Лекция 2

История развития науки ИИ.

В научном мире есть мнение, что запас знаний, накапливаемых

в процессе научных исследований, x растет согласно закону

логистической кривой, определяемой уравнением:

dx ax(b-x)

── = ───────

dt b ,

где t - время, a и b - некоторые константы, зависящие от того

периода, который в данный момент переживает наука.

Профессор Чикагского университета Д.Грейн в начале 70-х

предложил модель развития науки, названную BRETAM. По его мнению

можно выделить 6 периодов развития науки:

B - прорыв (breakthrough) рождение научного направления

R - копирование (reusing) заимствование из других наук

E - эмпирика (empirics) появление первых разработок

T - теория (theory) появление демонстрационных прототипов

A - автоматизация (automation) промышленная продукция

M - зрелость (middle age) коммерческая продукция

ЗНАНИЯ

‑

1.0┼

│

│ ▄ ▄ ▄

0.9┼──────────────────────────────────────────▄ ▄ ▄

│ ▄ │

│ ▄ ▄ │

0.8┼ ▄ │

│ ▄ │

│ │

0.7┼ ▄ │

├────────────────────────────▄ │

│ │ │

0.6┼ ▄ │ │

│ ▄ │ │

│ │ │

0.5┼──────────────────────▄ │ │

│ │ │ │

│ ▄ │ │ │

0.4┼ ▄ │ │ │

│ │ │ │

│ ▄ │ │ │

0.3┼ │ │ │

│ ▄ │ │ │

├──────────────▄ │ │ │

0.2┼ │ │ │ │

│ ▄ │ │ │ │

│ ▄ ▄ │ │ │ │

0.1┼────▄ ▄ │ │ │ │

│ ▄ │ │ │ │ │

│▄ │ │ │ │ │

└────┼─────────┼───────┼─────┼─────────────────┼─────────_ВРЕМЯ

B R E T A M

В 80-х годах Б.Гиннесом и М.Шоу была сделана попытка

приложить модель BRETAM к ИИ. Они выделили классы систем ИИ,

обеспечившие прорыв в исследованиях в некоторые моменты времени и

спрогнозировали их развитие:

А - электронные технологии, исп. в аппаратуре ИИ

Б - ЭВМ с виртуальной архитектурой для реализации СИИ

В - проблемно-ориентированные языки (СПОРА, ДЕКАРТ)

Г - средства человеко-машинного интерфейса

Д - первые СИИ, основанные на знаниях (ЭС и пр.)

Е - индуктивно обучающиеся СИИ

Ж - автономные СИИ, самостоятельно решающие задачи

З - СИИ, активно включающиеся в социальные структуры общества

И - будущие СИИ

И B

З B R

Ж B R E

Е B R E T

Д B R E T A

Г B R E T A M

В B R E T A M

Б B R E T A M

А B R E T A M

───────────────────────────────────────────────────_ время, г

1 1 1 1 1 1 1 1 2

9 9 9 9 9 9 9 9 0

4 4 5 6 7 8 8 9 0

0 8 6 4 2 0 8 6 4

Перечислим основные направления исследований в различные

периоды развития ИИ:

B) Исследования в области вычислительной математики, теории

формализации.

R) 50-е годы. Понятия алогритма и программы было копировано

в область обработки нечисловой (символьной) информации.

- игровые программы

(крестики-нолики - жесткий алгоритм, морской бой -

вероятностный выбор стратегии, шашки и шахматы - комбинаторный

взрыв не позволяет перебрать все возможные комбинации ходов,

применяются эвристические правила - правдоподобные

рекомендации, следование которым не всегда приводит к желаемому

результату);

- доказательство теорем

(принцип логического вывода на дереве возможных альтернатив,

ограничение и упорядочение перебора методом ветвей и границ

BACKTRACK);

- распознавание образов

(2 этапа распознавания - выделение множества характеристических

признаков образа и нахождение решающего правила, с помощью

которого образ относится к какому-либо классу;

программы распознавания изображений, букв, сигналов и т.п.;

впервые использован механизм обучения на примерах - на вход

распознавателя подается набор положительных и отрицательных

примеров, по ним автоматически строится решающее правило;

впервые - способ структурного описания знаний - фиксация

отношений между характеристическими признаками образа);

- машинный перевод

(впервые была поставлена проблема понимания текста как проблема

соотнесения его с информацией о внешнем мире;

отделение декларативных знаний (словари) от процедурных

(программы перевода));

- автоматическое реферирование и машинный поиск

(идея поиска по образцу - аналог сопоставления и унификации в

ИИ);

- сочинение текстов и музыки

(выявление закономерностей построения систем общения на

естественном языке, синтез естественной речи;

машины сочиняют волшебные сказки и пословицы, авангардистские

стихи - жесткая структура предложений и выбор слов из

ограниченного словаря);

ET) 60-70-е годы.

- появление логической, сетевой, фреймовой и продукционной

моделей знаний;

- парадигма ЗНАНИЯ+ЛОГИЧЕСКИЙ ВЫВОД;

- парадигма ЗНАНИЯ+ПРАВДОПОДОБНОЕ РАССУЖДЕНИЕ, появление размытых

логик, модальных логик, предметных и псевдофизических логик,

логик здравого смысла и пр.;

A) 70-80-е годы.

- появление и развитие мировой индустрии ЭС (MYCIN, DENDRAL), ЭС

применяются в медицине, геофизике, научных исследованиях, военных

целях, промышленности, сборке сложных изделий (систем DEC) и пр.;

- рост ассигнований на исследования и разработки СИИ:

1980г. - 70 млн $;

1985г. - 350 млн $;

1987г. - 5 млрд $;

- причины роста ассигнований:

- необходимость сделать ЭВМ доступной любому пользователю,

интеллектуальный интерфейс - 2 аспекта:

внешний - удобство представления информации (MultiMedia)

внутренний - понимание СИИ постановки задачи и

автоматическое ее решение

- информация становится товаром, продажа знаний

- переход к роботизированным производствам требует

интеллектуальных роботов

- огромный объем знаний накопленных человечеством требует

изменение технологии обучения и использования для этого СИИ

- применение ЭС при решении сложных ответственных задач

планетарного масштаба (Земля - сложная система, нельзя поставить

эксперимент)

M) от 90-х годов в будущее.

Перспективы развития СИИ:

- Завершится переход от парадигмы ЗНАНИЯ+ВЫВОД к

ЗНАНИЯ+ОБОСНОВАНИЕ.

┌───_о────_о──────_о─────┐ о────────┐

│ ­ n о──────_ ­

о─────_ ... ────_о о───────_о

│ ‑ аргументов ...─────_ ‑

└──_о─────_о──────_о─────┘ о────────┘

n шагов вывода

- Возникнет индустрия инструментальных средств СИИ.

- Будут созданы эффективные спецпроцессоры СИИ интегрального

исполнения.

- Параллельные СИИ.

- Интеграция знаний и видов представления информации (аудио,

видео, текстовая, тактильная и т.п.)

- Встраивание ЭС в различные информационные и технические

системы.

Основные направления ИИ сегодня:

- модели и методы представления, приобретения и обработки

знаний (логическая, функциональная, продукционная,

сетевая, фреймовая, объектно-ориентированная);

- языки и инструментальные средства ИИ;

- экспертные системы;

- распознавание образов и анализ сцен;

- дедуктивные системы;

- нейрокомпьютеры;

- решатели комбинаторных задач;

- инетллектуальные роботы;

- интеллектуальный пользовательский интерфейс;

- естественноязыковые системы (анализ и синтез речи).