Тема 10. Искусственный интеллект 170

10.1. Основные положения 170

10.2. Типичные модели представления знаний 172

10.3. Эволюционные аналогии в искусственных интеллектуальных системах 178

Тесты для самопроверки 179

Предисловие

XXI век знаменуется становлением на Земле постиндустриального (информационного) общества, в котором всё большее и большее количество людей, живущих в самых разных странах, начинают заниматься информационной деятельностью. Уже сейчас в наиболее развитых странах большая часть населения вовлечена в процессы извлечения, подготовки, сбора, хранения, накопления, обработки, отображения, передачи и защиты информации – информационные процессы. Оперирование информацией приносит экономические выгоды, в том числе и в сфере производства материальных благ. Это означает, что в информационных процессах информация начинает выступать в роли предмета труда и превращается в значимый общественный ресурс – информационный ресурс, формируется новая отрасль экономики – информационная индустрия. Человек воздействует на информацию посредством таких орудий труда, как аппаратные и программные средства автоматизации – компоненты информационных технологий, обеспечивающие создание и использование информационных систем и информационных сетей. Благодаря развитым средствам доступа к большим объёмам природной и социальной информации наблюдается резкое сокращение времени накопления и старения научных знаний. Новые знания, пополняя существующие информационные ресурсы, позволяют человеку более эффективно использовать разнообразные природные и социальные ресурсы. Они стимулируют появление в различных сферах деятельности человека новых информационных технологий. Последние становятся научно-методическим и техническим базисом информационной индустрии, развитие которой способствует расширению информационного пространства и становлению глобального информационного общества. Есть и другие причины перехода к постиндустриальному обществу. Пожалуй, наиболее значимые из них следующие.

Во-первых, из-за высокоразвитой промышленной индустрии наблюдается возрастание влияния антропогенных воздействий в общепланетарном масштабе. Так как взаимосвязь человека и природы не подлежит сомнению (точнее, человек часть природы) и они находятся в постоянном развитии, то возникают новые вопросы, требующие ответа, в частности: каков будет сценарий их совместного развития? Можно ли обеспечить стабильность существования человечества, если оно приблизилось к бифуркационной точке своего совместного развития?

Во-вторых, растут масштабы и сложность эргатических систем, которым обычно свойственны конфликтность и слабая предсказуемость отдалённых последствий от нарушений ритма их работы.

В-третьих, наблюдаются усложнение политических, социальных, финансово-экономических и организационных процессов и рост несогласованности между ними. В перспективе это может привести к фатальному исходу.

В-четвёртых, общество стремится эффективно использовать природные ресурсы, энергию, сырьё и производственное оборудование при минимальных затратах социального времени. Однако в условиях ограниченных запасов полезных ископаемых и энергоресурсов, увеличения численности населения и продолжительности его жизни появляется опасность возникновения военных конфликтов.

В-пятых, в недрах и на поверхности нашей планеты происходят процессы, которые вызывают многочисленные катастрофы, приносящие значительный материальный урон и смерть многих тысяч людей. Понимание, объяснение и, может быть, их предупреждение возможно только на основе новых знаний, требуют значительного усиления интеллектуальных возможностей человека, объединения и использования интеллекта всех людей на благо цивилизации. Причём знания должны быть получены в темпе, обеспечивающем своевременное принятие рационального решения. Промедление может привести к катастрофическим последствиям.

Таким образом, для эпохи информационной цивилизации важными становятся:

1. разработка концепции построения глобального информационного общества (Global Information Society);

2. постоянное развитие глобального информационного пространства и удовлетворение возникшей информационной потребности в реальном времени;

3. развитие информационной индустрии как одной из основных отраслей экономики;

4. создание и совершенствование средств автоматизации различных сфер деятельности, ориентированных на удовлетворение возникших информационных потребностей людей в любой географической точке;

5. обеспечение комплексной информационной безопасности, включая национальную информационную безопасность;

6. комплексная автоматизация и внедрение на промышленных предприятиях интегрированных информационных систем.

Как наука "Информатика" имеет глобальный и универсальный характер применения. Воспитание у студентов информационной культуры включает в себя прежде всего отчетливое представление роли этой науки в становлении и развитии цивилизации в целом и современной социально-экономической деятельности в частности.

В результате изучения курса студенты должны:

• знать место и роль информационных систем и технологий в жизни современного общества;

• знать современные тенденции развития информатики и вычислительной техники, компьютерных технологий;

• знать возможности ЭВМ для решения различных задач;

• знать общую характеристику процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации;

• знать навыками использования возможностей вычислительной техники и программного обеспечения;

• знать функции и структуру аппаратного и программного обеспечения ЭВМ;

• знать алгоритмы выполнения основных арифметических операций;

• уметь формализовать поставленную задачу;

• уметь применять полученные знания в различных предметных областях;

• уметь переводить числа из различных систем исчисления и минимизировать логические функции;

• уметь применять вычислительную технику для решения практических задач;

• владеть методами математической логики и теории алгоритмов;

Дисциплина «Информатика» является базовой для всех курсов, использующих автоматизированные методы анализа и расчетов, и так или иначе использующих компьютерную технику. Данное пособие предназначено для студентов направлений группы «Информатика и вычислительная техника.

В соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов задачами изучения дисциплины являются базовые знания по следующим вопросам:

1. понятие информации;

2. общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации;

3. технические и программные средства реализации информационных процессов;

4. инструментарии решения функциональных и вычислительных задач;

5. алгоритмизация и программирование;

6. языки программирования высокого уровня;

7. программное обеспечение ЭВМ и технологии программирования;

8. базы данных;

9. локальные и глобальные сети ЭВМ;

10. основы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну;

11. методы защиты информации.

Данное пособие включает в себя десять тем.

В первой теме рассматриваются основные понятия информатики, ее структура, задачи и функции; понятие информации, ее свойства и виды, классификация и кодирование; а также дается общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.

Вторая тема посвящена вопросам алгоритмизации и программирования. Основное внимание уделено свойствам и графическому представлению алгоритмов, технологии программирования, языкам программирования высокого уровня на примере Паскаля и Пролога.

В третьей теме разбирается история развития средств вычислительной техники, классификации компьютеров, архитектура ЭВМ, базовая аппаратная конфигурация и общая схема ПК.

Классификации и структуре программных средств реализации информационных процессов посвящена четвертая тема. В ней дается определение операционной системы, среды и оболочки, понятие файловой системы и сервисного программного обеспечения.

В пятой теме рассматривается инструментарий решения функциональных и вычислительных задач: текстовые процессоры, электронные таблицы, средства создания презентаций, СУБД, средства работы с графикой, офисные системы.

Шестая тема посвящена основным понятиям баз данных (БД), а также видам моделей БД и их классификации. Рассматриваются проектирование БД и основы использования языка SQL.

В седьмой теме рассматривается понятие модели и моделирования. Приводятся ключевые этапы моделирования, обобщенная классификация моделей и классификация математических моделей.

В восьмой теме разбираются основные понятия компьютерных сетей, топология компьютерных сетей, структура вычислительной сети. Рассмотрены организация работы в локальной сети, возможности сети Интернет, службы Интернета и сетевая операционная система.

Девятая тема посвящена защите информации: объекты и элементы защиты в компьютерных системах обработки данных, средства опознавания и разграничения доступа к информации, криптографический метод защиты информации, компьютерные вирусы и антивирусные программные средства, защита программных продуктов, обеспечение безопасности данных на автономном компьютере, безопасность данных компьютерных сетей.

В заключительной десятой главе рассмотрен вопрос искусственного интеллекта: типичные модели представления знаний и эволюционные аналогии в искусственных интеллектуальных системах.