К вопросу 46

Искусственный интеллект (ИИ). Системы ИИ (СИИ). Направления развития ИИ. Формализация знаний. Основные методы формализации знаний.

Искусственный интеллект (ии)

Искусственный интеллект – это раздел информатики, посвящённый моделированию интеллектуальной деятельности человека.

Дословно, искусственный интеллект (Artificial Intelligence) – искусственная разумность.

Интеллект (ум) – способность человека мыслить, размышлять - способность человека, уясняя содержание явлений действительности, связывать, сопоставлять их и делать из этого выводы.

Иначе говоря, человеческое мышление = знания + способность логически мыслить.

Решение задач ИИ основывается на использовании методов логики. Отцом формальной логики считают Аристотеля. Формальная логика – наука о законах и операциях правильного мышления. История развития логики насчитывает около 2,5 тыс. лет: от Аристотеля и до сегодняшних дней.

Гениальный мыслитель Аристотель создал теорию силлогистику. Силлогистика – наука о моделях человеческих рассуждений и умозаключений. Силлогизм – умозаключение, в котором из двух данных суждений (посылок) получается третье (вывод).

Существуют рассуждения от общего к частному (дедукция) и рассуждения от частному к общему (индукция). Аристотель создал модель дедуктивных рассуждений (от общего к частному). В ней исходные посылки рассуждений должны быть истинными (аксиомы, факты).

Переход от исходных посылок к выводам происходит по определённым правилам.

Последние столетия разрабатывается так называемая математическая (символическая) логика. Математическая логика является формализацией человеческого мышления и представления знаний.

Математическая логика – дедуктивная логика, включающая математические методы исследования способов рассуждений. Иначе, математическая логика - это логика, которой пользуются в математике.

Можно ли создать машину, которая бы умела мыслить? Если можно, то каким образом? Современная математическая логика включает в себя системы исчисления высказываний, системы исчисления предикатов и другие более сложные системы. Именно развитие логических систем позволило ставить вопрос об автоматизации логических выводов, получении новых знаний и моделировании человеческих рассуждений на ЭВМ.

В 40-х годах 20-го века с появлением ЭВМ произошло выделение искусственного интеллекта в самостоятельное научное направление. Сам термин «искусственный интеллект» был предложен в 1956 году на семинаре с аналогичным названием в Стэндфордском университете (США).

В настоящее время под ИИ понимают область информатики, предметом которой является изучение человеческого мышления, а целью – создание модели человеческого интеллекта и реализация её на компьютере.

Системы ии (сии)

Переход от первых исследований по ИИ к реальным системам ИИ оказался длительным процессом, более длительным, чем предполагали создатели этого направления информатики. Все проблемы связаны с нехваткой компьютерных ресурсов (вычислительной мощности, ёмкости оперативной и внешней памяти) и людских ресурсов – разработка интеллектуальных программ требует привлечения ведущих специалистов из различных областей знаний.

В настоящее время под интеллектуальной системой (ИнС) понимают информационно-вычислительную систему, способную самостоятельно принимать решения, т.е. способную самостоятельно получать и анализировать информацию, понимать её и делать новые выводы (пополняя её), формулировать заключения, т.е. «мыслить», помогая естественному интеллекту – человеку, который корректирует, «улучшает» принятое решение. Каждая ИнС должна иметь математическое, алгоритмическое, программное и инструментальное обеспечение.

Основой систем ИИ стали логические системы, а также основанные на них языки логического программирования. Логическое программирование даёт возможность программисту описывать задачу в виде фактов, правил и формулировки целей, т.е. того, что требуется узнать. А для получения решения задачи используется встроенный автоматический решатель задач. Программа на таком языке проста и понятна. К тому же она намного короче, чем программа решения той же задачи на алгоритмических языках программирования. Наиболее известным языком логического программирования является Пролог.

До 60-х годов прошлого века идея создания "рассуждающей " машины оставалась чисто теоретической. В 60-е годы американские учёные Ньюэлл и Саймон доказали, что большинство человеческих рассуждений может быть представлено с помощью правил вида "ЕСЛИ <условие>, ТО <выполнение действий>. Они предложили схему процессов, лежащих в основе решения проблем человеком. Предложенная ими программа называлась универсальным решателем задач и была отнесена к первым системам ИИ.

В 1966 году был выдвинута идея моделирования процесса эволюции с помощью вычислительной машины, которая сводилась к исследованию мутаций и избирательного выживания в течение двух миллиардов лет, приведших к созданию разума Homo Sapiens.

В середине 1970-х годов программисты начали моделировать конкретные знания специалистов - экспертов. Открылось новое направление ИИ – экспертные системы (ЭС). С середины 1980-х годов создаются промышленные и военные ЭС.

Первыми системами ИИ, имеющими практическое значение в то время, стали система DENDRAL для определения видов органических соединений по данным масс - спектографического анализа и система MYCIN для решения задач медицинской диагностики.

В 1982 году Япония объявила о проекте создания ЭВМ 5-го поколения. Цель проекта заключалась в создании компьютеров, интеллектуальные способности которых будут близки к человеческим способностям. Основное внимание уделялось созданию машинных баз знаний, методам логической обработки информации, организации общения человека с ЭВМ на его естественном языке.

После признания ИИ самостоятельной отраслью науки произошло его разделение на два основных направления: нейрокибернетику и кибернетику «чёрного ящика». Основная идея нейрокибернетики заключается в том, что любое мыслящее устройство должно быть выполнено по образу и подобию человеческого мозга, воспроизводить его структуру, его принцип действия, т.е. нейрокибернетика занимается аппаратным моделированием структуры мозга и его деятельности. Усилия нейрокибернетиков сосредоточены на разработке элементов, подобных нейронам, и объединении этих элементов в системы – нейросети и нейрокомпьютеры. Первые нейросети и нейрокомпьютеры были созданы американскими учёными В. Мак-Каллоком, В. Питтсом и Ф. Розенблаттом в конце 1950-х годов Это были устройства, моделирующие человеческий глаз. Устройства умели распознавать буквы алфавита, однако были чувствительны к их написанию.

Сегодня нейрокомпьютерные и нейросетевые технологии являются одним из наиболее перспективных и быстро развивающихся разделов ИИ.

Кибернетика «чёрного ящика» не придаёт значения принципу действия мыслящего устройства. Это направление ИИ ориентировано на поиски алгоритмов решения интеллектуальных задач (эвристик) с использованием существующих компьютеров независимо от их аппаратной базы.

В настоящее время методы ИИ позволили создать эффективные компьютерные программы в самых разнообразных, ранее считавшихся недоступными для формализации и алгоритмизации, сферах человеческой деятельности, таких как медицина, биология, зоология, социология, культурологи, политология, экономика, бизнес, криминалистика и т.п. Идеи обучения и самообучения компьютерных программ, накопления знаний позволили создать программы, которые успешно борются за звание чемпиона мира по шахматам, создают музыкальные и поэтические произведения, распознают образы и сцены, распознают, понимают и обрабатывают речь, тексты на естественном человеческом языке.