Тема 6. Інтелектуальні інформаційні системи і технології

1. Поняття штучного інтелекту.

2. Напрямки досліджень та розробок в галузі штучного інтелекту.

3. Моделі подання знань в системах штучного інтелекту.

4. Експертні системи.

   1. Суть і класифікація експертних систем.

   2. Архітектура експертних систем.

   3. Етапи життєвого циклу експертних систем.

5. Інтелектуальний аналіз даних (Data Mining)

1. Поняття штучного інтелекту

Відповідно до Держстандарту України (ДСТУ 2938-94 «Системи оброблення інформації. Основні поняття, терміни і визначення»), штучний інтелект визначається як «здатність систем оброблення даних виконувати функції, що асоціюються з інтелектом людини, такі як логічне мислення, навчання та самовдосконалення».

Штучний інтелект ШІ (Artificial intelligence) являє собою широку галузь досліджень і розробок інтелектуальних систем, призначених для роботи в областях діяльності людини, що складно формалізуються. В рамках цього наукового напрямку ставляться і розв’язуються завдання апаратного і програмного моделювання тих видів людської діяльності, які традиційно вважаються інтелектуальними, тобто потребують певних розумових зусиль. Дослідження в галузі штучного інтелекту включають вивчення таких видів діяльності людини, як пізнавання, формування понять, розмірковування, цілестворення, прийняття рішень, прогнозування, адаптація, навчання, творчість і т. ін.

Історія наукових досліджень в галузях штучного інтелекту може бути поділена на такі періоди:

• 1960–ті роки – початок 1970–х – дослідження в галузі «загального інтелекту», спроби моделювати загальні інтелектуальні процеси, властиві людині: вільний діалог, розв’язування різних задач, доведення теорем, теорія ігор, створення віршів та музики;

• 1970–ті роки – дослідження і розробка підходів до формального представлення знань та виведень, спроби звести інтелектуальну діяльність до формальних перетворень символів;

• з кінця 1970-х – розробка інтелектуальних (експертних) систем в предметних галузях, які мають прикладне практичне значення;

• 1990-ті роки – роботи по створенню комп’ютерів 5-го покоління, які мали інтелектуальні можливості;

• 2000-ні роки - широке впровадження інтелектуальних інформаційних систем і технологій у різних галузях економіки, техніки, побутових приладах і т. ін.

2. Напрямки досліджень та розробок в галузі штучного інтелекту

Основні напрямки використання та досліджень в галузі штучного інтелекту включають:

Розробка інтелектуальних систем, основаних на знаннях (експертних систем). Цей напрям пов’язаний з розробкою моделей представлення знань, створенням баз знань, що утворюють ядро експертних систем, виявленням та представленням знань експертів в експертних системах.

Розпізнавання образів. Спрямоване на розв’язання проблем розпізнавання за ознаками, класифікації та ідентифікації об’єктів візуальної, звукової, економічної та іншої інформації. Використовується в системах читання рукописного тексту, допуску за візуальними ознаками, системах аналізу фінансового стану та ін.

Ігри. Як формальні системи ігри характеризуються чітко визначеними правилами і скінченним числом ситуацій. Інтелектуальні системи для гри (у шахи, шашки та ін.) використовують лабіринтову модель та евристики, а також реалізують навчання, самонавчання й самоорганізацію.

Машинний переклад. Програми машинного перекладу використовують складні методи аналізу природної мови, які включають:

• морфологічний аналіз - аналіз слів у тексті;

• синтаксичний аналіз - аналіз речень, граматики і зв’язків між словами;

• семантичний аналіз - аналіз смислу кожного речення на основі бази знань, на яку орієнтована конкретна програма-перекладач;

• прагматичний аналіз - аналіз смислу речень в оточуючому контексті за допомогою бази знань.

Розробка природно-мовного інтерфейсу між людиною і комп’ютером. Розуміння людської мови комп’ютером потребує розв’язання задач аналізу та генерації текстів, їх внутрішнього представлення, вияву знань, необхідних для розуміння текстів. Висловам людської мови притаманна: неповнота; нечіткість; неточність; граматична некоректність; залежність від контексту; неоднозначність.

Інтелектуальні роботи. Роботи – це технічні пристрої, призначені для автоматизації людської праці. На відміну від роботів-маніпуляторів, що працюють за жорсткою схемою управління, інтелектуальні роботи здатні до самонавчання і самоорганізації, можуть адаптуватися до змінюваного оточуючого середовища.

Комп’ютерні віруси. Останні покоління вірусів мають всі атрибути систем штучного інтелекту: вони вільно переміщуються по комп’ютерах, мутують і розмножуються, навчаються, змінюють свої параметри і структуру.

Інтелектуальне математичне моделювання. Інтелектуальні системи такого роду імітують творчу діяльність математика-професіонала, що займається розв’язанням математичних задач. Вони включають бази знань з математичними теоремами, залежностями та евристичними правилами, здатні до навчання за допомогою вчителя і до самонавчання.