28. Системы искусственного интеллекта.

Искусственный интеллект (ИИ) - это наука о концепциях, позволяющих ЭВМ делать такие вещи, которые у людей выглядят разумными. Центральные задачи ИИ состоят в том, что бы сделать ЭВМ более полезными и чтобы понять принципы, лежащие в основе интеллекта. Поскольку одна из задач состоит в том, чтобы сделать ЭВМ более полезными, ученым и инженерам, специализирующимся в вычислительной технике, необходимо знать, каким образом ИИ может помочь им в разрешение трудных проблем. Основной проблемой искусственного интеллекта является разработка методов представления и обработки знаний.

Область применения.

• Доказательства теорем;

• Игры;

• Распознавание образов;

• Принятие решений;

• Адаптивное программирование;

• Сочинение машинной музыки;

• Обработка данных на естественном языке;

• Обучающиеся сети (нейросети);

• Экспертные системы;

• Вербальные концептуальные обучения.

Экспертные системы ориентированы на решение конкретных задач. Нейронные сети реализуют нейросетевые алгоритмы. Делятся на : - сети общего назначения, которые поддерживают около 30 нейросетевых алгоритмов и настраиваются на решение конкретных задач; - объектно-ориентированные - используемые для распознания символов, управления производством, предсказание ситуаций на валютных рынках. - гибридные - используемые вместе с определенным программным обеспечением (Excel, Access, Lotus). Естественно-языковые (ЕЯ) системы делятся на: - программные продукты естественного языкового интерфейса в БД (представление естественно-языковых запросов в SQL-запросы); - естественно-языковой поиск в текстах, содержательное сканирование текстов (используется в поисковых системах Internet, например, Google); - масштабируемые средства распознания речи (портативные синхронные переводчики); - средства голосового ввода команд и управления (безлюдные производства); - компоненты речевой обработки, как сервисные средства программного обеспечения (ОС Windows XP). Нечёткие множества - реализуют логические отношения между данными. Эти программные продукты используются для управления экономическими объектами, построения экспертных систем и систем поддержки принятия решений. Генетические алгоритмы - это методы анализа данных, которые невозможно проанализировать стандартными методами. Как правило, используются для обработки больших объёмов информации, построения прогнозных моделей. Используются в научных целях при имитационном моделировании. Системы извлечения знаний - используются для обработки данных из информационных хранилищ.

Планы на будущее в области применения ИИ: В сельском хозяйстве компьютеры должны оберегать посевы от вредителей, подрезать деревья и обеспечивать избирательный уход. В горной промышленности компьютеры призваны работать там, где возникают слишком опасные условия для людей. В сфере производства ВМ должны выполнять различного вида задачи по сборке и техническом контроле. В учреждениях ВМ обязаны заниматься составлением расписаний для коллективов и отдельных людей, делать краткую сводку новостей. В учебных заведениях ВМ должны рассматривать задачи, которые решают студенты, в поисках ошибок, подобно тому как ищутся ошибки в программе, и устранять их. В больницах ВМ должны помогать ставить диагноз, направлять больных в соответствующие отделения, контролировать ход лечения.

История: Основной расцвет исследований приходился на конец 60-х годов. Необходимость исследования систем ИИ при их функционировании в реальном мире привело к постановке задачи создания интегральных роботов. Проведение этих экспериментов показало необходимость решения кардинальных вопросов, связанных с проблемой представления знаний о среде функционирования, и одновременно недостаточную исследованность таких проблем, как зрительное восприятие, построение сложных планов поведения в динамических средах, общение с роботами на естественном языке. Началось создание автономно функционирующих систем, самостоятельно решающих в реальной среде поставленные перед ними задачи, к созданию человеко-машинных систем, интегрирующих в одно целое интеллект человека и способности ВМ для достижения цели - решение задачи, поставленной перед интегральной человеко-машинной решающей системой. Такое смещение обуславливалось 2 причинами:

• К этому времени выяснилось, что даже простые на первый взгляд задачи, возникающие перед интегральным роботом при его функционирование в реальном времени, не могут быть решены методами, разработанными для экспериментальных задач специально сформированных проблемных средах;

• Стало ясно, что сочетание дополняющих друг друга возможностей человека и ЭВМ позволяет обойти острые углы путем перекладывания на человека тех функций, которые пока еще не доступны для ЭВМ. На первый план выдвигалась не разработка отдельных методов машинного решения задач, а разработка методов средств, обеспечивающих тесное взаимодействие человека и вычислительной системы в течение всего процесса решения задачи с возможностью оперативного внесения человеком изменений в ходе этого процесса.

Р азвитие исследований по ИИ в данном направлении обусловливалось также резким ростом производства средств вычислительной техники и также резким их удешевлением, делающим их потенциально доступными для более широких кругов пользователей.

Функциональная структура использования СИИ. Эта структура состоит из 3 комплексов вычислительных средств. 1ый комплекс представляет собой совокупность средств, выполняющих программы (исполнительную сис-му), спроектированных с позиций эффективного решения задач, имеет в ряде случаев проблемную ориентацию. 2ой комплекс - совокупность средств интеллектуального интерфейса, имеющих гибкую структуру, которая обеспечивает возможность адаптации в широком спектре интересов конечных польз-ей. 3им комплексом средств, с помощью которых организуется взаимодействие первых двух, является база знаний, обеспечивающая использование вычислительными средствами первых двух комплексов целостной и независимой от обрабатывающих программ системы знаний о проблемной среде. Исполнительная система (ИС) объединяет всю совокупность средств, обеспечивающих выполнение сформированной программы. Интеллектуальный интерфейс - сис-ма прог. и аппар. средств, обеспечивающих для конечного польз-ля использ-ие компьютера для решения задач, которые возникают в среде его профессиональной деятельности либо без посредников либо с незначительной их помощью. БЗ - занимает центральное положение по отношению к остальным компонентам вычислительной системы в целом, через БЗ осуществляется интеграция средств ВС, участвующих в решении задач.

29. Технологии защиты информации.

Широкое внедрение информационных технологий привело к появлению новых угроз безопасности людей. Это связано с тем обстоятельством, что информация, создаваемая, хранимая и обрабатываемая средствами вычислительной техники, стала определять действия большей части людей и технических систем. В связи с этим резко возросли возможности нанесения ущерба, связанные с хищением информации, т.к. воздействовать на любую систему (социальную, биологическую или техническую) с целью ее уничтожения, снижения эффективности функционирования или воровства ее ресурсов (денег, товаров, оборудования) возможно только в том случае, когда известна информация о ее структуре и принципах функционирования.

Все виды информационных угроз можно разделить на две большие группы:

1. отказы и нарушения работоспособности программных и технических средств;

2. преднамеренные угрозы, заранее планируемые злоумышленниками для нанесения вреда.

Выделяют следующие основные группы причин сбоев и отказов в работе компьютерных систем:

• нарушения физической и логической целостности хранящихся в оперативной и внешней памяти структур данных, возникающие по причине старения или преждевременного износа их носителей, причине некорректного использования компьютерных ресурсов;

• нарушения, возникающие в работе аппаратных средств из-за их старения или преждевременного износа, из-за неправильного использования или повреждения, в том числе из-за неправильного использования программных средств;

• не устраненные ошибки в программных средствах, не выявленные в процессе отладки и испытаний, а также оставшиеся в аппаратных средствах после их разработки.

Специальные способы защиты информации от нарушений работоспособности компьютерных систем:

• внесение структурной, временной, информационной и функциональной избыточности компьютерных ресурсов;

• защиту от некорректного использования ресурсов компьютерной системы; выявление и своевременное устранение ошибок на этапах разработки программно-аппаратных средств.

Структурная избыточность компьютерных ресурсов достигается за счет резервирования аппаратных компонентов и машинных носителей данных, организации замены отказавших и своевременного пополнения резервных компонентов. Структурная избыточность составляет основу остальных видов избыточности. Внесение информационной избыточности выполняется путем периодического или постоянного (фонового) резервирования данных на основных и резервных носителях. Зарезервированные данные обеспечивают восстановление случайно или преднамеренно уничтоженной и искаженной информации. Для восстановления работоспособности компьютерной системы после появления устойчивого отказа кроме резервирования обычных данных следует заблаговременно резервировать и системную информацию, а также подготавливать программные средства восстановления.

Функциональная избыточность компьютерных ресурсов достигается дублированием функций или внесением дополнительных функций в программно-аппаратные ресурсы вычислительной системы для повышения ее защищенности от сбоев и отказов, например периодическое тестирование и восстановление, а также самотестирование и самовосстановление компонентов компьютерной системы.

Защита от некорректного использования информационных ресурсов заключается в корректном функционировании программного обеспечения с позиции использования ресурсов вычислительной системы. Программа может четко и своевременно выполнять свои функции, но некорректно использовать компьютерные ресурсы из-за отсутствия всех необходимых функций (например, изолирование участков оперативной памяти для операционной системы и прикладных программ, защита системных областей на внешних носителях, поддержка целостности и непротиворечивости данных).

Выявление и устранение ошибок при разработке программно-аппаратных средств достигается путем качественного выполнения базовых стадий разработки на основе системного анализа концепции, проектирования и реализации проекта.

Однако основным видом угроз целостности и конфиденциальности информации являются преднамеренные угрозы, заранее планируемые злоумышленниками для нанесения вреда.

Задачи по защите от угроз каждого вида одинаковы:

• запрещение несанкционированного доступа к ресурсам вычислительных систем;

• невозможность несанкционированного использования компьютерных ресурсов при осуществлении доступа;

• своевременное обнаружение факта несанкционированных действий, устранение их причин и последствий.

Основным способом запрещения несанкционированного доступа к ресурсам вычислительных систем является подтверждение подлинности пользователей и разграничение их доступа к информационным ресурсам, включающего следующие этапы:

• идентификация - указание компьютерной системе уникального идентификатора;

• аутентификация - проверка истинности полномочий пользователя;

• определение полномочий для последующего контроля и разграничения доступа к компьютерным ресурсам.

В зависимости от структуры используемых ключей методы шифрования подразделяются на

- симметричное шифрование: посторонним лицам может быть известен алгоритм шифрования, но неизвестна небольшая порция секретной информации - ключа, одинакового для отправителя и получателя сообщения;

- асимметричное шифрование: посторонним лицам может быть известен алгоритм шифрования, и, возможно, открытый ключ, но неизвестен закрытый ключ, известный только получателю.

Защита информации от исследования и копирования предполагает криптографическое закрытие защищаемых от хищения данных. Задачей криптографии является обратимое преобразование некоторого понятного исходного текста (открытого текста) в кажущуюся случайной последовательность некоторых знаков, часто называемых шифротекстом, или криптограммой. В шифре выделяют два основных элемента - алгоритм и ключ. Алгоритм шифрования представляет собой последовательность преобразований обрабатываемых данных, зависящих от ключа шифрования. Ключ задает значения некоторых параметров алгоритма шифрования, обеспечивающих шифрование и дешифрование информации. В криптографической системе информация I и ключ К являются входными данными для шифрования и дешифрования информации.

Одним из сдерживающих факторов массового применения методов шифрования является потребление значительных временных ресурсов при программной реализации большинства хорошо известных шифров (DES, FEAL, REDOC, IDEA, ГОСТ).

Основным способом защиты от доступа к конфиденциальным остаточным данным является своевременное уничтожение данных в следующих областях памяти компьютера:

• в рабочих областях оперативной и внешней памяти, выделенных пользователю, после окончания им сеанса работы;

• в местах расположения файлов после выдачи запросов на их удаление.

Международное признание для защиты передаваемых сообщений получила программная система PGP (Pretty Good Privacy - очень высокая секретность), разработанная в США и объединяющая асимметричные и симметричные шифры. Являясь самой популярной программной криптосистемой в мире, PGP реализована для множества операционных сред -MS DOS, Windows 95, Windows NT, OS/2, UNIX, Linux, Mac OS, Amiga, Atari и др

Обеспечение безопасности информации складывается из трех составляющих: Конфиденциальности, Целостности, Доступности. Точками приложения процесса защиты информации к информационной системе являются аппаратное обеспечение, программное обеспечение и обеспечение связи (коммуникации). Сами процедуры (механизмы) защиты разделяются на защиту физического уровня, защиту персонала и организационный уровень.