Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Автоматы и разумное поведение. Опыт моделирования

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.04 Mб
Скачать

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР

ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКОВА ДУМКА» КИЕВ — 1973

Н. М. Амосов A.M. Касаткин Л.М. Касаткина С. А. Талаев

Под общей редакцией академика АН УССР Н. М. АМОСОВА

втоматы и разумное поведение

ОПЫТ МОДЕЛИРОВАНИЯ

6Ф01

А22

УДК 621.391,612.82

Р е ц е н з е н т ы :

ЧЛЕН-КОРРЕСПОНДЕНТ АНН СССР

М. Н. С К А Т К И Н ,

КАНДИДАТ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК Э. М. К У С С У л ь

Редакция физико-математической литературы

3314—355 М221(04)— 73

©Издательство «Наукова думка», 1973 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Арсенал подходов к моделированию

сложных

объектов, п в частности

 

к исследованию психнкп человека, с целью решения проблемы «ис­

 

кусственный

разум» непрерывно

растет.

Академик АН УССР

 

Н. М. Амосов и его сотрудники являются авторами подхода, назван­

 

ного ими эвристическим моделированием. Именно необычность и но­

 

визна объясняют многочисленные факты непонимания и поспешной

 

критики этого

направления.

 

 

 

 

Сущность эвристического моделирования состоит в

следующем.

 

Каждый специалист-психолог имеет некоторые представления о связи

 

переменных, характеризующих психическое состояние личности пли

 

коллектива людей. Такие представления образуют то, что мы назы­

 

ваем опытом специалиста. Допустим, к примеру, что Вы как специ­

 

алист

уверены, что

«страх»

повышает

«агрессивность»,

«усталость»

 

снижает

«внимание»

п т. п. Если это так, то почему не изобразить эти

 

зависимости при помощи простых графиков, уравнений или вычисли­

 

тельных

алгоритмов

(подпрограмм) и не ввести их

в общую

програм-

 

. му вычислительной машины для того, чтобы посмотреть, как ведет

 

себя вся система таких зависимостей и подпрограмм в целом? Обра­

 

тите внимание

на то,

что в

состав априорной

информации

входят

 

только

 

характеристики и

подпрограммы

элементов системы, кото­

 

рые Вам приходится изобретать на основании общего опыта работы с

 

людьми. Машина же покажет суммарный эффект действия всех эле­

 

ментов в системе, которая и является моделью искусственного

разума.

 

К тому же для такого моделирования разума не требуется никаких

 

конкретных экспериментальных данных. Характеристики подпрограм­

 

мы

элементов

системы

изобретаются

человеком — автором модели и

 

составляют существенную часть априорной информации, вводимой в

 

машину.

Разумеется,

переменные

в

указанных

характеристиках

 

(«страх»,

«внимание»,

«усталость» п

др.) весьма

условны.

Авторы

 

часто не могут дать точное определение терминов переменных и тем

 

более измерить их практически на человеке. Однако, как отмечалось,

 

конкретных измерений и не требуется. Нужно только знать, что по­

 

нимается под этими условными названиями, даже если это понима­

 

ние «размытое», «небулярное», «диффузное».

 

 

 

 

 

 

 

Историческое развитие методов моделирования сложных систем

 

подтверждает целесообразность применения эвристического модели­

 

рования: сейчас уже во всем мире широко применяются

подобные

 

методы для моделирования сложных социальных, экономических и

 

экологических

систем.

Наибольшую

известность

 

получила

работа

 

американского

ученого

Дж. Форрестера «Динамика мира»

(1971 г.), в

 

которой даны прогнозы качества условий жизни, загрязнения био­

 

сферы

Земли

и роста

народонаселения

до

2100

г. Метод

Форресте­

 

ра

(метод динамического

моделирования)

отличается

от

метода

 

Н. М. Амосова только тем, что в нем характеристики элементов си­

 

стемы масштабируются по одной экспериментальной точке (по дан­

 

ным 1970 г.). Таким образом, приоритет в открытии метода эвристи­

 

ческого

моделирования,

получившего

широкое распространение, при-

5

надлежит

Н. М. Амосову. Как известно,

по поводу

метода

Форрестера

высказаны критические замечания п возражения (см., например, «Вопросы философии», 1973, № 1—3). Прежде всего оспариваются предложенные характеристики элементов системы и подчеркивается большая зависимость результатов моделирования от незначительных изменений этих характеристик. Модели II. М. Амосова, как и модели Форрестера, носят весьма субъективный характер и поэтому мало­ убедительны. Тем не менее они имеют право на существование благо­ даря своей чрезвычайной гибкости: каждому, кто уверен в том, что автором модели допущена та или иная ошибка, предоставляется про­ стая возможность исправить ее в модели и посмотреть на новый ре­ зультат моделирования, в котором учтены новые предложения, допущения и ограничения.

Н. М. Амосов и Дж. Форрестер подчеркивают, что не претендуют на точный количественный прогноз поведения системы. Они предла­ гают модели лишь для общего качественного исследования сложных объектов. Не воспользоваться возможностью исследования совместно­ го действия элементов системы, о каждом ив которых существует некоторая информация, естественно, нет причин. Такая возможность предоставляется современными вычислительными машинами, и заслу­ га Н. М. Амосова и его сотрудппков состоит в том, что они обра­ тили на нее внимание.

Предлагаемое исследование основано на общепризнанном ныне методе, но в силу особенностей этого метода содержит лишь качест­ венные результаты, отражающие субъективные предположения авто­ ров модели. Иными словами, книга рассчитана на специалистов, для которых даже полемические соображения и субъективные гипотезы могут стать стимулом в дальнейшей разработке моделей искусствен­ ного интеллекта.

В последнее время появились и другие подходы к использованию машин для моделирования интеллекта, например объективные ме­ тоды прямого моделирования (эвристической самоорганизации), не требующие изобретения характеристик или подпрограмм элементов системы и дающие наиболее точные количественные результаты. Эти методы отличаются по характеру необходимой априорной информа­ ции и поэтому области их применения различны. Объективные мето­ ды ни в коей мере не умаляют значения субъективных, область при­ менения которых, при правильном понимании и использовании, будет расширяться.

Член-корреспондент АН УССР

А. Г. Ивахненко

ОТ АВТОРОВ

Искусственный разум — одна

из наиболее интересных и волнующих

 

проблем современной науки. Она имеет два аспекта — теоретический

 

и прикладной. Целью теоретических исследований является разработ­

 

ка методов построения систем (физических или математических),

 

которые, не уступая по эффективности человеческому мозгу, могли бы

 

обеспечивать решение разнообразных сложных задач, не уступающих

 

сложности задач, решаемых человеком. Речь идет не только о строго

 

сформулированных на каком-либо формальном языке задачах, но и

 

о задачах, представленных на содержательном уровне пли выражен­

 

ных средствами обычного разговорного языка. Исследования в этой

 

области часто связаны с изучением структуры мыслительных про­

 

цессов человека и широко используют данные психологии, нейрофи­

 

зиологии и других наук о мозге. Разрабатывая искусственный разум,

 

мы вынуждены расширять,

углублять н делать конструктивными

наши знания о разуме естественном.

В прикладном аспекте исследования по искусственному разуму составляют новый, высший, этап развития процессов автоматизации производственно-технической и интеллектуальной деятельности чело­ века. Характерным для этого этапа является стремленпе автоматизи­ ровать наиболее сложные формы практической деятельности, отно­ симые по традиции к проявлениям сугубо человеческих способностей. Таким образом, речь идет о.построении машин, которые смогут эф­ фективно заменить человека не только при выполнении монотонной и утомительной в физическом отношении работы, но и в деятель­ ности по управленшо сложными системами и процессами, принятию решений в трудно поддающихся обычному анализу ситуациях, кон­ струированию, составлению прогнозов и т. п. В настоящее время этот процесс находится на начальной стадии развития. Дальнейшее его течение тесно связано с прогрессом в области теоретических исследо­ ваний по искусственному разуму.

 

Широкий круг

вопросов и перспективность исследований

при­

 

влекли к проблеме искусственного разума специалистов

различного

 

профиля — математиков,

инженеров, психологов и др. Первые серьез­

 

ные

исследования

были проведены математиками и

касались

про­

 

блем

автоматизации интеллектуальной

деятельности

человека

при

 

доказательстве теорем,

решении

игровых задач п т. п. Вскоре,

од­

 

нако, была осознана необходимость более широкой постановки задач.

 

Стало понятно, что наиболее интересные н практически важные ре­

 

зультаты могут быть получены только путем воспроизведения в ав­

 

томатах неформальных приемов человеческого мышления. Для ре­

 

шения задач такого типа были широко использованы

эвристические

 

приемы и методы, которые остаются основным

инструментом

 

построения «разумных» автоматов до настоящего времени. Арсенал

 

приемов такого рода весьма широк и включает как отдельные по­

 

лезные эвристики (например, сокращающие перебор), так и хорошо

 

организованные эвристические процедуры построения моделей

 

(например, процедуру эвристического программирования). Классифи-

7

кация эвристических

приемов

пока,

к сожалению,

не

разработана.

Использование эвристических приемов и

методов

привело к

новым

интересным

результатам. Однако в проведенных разработках

«креп»

в сторону

воспроизведения

функций с

хорошо

выраженной

логи­

ческой структурой сохранился. Никого

сейчас

особенно не удивит

появление,

например, еще

одной программы

классификации

пли,

скажем, решения формально-логических задач одного класса. Таких автоматов с «узко направленным интеллектом» создапо достаточно много. В то же время воспроизведение менее формальных аспектов человеческой деятельности по-прежнему вызывает серьезные затруд­ нения. Прежде всего это касается «обычных», простых, на первый взгляд, форм поведения. Однако структура решения таких «простых» задач на самом деле весьма сложна. Более того, мыслительные про­ цессы, ответственные за их решение, составляют неотъемлемую часть процессов, организующих любое действительно сложное пове­ дение человека.

В последние годы исследования по построению автоматов, ориен­ тированных на решение задач упомянутого типа, широко развивают­ ся в области конструирования роботов — автономных технических систем, снабженных устройствами, обеспечивающими непосредствен­ ное воздействие на окружающую среду. Получены важные и весьма эффектные результаты. В подавляющем большинстве случаев, од­ нако, роботы конструируются для решения узких технических задач (обслуживание определенных станков, транспортировка деталей и т. п.) и способны работать лишь в средах с малым разнообразием. Центральными при построении роботов являются проблемы органи­ зации процессов восприятия информации о среде и построения на основе этой информации системы адекватных поведенческих реакций. Структуры, реализующие эти функции, составляют «мозг» робота, и именно при их разработке могут быть использованы данные о меха­ низмах и структуре решения соответствующих задач человеком.

Таким образом, одна из актуальных задач в области исследований по искусственному разуму состоит в том, чтобы путем изучения и моделирования основных закономерностей человеческого мышления разработать методы синтеза автоматов, воспроизводящих разумную деятельность человека при его взаимодействии с естественной сре­ дой. Этой области и были посвящены исследования авторов книги, проводившиеся ими в течение ряда лет. В качестве конкретного объекта моделирования были избраны процессы формирования «дви­ гательного» поведения — планирование и целенаправленное передви­ жение человека в естественной среде. Поведение такого рода связано с решением целого ряда задач неформального плана и рассматри­ вается как характерный пример сложной целесообразной деятель­ ности человека — деятельности, логическая структура которой выра­ жена весьма слабо и проблема автоматизации которой является сейчас одной из наиболее актуальных проблем искусственного разума.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

Эвристические

методы в провлеме

„искусственный

разум"

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ