Desenvolvimento de uma Aplicação em Inteligência Artificial

Ciência da Computação

Atividades Práticas Supervisionadas – 6/7º Semestre

Tema: Desenvolvimento de uma Aplicação de Inteligência Artificial

Nome: Fernando Henrique Campos                                          RA: A6911A-0 Nome: Fernando Wallace Campos                                            RA: B34798-9 Nome: Marcus Vinicius Titton                                                     RA: B49CEG-3 Nome: Veridiana M. M. Barboza                                                 RA: B4099B-3

Índice

Título                                                                                                                   Pg.

Objetivo do trabalho ..........................................................................................   3

Introdução .........................................................................................................   4

Fundamentos das Técnicas de IA ....................................................................    6

Plano de Desenvolvimento da Aplicação .........................................................   10

Estrutura do Programa .....................................................................................   11

Relatório com as linhas de código ...................................................................    14

Referências .....................................................................................................     26

Objetivo do Trabalho

O objetivo do trabalho era desenvolver uma aplicação baseada em Inteligência Artificial, de forma que aplicássemos algumas técnicas de IA ao longo do desenvolvimento do trabalho. Essa aplicação precisava também ser baseada em problemas do meio ambiente. Por esse motivo decidimos fazer o Jogo da Velha com a intenção de além de utilizar uma das técnicas de IA, também mostrar aos usuários mensagens a cada finalização de jogo sobre conscientização e curiosidades referente aos problemas do meio ambiente, como o aquecimento global e a poluição em geral.

O Jogo da Velha utiliza a técnica MiniMax para se tomar decisões, o que é basicamente o objetivo da Inteligência Artificial, fazer com que o computador seja capaz de analisar dados e tomar decisões de acordo com o que é o melhor caminho a se seguir.

Desenvolvemos então a aplicação em Java, e o desenvolvimento do trabalho será descrito mais a frente.

Acreditamos que conseguimos através do Jogo atingir os objetivos solicitados, tanto como desenvolver algo baseado em IA, mas também mostrar diversas curiosidades e informações sobre o meio ambiente e os problemas que enfrentamos home em dia devido ao aquecimento global e a poluição.

Introdução

Atualmente, com o desenvolvimento constante da tecnologia, cada vez mais ouvimos sobre Inteligência Artificial e onde ela é aplicada.

Inteligência artificial nada mais é do que a técnica de se criar sistemas especialistas capazes de imitar o cérebro humano, ou seja, tomar decisões analisando qual seria o melhor caminho.

A Inteligência Artifical faz parte dos estudos de Ciência da Computação e é por esse motivo que vamos dissertar mais sobre ela e como aplicamos em nosso trabalho.

Há muitos exemplos de IA, não podemos esquecer de alguns modelos de máquinas fotográficas que foram programadas pra fazer o foco automático no rosto das pessoas e, em muitas delas, tirar a foto quando encontra um sorriso. Quem nunca usou um editor de textos e alguma frase ou palavra ficou sublinhada, pois bem, os corretores ortográficos dos processadores de texto de computador são produzidos com um sistema inteligente para detectar algum problema de sintaxe na frase e assim, oferecer uma possível correção. Os jogos eletrônicos também são bons exemplos do uso de IA, quem não ficou super entusiasmado quando surgiram os primeiros plays em que os jogadores precisavam apenas de movimentos do corpo para executar o jogo?

E é por esse motivo pelo qual nós escolhemos em fazer um jogo simples, mas porém inteiro baseado em Inteligência Artificial: o Jogo da Velha.

O jogo da velha é baseado na técnica minimax, que nada mais é do que a análise dados pelo computador a fim de se tomar o caminho mais adequado para se ganhar o jogo. A técnica minimax minimiza a perda máxima possível, isto é, analisa as jogadas do oponente e verifica qual o melhor caminho para se ganhar a partida.

Desenvolvemos o Jogo da Velha em Java, pois o Java nos permite a maior manipulaçao dos dados, e customização de um layout bastante amigável. O Java é uma tecnologia usada para desenvolver aplicações que tornam a Web mais divertida e útil.

Ao longo do trabalho dissertaremos mais sobre Inteligência Artificial e todas as técnicas que foram utilizadas para o desenvolvimento do Jogo da Velha.

Fundamentos das técnicas de inteligência artificial

Técnicas de IA são os métodos que podem ser usados ​​para criar e desenvolver programas de computador geralmente vistos como formas de inteligência artificial. Em geral, a inteligência artificial refere-se a um programa que é capaz de imitar ou recriar os processos de pensamento demonstradas pelo cérebro humano. Isso geralmente envolve a resolução de problemas, fazer observações ou receber de entrada para uso em análise ou resolução de problemas, bem como a capacidade de classificar e identificar diferentes objetos e as propriedades desses objetos.

Existem muitas técnicas de inteligência artificial diferentes que podem ser utilizadas por um programador de IA, embora duas dessas técnicas mais comuns sejam redes neurais e sistemas especialistas.

• As redes neurais são programas de computador desenhados em torno dos processos cognitivos utilizados pelo cérebro humano. Essencialmente, uma rede neural é composto por camadas de categorização e métodos pelos quais os objetos podem ser identificados e classificados. Isto é semelhante à ideia de esquema na cognição humana, que permite que as pessoas possam identificar objetos com base em propriedades desses objetos. Novas informações apresentadas à rede neural podem ser analisadas ​​e identificadas com base em critérios previamente inseridos, permitindo que o sistema possa "aprender" novas categorias e identificar objetos conhecidos ou desconhecidos.
• Os sistemas especialistas são construídos em torno de técnicas de IA lógica e declarações "If / Then". Isso geralmente envolve uma grande quantidade de informações que são "ensinadas" ao sistema de computador, o que, em seguida, faz com que o sistema de um especialista em um campo particular seja capaz de tomar decisões baseadas nos dados “aprendidos”. Quando uma nova entrada é introduzida como um pedido de processamento de relatórios financeiros, o sistema especialista pode analisar as informações usando de declarações if / then para limitar a resposta de saída.

Existem também outras técnicas de IA, que são bastante usadas no desenvolvimento de programas envolvendo inteligência artificial, tais como:

• Lógica Fuzzy: tem como objetivo modelar o modo aproximado de raciocínio, tentando imitar a habilidade humana de tomar decisões racionais em um ambiente de incerteza e imprecisão. Deste modo, a Lógica Fuzzy é uma técnica inteligente, que fornece um mecanismo para manipular informações imprecisas – conceitos de pequeno, alto, bom, muito quente, frio – e que permite inferir uma resposta aproximada para uma questão baseada em um conhecimento inexato, incompleto ou não totalmente confiável. Devido as suas características peculiares, a Lógica Fuzzy é capaz de incorporar tanto o conhecimento objetivo, quanto o conhecimento subjetivo. É aplicada em sistemas de controle e de suporte à decisão onde a descrição do problema que são as regras de produção não pode ser feita de forma precisa.
• Algoritmos genéticos: A técnica do Algoritmo Genético (AG) é fundamentada na evolução natural de Darwin, onde os indivíduos mais aptos sobrevivem. O AG é método de busca por soluções baseado em probabilidades, ele não alcança uma solução perfeita, mas procura uma seleção bem próxima a ela. Outros técnicas são aplicadas com base na biologia como o crossover, onde se troca informações de um individuo ao outro, e mutação, onde o individuo sofre uma alteração na sua composição, além da seleção. 
• Raciocínio Baseado em Casos: É um método que tenta encontrar soluções de problemas que já foram resolvidos para novos problemas. O sistema de Raciocínio Baseado em Casos armazena as informações dos problemas solucionados além de registrar se a solução encontrada para tal problema obteve bons resultados. Este tipo de sistema procura por problemas que ainda não foram vistos, de forma que quando encontrado um novo problema, ele busque na sua memória por situações que contenham características semelhantes ao problema novo. Depois de encontrada uma solução já usada, a mesma é alterada para atender as necessidades do problema encontrado e após isso são salvadas as informações do problema com sua respectiva solução e se ela obteve sucesso ou não. Para que o sistema de raciocínio baseado em casos possa obter bons resultados ele precisa ter as informações de cada problema e suas soluções bem detalhadas para que ele consiga distinguir um caso de outro, além de identificar semelhanças de caso para caso.

Escolhemos para este trabalho desenvolver um jogo da velha utilizando técnicas de inteligência artificial, optamos para o mesmo, usar a técnica minmax, minimax, ou teoria da decisão.