реферат. Базовое понятие. Сущность вопроса
 Скачать 39 Kb.
|
|
Оглавление
Введение Фадина Я.А. Искусственный интеллект. Челябинск: ЮУрГУ, КТУР-165, 21 с., библиогр. список - 8 наим. Цель реферата - отразить процесс развития искусственный интеллект (дальше возможно сокращение ИИ) в мире. Задачи реферата - дать базовое понятие ИИ, рассказать об истории развития ИИ, рассмотреть тенденции ИИ, проанализировать проблемы развития ИИ и методы их решения. Рассмотрено состояние разработки ИИ, различные подходы к построению систем ИИ, выделены основные проблемы разработки ИИ. Искусственный интеллект сегодня одна из передовых областей исследований ученых. Причем рассматриваются как системы, разработанные с его частичным использованием: например, распознавание текстов, бытовые роботы, до возможности замены творческого труда человека искусственным. Данная область образовалась на стыке целого ряда дисциплин: информатики, философии, кибернетики, математики, психологии, физики, химии и др. Сегодня в самых различных областях науки и техники требуется выполнение машинами тех задач, которые были под силу только человеку. На помощь тогда приходит искусственный интеллект, заменяющий человека на несложной деятельности. Сегодня системы, как программные, так и аппаратные, созданные на основе искусственного интеллекта, находят все большее применение в технике. Это автомобили с электроникой с использованием искусственного интеллекта, новейшие роботы, которые участвуют в производстве, компьютерные программы, включающие в себя и игры с искусственным интеллектом. Цель создания полного искусственного интеллекта, т.е. такого, который мог бы выполнять действия по обработке информации на уровне человека или выше, это, прежде всего, улучшение жизни человека и дальнейшее увеличение степени автоматизации производства. Тогда человеку бы осталось лишь выполнять высокотворческий труд, приносящий ему удовольствие. Но и на современном этапе развития этой области до создания таких систем полного искусственного интеллекта довольно далеко, и пока вмешательство искусственного интеллекта в другие интеллектуальные системы лишь частично. Это, прежде всего, программные средства. Например, экспертные системы, системы распознавания образов и д.р. Их относят к системам искусственного интеллекта, так как они способны выполнять свои, пока очень узконаправленные задачи, которые раньше не могли выполнять компьютеры. Результаты их работы схожи с результатами аналогичной интеллектуальной работы человека. Начиналось все с довольно простых по формализации задач: логические игры (шахматы, шашки, числовые и др.). Американский кибернетик А. Самуэль составил для вычислительной машины программу, которая позволяет ей играть в шашки, при этом в ходе игры машина обучалась или, по крайней мере, создает впечатление, что обучается, улучшая свою игру на основе накопленного опыта. Можно сказать, с этого и началось исследование искусственного интеллекта. Тогда, да и сегодня следовали определению Тьюринга, что такое искусственный интеллект: "Компьютер можно считать разумным - если он способен заставить нас поверить, что мы имеем дело не с машиной, а с человеком". 1. Базовое понятие. Сущность вопроса Понятие искусственный интеллект (далее возможно сокращение ИИ), как в прочем и просто интеллект, весьма расплывчаты. Термин интеллект (intelligence) происходит от латинского intellectus - что означает ум, рассудок, разум; мыслительные способности человека. Соответственно искусственный интеллект (artificial intelligence) - ИИ обычно толкуется, как свойство автоматических систем брать на себя отдельные функции интеллекта человека, например, выбирать и принимать оптимальные решения на основе ранее полученного опыта и рационального анализа внешних воздействий. Мы же интеллектом будем называть способность мозга решать интеллектуальные задачи путем приобретения, запоминания и целенаправленного преобразования знаний в процессе обучения на опыте и адаптации к разнообразным обстоятельствам. В этом определении под термином "знания" подразумевается не только информация, которая поступает в мозг через органы чувств. Такого типа знания чрезвычайно важны, но недостаточны для интеллектуальной деятельности. Дело в том, что объекты окружающей нас среды обладают свойством не только воздействовать на органы чувств, но и находиться друг с другом в определенных отношениях. Ясно, что для того, чтобы осуществлять в окружающей среде интеллектуальную деятельность (или хотя бы просто существовать), необходимо иметь в системе знаний модель этого мира. В этой информационной модели окружающей среды реальные объекты, их свойства и отношения между ними не только отображаются и запоминаются, но и, как это отмечено в данном определении интеллекта, могут мысленно "целенаправленно преобразовываться". При этом существенно то, что формирование модели внешней среды происходит "в процессе обучения на опыте и адаптации к разнообразным обстоятельствам". Мы употребили термин интеллектуальная задача. Для того чтобы пояснить, чем отличается интеллектуальная задача от просто задачи, необходимо ввести термин "алгоритм" - один из краеугольных терминов кибернетики. Под алгоритмом понимают точное предписание о выполнении в определенном порядке системы операций для решения любой задачи из некоторого данного класса (множества) задач. Термин "алгоритм" происходит от имени узбекского математика Аль - Хорезми, который еще в IX веке предложил простейшие арифметические алгоритмы. В математике и кибернетике класс задач определенного типа считается решенным, когда для ее решения установлен алгоритм. Нахождение алгоритмов является естественной целью человека при решении им разнообразных классов задач. Отыскание алгоритма для задач некоторого данного типа связано с тонкими и сложными рассуждениями, требующими большой изобретательности и высокой квалификации. Принято считать, что подобного рода деятельность требует участия интеллекта человека. Задачи, связанные с отысканием алгоритма решения класса задач определенного типа, будем называть интеллектуальными. Что же касается задач, алгоритмы, решения которых уже установлены, то, как отмечает известный специалист в области ИИ М. Минский, "излишне приписывать им такое мистическое свойства, как "интеллектуальность". В самом деле, после того, как такой алгоритм уже найден, процесс решения соответствующих задач становится таким, что его могут в точности выполнить человек, вычислительная машина (должным образом запрограммированная) или робот, не имеющие ни малейшего представления о сущность самой задачи. Требуется только, чтобы лицо, решающее задачу, было способно выполнять те элементарные операции, их которых складывается процесс, и, кроме того, чтобы оно педантично и аккуратно руководствовалось предложенным алгоритмом. Такое лицо, действуя, как говорят в таких случаях, чисто машинально, может успешно решать любую задачу рассматриваемого типа. Поэтому представляется совершенно естественным исключить их класса интеллектуальных такие задачи, для которых существуют стандартные методы решения. Примерами таких задач могут служить чисто вычислительные задачи: решение системы линейных алгебраических уравнений, численное интегрирование дифференциальных уравнений и т.д. Для решения подобного рода задач имеются стандартные алгоритмы, представляющие собой определенную последовательность элементарных операций, которая может быть легко реализована в виде программы для вычислительной машины. В противоположность этому для широкого класса интеллектуальных задач, таких, как распознавание образов, игра в шахматы, доказательство теорем и т.п., напротив это формальное разбиение процесса поиска решения на отдельные элементарные шаги часто оказывается весьма затруднительным, даже если само их решение несложно. Таким образом, мы можем перефразировать определение интеллекта как универсальный сверхалгоритм, который способен создавать алгоритмы решения конкретных задач. Еще интересным замечанием здесь является то, что профессия программиста, исходя из наших определений, является одной из самых интеллектуальных, поскольку продуктом деятельности программиста являются программы - алгоритмы в чистом виде. Именно поэтому, создание даже элементов ИИ должно очень сильно повысить производительность его труда. Деятельность мозга (обладающего интеллектом), направленную на решение интеллектуальных задач, мы будем называть мышлением, или интеллектуальной деятельностью. Интеллект и мышление органически связаны с решением таких задач, как доказательство теорем, логический анализ, распознавание ситуаций, планирование поведения, игры и управление в условиях неопределенности. Характерными чертами интеллекта, проявляющимися в процессе решения задач, являются способность к обучению, обобщению, накоплению опыта (знаний и навыков) и адаптации к изменяющимся условиям в процессе решения задач. Благодаря этим качествам интеллекта мозг может решать разнообразные задачи, а также легко перестраиваться с решения одной задачи на другую. Таким образом, мозг, наделенный интеллектом, является универсальным средством решения широкого круга задач, для которых нет стандартных, заранее известных методов решения. Следует иметь в виду, что существуют и другие, чисто поведенческие (функциональные) определения. Так, по А.Н. Колмогорову, любая материальная система, с которой можно достаточно долго обсуждать проблемы науки, литературы и искусства, обладает интеллектом. Другим примером поведенческой трактовки интеллекта может служить известное определение А. Тьюринга. Его смысл заключается в следующем. В разных комнатах находится люди и машина. Они не могут видеть друг друга, но имеют возможность обмениваться информацией (например, с помощью электронной почты). Если в процессе диалога между участниками игры людям не удается установить, что один из участников - машина, то такую машину можно считать обладающей интеллектом. Тьюринг утверждал: "Компьютер можно считать разумным, если он способен заставить нас поверить, что мы имеем дело не с машиной, а с человеком". Кстати интересен план имитации мышления, предложенный А. Тьюрингом. "Пытаясь имитировать интеллект взрослого человека, - пишет Тьюринг, - мы вынуждены много размышлять о том процессе, в результате которого человеческий мозг достиг своего настоящего состояния.… Почему бы нам не попытаться создать программу, которая имитировала бы интеллект ребенка? Ведь если интеллект ребенка получает соответствующее воспитание, он становится интеллектом взрослого человек. Наш расчет состоит в том, что устройство, ему подобное, может быть легко запрограммировано… Таким образом, мы расчленим нашу проблему на две части: на задачу построения "программы-ребенка" и задачу "воспитания" этой программы". Забегая вперед, можно сказать, что именно этот путь используют практически все системы ИИ. Ведь понятно, что практически невозможно заложить все знания в достаточно сложную систему. Кроме того, только на этом пути проявятся перечисленные выше признаки интеллектуальной деятельности (накопление опыта, адаптация и т. д.). 2. История развития искусственного интеллекта 2.1 Этапы развития искусственного интеллекта История исследований и разработок систем искусственного интеллекта может быть разделена на четыре этапа: 1. Нейрон и нейронные сети (50-е года). Он связан с появлением первых машин последовательного действия, с очень небольшими, по сегодняшним меркам, ресурсными возможностями по памяти, быстродействию и классам решаемых задач. Это были задачи сугубо вычислительного характера, для которых были известны схемы решений и которые можно описать на некотором формальном языке. К этому же классу относятся и задачи на адаптацию. 2. Эвристический поиск (60-е года). В "интеллект" машины добавились механизмы поиска, сортировки, простейшие операции по обобщению информации, не зависящие от смысла обрабатываемых данных. Это стало новой точкой отсчета в развитии и понимании задач автоматизации деятельности человека. 3. Представление знаний (70-е года). Учеными была осознана важность знаний (по объему и содержанию) для синтеза интересных алгоритмов решения задач. При этом имелись в виду знания, с которыми математика не умела работать, т.е. опытные знания, не носящие строгого формального характера и описываемые обычно в декларативной форме. Это знания специалистов в различных областях деятельности, врачей, химиков, исследователей и т.п. Такие знания получили название экспертных знаний, и соответственно системы, работающие на основе экспертных знаний, стали называться системами-консультантами или экспертными системами 4. Обучающие машины (80-е года). Четвертый этап развития ИИ стал прорывным. С появлением экспертных систем в мире начался принципиально новый этап развития интеллектуальных технологий - эра интеллектуальных систем - консультантов, которые предлагали варианты решений, обосновывали их, способны были к обучению и к развитию, общались с человеком на привычном для него, хотя и ограниченном, естественном языке. 5. Автоматизированные обрабатывающие центры (90-е года). Усложнение систем связи и решаемых задач потребовало качественно нового уровня "интеллектуальности" обеспечивающих программных систем, таких систем, как защита от несанкционированного доступа, информационная безопасность ресурсов, защита от нападений, смысловой анализ и поиск информации в сетях и т.п. И новой парадигмой создания перспективных систем защиты всех видов стали интеллектуальные системы. Именно они позволяют создавать гибкие среды, в рамках которых обеспечивается решение всех необходимых задач. 6. Робототехника (2000-е года). Область применения роботов достаточно широка и простирается от автономных газонокосилок и пылесосов до современных образцов военной и космической техники. Модели оборудованы навигационной системой и всевозможными периферийными датчиками. 7. Сингулярность (2008 год). Создание искусственного интеллекта и самовоспроизводящихся машин, интеграция человека с вычислительными машинами, либо значительное скачкообразное увеличение возможностей человеческого мозга за счёт биотехнологий. 2.2 История развития искусственного интеллекта в СССР и России СССР. Коллежский советник Семён Николаевич Корсаков (1787-1853) ставил задачу усиления возможностей разума посредством разработки научных методов и устройств, перекликающуюся с современной концепцией искусственного интеллекта, как усилителя естественного. В 1832 году С.Н. Корсаков опубликовал описание пяти изобретённых им механических устройств, так называемых "интеллектуальных машин", для частичной механизации умственной деятельности в задачах поиска, сравнения и классификации. В конструкции своих машин Корсаков впервые в истории информатики применил, игравшие у него своего рода роль баз знаний. В СССР работы в области искусственного интеллекта начались в 1960-х годах. В Московском университете и Академии наук был выполнен ряд пионерских исследований, возглавленных Вениамином Пушкиным и. С начала 1960-х М.Л. Цетлинс коллегами разрабатывали вопросы, связанные с обучением конечных автоматов. В 1964 году была опубликована работа ленинградского логика Сергея Маслова "Обратный метод установления выводимости в классическом исчислении предикатов", в которой впервые предлагался метод автоматического поиска доказательства теорем в исчислении предикатов. В 1966 году В.Ф. Турчиным был разработан язык рекурсивных функций. До 1970-х годов в СССР все исследования ИИ велись в рамках. По мнению, науки "информатика" и "кибернетика" были в это время смешаны, по причине ряда академических споров. Только в конце 1970-х в СССР начинают говорить о научном направлении "искусственный интеллект" как разделе. При этом родилась и сама информатика, подчинив себе прародительницу "кибернетику". Термин "информатика" в 1980-е годы получает широкое распространение, а термин "кибернетика" постепенно исчезает из обращения, сохранившись лишь в названиях тех институтов, которые возникли в эпоху "кибернетического бума" конца 1950-х - начала 1960-х годов. Такой взгляд на искусственный интеллект, кибернетику и информатику разделяется не всеми. Это связано с тем, что на Западе границы данных наук несколько отличаются. Россия. В настоящее время "искусственный интеллект" - мощная ветвь информатики, имеющая как фундаментальные, чисто научные основы, так и весьма развитые технические, прикладные аспекты, связанные с созданием и эксплуатацией работоспособных образцов интеллектуальных систем. Значение этих работ для развития информатики таково, что именно от их успеха зависит появление ЭВМ нового 5-го поколения. Самым ярким достижением российской ИТ-индустрии за последние десятилетие, стало создание программы "Евгений". Российские специалисты первыми в мире вплотную приблизились к созданию компьютерной программы, представляющей собой подлинный искусственный интеллект. Как сообщает ИТАР-ТАСС со ссылкой на BBC, разработанная ими программа, получившая название "Евгений", победила на состоявшемся в Англии международном научном конкурсе кибернетического интеллекта (Turing test marathon), не добрав всего лишь 0,8 процента для того, чтобы пройти знаменитый тест Тьюринга. 3. Искусственный интеллект и системы искусственного интеллекта |