
1. Introducció a la intel·ligència artificial
Models d’intel·ligència artificial
Què és la intel·ligència artificial?
| Intel·ligència | La intel·ligència és la capacitat d’aprendre, comprendre i resoldre problemes. |
| Intel·ligència artificial | La intel·ligència artificial estudia i construeix sistemes capaços de percebre, raonar, aprendre o actuar per assolir objectius. |
| Màquina intel·ligent | Un sistema intel·ligent utilitza informació de l’entorn per seleccionar accions orientades a un objectiu. |

Agents intel·ligents (I)
- Un agent percep l’entorn mitjançant sensors i hi actua amb actuadors.
- Un agent racional selecciona accions per maximitzar el rendiment esperat amb la informació disponible.
- L’objectiu descriu què es vol aconseguir.
- La mesura de rendiment permet avaluar el resultat: per exemple, neteja, temps i energia consumida.

Agents intel·ligents (II)
- L’assignatura tracta sobre la construcció d’agents intel·ligents.
- Veurem:
- Diferents tècniques per a construir agents intel·ligents.
- Els seus avantatges i inconvenients.
- Els seus camps d’aplicació.
- Els seus riscos i reptes ètics.

Una mica d’història

1950: Alan Turing
- Turing publica Computing Machinery and Intelligence.
- Proposa substituir «poden pensar les màquines?» pel joc d’imitació, una prova del comportament observable.
- La prova avalua la capacitat de conversar de manera semblant a una persona.
- Superar-la no demostra, per si sol, consciència o comprensió.
Font: Turing (1950).

El test
- En la versió habitual, una persona conversa per escrit amb un humà i una màquina, sense veure’ls.
- Ha d’identificar quin interlocutor és la màquina a partir de les respostes.
- El resultat depén de les preguntes, el temps i les condicions de la prova.
- Imitar una conversa humana no equival a demostrar totes les capacitats intel·lectuals humanes.
Font: Turing (1950).
La pregunta de Turing
- Pregunta inicial: «Poden pensar les màquines?»
- Dificultat: no hi ha una definició única i operativa de «pensar».
- Proposta: estudiar si una màquina pot participar amb èxit en el joc d’imitació.
- Abast: és un criteri de comportament en una situació concreta, no una prova general de consciència.
Aquest resum és una paràfrasi de l’article, no una citació literal.
Font: Turing (1950), apartats 1 i 6.

1955–1974: Els inicis
- 1955: McCarthy i col·laboradors utilitzen el terme intel·ligència artificial en la proposta de Dartmouth.
- 1956: se celebra la trobada de Dartmouth.
- 1958: Rosenblatt publica el seu treball sobre el perceptró, un model que aprén a classificar.
- Les primeres demostracions generen expectatives que superen les capacitats dels sistemes de l’època.
Fonts: Dartmouth (1955), Rosenblatt (1958).

1974–1993: Expectatives i límits
- Els hiverns de la IA són períodes de desencantament i reducció del finançament.
- Als anys 80 creix l’ús comercial dels sistemes experts, amb antecedents com DENDRAL als anys 60.
- Recollir i mantenir el coneixement expert resulta costós.
- Les dificultats comercials no fan desaparèixer la recerca ni els sistemes basats en regles.
Font: Història de DENDRAL i dels sistemes experts.

1997: Deep Blue
- Deep Blue, d’IBM, derrota el campió mundial Garri Kaspàrov en un matx d’escacs.
- Combina cerca, avaluació de posicions i maquinari especialitzat.
- Mostra que una màquina pot superar els millors humans en una tasca delimitada.
- Guanyar als escacs no demostra intel·ligència general.
Font: IBM: Deep Blue.

2002: Roomba
- iRobot llança Roomba el 2002 i contribueix a popularitzar els robots aspiradors domèstics.
- Combina sensors i accions per netejar el terra i reaccionar davant d’obstacles.
- L’autonomia no elimina el manteniment ni la preparació de l’entorn per part de l’usuari.
- Les funcions, com el retorn a la base o la creació de mapes, depenen del model i la generació.
Font: Història d’iRobot.

2004–2005: DARPA Grand Challenge
- El 2004, 15 vehicles intenten recórrer autònomament una ruta desèrtica d’uns 229 km.
- Cap vehicle completa el recorregut.
- El 2005, cinc equips completen una nova ruta d’uns 212 km.
- El repte impulsa la integració de percepció, planificació i control per a la conducció autònoma.
Fonts: DARPA: 2004, DARPA: 2005.

2011: Watson
- Watson, d’IBM, guanya a Ken Jennings i Brad Rutter en una competició de Jeopardy!.
- Processa preguntes en llenguatge natural i busca possibles respostes.
- Combina evidències i estima la confiança de cada resposta.
- L’èxit en el concurs no implica que comprenga qualsevol situació com una persona.
Font: IBM: Watson a Jeopardy!.

2016: AlphaGo
- AlphaGo derrota Lee Sedol per 4–1 en un matx de Go.
- Combina xarxes neuronals, aprenentatge per reforç i cerca.
- El moviment 37 de la segona partida exemplifica una jugada sorprenent per als experts.
- Assolir un nivell superhumà no significa haver resolt matemàticament el joc.
Font: Google DeepMind: AlphaGo.

2017: AlphaGo Zero
- Parteix de les regles del Go, sense entrenar-se amb partides humanes.
- Aprén jugant contra si mateix mitjançant aprenentatge per reforç.
- Combina una xarxa neuronal amb cerca per seleccionar jugades.
- Després de tres dies d’entrenament, supera per 100–0 la versió d’AlphaGo que havia derrotat Lee Sedol.
Font: Silver i Hassabis (2017).

2020: GPT-3
- Model de llenguatge autoregressiu de la família GPT, basat en Transformers.
- La versió més gran presentada té 175.000 milions de paràmetres.
- Genera text predient el token següent a partir del context.
- Pot fer tasques com traducció i resposta a preguntes amb instruccions i exemples dins del context, sense actualitzar els pesos.
Font: Brown i col·laboradors (2020).

2021: DALL·E
- El primer DALL·E genera imatges a partir de descripcions textuals.
- Utilitza un Transformer que modela seqüències de tokens de text i d’imatge.
- El model té 12.000 milions de paràmetres: aquesta xifra no és la mida d’una base de dades en GB.
- S’entrena amb parelles de text i imatge.
Font: Ramesh i col·laboradors (2021).

2023: GPT-4
- L’informe de 2023 presenta un model basat en Transformers que accepta text i imatges i produeix text.
- Pot generar explicacions, resums i codi; això no equival a generar directament imatges o àudio.
- L’informe no publica el nombre de paràmetres.
- Pot produir errors i informació inventada, encara que la resposta semble convincent.
Font: Informe tècnic de GPT-4 (2023).

Situació actual
- Els sistemes d’IA poden treballar amb text, imatges, àudio, prediccions o accions, segons el model i la tasca.
- Les seues capacitats i limitacions varien: un bon resultat en una prova no garanteix el mateix rendiment en qualsevol context.
- Per valorar una aplicació, pregunta’t què fa, amb quines dades i en quines condicions.

Món laboral
- La IA pot automatitzar, complementar o reorganitzar tasques. Exposició potencial no és una predicció de llocs de treball que desapareixeran.
- Segons l’OIT (2025), una de cada quatre persones treballadores està en una ocupació amb algun grau d’exposició a la IA generativa. L’estudi apunta que és més probable que moltes ocupacions es transformen que no que desapareguen.
- L’OCDE compara capacitats de la IA amb tasques de les ocupacions; els efectes reals també depenen de l’adopció, la regulació i les decisions de cada organització i societat.
- Per valorar un cas concret, analitza quines tasques canvien, qui n’assumeix les conseqüències i quines competències o controls calen.

Tenim ja una màquina intel·ligent?

Intel·ligència humana (I)
- És una capacitat molt complexa, com a resultat de milions d’anys d’evolució.
- Alguns dels aspectes de la intel·ligència humana:
- Aprendre
- Resoldre problemes
- Adaptar-se a nous entorns
- Prendre decisions
- Comunicar-se i col·laborar amb altres humans
- Sentir emocions
Intel·ligència humana (II)
- La intel·ligència humana implica percepció, memòria, aprenentatge, raonament i interacció social.
- Aquests processos es relacionen entre si i amb l’experiència de cada persona.
- Els models computacionals permeten estudiar i reproduir aspectes concrets d’aquestes capacitats.
- Resoldre una tasca amb èxit no implica utilitzar els mateixos mecanismes que una persona.
- Com podem avaluar les capacitats i els límits d’un sistema?

Intel·ligència computacional
- La IA estudia i construeix sistemes capaços de percebre, raonar, aprendre o actuar per assolir objectius.
- Alguns enfocaments s’inspiren en la intel·ligència humana; altres busquen solucions diferents.
- Avaluem els sistemes segons les tasques que resolen i les condicions en què funcionen.
- És un camp de la informàtica amb aportacions de les matemàtiques, la psicologia i altres disciplines.
Intel·ligència humana i artificial
| Aspecte | Persones | Sistemes d’IA |
|---|---|---|
| Aprenentatge | Experiència, cos i interacció social | Dades, regles i interacció, segons el sistema |
| Adaptació | Transferència entre contextos | Variable; cal avaluar-la en cada tasca |
| Decisions | Raonament, emocions i biaixos | Objectius definits, aproximacions i biaixos |
| Limitacions | Errors i recursos limitats | Errors i dependència del disseny i les dades |
El rendiment observable no demostra, per si sol, consciència o experiència subjectiva.
IA estreta, IA general i IA forta
- IA estreta: especialitzada en tasques o dominis delimitats; pot superar el rendiment humà en aquests àmbits.
- IA general (AGI): capacitat d’aprendre i transferir coneixement entre una gran varietat de tasques. La definició i l’avaluació són objecte de debat.
- IA forta, en sentit filosòfic: tesi que un sistema computacional pot tenir comprensió o estats mentals reals.
- Són distincions diferents: amplitud de capacitats i naturalesa de la comprensió. No convé usar «general» i «forta» com a sinònims automàtics.
Font: McCarthy sobre el debat de la IA forta.

Racionalitat
Què és una decisió racional?
- Un agent racional selecciona l’acció amb més utilitat o rendiment esperat, segons la informació disponible.
- Cal considerar els possibles resultats, les seues probabilitats, els costos i les restriccions.
- Exemple: un robot pot triar una ruta més llarga si redueix prou el risc de col·lisió.
- Racionalitat no significa omniscència: una bona decisió pot tenir un resultat desfavorable.
Font: Poole i Mackworth: utilitat esperada.

Paradigmes de la IA

Definicions
- Un paradigma és un enfocament per a representar i resoldre problemes.
- En IA podem destacar els enfocaments simbòlic, connexionista i estadístic.
- Aquesta classificació és orientativa: els enfocaments se solapen i es poden combinar.
- Per exemple, una xarxa neuronal també es pot entrenar amb mètodes estadístics.

Paradigma simbòlic
- Representa coneixement explícit amb símbols, fets, relacions i regles.
- Manipula aquestes representacions per inferir conclusions o construir plans.
- La validesa dels resultats depén del coneixement i de les regles utilitzades.
- Exemples: sistemes basats en regles, planificació i raonament lògic.

Paradigma connexionista
- Utilitza xarxes de neurones artificials, unitats de càlcul interconnectades.
- Ajusta els pesos de les connexions durant l’aprenentatge.
- La inspiració biològica és parcial: aquestes xarxes no reprodueixen fidelment el cervell.
- Aplicacions: reconeixement d’imatges, llenguatge i control.
Font: Stanford CS231n: neurones artificials.

Paradigma estadístic
- Utilitza models estadístics i probabilístics per a analitzar dades i representar la incertesa.
- Estima patrons o relacions i avalua les prediccions amb dades.
- La qualitat depén de les dades, dels supòsits del model i del context d’ús.
- Es combina amb altres enfocaments, incloses les xarxes neuronals.
- Exemples: classificació, regressió i agrupament.

Tècniques de la IA
Definicions
- Tècnica: Conjunt de procediments o recursos que s’han d’aplicar per a aconseguir un objectiu.
- Tècniques de la IA: Conjunt de tècniques, algorismes i mètodes que s’apliquen per a resoldre problemes d’IA.
- Una tècnica pot combinar idees de diferents paradigmes.
Tècniques de la IA
- Algunes de les tècniques més utilitzades són:
- Sistemes experts
- Xarxes neuronals
- Algorismes genètics
- Sistemes multiagent
- Algorismes de cerca
- Algorismes de planificació
- Algorismes d’aprenentatge

Sistemes experts
- Un sistema expert utilitza coneixement especialitzat per resoldre problemes en un domini concret.
- Combina una representació del coneixement amb mecanismes de raonament.
- Pot donar suport a tasques que requereixen experiència, però els resultats depenen de la qualitat del coneixement incorporat.
Sistemes experts (II)
Sistemes basats en casos
- S’intenta resoldre un problema a partir de casos similars resolts anteriorment.
- Es recuperen casos similars i s’adapten a la nova situació.
- Una vegada solucionat el problema, el cas es guarda per a utilitzar-lo en el futur.
- Els casos nous, una vegada revisats, poden ampliar el coneixement reutilitzable del sistema.
- Camps d’aplicació: Medicina, enginyeria, disseny, etc.
Sistemes experts (III)
Sistemes basats en regles
- La base de coneixement conté fets i regles, sovint definits amb ajuda d’experts.
- El motor d’inferència aplica les regles per derivar nous fets o conclusions.
- Exemple: «si el sòl està sec, cal regar» + «el sòl està sec» → «cal regar».
- Inferir conclusions no és el mateix que aprendre o generar noves regles.
- Aplicacions: diagnòstic, control de processos i suport a decisions.
Font: Poole i Mackworth: inferència amb clàusules definides.
Sistemes experts (IV)
Sistemes basats en lògica difusa
- Representen conceptes graduals, com «temperatura alta» o «velocitat baixa».
- Un grau de pertinença entre 0 i 1 indica fins a quin punt un valor encaixa en un conjunt difús.
- Exemple: 28 °C pot pertànyer a «calor» amb grau 0,7, segons la funció definida. No significa un 70 % de probabilitat que faça calor.
- Les regles s’activen gradualment i combinen els seus resultats.
- Aplicacions: control de temperatura, robòtica i altres sistemes de control.
Font: Fuzzy sets, Scholarpedia.

Xarxes neuronals
- Models formats per unitats de càlcul i connexions amb pesos que s’ajusten durant l’entrenament.
- En una xarxa de propagació endavant, la informació va de l’entrada a l’eixida sense cicles.
- En un perceptró multicapa, cada capa transforma l’eixida de l’anterior.
- Altres arquitectures incorporen recurrència o connexions entre capes no consecutives.
- Aplicacions: classificació, regressió i generació de contingut.
Font: Deep Learning, capítol 6.
Tipus de xarxes neuronals
- Perceptró: model senzill de classificació amb una frontera de decisió lineal.
- Xarxes profundes: combinen múltiples capes de transformació per aprendre representacions.
- Xarxes recurrents: mantenen un estat que s’actualitza en processar una seqüència.
- Xarxes convolucionals: utilitzen filtres compartits per detectar patrons locals, per exemple en imatges.
Aquestes categories se solapen: una xarxa convolucional o recurrent també pot ser profunda.

Algorismes genètics
- Els algorismes genètics són una tècnica d’optimització basada en la teoria de l’evolució de Darwin.
- Es tracta de generar una població d’individus i aplicar-los operadors genètics.
- La selecció afavoreix els individus amb millor valor de la funció d’aptitud, definida segons el problema.
- Útils per a resoldre problemes d’optimització i de cerca.

Sistemes multiagent
- Un sistema multiagent és un sistema compost per diversos agents que interactuen entre ells.
- Un agent és un sistema computacional que actua en un entorn.
- Els agents poden ser reactius, deliberatius o socials.
- Útils per a resoldre problemes de planificació, disseny, control, etc.

Algorismes de cerca
- Exploren estats i accions per trobar una solució.
- Cerca no informada: no utilitza una estimació heurística del cost restant.
- Amplada, profunditat, profunditat limitada, aprofundiment iteratiu i cost uniforme.
- Cerca informada: utilitza una heurística per orientar l’exploració.
- Cerca voraç i A*.
- Cost uniforme ordena pel cost acumulat; A* combina aquest cost amb l’estimació del cost restant.
Font: Poole i Mackworth: cerca A*.

Algorismes d’aprenentatge
- Ajusten un model a partir de dades o de la interacció amb un entorn.
- Supervisat: aprén amb exemples que inclouen la resposta esperada; classificació i regressió.
- No supervisat: busca estructura en dades sense respostes etiquetades; per exemple, agrupament.
- Per reforç: aprén a seleccionar accions a partir de recompenses; per exemple, Q-learning.

Aplicacions de la IA

Robòtica
- La robòtica és una de les aplicacions més conegudes de la IA.
- La robòtica estudia el disseny, la construcció i el control de robots.
- Un robot és un sistema físic programable que actua sobre el seu entorn.
- Els robots poden ser autònoms o teleoperats.
- Camps d’aplicació: Indústria, sanitat, exploració espacial, militar, domèstic, etc.

Processament del llenguatge natural
- El PLN estudia mètodes per a analitzar, representar i generar llenguatge humà.
- El context i l’ambigüitat fan que una mateixa expressió puga tenir interpretacions diferents.
- Les respostes d’un sistema poden ser útils sense implicar comprensió humana.
- Aplicacions: traducció automàtica, resum de textos, classificació de documents i assistents conversacionals.

Visió per computador
- Extrau i interpreta informació d’imatges i vídeos per resoldre tasques concretes.
- Classificació: assigna una categoria a una imatge.
- Detecció i segmentació: localitzen objectes o assignen categories als píxels.
- Aplicacions: inspecció industrial, seguiment d’objectes i reconstrucció 3D.
- Els resultats poden canviar amb la il·luminació, el punt de vista i la qualitat de la imatge.

Sistemes de recomanació
- Un sistema de recomanació és un sistema que recomana un conjunt d’elements a un usuari.
- Els humans utilitzem la recomanació per a prendre decisions.
- L’accés a grans quantitats de dades ha fet que els sistemes de recomanació siguen cada vegada més importants.
- Camps d’aplicació: Recomanació de productes, recomanació de música, recomanació de pel·lícules, recomanació de llibres, recomanació de notícies, etc.

Jocs
- Els jocs ens serveixen per a entendre la intel·ligència.
- Els humans utilitzem els jocs per a aprendre, per a divertir-nos i per a competir.
- Les regles i els resultats mesurables fan dels jocs un bon banc de proves per a la IA.
- Camps d’aplicació: Jocs de tauler, jocs de cartes, jocs de rol, jocs d’estratègia, etc.

Altres aplicacions
- Medicina: suport al diagnòstic, cirurgia assistida i medicina personalitzada.
- Enginyeria: Disseny, control de processos.
- Finances: Predicció de mercats, recomanació d’inversions.
- Àmbit militar: drons i sistemes autònoms.
- Àmbit domèstic: robots, assistents virtuals i domòtica.
- Transport: Vehicles autònoms, planificació de rutes.
Referències
- Artificial Intelligence: A Modern Approach
- Artificial Intelligence: Foundations of Computational Agents
- Deep Learning
- Machine Learning
- Fast.ai
- OIT (2025), Generative AI and jobs: A 2025 update
- OCDE (2026), The OECD AI exposure measure

Treball pràctic 1 · Analitza una aplicació d’IA
Tria una aplicació documentada i explica:
- quin problema resol, qui la fa servir i què rep o produeix;
- quines tècniques del tema 1.1 hi intervenen;
- quines proves en mostren els resultats i quins límits tenen.
Lliurament: informe breu i explicació de 3 minuts.
Guia, estructura i criteris d’avaluació
La pregunta sobre persones afectades, riscos i controls obrirà el tema 1.2.