Intelligenza Artificiale e Tecnologie Avanzate, Presentazione Università di Udine

Università degli Studi di Udine

Sistemi Informativi Aziendali

AS .STU SISNaNI Università degli Studi di Udine Sistemi Informativi Aziendali Intelligenza Artificiale e Tecnologie Avanzate dott. Stefano Cudicio Dipartimento di Scienze Economiche e Statistiche Intelligenza Artificiale Sistemi informativi aziendali eCommerce, CRM e Tecnologie Avanzate Stefano Cudicio

Definizione di Intelligenza Artificiale

L'Artificial Intelligence è il ramo della computer science che studia lo sviluppo di sistemi hardware e software dotati di capacità tipiche dell'essere umano (interazione con l'ambiente, apprendimento e adattamento, ragionamento e pianificazione), in grado di perseguire autonomamente una finalità definita prendendo delle decisioni che, fino a quel momento, erano solitamente affidate agli esseri umani. Fonte: Osservatorio Artificial Intelligence Politecnico di Milano Slide 2 Copyright @ by Maurizio Pighin Pagina 1

Storia dell'Intelligenza Artificiale

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Stefano Cudicio

• 1936, Alan Turing, considerato uno dei padri fondatori dell'informatica pose le basi per i concetti di calcolabilità e computabilità sviluppando la famosa macchina di Turing

1950 Turing scrive l'articolo intitolato "Computing machinery and intelligence" in cui proponeva il "test di Turing", tramite questo test una macchina poteva essere considerata intelligente se il suo comportamento osservato da una persona umana era considerato uguale a quello compiuto da una persona umana

1956 il ricercatore della Standford University John McCarthy definisce per la prima volta ad un seminario l'intelligenza artificiale

• . 1997 partita a scacchi giocata dal campione del mondo Garry Kasparov, e Deep Blue, un calcolatore con una potenza computazionale sbalorditiva. Deep Blue sin aggiudica il match su sei partite. Kasaprov criticò aspramente la regolarità del confronto perché l'intelligenza artificiale era stata riprogrammata tra una partita e l'altra per migliorarne la performance sulla base delle mosse dello sfidante
• 2015 AlphaGo ispirato al gioco del Go (gioco da tavolo strategico), è il primo software in grado di sconfiggere un maestro umano nel gioco e su un goban (il piano utilizzato nel gioco del Go, per l'appunto) di dimensioni standard (19×19). L'algoritmo impiegato da AlphaGo usa un insieme di machine learning e tecniche di ricerca su alberi, combinate con una fase di apprendimento da gioco sia umano sia artificiale Slide 3

Tecnologie Abilitanti dell'Intelligenza Artificiale

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Stefano Cudicio · L'evoluzione dell'Intelligenza Artificiale è stata favorita dalla sinergia e dalla convergenza di alcuni fattori tecnologici:

• progressi nello sviluppo di algoritmi statistico- matematici avanzati
• proliferazione della quantità di dati e contenuti non strutturati
• aumento esponenziale della potenza di calcolo
• evoluzione del concetto di "storage" e "cloud storage". Copyright @ by Maurizio Pighin Pagina 2

Tipologie di Intelligenza Artificiale

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• L'intelligenza artificiale forte: ha lo scopo di replicare una mente umana tramite software che riproducono e imparano dall'umano a svolgere determinate azioni, rende la macchina quindi qualcosa di piu' avanzato rispetto ad uno strumento passivo. La tecnologia dell'intelligenza artificiale forte si basa sui "sistemi esperti", cioè sistemi che si basano principalmente in 3 punti principali, il primo punto sono le regole, la macchina ha bisogno di regole/procedure per poter operare, il secondo punto è il motore inferenziale che sono le nozioni e i dati che la macchina deve avere per poter apprendere, l'ultimo punto è l'esistenza di un interfaccia utente che permette l'interazione con gli esseri umani.
• L'intelligenza artificiale debole: l'obiettivo dell'intelligenza artificiale debole al contrario dell'intelligenza artificiale forte è creare sistemi/macchine che possano emulare azioni tipiche dell'essere umano senza mai superare la capacità di pensiero dell'uomo. Solitamente l'intelligenza artificiale debole è utilizzata per risolvere problemi in cui la mente umana è limitata come per esempio, calcoli matematici molto grandi o con una complessità elevata, questa intelligenza è sfruttata molto per il problem solving. In questo caso la macchina ha bisogno dell'uomo, non è in grado di pensare in modo autonomo, solitamente le macchine con intelligenza artificiale debole trovano soluzioni ai problemi elaborando una grande quantità di dati che confrontano, da questo confronto sono in grado di scegliere la soluzione piu' razionale.

Intelligenza Artificiale e Machine Learning

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• Intelligenza Artificiale: la teoria e lo sviluppo di sistemi in grado di eseguire compiti che normalmente richiedono l'intelligenza umana, come il processo decisionale, la percezione visiva, il linguaggio.
• Machine Learning: l'uso e lo sviluppo di sistemi informatici in grado di apprendere e adattarsi senza seguire istruzioni esplicite, usando algoritmi e modelli statistici.
• Deep Learning: un tipo di apprendimento automatico basato sulle reti neurali artificiali in cui vengono utilizzati più livelli di elaborazione per estrarre dai dati caratteristiche di livello progressivamente superiore. ARTIFICIAL INTELLIGENCE MACHINE LEARNING DEEP LEARNING Copyright @ by Maurizio Pighin Pagina 3

Deep Learning: Evoluzione e Struttura

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• Gli algoritmi di Deep Learning possono essere considerati un'evoluzione sofisticata e matematicamente complessa degli algoritmi di machine learning. Il campo ha ricevuto molta attenzione ultimamente e per una buona ragione: i recenti sviluppi hanno portato a risultati che prima non si pensava fossero possibili usando il Machine Learning.
• Il Deep Learning descrive algoritmi che analizzano i dati con una struttura logica simile a quella di un essere umano. Per ottenere ciò, le applicazioni di Deep Learning utilizzano una struttura a strati di algoritmi chiamata rete neurale artificiale. Il design di queste reti neurali è ispirato alla rete neurale del cervello umano, portando a un processo di apprendimento che è molto più efficace di quello dei modelli di apprendimento automatico standard come il Machine Learning.

Fattori Critici

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Stefano Cudicio The black box Garbage IN > Garbage OUT Privacy & Legal Skill & Skill mix Copyright @ by Maurizio Pighin Pagina 4

BIAS Cognitivi - Paradosso di Simpson

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Stefano Cudicio 1973, la UC Berkeley è accusata di "discriminazione di genere" Applicants Admitted % admitted Men 2691 1196 44% Women 1835 556 30% Men &Women Overall 100% 80% 419 32% 60% 40% 68% 59% 20% 0% Applicants Admitted

BIAS Cognitivi - Paradosso di Simpson: Analisi per Major

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Stefano Cudicio Ma se ci dividiamo per le diverse major ... Major Men Women % WOMEN admitted % admitted A 825 511 62% 89 82% %W > %M 64% B 560 353 63% 25 17 68% %W > %M 63% C 325 120 37° 593 201 34% 35% D 417 137 33% 375 131 35% %W > %M 34% E 191 54 28% 393 94 24% 25% F 373 21 6% 341 24 7% - > %W > %M 7% Total 2691 1196 44% 183 556 30% 409 NaokDetail - Applicants Major Detail - Admitted 90% Men Women 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% A B C D E F A B C D E F Copyright @ by Maurizio Pighin Pagina 5 Applicants Admitted % MEN admitted Applicants 108 Admitted 1000 Men = Women 800 600 400 200 0 Le donne si candidano di più a corsi di laurea con un tasso di ammissione più basso!

Caso Studio: Tay di Microsoft

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Stefano Cudicio

• Il 23 marzo 2016, Microsoft ha rilasciato Tay al pubblico su Twitter.
• Microsoft ha addestrato l'algoritmo di Tay su un set di dati pubblici anonimizzati e su materiale scritto fornito da comici professionisti, in modo da acquisire una conoscenza di base del linguaggio. Il piano prevedeva di rilasciare Tay online, per poi lasciare che il bot scoprisse modelli di linguaggio attraverso le sue interazioni, che avrebbe emulato nelle conversazioni successive. Funzione di ricompensa: numero di follower e retweet.
• All'inizio, Tay si è impegnata in modo innocuo con il suo crescente numero di follower con battute e scherzi. Ma dopo poche ore Tay ha iniziato a twittare cose altamente offensive. È stato chiuso meno di 24 ore dopo la pubblicazione ...
• Si è scoperto che poche ore dopo il rilascio di Tay, un post nella community dei troll, "4chan", ha condiviso un link all'account Twitter di Tay e ha incoraggiato gli utenti a inondare il bot con un linguaggio razzista, misogino e antisemita.
• In uno sforzo coordinato, i troll hanno sfruttato la debolezza di Tay: la sua capacità intrinseca di apprendimento ha fatto sì che interiorizzasse parte del linguaggio insegnatogli dai troll ("altamente ricompensato") e lo ripetesse senza essere sollecitato.

Applicazioni dell'Intelligenza Artificiale

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Stefano Cudicio Virtual Assistant-Chatbot Image Processing Autonomous Robot Agenti software in grado di eseguire azioni e/o erogare servizi ad un interlocutore umano, basandosi su comandi e/o richieste recepiti attraverso un'interazione in linguaggio naturale. Soluzioni di analisi di immagini, singole o in sequenza (video), orientate al riconoscimento di persone, animali e cose presenti all'interno dell'immagine stessa, al riconoscimento biometrico e in generale all'estrazione di informazioni dall'immagine. Robot in grado di muovere se stessi, o alcune parti (es. braccia), manipolare oggetti ed eseguire azioni di vario genere senza intervento umano, traendo informazioni dall'ambiente circostante e adattandosi a eventi non previsti o codificati. Language Processing Autonomous Vehicle Recommendation Soluzioni di elaborazione del linguaggio, con finalità che possono variare dalla comprensione del contenuto, alla traduzione, fino alla produzione di testo in modo autonomo a partire da dati o documenti forniti in input. Mezzo a guida autonoma adibito al rasport di persone, animali o cose, sia circolante su strada (veicolo), sia destinato alla navigazione marittima, lacustre, fluviale, sia infine al volo nell'atmosfera o nello spazio. Soluzioni orientate a indirizzare le preferenze, gli interessi o più in generale le decisioni dell'utente, basandosi su informazioni da esso fornite, in maniera diretta o indiretta. Fonte: Osservatorio Artificial Intelligence Politecnico di Milano Slide 12 Copyright @ by Maurizio Pighin Pagina 6