
- •Искусственный интеллект. Определения искусственного интеллекта. История развития искусственного интеллекта
- •Предпосылки развития науки искусственного интеллекта
- •Парадигмы искусственного интеллекта. Тест Тьюринга
- •Подходы к созданию интеллектуальных систем.
- •Направления развития искусственного интеллекта
- •Области применения искусственного интеллекта
- •Интеллектуальные системы. Основные понятия и определения. Структура интеллектуальной системы.
- •Модели и методы знаний. Структуры памяти эвм. Информационные структуры для хранения данных.
- •Модели представления данных.
- •Концепция знаний.
- •Модели представления знаний. Логические и сетевые модели.
- •Модели представления знаний. Продукционные и фреймовые модели.
- •Графы сетей Петри Скучная и непонятная теория из лекций
- •Наглядный пример Пример 1
- •Пример 2
- •Сети Петри: дерево достижимых разметок.
- •Оценка свойств сетей Петри на основе матричных уравнений.
- •Алгебра сетей Петри: операции над сетями Петри.
- •Расширения сетей Петри: ингибиторные, приоритетные, временные.
- •Способы описания сетей Петри.
- •Методы анализа сетей Петри. Задачи анализа.
- •Методы анализа сетей Петри. Дерево достижимых разметок.
- •Методы анализа сетей Петри. Анализ на основе матричных методов.
- •Проектирование сложных вычислительных структур. Структурный подход.
- •Матричные структуры. Преимущества матричных структур.
- •Примеры проектирование структур матричных процессоров на основе проекций процессорных элементов.
- •Построение параллельных матричных систем на примере умножения двух матриц.
- •Глубокое обучение. Принцип действия глубокого обучения. Геометрическая интерпретация глубокого обучения.
- •История машинного обучения. Вероятностное моделирование. Метод опорных векторов. Деревья решений.
- •Математические основы нейронных сетей.
- •Нейронные сети. Представление данных.
- •Нейронные сети. Представление данных. Примеры.
- •Нейронные сети. Операции с тензорами. Примеры.
- •Сверточные нейронные сети. Эффект границ. Шаг свертки.
- •Основные задачи в сфере компьютерного зрения.
- •Сверточные нейронные сети. Модульность, иерархия, многократное использование
- •Рекурентные нейронные сети. Класс задач, решаемых рекурентными нейронными сетями.
- •Рекурентные нейронные сети. Обработка естественных языков.
- •Генеративное глубокое обучение. Художественная обработка изображений.
- •Генетические алгоритмы. Основные понятия.
Предпосылки развития науки искусственного интеллекта
Искусственный интеллект одно из самых молодых научных направлений. Прошло всего несколько десятилетий с момента начала работ в этой области. Но сегодняшний мир и научно-технический прогресс немыслимы без тех результатов, которые дали человечеству и обещают дать в будущем исследования в области искусственного
интеллекта.
Причин столь исключительного положения работ в области искусственного интеллекта несколько. Наиболее важными из них являются следующие:
1.Развитие вычислительной техники вступило в новую фазу: создание ЭВМ
пятого и последующих поколений. Отличительной чертой новых ЭВМ является их максимальная приближенность к пользователю, освобождение пользователя от программирования решения задач. Функции программиста передаются ЭВМ, сложность общения с ней не должна превосходить сложности общения с современными бытовыми системами. Для этого необходимо поднять «интеллектуальный» уровень ЭВМ, сделав ее способной к выполнению творческого профессионального труда программиста. В ЭВМ должна быть заложена большая сумма знаний о способах решения задач, специальные процедуры автоматического синтеза программ, а также средства общения с
пользователем, максимально приближающие это общение к общению людей.
2. XXI век век новых информационных технологий. В связи с массовым
внедрением ЭВМ во все сферы человеческой жизни, развитием локальных,
глобальных, национальных и межгосударственных сетей передачи и обработки
данных, быстрым ростом хранилищ информации, распределенных в различных
местах земного шара и доступных для любой ЭВМ, включенной в соответствующую сеть, станет возможным переход к безбумажной технологии обработки информации. А это повлечет за собой изменение стиля человеческого общения в самых разнообразных деловых и бытовых взаимоотношениях.
3. Технология производства в промышленности и сельском хозяйстве меняет
свою основную парадигму. Если раньше она ориентировалась на человека как
основное звено в трудовом процессе, то роботизация производства заставляет по-новому оценить организацию трудового процесса. В роботизированных
производствах нет необходимости в создании «человеческих условий» для
производителей, в выполнении требований к агрегатам, климатическим условиям и т.п., которые определяются эргономикой и физиологией человека.
Интеллектуальные системы в ближайшие годы должны сыграть революционизирующую роль в научных исследованиях и проектировании новых образцов новых изделий. Интеллектуальные системы являются тем инструментом, без которого невозможно проектирование сверхсложных для человека изделий. Более того, именно интеллектуальные системы позволят ученым в приемлемые сроки решать те научные проблемы, на решение которых не хватает сейчас жизни нескольких поколений.
Очевидно, что это не все причины, побудившие бурное развитие нового
научного направления, получившего название «искусственный интеллект», но и они дают представление об его глобальной значимости.
Парадигмы искусственного интеллекта. Тест Тьюринга
Специалисты по искусственному интеллекту склонны к принятию двух
различных парадигм. Поясним их на примере.
Пусть специалист по компьютерам и психолог независимо взялись за создание
программы для игры в покер. Вероятнее всего, специалист по компьютерам в основу стратегии своей программы положит теорию вероятности и статистику. В результате он создаст программу, стремящуюся использовать любой доступный шанс, блефующую случайным образом, не проявляющую никаких эмоций и, как следствие, имеющую максимальные шансы на победу. Психолог же, напротив, построит стратегию своей программы на теории человеческого мышления и поведения. В общем случае результатом работы психолога может быть даже несколько различных программ: одна, например, будет играть весьма агрессивно, тогда как другая будет играть очень осторожно.
Для специалиста по компьютерам наибольшее значение в его работе имеет, вероятнее всего, конечный результат деятельности его программы. Такой подход называют результативно-ориентированным. Психолог же более заинтересован в понимании процессов, происходящих в естественном интеллекте, и, следует полагать, использовал бы данный проект для проверки своих теорий посредством построения соответствующей компьютерной модели. Такой подход назвали имитационно-ориентированным.
Оба подхода действенны и вносят существенный вклад в разработку систем искусственного интеллекта. Однако в связи с этим возникают и определенные
философские вопросы.
Например, вполне имеет место быть дискуссия в группе специалистов, перед
которыми поставлена задача установить, действительно ли созданные программистом и психологом программы обладают интеллектом; если да, то какая из двух программ умнее.
Что есть мера интеллекта — способность выигрывать или человекоподобное поведение?
Вариант ответа на данный вопрос предложил в 1950 году Алан Тьюринг в своем тесте для оценки интеллектуальных возможностей машины (сейчас он известен как тест Тьюринга).
Суть теста состоит в следующем: человек (назовем его опросчиком) общается с тестируемым субъектом посредством терминала. При этом не уточняется, кем является субъект — человеком или машиной.
В данной ситуации поведение машины будет считаться интеллектуальным, если она будет высказываться о событиях настолько разумно, что опросчик не сможет отличить ее от человека.
Хорошо известный пример применения сценария теста Тьюринга связан с испытаниями программы DOCTOR, разработанной в середине 1960-х годов Джозефом Уэйзенбаумом.
Эта интерактивная программа была сконструирована для имитации поведения психиатра Рогерианской школы психоанализа, проводящего психологический опрос. Компьютер играл роль психиатра, а роль пациента была отведена пользователю.
Выполняемые программой DOCTOR действия сводились к реструктуризации получаемых от собеседника выражений, проводимой по нескольким хорошо известным правилам.
Измененные выражения возвращались на экран пользователя в виде ответных реплик. Например, в ответ на выражение “Я сегодня устал” программа DOCTOR выдавала пользователю следующее сообщение: “Как вы думаете, из-за чего вы сегодня устали?” Если программа не могла распознать структуру полученного сообщения, она просто выводила пользователю малозначащую общую фразу, например “Продолжайте, продолжайте...” или “Очень интересно”.
Программа DOCTOR настолько хорошо имитировала понимание ситуации, что
многие “общавшиеся” с ней пациенты чувствовали контакт с личностью,
имеющей родственные мысли и чувства, и в большинстве случаев, как ни
странно, подчинялись машинному диалогу, состоящему из вопросов и
ответов. В этом смысле программа DOCTOR прошла тест Тьюринга. В
результате возникли новые этические и технические проблемы.
Очевидно, что тест Тьюринга оценивает уровень соответствия поведения
машины по отношению к поведению человека. Тьюринг предполагал, что к
2000 году машины смогут с 30-процентной вероятностью продержаться пять
минут. Как показало время, эта догадка оказалась на удивление точной.