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Inteligencia Artificial ( IA )

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Créditos ECTS Departamento Tipo Requisitos Idiomas impartición
6.0 LSI
  • Obligatoria de especialidad (Computación)
Pre-requisit EDA
Pre-correquisit PROP
  • Catalán   
  • Castellano   
  • Inglés   

Profesores

Responsable:   Javier Vazquez Salceda (jvazquez@lsi.upc.edu)
Otros: Alberto Rubio Gimeno (albert@lsi.upc.edu)
Javier Béjar Alonso (bejar@lsi.upc.edu)
Ramon Sangüesa I Sole (sanguesa@lsi.upc.edu)
Dedicación en horas semanales T : 2.0 P : 1.0 L : 1.0 AA : 5.6 AD : 0.4

Competencias Transversales

  • ESPÍRITU EMPRENDEDOR E INNOVADOR

  • G1 - Conocer y comprender la organización de una empresa y las ciencias que rigen su actividad; capacidad de comprender las reglas laborales y las relaciones entre la planificación, las estrategias industriales y comerciales, la calidad y el beneficio. Desarrollar la creatividad, el espíritu emprendedor y la tendencia a la innovación.
  • G1.3 - Ser resolutivo. Utilizar conocimientos y habilidades estratégicas para la creación y gestión de proyectos, aplicar soluciones sistémicas a problemas complejos, y diseñar y gestionar la innovación en la organización. Demostrar flexibilidad y profesionalidad en el desarrollo de su trabajo.
    (Nivel de desarrollo:bastante)
  • TRABAJO EN EQUIPO

  • G5 - Ser capaz de trabajar como miembro de un equipo, ya sea como un miembro más, o realizando tareas de dirección con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles.
  • G5.3 - Identificar los papeles, habilitados y carencias de los diferentes miembros del grupo. Proponer mejoras en la estructura del grupo. Interactuar con eficacia y de forma profesional. Negociar y gestionar conflictos en el grupo. Reconocer y dar soporte o asumir el papel de líder en el grupo de trabajo. Evaluar y presentar los resultados del trabajo de grupo. Representar al grupo en negociaciones con terceros. Capacidad de colaborar en un entorno multidisciplinar. Conocer y saber aplicar las técnicas para promover la creatividad.
    (Nivel de desarrollo:en profundidad)


Competencias Técnicas

  • ESPECIALIDAD DE COMPUTACIÓN

  • CCO2 - Desarrollar de forma efectiva y eficiente los algoritmos y el software apropiados para resolver problemas complejos de computación.
  • CCO2.1 - Demostrar conocimiento de los fundamentos, los paradigmas y las técnicas propias de los sistemas inteligentes y analizar, diseñar y construir sistemas, servicios y aplicaciones informáticas que utilicen estas técnicas en cualquier ámbito de aplicación.
    (Nivel de desarrollo:bastante)
  • CCO2.2 - Capacidad para adquirir, obtener, formalizar y representar el conocimiento humano de una forma computable para la resolución de problemas mediante un sistema informático en cualquier ámbito de aplicación, particularmente los relacionados con aspectos de computación, percepción y actuación en ambientes o entornos inteligentes.
    (Nivel de desarrollo:un poco)
  • CCO2.4 - Demostrar conocimiento y desarrollar técnicas de aprendizaje computacional, y diseñar e implementar aplicaciones y sistemas que las utilicen, incluyendo las dedicadas a la extracción automática de información y conocimiento a partir de grandes volúmenes de datos.
    (Nivel de desarrollo:un poco)

Objetivos Específicos

  1. Conocer los orígenes y las bases de la inteligencia artificial.

    Competencias relacionadas
  2. Entender los conceptos básicos: inteligencia artificial y racionalidad.

    Competencias relacionadas
  3. Conocer diferentes técnicas de resolución de problemas basadas en búsqueda.

    Competencias relacionadas
  4. Entender los conceptos y técnicas de representación del conocimiento.

    Competencias relacionadas
  5. Analizar un problema y determinar qué técnicas de resolución de problemas son las más adecuadas.

    Competencias relacionadas
  6. Analizar las necesidades de conocimiento para resolver un problema.

    Competencias relacionadas
  7. Extraer y representar el conocimiento necesario para construir una aplicación en el ámbito de los sistemas basados en el conocimiento.

    Competencias relacionadas
  8. Analizar un problema y determinar qué técnicas de representación y razonamiento son las más adecuadas.

    Competencias relacionadas
  9. Entender los conceptos y técnicas básicas de planificación.

    Competencias relacionadas
  10. Extraer y representar las acciones necesarias para resolver un problema mediante un planificador.

    Competencias relacionadas
  11. Entender el concepto de aprendizaje y conocer algunos de sus tipos.

    Competencias relacionadas
  12. Entender la relación entre adaptación y aprendizaje.

    Competencias relacionadas
  13. Aplicar técnicas de aprendizaje automático a problemas sencillos.

    Competencias relacionadas
  14. Conocer algunas de las areas de aplicación de la inteligencia artificial.

    Competencias relacionadas

Contenidos

1. Resolución de Problemas mediante Búsqueda

Introducción a las metodologías de resolución automática de problemas: Representación como espacio de estados, algoritmos de búsqueda informada y local, algoritmos genéticos, juegos y problemas de satisfacción de restricciones.

2. Resolución de Problemas mediante Búsqueda

Introducción a las metodologías de resolución automática de problemas: Representación como espacio de estados, algoritmos de búsqueda informada y local, algoritmos genéticos, juegos y problemas de satisfacción de restricciones.

3. Representación del conocimiento y razonamiento

Introducción a las técnicas de representación en el conocimiento. Motivación. Representaciones procedurales y sistemas de producción. Representaciones estructuradas (ontologías). Incertidumbre en el conocimiento.

4. Planificación

Introducción a la resolución de problemas mediante planificación. Planificación lineal y jerárquica. Planificación en entornos deterministas y estocásticos.

5. Aprendizaje Automático

El aprendizaje automático y su papel en sistemas que se adapten al usuario o al entorno. Tipos de aprendizaje. Aprendizaje de árboles de decisión. Redes Neurales Artificiales.

6. Otras técnicas, áreas y aplicaciones de la Inteligencia Artificial

Minería de Datos, Razonamiento Basado en Casos, Razonamiento Cualitativo, Sistemas Multiagente, Tratamiento Automático de Textos y del Habla, Percepción y Visión Automática, Sistemas Recomendadores, Sistemas Tutores Inteligentes, Inteligencia Artificial en entornos de Web Services, Grid Computing y Cloud Computing.

Actividades

Leyenda

ActivitatActividad de tipo Acto evaluativo T P L AA AD
Actividad Actividad de tipo Acto evaluativo Horas de Teoría Horas de Problemas Horas de Laboratorio Horas de Aprendizaje Autónomo Horas de Aprendizaje Dirigido

Introducción a la Inteligencia Artificial T      P      L      AA    AD    Total 
2.0 0.0 0.0 2.0 0.0 4.0

Alumno: El alumno conocerá los orígenes y las bases de la Inteligencia Artificial así como algunas de las áreas de aplicación. Para reforzar el aprendizaje del alumno deberá leer el capítulo 1 del libro de Russel y Norvig, disponible on-line.

Objetivos:

Contenidos
  • 2. Resolución de Problemas mediante Búsqueda
Resolución de Problemas mediante Búsqueda T      P      L      AA    AD    Total 
10.0 6.0 5.0 31.0 0.0 52.0

Alumno: El alumno no sólo deberá atender a las exposiciones del profesor, sino también hacer ejercicios prácticos sobre el uso de los algoritmos de Búsqueda, y participar en las discusiones con el profesor y sus compañeros sobre cuándo es mejor utilizar cada uno de los algoritmos. En el laboratorio el alumno deberá aplicar lo aprendido a un problema de dificultad media.

Objetivos:

Contenidos
  • 1. Resolución de Problemas mediante Búsqueda
Entrega práctica Búsqueda. T      P      L      AA    AD    Total 
- - - 0.0 0.0 0.0

Entrega del informe sobre la práctica de algoritmos de búsqueda que los alumnos han realizado en las sesiones de laboratorio.

Setmana 6
Tipo Examen: Entrevista/Entrega prácticas

Objetivos:
Parcial de IA T      P      L      AA    AD    Total 
1.0 - - 0.0 - 1.0

Parcial sobre resolución de problemas

Setmana 7
Tipo Examen: Control de teoria

Objetivos:
Representación del conocimiento y razonamiento T      P      L      AA    AD    Total 
8.0 5.0 7.0 25.5 0.0 45.5

Alumno: El alumno no sólo deberá atender a las exposiciones del profesor, sino también hacer ejercicios prácticos sobre el uso de las técnicas de Representación del Conocimiento, y participar en las discusiones con el profesor y sus compañeros sobre cuándo es mejor utilizar cada de las técnicas. En el laboratorio el alumno deberá aplicar lo aprendido a un problema de dificultad media.

Objetivos:

Contenidos
  • 3. Representación del conocimiento y razonamiento
Resolución de Problemas mediante Planificación T      P      L      AA    AD    Total 
4.0 2.0 3.0 9.0 0.0 18.0

Alumno: El alumno no sólo deberá atender a las exposiciones del profesor, sino también hacer ejercicios prácticos sobre el uso de los algoritmos de Planificación, y participar en las discusiones con el profesor y sus compañeros sobre cuándo es mejor utilizar cada uno de los algoritmos. En el laboratorio el alumno deberá aplicar lo aprendido a un problema de dificultad baja.

Objetivos:

Contenidos
  • 4. Planificación
Entrega práctica Representación del Conocimiento. T      P      L      AA    AD    Total 
- - - 0.0 0.0 0.0

Entrega del informe de la práctica sobre Representación del Conocimiento que los alumnos han desarrollado en el laboratorio.

Setmana 12
Tipo Examen: Entrevista/Entrega prácticas

Objetivos:
Aprendizaje Automático T      P      L      AA    AD    Total 
3.0 2.0 0.0 9.0 0.0 14.0

Alumno: El alumno no sólo deberá atender a las exposiciones del profesor, sino también hacer ejercicios prácticos sobre el uso de los algoritmos básicos de Aprendizaje Automático, y participar en las discusiones con el profesor y sus compañeros sobre cuándo es mejor utilizar estos algoritmos.

Objetivos:

Contenidos
  • 5. Aprendizaje Automático
Entrega del trabajo de innovación. T      P      L      AA    AD    Total 
- - - 0.0 0.0 0.0

Entrega del informe sobre ejemplos de innovación empresarial relacionada con el uso de técnicas de Inteligencia Artificial.

Setmana 14
Tipo Examen: Entrevista/Entrega prácticas

Objetivos:
Otras técnicas, áreas y aplicaciones de la Inteligencia Artificial T      P      L      AA    AD    Total 
2.0 0.0 0.0 7.5 4.0 13.5

Alumno: El alumno no sólo deberá atender a las exposiciones del profesor, sino también participar en las discusiones con el profesor y sus compañeros sobre el impacto potencial que han tenido las técnicas de Inteligencia Artificial sobre las empresas analizadas en los trabajos de innovación que los alumnos han hecho durante el curso.

Objetivos:

Contenidos
  • 6. Otras técnicas, áreas y aplicaciones de la Inteligencia Artificial
Examen final de IA T      P      L      AA    AD    Total 
- - - 0.0 2.0 2.0

Examen final de todos los contenidos del curso.

Setmana 15-18
Tipo Examen: Examen final

Objetivos:
Total por tipo T      P      L      AA    AD    Total 
30.0 15.0 15.0 84.0 6.0 150.0

Metodología docente

Las clases están divididas en sesiones de teoría, problemas y laboratorio.

En las sesiones de teoría se desarrollarán los conocimientos de la asignatura, intercalando la exposición de nuevo material teórico con ejemplos y la interacción con los alumnos para discutir los conceptos.

Las clases de problemas permitirán profundizar en las técnicas y algoritmos explicados en las sesiones de teoría. Se estimulará la participación del alumno para comentar las alternativas posibles.

En las clases de laboratorio se desarrollarán pequeñas prácticas utilizando herramientas y lenguajes propios de la Inteligencia Artificial que permitirán practicar y reforzar los conocimientos de las clases de teoría.

Método evaluativo

Tipo de evaluación

Asignatura que se evalua en periodo de examenes

La evaluación constará de un examen parcial, un examen final, una nota del trabajo sobre innovación y una nota de laboratorio.

El examen parcial no es liberador de materia y se hará en horas de clase. Las personas que no aprueben o no hagan el examen parcial serán evaluadas sólo con la nota del examen final.

La nota del trabajo sobre innovación provendrá de un trabajo en grupos donde hay que buscar ejemplos de innovación empresarial relacionada con el uso de técnicas de Inteligencia Artificial, y que se presentará en clase.

La nota de laboratorio provendrá de los informes que se harán de las prácticas realizadas.

El cálculo de la nota final se hará de la siguiente manera:

NP = nota del parcial
NF = nota del examen final
NL = nota de laboratorio
NI = nota del trabajo de innovación

NOTA = max ((NP*0.3 + NF*0.4), NF*0.7) + NL*0.25 + NI*0.05

Evaluación de las competencias

La evaluación de la competencia sobre espíritu emprendedor e innovador se basa en el trabajo realizado durante las prácticas de laboratorio y el trabajo de innovación. La nota ABCD se calcula a partir de una rúbrica detallada que se dará a los alumnos al inicio del curso.

La evaluación de la competencia sobre trabajo en equipo también se basa en el trabajo realizado durante las prácticas de laboratorio y el trabajo de innovación. La nota ABCD se calcula a partir de una rúbrica detallada que se dará a los alumnos al inicio del curso.

Peso de las competéncias transversales en la evaluación de la parte específica de la asignatura

  • 5.0 % - Ser resolutivo. Utilizar conocimientos y habilidades estratégicas para la creación y gestión de proyectos, aplicar soluciones sistémicas a problemas complejos, y diseñar y gestionar la innovación en la organización. Demostrar flexibilidad y profesionalidad en el desarrollo de su trabajo.
  • 5.0 % - Identificar los papeles, habilitados y carencias de los diferentes miembros del grupo. Proponer mejoras en la estructura del grupo. Interactuar con eficacia y de forma profesional. Negociar y gestionar conflictos en el grupo. Reconocer y dar soporte o asumir el papel de líder en el grupo de trabajo. Evaluar y presentar los resultados del trabajo de grupo. Representar al grupo en negociaciones con terceros. Capacidad de colaborar en un entorno multidisciplinar. Conocer y saber aplicar las técnicas para promover la creatividad.

Bibliografía básica

  • RUSSELL, Stuart; NORVIG, Peter , Artificial Intelligence: A Modern Approach (third edition) , Prentice Hall , 2009 .


  • BRACHMAN, Ronald; LEVESQUE, Hector , Knowledge Representation and Reasoning , Morgan Kaufmann , 2004 .


  • LUGER, George F. , Artificial Intelligence : structures and strategies for complex problem solving, , Addison Wesley Longman , 2005 .


  • KOLLER, Daphne; FRIEDMAN, Nir , Probabilistic Graphical Models: Principles and Techniques , The MIT press , 2009 .


Bibliografía complementária

  • NILSSON, Nils J. , Artificial Intelligence : a new synthesis , Morgan Kaufmann Publishers , 1998 .


  • ESCOLANO, Francisco; CAZORLA, M.; ALFONSO, M.; COLOMINA, O.; LOZANO, M. , Inteligencia artificial : modelos, técnicas y áreas de aplicación , Thomson , 2003 .


  • GONZALEZ, Avelino J.; DANKEL, Douglas D. , The Engineering of knowledge-based systems : theory and practice , Prentice Hall , 1993 .


  • DECHTER, Rina , Constraint processing , Morgan Kaufmann Publishers , 2003 .


  • MITCHELL, Tom M. , Machine learning , The McGraw-Hill Companies , 1997 .


  • HECHT-NIELSEN, Robert , Neurocomputing , Addison-Wesley , 1990 .


Enlaces web

  1. Abrir una ventana http://www.cs.berkeley.edu/%7Erussell/aima1e/chapter01.pdf
    Capítol 1 del libre "Artificial Intelligence: A Modern Approach".
  2. Abrir una ventana http://en.wikipedia.org/wiki/Turing_test
    El test de Turing.
  3. Abrir una ventana http://plato.stanford.edu/entries/chinese-room/
    La habitació xinesa.
  4. Abrir una ventana http://protege.stanford.edu/publications/ontology_development/ontology101.pdf
    Tutorial sobre creació d'ontologies: "Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology".

Capacidades prévias

Capacidades previas sobre Lógica adquiridas en la asignatura Fundamentos Matemáticos (FM):
- Conocimiento de los conceptos básicos de lógica de proposiciones y predicados
- Capacidad de formular un problema en términos lógicos.
- Conocimientos sobre Inferencia lógica y resolución. Entender las estrategias de resolución.

Capacidades previas sobre Algorítmica adquiridas en la asignatura Estructura de Datos y Algoritmos (EDA):
- Conocimiento de las estructuras de árboles y grafos,
- Conocimiento de los algoritmos de recorrido y búsqueda sobre árboles y grafos.
- Nociones básicas de complejidad algorítmica.

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