1.2. Обзор основных направлений в области искусственного интеллекта

Одним из основных направлений в области искусственного интеллекта является разработка систем, основанных на знаниях (СОЗ). Целью построения таких систем является исследование и применение знаний экспертов для решения сложных задач, возникающих на практике. В таких системах используются знания в виде конкретных правил решения некоторых классов задач. В этой области исследований осуществляется разработка моделей представления, извлечения и структурирования знаний, изучаются проблемы создания баз знаний (БЗ), которые образуют основную часть СОЗ. Частным случаем СОЗ являются экспертные системы. Это направление рассматривает неструктурированные или слабо структурированные проблемы.

Другим направлением исследований является разработка естественно-языковых интерфейсов и машинный перевод. Разработка систем машинного перевода связана с проблемами компьютерной лингвистики. Системы машинного перевода строятся как интеллектуальные системы, в их основе лежит БЗ предметной области и модели, обеспечивающие трансляцию «исходный язык оригинала — язык смысла — язык перевода». Данное направление включает разработку систем, обеспечивающих реализацию процесса общения человека с компьютером на естественном языке. В рамках этого направления выполняются анализ, синтез, понимание и оживление текстов, разрабатываются модели коммуникации.

В системах генерации и распознавании речи под текстом понимают текст, как он слышится, т. е. фонемный текст. Такие системы применяются при речевом общении на большом расстоянии, для разгрузки зрения и рук при вводе информации в ЭВМ.

В рамках такого направления ИИ, как обработка визуальной информации, решаются задачи обработки, анализа и синтеза изображений. В задачах анализа изображения преобразуются в данные другого типа, например, текстовые описания. При синтезе изображений на вход системы поступает алгоритм построения изображения, а на выходе получаются графические объекты.

Актуальная область ИИ включает модели, методы и алгоритмы, ориентированные на автоматическое накопление и формирование знаний с использованием процедур анализа и обобщения данных. Это направление получило название обучение и самообучение. К этому направлению можно отнести системы поиска закономерностей в компьютерных базах данных.

Одним из самых ранних направлений в ИИ можно считать распознавание образов. Для распознавания неизвестных объектов, явлений, ситуаций, процессов применяется специальный математический аппарат, обеспечивающий отнесение объектов, явлений, ситуаций, процессов к классам, а классы описываются совокупностями значений признаков. В этом направлении разрабатываются теоретические основы и практическая реализация устройств и систем, предназначенных для распознавания объектов, явлений, ситуаций, процессов. Из сказанного ясно, что системы распознавания состоят из соответствующей аппаратуры и математического обеспечения.

Игры и машинное творчество охватывают сочинение компьютерной музыки, стихов. Развитие интеллектуальных компьютерных игр является одним из самых развитых коммерческих направлений разработки программного обеспечения.

Создание интеллектуальных роботов — это конечная цель робототехники. В настоящее время в основном используются роботы первого поколения, которые являются программируемыми манипуляторами с жесткой схемой управления. В робототехнике в настоящий момент выделяются три поколения: роботы с жесткой схемой управления; адаптивные роботы с сенсорными устройствами; самоорганизующиеся или интеллектуальные роботы, которые являются конечной целью развития робототехники. В последнем направлении много нерешенных проблем: проблема машинного зрения, хранения и обработки информации о трехмерных объектах.

Программное обеспечение систем ИИ — также одно из направлений ИИ. Инструментальными средствами для разработки интеллектуальных систем являются специальные языки программирования, связанные с обработкой символьной информации (LISP, SMALLTALK, РЕФАЛ), языки логического программирования (PROLOG), языки представления знаний (KRL, FRL, OPS 5), интегрированные программные средства, а также оболочки экспертных систем (ЭС), которые позволяют создавать прикладные ЭС, не прибегая к программированию.

Одним из направлений можно считать разработку компьютеров с не фон-неймановской архитектурой, ориентированных на обработку символьной информации. Используются параллельные и векторные компьютеры, однако, в настоящее время они имеют высокую стоимость и аппаратную несовместимость с традиционными компьютерами.