2. Предмет дослідження штучного інтелекту.

У 1950 році британський математик Алан Тьюринг опублікував в журналі «Mind» свою роботу «Обчислювальна машина і інтелект», в якій описав тест для перевірки програми на інтелектуальність. Він запропонував помістити дослідника і програму в різні кімнати і до тих пір, поки дослідник не визначить, хто за стіною – людина або програма, вважати поведінку програми розумною. У різних кімнатах знаходиться люди і машина. Вони не можуть бачити один одного, але мають можливість обмінюватися інформацією (наприклад, за допомогою електронної пошти). Якщо в процесі діалогу між учасниками гри людям не вдається встановити, що один з учасників – машина, то таку машину можна вважати такою, що володіє інтелектом. Це було одне з перших визначень інтелектуальності, тобто А. Тьюринг запропонував називати інтелектуальною таку поведінку програми, яка моделюватиме розумну поведінку людини.

Ми, в нашому курсі, інтелектом називатимемо здатність мозку вирішувати інтелектуальні завдання шляхом отримання, запам’ятовування і цілеспрямованого перетворення знань в процесі навчання на основі досвіду та адаптації до різноманітних обставин.

Інтелектуальною діяльністю або мисленням називають діяльність мозку (що володіє інтелектом), що спрямована на розв’язання інтелектуальних завдань: доведення теорем, логічний аналіз, розпізнавання ситуацій, планування поведінки, ігри та управління в умовах невизначеності. Характерними рисами інтелекту, що виявляються в процесі розв’язання завдань, є здатність до навчання, узагальнення, накопиченню досвіду (знань і навичок) і адаптації до постійно змінних умов в процесі розв’язання завдань. Завдяки цим якостям інтелекту мозок може вирішувати різноманітні завдання, а також легко перебудовуватися з розв’язання однієї задачі на іншу. Таким чином, мозок, наділений інтелектом, є універсальним засобом розв’язання широкого кола завдань (зокрема неформалізованих) для яких немає стандартних, заздалегідь відомих методів розв’язання.

Слід мати на увазі, що існують та інші, чисто поведінкові (функціональні) визначення. Так, за А. Н. Колмогоровим, будь-яка матеріальна система, з якою можна достатньо довго обговорювати проблеми науки, літератури і мистецтва, володіє інтелектом.

З тих пір з’явилися багато визначень інтелектуальних систем (ІС) та штучного інтелекту (ШІ). Сам термін штучний інтелект (AI – Artificial Intelligence) був запропонований в 1956 році на семінарі в Дартсмутськом коледжі (США). Приведемо деякі з цих визначень. Д. Люгер в своїй книзі [2] визначає «Штучний інтелект як область комп’ютерних наук, що займається дослідженням і автоматизацією розумної поведінки».

У підручнику з ІС [3] дається таке визначення: «Штучний інтелект – це один з напрямів інформатики, метою якого є розробка апаратно-програмних засобів, що дозволяють користувачеві (непрограмістові) формулювати та вирішувати свої інтелектуальні завдання, спілкуючись при цьому з ЕОМ на обмеженій підмножині природної мови».

Наведемо приклади дещо інших визначень штучного інтелекту.

"[Автоматизація] видів діяльності, які асоціюються з людським мисленням (human thinking), таких як прийняття рішень, розв’язання проблем, навчання ." (Belman, 1978).

"Докладання нових зусиль для того, щоб зробити думаючі комп’ютери, машини з розумом у прямому розумінні" (Hougeland, 1985).

"Вивчення ментальних здібностей через використання обчислювальних моделей" (Charniak, McDermott, 1985).

"Мистецтво створення машин, які здійснюють функції, що вимагають інтелекту при реалізації їх людиною" (Kurzweil, 1990).

"Область науки, яка має справу з поясненням і відтворенням інтелектуальної поведінки в термінах обчислювальних процесів" (Schalkoff, 1990).

"Вивчення того, як примусити комп’ютери робити речі, які в даний час краще роблять люди" (Rich, Knight, 1991).

"Вивчення обчислень, які дають можливість розпізнавати, роздумувати і діяти" (Winston, 1992).

"Область інформатики, що має справу з автоматизацією інтелектуальної поведінки" (Luger, Stubblefield, 1993).

"Властивість автоматичних систем брати на себе окремі функції інтелекту людини, такі як, обирати й приймати оптимальні рішення на основі раніше отриманого досвіду та раціонального аналізу зовнішніх дій".

Така різноманітність визначень пояснюється тим, що поняття "Штучний інтелект" може розглядатися в різних контекстах. Воно може розглядатися як наука, набір технологій, реалізована модель розуму (мета), розділ інформатики, що займається вивченням того, як працює мозок.

Деякі учені схильні розглядати "штучний інтелект" як дещо постійне, що вислизає і недоступне (мета, що завжди знаходиться за горизонтом). Така точка зору пояснюється тим, що технології і алгоритми, розроблені в рамках штучного інтелекту, з часом стають невід’ємною частиною інформаційних технологій і більш не асоціюються з штучним інтелектом. Якщо встати на цю точку зору, то штучним інтелектом можна назвати "ще не широко використовувані або не відкриті технології, які реалізують або моделюють процеси обробки інформації в нервовій системі".

Введемо визначення, які використовуватимемо як робочі визначення.

Предметом інформатики є обробка інформації за відомими законами. Предметом штучного інтелекту є вивчення інтелектуальної діяльності людини, що підкоряється законам, які наперед невідомі. Штучний інтелект – розділ інформатики, що вивчає методи, способи моделювання та відтворення за допомогою ЕОМ різної діяльності людини, пов’язаної з розв’язання будь-яких задач.

Мета ШІ – змоделювати розумну діяльність людини, автоматизувати мислення. Розумна діяльність – розв’язування складних задач. Область застосування – розв’язання слабоформалізованих задач.

Слабоформалізовані задачі – це задачі, які володіють наступними властивостями:

1. цілі цих задач не можуть бути представлені у вигляді математичних функцій;

2. алгоритми досягнення даної цілі не можуть бути описані строго математично (не існує алгоритмічного розв’язання задачі);

3. в багатьох випадках для цих задач алгоритмічний розв’язок існує, але простір пошуку рішень дуже великий;

4. для розв’язання задач потрібні евристики – тверждення, що засновані на досвіді, інтуіції. Мета їх застосування – знайти більш раціональний розв’язок, а не оптимальний, шляхом виключення наперед непотрібних рішень;

5. дані та знання, що використовуються для розв’язання цих задач, володіють наступними властивостями: не повні; помилкові; різнорідні; неоднозначні; суперечливі; динамічні.

Системою називатимемо множину елементів, що знаходяться у певних зв’язках та відношеннях один з одним та із зовнішнім середовищем, утворюють цілісність та єдність.

Зовнішнє (оточующе середовище) – це ті елементи, які не входять до складу системи, але зміна стану яких впливає на стан системи.

Адаптивна система – це система, яка зберігає працездатність при непередбачуваних змінах властивостей керованого об’єкту, цілей управління або оточуючого середовища шляхом зміни алгоритму функціонування, програми поведінки або пошуку оптимальних, в деяких випадках просто ефективних, рішень і станів. Традиційно, за способом адаптації розрізняють системи, що самостійно налагоджуються, самостійно навчаються і такі, що самостійно організуються [4].

Складна система – система, яка характеризується великою кількістю параметрів, ієрархічністю структури, різнорідністю елементів.

Під інтелектуальною системою розумітимемо адаптивну систему, що дозволяє будувати доцільні програми для розв’язання поставлених перед нею завдань на основі аналізу конкретної ситуації, що склалася в даний момент в оточуючому середовищі [5].

Зробимо два важливі доповнення до даного визначення.

1. До переліку завдань, що вирішуються за допомогою ІС відносяться завдання, що володіють, як правило, наступними особливостями:

   • наперед невідомий алгоритм рішення завдань (такі завдання називатимемо інтелектуальними завданнями);

   • крім традиційних даних в числовому форматі використовується інформація у вигляді зображень, малюнків, знаків, літер, звуків;

   • передбачається наявність вибору дій (не існує алгоритму - це означає, що потрібно зробити вибір між багатьма варіантами в умовах невизначеності). Свобода дій є істотною складовою інтелектуальних завдань.

2. Інтелектуальні робототехнічні системи (ІРС) містять змінну, таку, що налаштовується, модель зовнішнього світу і реальної виконавчої системи, з об’єктом управління. Мета і дії, що управляють, формуються в ІРС на основі знань про зовнішнє середовище, об’єкт управління і на основі моделювання ситуацій в реальній системі.

Про які ознаки інтелекту доречно говорити стосовно інтелектуальних систем? ІС повинна уміти в наборі фактів розпізнати істотні, ІС здатні з наявних фактів і знань зробити виведення (висновки) не тільки з використанням дедукції, але і за допомогою аналогії, індукції і т.д. Крім того, ІС повинні бути здібні до самооцінки - володіти рефлексією, тобто засобами для оцінки результатів власної роботи. За допомогою підсистем пояснення ІС може відповісти на питання, чому отриманий той або інший результат. Нарешті, ІС повинна уміти узагальнювати, уловлюючи схожість між наявними фактами.

Чи можна вважати шахову програму інтелектуальною системою? Якщо шахова програма при повторній грі робить одну і ту ж помилку - то не можна. Навчана, адаптивність, накопичення досвіду і знань - найважливіші властивості інтелекту. Якщо шахова програма реалізована на комп’ютері з нескінченно-високою швидкодією і обіграє людину за рахунок прорахунку всіх можливих варіантів гри за жорсткими алгоритмами - то таку програму ми також не назвемо інтелектуальної. Але якщо шахова програма здійснює вибір та прийняття рішень в умовах невизначеності на основі ефективних методів ухвалення рішень і евристик, коректуючи свою гру від партії до партії в кращу сторону, то таку програму можна вважати достатньо інтелектуальною.

Кожний раз, як тільки виникають сумніву в інтелектуальності деякої системи, домовимося згадувати тест Алана Тьюринга на інтелектуальність. Після цього сумніву і подальші спори, як правило, припиняються.