sulla tovaglia
Il coltello da pesce è alla destra (x) del coltello normale
Il cucchiaio normale è alla destra (x) del coltello da pesce
Il tovagliolo è alla destra (x) del cucchiaio normale
Il piattino per il pane è sopra (y) la forchetta normale
La forchetta da dolce è alla destra (x) del piattino per il pane ed è sopra (y) il piatto
Il cucchiaio da dolce è sopra (y) la forchetta da dolce
Il bicchiere da acqua è alla destra (x) della forchetta da dolce ed è sopra (y) il coltello normale
Il bicchiere da vino rosso è alla destra (x) del bicchiere da acqua
Il bicchiere da vino bianco è alla destra (x) del bicchiere da vino rosso
Il modello in linguaggio naturale
Le relazioni tra gli enti rappresentati nella rete semantica
Le relazioni tra gli enti rappresentati nella rete semantica
Le relazioni tra gli enti rappresentati nella rete semantica
Grafi concettuali: uno strumento per parlare del mondo rappresentato
in una rete semantica
Informalmente, un grafo concettuale è una struttura di concetti e di relazioni tra concetti, dove ogni arco collega alcune relazioni concettuali r a qualche concetto c.
In un grafo concettuale, le scatole sono chiamate concetti, e i circoli sono chiamati relazioni concettuali
A CB
[A](B) [C].
Grafi concettuali
Un grafo concettuale g è un grafo bipartito caratterizzato da due tipi di nodi chiamati rispettivamente, concetti e relazioni concettuali.
• Ogni arco a di g deve collegare una relazione concettuale r in g ad un concetto c in g. L’arco a è detto appartenente alla relazione r e attaccato al concetto c. Ma l’arco a non appartiene a c.
• Il grafo concettuale g può avere concetti non collegati ad alcuna relazione concettuale; ma ogni arco che appartiene a ciascuna relazione concettuale in g deve essere collegato ad uno e solo un concetto in g.
a
g r
c
Definizione
Ogni concetto è caratterizzato da un tipo t e da un referente r
Il tipo è normalmente scritto sul lato sinistro di un concetto, mentre il referente sul lato destro, ed i due campi sono separati da ‘due punti’.
Consideriamo il seguente grafo concettuale, che rappresenta l’enunciato John sta andando a Boston
[Persona: John] (Agente) [andare] (dest) [Città: Boston]
Campo del Tipo e campo del Referente
Questo grafo contiene tre concetti:
• [Person: John], [andare] e [Città: Boston]
Due relazioni concettuali:
• (Agente) collega [andare] all’agente John, e (dest) collega [andare] alla destinazione Boston.
• Ogni arco del grafo concettuale collega un concetto ed una relazione concettuale; non sono possibili archi che colleghino concetti a concetti o relazioni a relazioni.
[Persona: John] (Agente) [andare] (dest) [Città: Boston]
Quali enti quali relazioni
Quali enti quali relazioni
“Un gatto è seduto sullo zerbino”
“Il gatto è seduto sullo zerbino”
Quali enti quali relazioni
“Una scimmia sta mangiando una noce con un cucchiaio ricavato dal guscio della noce”
Quali enti quali relazioni
“Una scimmia sta mangiando una noce con un cucchiaio ricavato dal guscio della noce”
Grafi e ontologia
Grafi concettuali: formalizzare il modello
Il piatto piano è appoggiato (z) sul piatto fondo
La forchetta normale è alla sinistra (x) del piatto
La tovaglia è appoggiata (z) sul tavolo
Le posate sono appoggiate (z) sulla tovaglia
La forchetta da pesce è alla sinistra (x) del piatto
Il coltello normale è alla destra (x) del piatto
Il coltello da pesce è alla destra (x) del coltello normale
Il cucchiaio normale è alla destra (x) del coltello da pesce
Il tovagliolo è alla destra (x) del cucchiaio normale
Il piattino per il pane è sopra (y) la forchetta normale
La forchetta da dolce è alla destra (x) del piattino per il pane ed è sopra (y) il piatto
Il cucchiaio da dolce è sopra (y) la forchetta da dolce
Il bicchiere da acqua è alla destra (x) della forchetta da dolce ed è sopra (y) il coltello normale
Il bicchiere da vino rosso è alla destra (x) del bicchiere da acqua
Il bicchiere da vino bianco è alla destra (x) del bicchiere da vino rosso
Esempio di tema d’esame
• Usando appropriate relazioni concettuali e facendo attenzione a tipizzare solo quando necessario, tradurre in un grafo concettuale la seguente frase:
• “Matteo, ragazzo vivace, correndo in corridoio, inciampa nello skate regalatogli dal fratello Giovanni e da lui stesso lì abbandonato. La madre di Matteo e Giovanni si chiama Maria.”