Kunstmatige intelligentie

Het vak Kunstmatige intelligentie, ook wel AI (van Artificial Intelligence) genoemd, wordt verzorgd door dr. W.A. (Walter) Kosters, geassisteerd door drs. J.F.J. (Jeroen) Laros, en wordt in het voorjaar van 2009 gegeven. Eerstvolgende keer daarna: voorjaar 2010.
Data 2010: college: dinsdagen 2 februari - 4 mei 2010 (dinsdag 6 april is werkcollege), 13.45-15.30 uur; werkcollege: maandagen 22 februari, 15 maart en 3 mei 2010, 13.45-15.30 uur; tentamen: woensdag 23 juni 2010, 14.00-17.00 uur en vrijdag 13 augustus, 14.00 -17.00 uur.

Note that the course is in DUTCH.

Collegetijden: dinsdagen, van 13.45 tot 15.30 uur, in zaal 174 van het Snellius, het gebouw van Wiskunde en Informatica, Niels Bohrweg 1, Leiden. Data: 3 februari tot en met 28 april 2009. Direct aansluitend aan de colleges is er uitgebreid gelegenheid vragen te stellen, met name over de programmeeropgaven, tijdens een kort "vragenuur".
Er zijn vier werkcolleges gepland: maandagen 23 februari, 16 maart, 6 april en 4 mei 2009, steeds van 13.45 tot 15.30 uur, in zaal 312. Er wordt hier gewerkt aan kleine opgaven, aan oude tentamenopgaven en wellicht ook aan de verslagen van de programmeeropgaven. Onderwerpen voor deze werkcolleges:

Het vak levert 6 (zes) ECTS punten op. Naast het voldoende maken van het tentamen is het hiervoor ook nodig het practicum voldoende te hebben. Het eindcijfer wordt voor 99% bepaald door het tentamencijfer, eventueel enigszins afgerond in de richting van het gemiddelde practicumresultaat, mits beide voldoende zijn. Ten einde het practicum voldoende te maken, moeten de vier opgaven alle met minstens een 6 of een "OK" beoordeeld zijn. Als een opgave niet aan de eisen voldoet, moet deze zo snel mogelijk worden aangevuld.
Het college is in eerste instantie bedoeld voor tweede- en hogerejaars studenten Informatica, maar is ook interessant voor andere belangstellenden; voorkennis van de programmeertaal C++ is sterk aan te raden.

Tentamendata

De tentamendata in 2009 zijn:

Alle cijfers (college voorjaar 2009) zijn te zijner tijd hier te vinden.

Materiaal

BOEK RN Gebruik wordt gemaakt van het boek Artificial intelligence, A modern approach van Stuart J. Russell en Peter Norvig, second edition, Prentice Hall, 2003. Het kost in de winkel circa 60 euro; soms is de versie met slappe kaft goedkoper.
In het bijzonder worden uit dit boek de volgende hoofdstukken behandeld: 1 (Introduction; lezen), 2 (Intelligent agents; lezen), 3 (Solving problems by searching; uitgebreid), 4 (Informed search and exploration; uitgebreid), 5 (Constraint satisfaction problems; uitgebreid), 6 (Adversarial search; uitgebreid), 7 (Logical agents; lezen, met name Wumpus), 8 (First order logic; lezen, met name Wumpus), 14 (Probabilistic reasoning; uitgebreid; lees ook 13, Uncertainty), 18 (Learning from observations; uitgebreid, met name beslissingsbomen), 19.1 (Knowledge in learning; lezen), 20.5 (Statistical learning methods; uitgebreid: neurale netwerken), 21.1,2,3 (Reinforcement learning, geillustreerd met 17.1,2; uitgebreid, aangevuld met 4.3 Genetische algoritmen) en 25 (Robotics; lezen, + concreet robot-programma), grotendeels in deze volgorde. Lees ook eens Hoofdstuk 26 (Philosophical foundations).
Daarnaast werd in voorgaande jaren nog speciaal aandacht besteed aan het onderwerp Data mining, maar aangezien er nu een apart derdejaars vak is met die titel ...

Overige literatuur (niet kopen — tenzij je erg veel geld hebt):

Archief

Handiger: bekijk de Compilatie 2001-2007 (in PDF, 18 pagina's); enkele antwoorden (in PDF). Deze opgaven zijn ook verwerkt in de opgaven voor de werkcolleges.

Er is meer informatie te vinden over het college de afgelopen jaren.
Let op: vanaf voorjaar 2005 hoort het onderwerp Data mining niet meer bij de tentamenstof.

Het practicum

 Voor iedere practicumopgave moeten worden ingeleverd: een minstens drie pagina's (laten we zeggen vijf pagina's, afgezien van de Appendix) tellend verslag in LaTeX (dit is een GROTE tekst in PDF; zie ook hier voor een zeer korte inleiding, en daar voor een langere; of een heel korte zichzelf uitleggende voorbeeldfile; of een leuke, uitgebreide, Vlaamse handleiding), en een werkend programma (digitaal (mailen aan de docent) en uitgeprint in de Appendix van het verslag; stuur geen LaTeX/PS/PDF-files en ook geen executables). Het verslag moet een duidelijke opbouw hebben, bijvoorbeeld:
  1. Inleiding ("dit is de tweede opdracht van het college ...")
  2. Uitleg probleem (plaatje; "de spelregels zijn ...", gebruikte definities)
  3. Theorie ("stelling zegt dat ...")
  4. Aanpak (plaatje; "een drielaags neuraal netwerk ...")
  5. Implementatie ("een dubbel array"; kort)
  6. Experimenten (tabel, grafiek)
  7. Conclusie ("ging fout als de testopstelling niet verlicht was")
  8. Referenties (genummerd; naar alle wordt verwezen; "handleiding Lego-robots ...", "Russell en Norvig ...")
    Een fatsoenlijke referentie ziet er uit als:
    [1] S.J. Russell en P. Norvig, Artificial intelligence, A modern approach, second edition, Prentice Hall, 2003
  9. Appendix: het programma; tip: vervang tabs door spaties, kies kleiner lettertype, en zet het tussen \begin{verbatim} en \end{verbatim}; liefhebbers: gebruik package verbatim en het commando \verbatiminput{eigen.file}
Er is een klein skelet voor de verslagen: verslag.tex, dat deze PDF-versie op kan leveren. Zie ook diverse opmerkingen.

De deadlines zijn strikt, overleg eventueel met de docent(en). Voor alle opdrachten geldt dat ze nog voorlopig zijn, aanvullingen tijdens het semester zullen zeker voorkomen. Eigen initiatief wordt —na overleg— op prijs gesteld.
De opgaven worden per stuk als volgt beoordeeld: er wordt gekeken naar het verslag en het programma (met name werking en leesbaarheid); originaliteit beinvloedt de eind-afronding. De cijfers zijn hier te vinden. Oude cijfers: bij de docent.
Het practicum bestaat zoals gezegd uit vier opgaven:

  1. SameGame; deadline dinsdag 24 februari 2009
    Schrijf in C++ een Samegame-programma. Zie verder hier.
  2. Robotica; deadline dinsdag 17 maart 2009
    Schrijf een aantal bots voor RoboCom. Zie verder hier.
  3. Neuraal netwerk; deadline dinsdag 7 april 2009
    Schrijf in C++ een neuraal netwerk, dat een schaak-eindspel (koning en toren tegen koning) classificeert. Meer informatie hier.
  4. Genetisch algoritme; deadline maandag 4 mei 2009
    Schrijf in C++ een Genetisch algoritme, dat een Sudoku zo goed mogelijk oplost. Meer informatie hier.

De colleges

 Tijdens de colleges wordt het volgende behandeld. Het programma is uiteraard voorlopig, zelfs als het semester voorbij is — op deze webpagina is steeds de meest actuele versie te vinden. Voor sheets van voorgaande jaren raadplege men de oude pagina's. Tijdens de colleges vinden ook discussies plaats over de genoemde hoofdstukken van Russell/Norvig. De sheets zijn voornamelijk gebaseerd op die van deze beide heren, en op sheets die vorige docenten fabriceerden.
En voor de liefhebbers: alle 347 sheets (in PDF, 2 MB; versie 2009).
Er wordt op het tentamen vanzelfsprekend nog wel eens iets gevraagd wat niet (letterlijk) op de sheets staat ...

  1. dinsdag 3 februari 2009
    Algemene introductie; het practicum, met name de eerste opgave.
    Hoofdstuk 1 (Introductie) in vogelvlucht, zie de sheets:
        Introductie

    leuk leesvoer
     
    Alan M. Turing, Computing machinery and intelligence
    Mind 59 (1950) 433-460
    doi:10.1093/mind/LIX.236.433; ophalen vanaf een PC binnen de universiteit 
     
     
    Jason Hutchens, How to pass the Turing test by cheating
    Technical report, 1997
     

  2. dinsdag 10 februari 2009
    Hoofdstuk 2 (Intelligente agenten), zie de sheets:
         Intelligente agenten

  3. dinsdag 17 februari 2009
    Hoofdstuk 3 (Probleemoplossen en zoeken), zie de sheets:
         Probleemoplossen en zoeken

    Denk ook aan het werkcollege van maandag 23 februari 2009, maak Opgaven 1!

  4. dinsdag 24 februari 2009
    Robotica, in het bijzonder RoboCom. Lees ook Hoofdstuk 25 (Robotica) van Russell en Norvig.
    Dit alles ten behoeve van de tweede practicum-opgave.
    Zie ook de sheets:
         Robotica
    Hoofdstuk 3, vervolg.

    leuk leesvoer
     
    Rodney A. Brooks, Intelligence without representation
    Artificial Intelligence 47 (1991) 139-159
    doi:10.1016/0004-3702(91)90053-M; ophalen vanaf een PC binnen de universiteit 
     

  5. dinsdag 3 maart 2009
    Hoofdstuk 4 (Gericht zoeken), zie de sheets:
         Gericht zoeken

  6. dinsdag 10 maart 2009
    Hoofdstuk 4, vervolg.
    Hoofdstuk 5 (Constraint Satisfaction Problemen), zie de sheets:
         CSP's

    Denk ook aan het werkcollege van maandag 16 maart 2009, maak Opgaven 2!

  7. dinsdag 17 maart 2009
    Algemene informatie over de derde practicum-opgave; Perl.
    Hoofdstuk 20.5 (Neurale netwerken), zie de sheets:
         Neurale netwerken

    leuk leesvoer
     
    W.S. Noble, What is a support vector machine?
    Nature Biotechnology 24 (2006) 1565-1567
    doi:10.1038/nbt1206-1565; ophalen vanaf een PC binnen de universiteit 
     

  8. dinsdag 24 maart 2009
    Hoofdstuk 6 (Spel(l)en), zie de sheets:
         Spel(l)en

    leuk leesvoer
     
    H.J. van den Herik, J.W.H.M. Uiterwijk en J. van Rijswijck, Games solved: Now and in the future 
    Artificial Intelligence 134 (2002) 277-311
    doi:10.1016/S0004-3702(01)00152-7; ophalen vanaf een PC binnen de universiteit
     

  9. dinsdag 31 maart 2009
    Hoofdstukken 7 (Logisch redenerende agenten), 8 (Eerste orde logica) en 10.3, zie de sheets:
         Logische agenten

    Denk ook aan het werkcollege van maandag 6 april 2009, maak Opgaven 3!

  10. dinsdag 7 april 2009
    Algemene informatie over de vierde practicum-opgave.
    Hoofdstuk 4.3 (Genetische algoritmen), zie de sheets:
         Genetische algoritmen

  11. dinsdag 14 april 2009
    Hoofdstuk 18 (Leren van/uit observaties), met name ID3, en Hoofdstuk 19.1, kort;
    Hoofdstuk 21.1,2,3 (Reinforcement leren, geillustreerd met 17.1,2 (deels)); zie de sheets:
         Leren

  12. dinsdag 21 april 2009
    Hoofdstuk 13 (Onzekerheid; kort) en Hoofdstuk 14 (Bayesiaanse netwerken), zie de sheets:
         Bayesiaanse netwerken

  13. dinsdag 28 april 2009, 11.15-13.00 uur
    Vervolg (Leren) plus van alles.

    Denk ook aan het werkcollege van maandag 4 mei 2009, maak Opgaven 4!

Genoemde hoofdstukken komen steeds uit het boek van Russell en Norvig, tweede druk — met dank voor een flink gedeelte van de sheets en veel plaatjes.

Vragen en/of opmerkingen kunnen worden gestuurd naar: kosters@liacs.nl.

24 juni 2009 — http://www.liacs.nl/home/kosters/AI/jaar2009.html