Направления и области применения искусственного интеллекта. Искусственный интеллект (ИИ)Artificial intelligence (AI)

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа по дисциплине "Информационные технологии"

На тему "Области применения искусственного интеллекта"

Выполнил Тимошенко Александр Викторович

Введение

3. Основные области применения искусственного интеллекта

3.2 ИИ в вооружённых силах

Заключение

Глоссарий

Введение

Понятие искусственный интеллект, весьма неоднозначно. Если собрать воедино все что сказано за последние 40 лет, то выясняется, что для того чтобы понизить затраты времени и энергии человек просто хочет создать себе подобного для выполнения конкретных действий.

С начала 50-х годов ученые все большего числа исследовательских лабораторий устремились к одной цели: построить компьютеры, действующие так чтобы по результатам работы их невозможно было бы отличить от разума человека. К искусственному интеллекту в последнее время наблюдается большой интерес, вызванный повышениями требований и информационным системам. Человечество стремительно движется к новой информационной революции, которую можно сравнивать по масштабам с развитием Интернета, имя этой революции - искусственный интеллект.

Искусственный интеллект сейчас очень активно изучается и развивается. В этой области сконцентрированы наибольшие усилия лингвистов, философов, психологов, математиков, инженеров и кибернетиков. Здесь решаются конкретные вопросы, которые связаны с путём развития научной мысли, с влиянием достижений в таких областях как: вычислительная техника и робототехника на жизнь будущих поколения людей. Здесь возникают новые различные методы научных исследований. Здесь формируется новый взгляд на те или иные научные результаты, а также возникает философское осмысление полученных результатов. Продвигаясь вперед, исследователи, работающие в области ИИ, столкнулись с очень запутанными проблемами, которые выходят за границы традиционной информатики. Оказывается, прежде всего, необходимо было понять механизмы процесса обучения, чувственного восприятия и природу языка. Учёные выяснили, что для того чтобы имитировать работу мозга человека требуется понять механизм действия миллиардов взаимосвязанных нейронов. Оказалось что самая трудная проблема, которая стояла перед исследователями современной науки - познание процесса функционирования человеческого разума, а не просто имитация работы. Это затрагивало теоретические проблемы психологической науки. Учёные никак не могут прийти к единому мнению на счёт самого предмета их исследований - интеллекта. Для некоторых интеллект это умение решать сложные задачи; а другие рассматривают его как способность обучаться, обобщать, анализировать; третьи - как возможность взаимодействия с окружающим миром путем восприятия, общения и осознания воспринятого.

Многие исследователи искусственного интеллекта готовы принять тест машинного интеллекта, предложенный в конце 40-х годов выдающимся английским специалистом по ВТ Аланом Тьюрингом. «Компьютер можно считать разумным, - утверждал Тьюринг, - если он способен заставить нас поверить, что мы имеем дело не с машиной, а с человеком».

Объектом исследования в данной курсовой работе является искусственный интеллект. Предметом исследования - пути совершенствования и развития искусственного интеллекта.

Цель данной работы выявить области применения искусственного интеллекта.

Основные задачи, которые необходимо решить в данной работе:

1) Рассмотреть зарождение искусственного интеллекта;

2) Понять для чего создают искусственный интеллект;

3) Современное применение искусственного интеллекта;

4) Исследовать перспективные направления искусственного интеллекта;

5) Понять, как ИИ используется в военных целях;

6) Раскрыть будущее искусственного интеллекта;

7) Исследовать нейронные сети;

1. Понятие «Искусственный интеллект»

Интеллектуальной называется система (Рис. 1) способная целеустремлённо в зависимости от состояния информационных входов, изменять не только параметры функционирования, но и сам способ своего поведения, причём способ поведения зависит не только от текущего состояния информационных входов, но тажке и от предыдущих состояний системы.

Рисунок 1 «Интеллектуальная система»

Приведём несколько примеров.

Любой живой организм - интеллектуальная система. Он обладает долговременной памятью и способностью к самообучению. Ребёнок, притронувшись к горячей плите, уже не повторит ошибки. Щенок, впервые погнавшись за кошкой, получит серьёзный урок и вряд ли снова решит с ней поиграть. При следующей встрече он, скорее всего, убежит или покажет зубы, или проявит ещё одну из тысячи возможных реакций.

Технические же системы чаще всего не являются интеллектуальными, т.е. их реакция на одно и то же событие не может измениться кардинально. Система автоматизированного управления давлением газа в трубе может открывать и закрывать заслонку (управлять параметрами), но она не может принять решение совсем вывинтить заслонку из трубы. Если аварии газопровода предшествует изменение давления (например, сначала резкое повышение, а затем резкое понижение), то автоматическая система воспринимает это как нормальную ситуацию и попытается «отрегулировать» её движением заслонки. Даже если после каждой аварии мы будем добавлять в систему управления новый блок, точно фиксирующий параметры предыдущей ситуации, ничего не изменится. Простое накопление данных не «обучит» систему.

Дело в том, что щенок, получивший урок от кошки, запомнил не только параметры ситуации (длину когтей и скорость реакции), но и правила поведения (не подходи, не подставляй нос, если залаять - она убежит).

Интеллектуальной называется система, моделирующая на компьютере мышления человека.

Второе определение появилось в 60-ые ее, когда считалось, что мозг человека можно смоделировать на компьютере. Клетка мозга - нейроны программно описывались специальными математическими методами. Компьютерная программа, таким образом, представляла как бы кусочек мозга человека. На вход программы подавались некоторые данные (на вход клетки мозга в живом организме подаётся электрический сигнал), на выходе снимались результаты, которые сверялись с эталоном. В зависимости от того, насколько полученные результаты отклонялись от эталона, в расчётные коэффициенты вносились изменения. В зависимости от количества циклов такого «обучения» результаты работы очень маленького мозга человека.

Идея о возможности повторить мозг на компьютере к 80-м гг. XX в. Потерпела полную неудачу, однако теория нейронных сетей, нейросетевой подход доказали что полезность на целом ряде практических приложений. Хорошие результаты получены в первую очередь на задачах предсказания значений параметров и распознавания образов.

Интеллектуальной называется система, позволяющая усилить интеллектуальную деятельность человека за счёт ведения с ним осмысленного диалога.

К концу 80-ых гг. стало совершенно очевидно, что создать универсальный искусственный интеллект невозможно. Более того, выяснилось, что это совершенно не нужно, Следует создавать узкоспециализированные интеллектуальные системы, которые не заменят человека, но дополняют его. Человек имеет ряд уникальных особенностей, но не свободен от недостатков. Не один не обладает реакцией кошки. Никто из нас не способен прочитать роман Л.Н. Толстого «Война и мир» за одну минуту, редко кто обладает энциклопедической памятью. Компьютер обладает энциклопедической памятью, компьютер совершает миллионы операций в секунду, компьютер реагирует мгновенно. Но компьютер - это «глупое железо», он не способен мыслить, не способен отвечать за собственные поступки.

Подчеркнём актуальность совместной деятельности человека и машины. Необходимо, чтобы компьютер служил советчиком человека, быстро анализировал ситуацию, генерировал варианты действия на основе огромной памяти и предлагал человеку, а человек рассматривал предложенные варианты и пояснял, почему тот или иной вариант плох. Компьютер, учитывая полученные разъяснения, вновь анализировал бы все варианты действия и выдавал новые, а человек выбирал подходящий вариант и нёс ответственность за его реализацию.

Пример: система автоматизированного наведения ракет обнаружила цель. Цель была обнаружена цель. Цель была обнаружена практически мгновенно, человек даже не успел её заметить. Ракета была автоматически наведена на цель. Цели был послан запрос «свой - чужой». Цель появилась на пульте управления перед оператором, человек принял решение о поражении, выбрал тип оружия и нажал кнопку «уничтожить». В случае полностью автоматизированного ведения цели существовала бы реальная опасность уничтожить свой самолёт. В обратном случае, если бы наведением на цель посылкой запроса заниматься человек, могло быть упущено время.

Таким образом, сегодня искусственный интеллект - это самообучающийся инструмент, усиливающий деятельность человек по генерации и принятию решений.

1.1 Современные области исследований в ИИ

В последнее десятилетие ушедшего века ясно обозначались следующие важные направления развития интеллектуальных систем. [ Д.В. Смолин-«Введение в искусственный интеллект» -23с. 2]

1 Системы, имитирующие творческие процессы. Создание музыкальных произведений, решение игровых задач (шахматы, шашки, домино), автоматический перевод, доказательство теорем, распознавание образов, имитация мышления и т.п.

Попытки программировать на ЭВМ игры, характерны для современного ИИ с момента его возникновения. [ Э.Хант Искусственный интеллект. Издательство «Мир» 1978- 25c. 3]

2 Информационные системы, основанные на знаниях (экспертные системы) т.е. консультирование малоопытных пользователей, настройка оборудования, обучение и др.

3 Интеллектуальные информационные системы - большие и очень большие программы, предназначенные для решения задач в предметной области на основе математических и алгоритмических моделей и обладающие способностью вести осмысленный диалог с пользователем с целью упростить управление, сократить объём работы человека, повысить качество и т.п.

4 Робототехника. С точки зрения «интеллектуальности» различают несколько поколений роботов. Первое поколение - роботы манипуляторы, действующие по заранее утверждённой и неизменной программе (например, подающие заготовки к станку). Если в процессе работы по каким-либо причинам изменится расстояние до заготовки, робот её потеряет. Второе поколение - адаптивные роботы. Члены таких роботов оснащены большим количеством датчиков: угломеров, тензометров, газовых анализаторов и др. Такие роботы применяются, например, для сварки кузовов автомобилей. Дело в том, что достаточно крупные технические изделия, даже выпускаемые серийно, всё равно получаются уникальными. Длина двух автомобилей одной и той же марки различна. Адаптивный робот делает сваркой шов не в абсолютных координатах, а относительно некоторой точки начала отчёта, которую сам же и находит на кузове автомобиля. При необходимости человек - сварщик берёт управление на себя, а робот, запоминая его действия в новой ситуации, «обучается». Первые два вида роботов - промышленные роботы, сконструированные для работы на заранее определённой среде - цехах завода. Для ориентации и точного позиционирования в пространстве в цеже имеется большое количество контрольных точек - датчиков, координаты которых неизменны. Гораздо сложнее роботу, которых находится в реальном мире, например, обследует затонувший корабль. Приходится отвечать на вопросы: «где я?», «что передо мной?», «можно ли пройти к?» и др. Интеллектуальным роботам приходится обрабатывать данные своих датчиков и команды человека в реальном масштабе времени, а если предусмотрен ещё и прогноз событий, то в «сверхвиртуальном» (применяются, например, для управления транспортными средствами). Схожие проблемы возникают у поисковых роботов - особого класса программ, предназначенных для индексирования документов в глобальной сети Интернет, что обеспечивает работу поисковых машин.

5 Диагностика. Медицинские диагностические программы, основанные на вероятностном анализе, сумели достичь уровня опытного врача в нескольких областях медицины. Хекерман описал случай, когда ведущий специалист в области патологии лимфатических узлов не согласился с диагнозом программы в особо сложном случае. Создатели программы предложили, чтобы этот врач запросил у компьютера пояснения по поводу данного диагноза. Машина указала основные факторы, повлиявшие на ее решение, и объяснила нюансы взаимодействия нескольких симптомов, наблюдавшихся в данном случае. В конечном итоге эксперт согласился с решением программы.

6 Планирование снабжения. Во время кризиса в Персидском заливе в 1991 году в армии США была развернута система DART (Dynamic Analysis and Replanning) для обеспечения автоматизированного планирования поставок и составления графиков перевозок. Работа этой системы охватывала одновременно до 50 000 автомобилей, единиц груза и людей; в ней приходилось учитывать пункты отправления и назначения, маршруты, а также устранять конфликты между всеми параметрами. Методы планирования на основе искусственного интеллекта позволяли вырабатывать в течение считанных часов такие планы, для составления которых старыми методами потребовались бы недели. Представители агентства DARPA (Defense Advanced Research Project Agency - Управление перспективных исследовательских программ) заявили, что одно лишь это приложение сторицей окупило тридцатилетние инвестиции в искусственный интеллект, сделанные этим агентством.

7 Автономное планирование и составление расписаний. Работающая на удалении в сотни миллионов километров от Земли программа Remote Agent агентства NASA стала первой бортовой автономной программой планирования, предназначенной для управления процессами составления расписания операций для космического аппарата. Программа Remote Agent вырабатывала планы на основе целей высокого уровня, задаваемых с Земли, а также контролировала работу космического аппарата в ходе выполнения планов: обнаруживала, диагностировала и устраняла неполадки по мере их возникновения.

2. Области применения искусственного интеллекта

В последние время наблюдается очень активные действия по использованию и внедрению нейронные сетей в самые различные области таких как: техника, геология, физика, бизнес и т.д. На рисунке 2 представлена нейронная сеть.

Рис. 2 «Нейронная сеть»

Нейронные сети применяются везде, где необходимо решить задачи связанные с управлением, прогнозированием, а также с классификацией. Такое активнейшее использование обуславливается следующими причинами:

Широкие возможности. Для воспроизводства очень сложных зависимостей используются мощные методы моделирования, которые реализуются с помощью нейронных сетей. Весьма длительное время в большинстве областей применялось линейное моделирование, оно являлось основным методом, так как для него разрабатывались различные хорошо оптимизированные процедуры. Линейные модели в задачах работают плохо там, где не очень хорошо себя проявляет линейная аппроксимация. А также нейронные сети не позволяют оперировать в случае большого числа переменных благодаря предотвращению «проклятия размерности».

Простота в использовании. Нейронные сети способны обучаться на примерах. Человек, пользующийся нейронной сетью, выбирает необходимые данные, далее ему даётся возможность запуска алгоритма обучения, который воспримет данные автоматически. От пользователя, разумеется, требуются какие-то эвристические знания о том, как нужно отобрать и подготовить данные, выбрать необходимую архитектуру сети, а также обработать результаты. Для того чтобы использовать нейронные сети, необходим, гораздо меньший уровень знаний, чем для использования традиционных методов статистики.

Нейронные сети очень привлекают к себе внимание тем, что они основаны на простой модели нервной системы. В недалёком будущем развитие таких моделей действительно может послужить созданию мыслящих машин (компьютеров). Существует система ST Neural Networks которая способна создавать простые нейронные сети, что является находкой для специалистов по прикладной статистике.

2.1 Применение нейронных сетей

Задачи, которые решают нейронные сети, определяются тем, как сеть функционирует и обучается. Нейронная сеть, решая определённые задачи, выдаёт и принимает значения. Сеть применяют для того, чтобы из имеющийся, известной информации получить некоторую не известную информацию. Примеры подобных задач:

Прогнозирование на фондовом рынке.

Можно спрогнозировать цену акции на завтрашний день, зная цены акций за последнюю неделю.

Предоставление кредита.

Частное лицо обратилось в банк. Нужно определить, высока ли степень риска предоставления кредита.

Управление. Необходимо определись действия робота, для того чтобы он достиг своей цели благодаря установленной на нём камере.

Далеко не все задачи можно решить, применяя нейронные сети. Если вы решили определить результат лотереи, зная свой рост, то ничего не получится, так как эти вещи никакого отношения друг к другу не имеют. Если тираж проводится без обмана, то нет такой информации, которая могла бы предсказать итог игры с точностью.

Ещё одно не менее важное условие применения нейронных сетей: Необходимо с уверенностью знать, что между известными входными и неизвестными выходными значениями имеется связь. Эта связь может быть искажена шумом, но она должна существовать.

Нейронная сеть обычно используется, когда неизвестны точные виды связей между выходами и входами, - в случае если они известны, то связь можно смоделировать непосредственно. Ещё одна не менее важная особенность нейронных сетей это обучение сети. Для обучения нейронных сетей применяются алгоритмы двух типов: управляемое и не управляемое. Чаще всего применяется управляемое обучение.

Для управляемого обучения пользователи должны заранее подготовить пакет обучающих данных. Они из себя представляют примеры входов и выходов. Сети учатся устанавливать связи между ними. Такие обучающие данные, как правило, берутся из истории. В примерах, которые рассмотрены выше, такими данными могут послужить предыдущие цены акций, информация о прошлых заемщиках - как они выполнили свои обязательства перед банком.

Далее нейронная сеть обучается при помощи определённого алгоритма управляемого обучения, для того чтобы свести ошибку прогноза на нет. В случае если уровень обучения сети высок, она способна смоделировать неизвестную функцию, которая связывает входные и выходные переменные. В будущем такую сеть можно использовать для прогнозирования различных ситуаций с неизвестными выходными значениями.

3. Применение искусственного интеллекта

3.1 Возможная стратегия и план создания ИИ

Без эксперимента нет науки, невозможно определить правильность выбранного пути, поэтому является необходимым:

1) создать виртуальную среду обитания прототипа, так как собрать механическое чудо, с множеством сенсоров намного труднее и дороже.

2) имитировать сенсоры, такие как слух, виртуальное зрение («зрение» - в виде виртуального пространства, видео камеры и «ИНЕТ»), виртуальные ручки и ножки, которые можно выполнить весьма упрощенно, главное научить ИР говорить, нажимать клавиши, делать движения виртуальными ручками, ножками и прочими виртуальными частями, например курсором мышки.

4) создать прототип ИР - т.е. алгоритмы работы и роста клеток, алгоритмы установки связей и прочее, что позволит в той или иной мере имитировать работу множества разновидностей нейронных клеток и структур.

5) начать «воспитывать» ИИ в его виртуальной среде, взаимодействуя с ним и виртуальной средой, по ходу меняя алгоритмы и структуру, доводя процесс «соображения» до совершенства.

Полезнее всего было бы применить ИИ там, где критически важна адаптация, и где простые алгоритмы не дают эффекта. В первую очередь это все сферы связанные с человеком, Начиная от помощи в управлении автомобилем, лифтом и домашней техникой до развлечений, человекоподобной помощи, и вообще решении всех мелких проблем, на которые человек не хочет тратить свое время.

А вообще такую систему можно применять намного шире - например, как самоорганизующуюся систему, перед которой ставится только общая цель, а её реализация уже ложится на плечи самой системы. Скажем, выкопать карьер для добычи полезных ископаемых. Т.е. вообще везде, где можно получить прибыль, увольняя людей.

3.2 ИИ в вооружённых силах

искусственный интеллект нейронный сеть

Военная отрасль промышленности всегда развивается особенно стремительно, используя все самые современные научные наработки. Развитие компьютерной и роботетхники не осталось в стороне от взглядов военных, и во многих армиях мира уже есть полностью роботизированные боевые единицы - роботы-саперы, беспилотники, разведчики, в небольших количествах стали появляться боевые роботы. Пусть они еще достаточно примитивны и им далеко до роботов-андроидов, подобных героям фильма "Терминатор", но появление подобных боевых единиц лишь вопрос времени. Возможно, когда-нибудь в дополнение к стальному скелету они получат и искусственный интеллект, ничем не уступающий по своим способностям человеческому мозгу.

В настоящее время большинство современной робототехники способно выполнять множество сложных задач, но по-прежнему нуждается в контроле со стороны человека. Человек всегда стремился к бессмертию, неуязвимости, подарить их себе он пока не в состоянии, но создавать роботов-андроидов, обладающих сильным металлическим каркасом-скелетом (по меркам человека практически бессмертным), уже способен. Вот только, чтобы создать машину, равную себе, необходимо научить ее думать самостоятельно. Военные давно обратили свое внимание на попытки создания искусственного интеллекта (ИИ), данные разработки находятся под их пристальным вниманием. Сказать, когда на поле боя появятся роботы, способные действовать совершенно автономно, без участия человека, нельзя, но вероятность того, что это когда-нибудь произойдет, достаточно велика.

В настоящее время зачатки искусственного интеллекта уже довольно давно используются в авиации. Современный автопилот способен выполнить рейс от взлета до посадки полностью без помощи человека. Обычные автомобили под управлением ИИ способны преодолевать значительные расстояния, обходясь без человеческой помощи. Во Франции и Японии по железным дорогам ездят автоматические поезда под управлением ИИ, который способен обеспечить максимальный комфорт и удобство для пассажиров во время поездки. Сегодня технология развития искусственного интеллекта включает несколько подходов, среди которых можно выделить следующие:

1) Нейронные цепи, функционирующие на принципах, схожих с работой человеческого мозга. Они применяются для распознавания рукописного текста и речи, в финансовых программах, для постановки диагнозов и т.д.

2) Эволюционные алгоритмы, когда робот создает программы путем их мутации, скрещивания (обмен частями программ) и тестирования на выполнении какой-либо целевой задачи. В данном случае программы, позволяющие добиться наилучшего эффекта, выживают после множества пробных прогонов, что и обеспечивает эффект эволюции.

3) Нечеткая логика - позволяет компьютеру использовать термины и объекты из реального мира и взаимодействовать с ними. С помощью нее компьютер должен понять значение таких «человеческих» терминов как - теплее, близко, почти. Нечеткая логика находит применение в бытовой технике, такой как стиральные машины, кондиционеры.

При этом в последнее время все большее внимание уделяется психофизиологии и полученным с ее помощью наблюдениям за человеческим мозгом. Человек уже примерно понимает, как устроен наш интеллект и сознание. Сканирование мозга и проведение множества экспериментов показали, что у всех наших мыслей и чувств есть вполне реальное физическое воплощение. Любая мысль по своей сути это последовательность активации цепочки нейронов в нашем мозге. А значит, этот процесс можно изучать и научиться им управлять, изготавливать компьютерные симуляции. В настоящее время уже существуют компьютерные модели, моделирующие модели нейронов человека и животных. Ученым удалось полностью описать работу простейшего животного - кальмара. Появляются первые модели, которые соединяют в себе нейронные системы и кремниевую электронику.

Все это дает ученым основание полагать, что к 2030 году компьютеры будут в состоянии достичь такой вычислительной мощи, чтобы сравняться с человеческим мозгом по его возможностям. Фактически это сделает возможным загрузку человеческого сознания в компьютер. Еще более вероятно, что уже в 2020 году будут созданы теоретические основы сознания чисто машинного разума. В любом случае в период между 2025 и 2035 годом искусственный интеллект сможет сравняться по своим возможностям с человеческим, а затем и превзойти его.

3.3 Будущее искусственного интеллекта

Индустрия информационных технологий - одна из наиболее динамично развивающихся сфер жизни. В соответствии с законом Мура, в 2020 году компьютеры достигнут мощности человеческого мозга, т.к. смогут выполнять 20 квадриллионов (т.е. 20.000.000 миллиардов) операций в секунду, а к 2060 году, как считают некоторые футурологи, компьютер сравняется по силе разума со всем человечеством. Впрочем, еще в 1994 году ПК на базе процессора Intel Pentium со смехотворной, по нынешним временам, частотой 90 МГц обыграл в серии турниров по шахматам нескольких сильнейших гроссмейстеров мира, включая действующего чемпиона планеты - Гарри Каспарова.

Тот же Гордон Мур в середине 90-х годов так сравнивал темпы развития микропроцессорных технологий и автомобильной промышленности: "Если бы автомобильная промышленность развивалась с той же скоростью, что индустрия полупроводников, то "Роллс-ройс" смог бы сегодня преодолеть расстояние в полмиллиона миль на одном галлоне бензина, причем его было бы дешевле каждый раз выбрасывать, чем парковать".

Сегодняшние информационные технологии уже способны на многое. В последнее время активно развивается разработка телематических терминалов (бортовых систем управления) для автомобилей. По данным аналитической компании Forrester Research, к 2006 году телематическими терминалами для обработки и передачи информации будет оборудовано около 80% от общего числа новых машин.

Уже сегодня существуют реальные возможности применения такого рода технологий в практически любом автомобиле. Например, телефонная гарнитура BlueConnect производства компании Johnson Controls - интегрированный автомодуль hands-free на базе процессоров Intel PXA250 и Intel PXA210 - позволяет водителю выполнять самые разнообразные действия, активизируемые голосом, с помощью сотового телефона и технологии Bluetooth.

Еще одним устройством, в котором применены новые процессоры, является мультимедийная автомобильная платформа, которая предоставляет пассажирам автономный доступ к таким ресурсам, как видео в формате DVD и аудиозаписям в формате MP3, транслируемым по сети Media Oriented System Transport (MOST).

Автомобилестроение - только одна из многих сфер жизни, где микропроцессоры занимают все большее место. Очевидно, что с каждым годом все более мощные микропроцессоры будут применяться во все большем количестве различных бытовых устройствах. Недавно специалистами Intel были разработаны транзисторы, скорость действия которых превышает скорость Pentium 4 почти на 1000%. Тем самым было доказано, что нет никаких фундаментальных препятствий для продолжения развития микропроцессоров в соответствии с законом Мура до конца текущего десятилетия.

Такие транзисторы, имеющие размер всего 20 нанометров, позволят компании Intel к 2007 г. создать процессоры с миллиардом транзисторов, работающие на частоте до 20 ГГц при напряжении питания около 1 вольт. А руководство компании уже говорит о грядущих процессорах с тактовой частотой до 30 ГГц. Предпосылки для производства таких микропроцессоров в Intel уже созданы

Сегодня, например, в Animat Lab разрабатывается проект Psikharpax, где в роботе синтезируются некоторые из адаптивных механизмов и нервных структур, ответственных за пространственную навигацию у крыс. Способности этой крысы-робота будут расти за счет «обучения без учителя», то есть анимат будет сам строить когнитивную карту среды и вырабатывать адаптивные стратегии поведения по механизмам, схожим с теми, что использует мозг крысы. В группе гуманоидной работники (Humanoid Robotics Group) из лаборатории искусственного интеллекта в MIT сегодня разрабатываются обезьяноподобные и мобильные роботы (Kismet, Сосо) с гораздо более сложным, чем у первых насекомоподобных роботов, поведенческим репертуаром, куда, в частности, входят способности к социальным взаимодействиям и аффективным эмоциональным реакциям.

Кроме того, эксперименты с такими роботами могут стимулировать появление новых идей, проливающих свет на принципы адаптивного поведения. Как минимум, такие эксперименты позволяют отсекать заведомо нереалистичные теории. Моделирование как средство элиминации ошибок - мощный инструмент в познании работы мозга. Поэтому многие нейробиологи настаивают на том, что теории работы мозга должны быть сформулированы алгоритмично, чтобы допускать моделирование. Один из ведущих нейробиологов-теоретиков, Нобелевский лауреат Джеральд Эделман стал и одним из пионеров эволюционного обучения роботов. Эделман, создавший фундаментальную теорию работы мозга и биологических основ сознания, в своем институте в Калифорнии (Neuroscience Institute) разрабатывает серию роботов NOMAD. Эти роботы имеют еще и родовое имя «Дарвин». Каждый новый «Дарвин» появляется на свет практически необученным, но, сталкиваясь с объектами внешнего мира и имея какое-нибудь врожденное предпочтение, начинает вырабатывать собственные абстрактные категории. У робота появляются знания, которые он может использовать и в других задачах. То есть начинает работать один из принципов, по которым, судя по всему, шла эволюция механизмов интеллекта.

Заключение

В настоящее время идут активные споры на счёт проблемы возможности создания искусственного интеллекта. Многие считают, что создание ИИ унизит человеческое достоинство. Возможности ИИ с вопросами о совершенствовании и развитии человеческого разума смешивать нельзя.

В современном мире ИИ используется практически повсеместно, это создаёт предпосылки для нового толчка прогресса. Искусственный разум позволяет автоматизировать производство, а значит и продуктивность труда. Но кибернетика имея огромное число плюсов, также имеет свои минусы, которые требуют очень пристального внимания человечества. Эти минусы связаны с опасностью, возникающей при работе с искусственным интеллектом.

Одни из проблем связаны с возможностью потери стимула людей к творческому труду. Всему виной всеобщая компьютеризация и использование машин в сфере искусств. Но всё же стало ясно, что люди добровольно не отдадут самый квалифицированный творческий труд, так как он является привлекательным для самих людей.

Вторая группа проблем более серьёзна и состоит она в следующем. Уже в настоящее время существуют программы и машины, которые в процессе свое работы способы обучаться, то есть приспосабливаться к внешним факторам. В ближайшем будущем могут, появится машины, которые будут обладать таким уровнем надёжности и приспособляемости, что человеку не нужно будет вмешиваться в процесс. В таком случае человек перестанет выполнять свою функцию - функцию поиска решений.

Возможно, человек станет, не способен адекватно реагировать на изменения внешних условий, а также возможно перестанет быть способен принять управление на себя в случае ЧС. Необходимо будет ввести некоторые пределы в автоматизации процессов, которые связаны с тяжёлыми аварийными ситуациями, тогда у человека, производящего надзор за управляющей машиной, всегда хватит реакции и умения правильно действовать в непредвиденной ситуации.

Подобные ситуации возможны в ядерной энергетике и транспорте. Стоит особенно отметить таковую опасность в ракетных войсках, так как ошибка может иметь ужасные последствия.

Оказывается, что, даже перепроверяя и многократно дублируя, вероятность ошибок очень высока. Отсутствие контролирующего оператора может привести к фатальной ошибке.

Проблемы ИИ будут решаться людьми постоянно. Будут появляться всё новые и новые проблемы и, похоже, что этот процесс является бесконечным.

В данной работе были рассмотрены некоторые проблемы искусственного интеллекта, задачи ИИ, краткая история зарождения искусственного интеллекта, области применения ИИ, использование ИИ в вооружённых силах, а также нейронные сети. Материал данной курсовой работы будет интересен людям, интересующимся современными технологиями в области искусственного интеллекта. Цели, поставленные перед курсовой работой, выполнены.

Глоссарий

Список использованных источников

1Дмитрович А.И. Интеллектуальные информационные системы./ Дмитрович А.И. - Минск, - 1997. -125 с. -ISBN: 5-86534-576-6

2Брушлинский А.В. Возможен ли искусственный интеллект?/. -263 с. -ISBN: 5-86425-523-1

3И.А.Бессмертный. Искусственный интеллект - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. -168 с.

4Винер Н. Наука, электронная версия,/ Винер Н. - М. Кибернетика - 1998. -211 с. -ISBN: 5-15248-325-3

5Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта/Венда В.Ф. - М.: Машиностроение, - 1990. -232 с. -ISBN: 5-86475-354-8

6Волгин Л.И. Комплементарная алгебра нейросетей/ Волгин Л.И. - Таллин АО «KLTK», - 2003. -123 с. -ISBN: 5-86452-276-4

7Ноткин Л.И. Искусственный интеллект и проблемы обучения./ Ноткин Л.И. -132 с. -ISBN: 5-83334-336-9

8Соколов Е. Н., Вайткявичус Г.Г. Нейроинтеллект: от нейрона к нейрокомпьютеру: Наука - 1989. -455 с. -ISBN: 5-83652-526-4

9Федюкович Н. И. Анатомия и физиология: Учеб. Пособие./ Федюкович Н. И. - Мн.: Издательство ООО «Полифакт-Альфа», - 1999. -115 с. -ISBN: 5-86324-476-8

10Цыганков В. Д. Нейрокомпьютер и его применение/ Цыганков В. Д. - М.: СолСистем,- 1993. -223 с. -ISBN: 5-84534-376-3

11Чернухин Ю. В. Нейропроцессоры / Чернухин Ю. В. - Таганрог - 2000. -212 с. -ISBN: 5-86224-176-1

12Эндрю А. Искусственный интеллект / Эндрю А. - М. Мир, - 1985. -187 с. -ISBN: 5-26552-745-1

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие искусственного интеллекта как свойства автоматических систем брать на себя отдельные функции интеллекта человека. Экспертные системы в области медицины. Различные подходы к построению систем искусственного интеллекта. Создание нейронных сетей.

презентация , добавлен 28.05.2015


История создания и основные направления в моделировании искусственного интеллекта. Проблемы обучения зрительному восприятию и распознаванию. Разработка элементов интеллекта роботов. Исследования в области нейронных сетей. Принцип обратной связи Винера.

реферат , добавлен 20.11.2009


Сущность и проблемы определения искусственного интеллекта, его основных задач и функций. Философские проблемы создания искусственного интеллекта и обеспечения безопасности человека при работе с роботом. Выбор пути создания искусственного интеллекта.

контрольная работа , добавлен 07.12.2009


Области человеческой деятельности, в которых может применяться искусственный интеллект. Решение проблем искусственного интеллекта в компьютерных науках с применением проектирования баз знаний и экспертных систем. Автоматическое доказательство теорем.

курсовая работа , добавлен 29.08.2013


Обзор образовательных стандартов педагогического образования в области искусственного интеллекта. Построение модели предметной области в виде семантических сетей. Характеристика проблемного обучения. Основные средства языка программирования Пролог.

дипломная работа , добавлен 01.10.2013


Искусственный интеллект – научное направление, связанное с машинным моделированием человеческих интеллектуальных функций. Черты искусственного интеллекта Развитие искусственного интеллекта, перспективные направления в его исследовании и моделировании.

реферат , добавлен 18.11.2010


Сущность искусственного интеллекта, сферы человеческой деятельности, в которых он распространен. История и этапы развития данного явления. Первые идеи и их воплощение. Законы робототехники. Использование искусственного интеллекта в коммерческих целях.

реферат , добавлен 17.08.2015


Исторический обзор развития работ в области искусственного интеллекта. Создание алгоритмического и программного обеспечения вычислительных машин, позволяющего решать интеллектуальные задачи не хуже человека. От логических игр до медицинской диагностики.

реферат , добавлен 26.10.2009


Может ли искусственный интеллект на данном уровне развития техники и технологий превзойти интеллект человека. Может ли человек при контакте распознать искусственный интеллект. Основные возможности практического применения искусственного интеллекта.

презентация , добавлен 04.03.2013


Эволюция систем искусственного интеллекта. Направления развития систем искусственного интеллекта. Представление знаний - основная проблема систем искусственного интеллекта. Что такое функция принадлежности и где она используется?

• Мустафина Наиля Мугаттаровна , бакалавр, студент
• Башкирский Государственный Аграрный Университет
• Шарафутдинов Айдар Газизьянович , кандидат наук, доцент, доцент
• Башкирский государственный аграрный университет

• ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
• ТЕХНИКА
• НАУКА
• ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ

Сегодня стремительно развивается научно-технический прогресс. Одним из его быстроразвивающихся отраслей является искусственный интеллект.

Сегодня стремительно развивается технический прогресс. Наука не стоит на месте и с каждым годом люди придумывают все более усовершенствованные технологии. Одним из новых направлений развития технического прогресса является искусственный интеллект.

Впервые человечество услышало об искусственном интеллекте более 50 лет назад. Это случилось на конференции, проходившей в 1956 году в Дартмутском университете, на которой Джон Маккарти дал термину чёткое и ясное определение. «Искусственный интеллект является наукой о создании интеллектуальных машин и компьютерных программ. В целях данной науки компьютеры используются как средство для понимания особенностей человеческого интеллекта, в то же время, изучение ИИ не должно ограничиваться применением биологически правдоподобных методов.

Искусственный интеллект современных компьютеров довольно высокого уровня, но не до того уровня, чтобы их поведенческие способности не уступали хотя бы самым примитивным животным.

Итогом исследований по вопросам «искусственного интеллекта» является стремление понять работу мозга, раскрыть секреты человеческого сознания и проблему создания машин обладающих определенным уровнем человеческого интеллекта. Принципиальная возможность моделирования интеллектуальных процессов следует, что любую функцию мозга, любую умственную деятельность, описанную языком со строго однозначной семантикой с помощью конечного числа слов, в принципе можно передать электронной цифровой вычислительной машине.

В настоящее время разработаны некоторые модели искусственного интеллекта в различных областях, но до сих пор не создан компьютер способный обрабатывать информацию в любой новой области.

Среди важнейших классов задач, которые ставились перед разработчиками интеллектуальных систем с момента определения искусственного интеллекта как научного направления, следует выделить следующие направления искусственного интеллекта:

• Доказательство теорем. Изучение приемов доказательства теорем сыграло важную роль в развитии искусственного интеллекта. Много неформальных задач, например, медицинская диагностика, применяют при решении методические подходы, которые использовались при автоматизации доказательства теорем. Поиск доказательства математической теоремы требует не только провести дедукцию, исходя из гипотез, но также создать интуитивные предположения о том, какие промежуточные утверждение следует доказать для общего доказательства основной теоремы.
• Распознавание изображений. Применение искусственного интеллекта для распознавании образов позволила создавать практически работающие системы идентификации графических объектов на основе аналогичных признаков. В качестве признаков могут рассматриваться любые характеристики объектов, подлежащих распознаванию. Признаки должны быть инвариантны к ориентации, размера и формы объектов. Алфавит признаков формируется разработчиком системы. Качество распознавания во многом зависит от того, насколько удачно сложившийся алфавит признаков. Распознавания состоит в априорном получении вектора признаков для выделенного на изображении отдельного объекта и, затем, в определении которой из эталонов алфавита признаков этот вектор отвечает.
• Машинный перевод и понимание человеческой речи. Задача анализа предложений человеческой речи с применением словаря является типичной задачей систем искусственного интеллекта. Для ее решения был создан язык-посредник, облегчающий сопоставление фраз из разных языков. В дальнейшем этот язык-посредник превратилась в семантическую модель представления значений текстов, подлежащих переводу. Эволюция семантической модели привела к созданию языка для внутреннего представления знаний. В результате, современные системы осуществляют анализ текстов и фраз в четыре основных этапа: морфологический анализ, синтаксический, семантический и прагматический анализ.
• Игровые программы. В основу большинства игровых программ положены несколько базовых идей искусственного интеллекта, таких как перебор вариантов и самообучения. Одна из наиболее интересных задач в сфере игровых программ, использующих методы искусственного интеллекта, заключается в обучении компьютера игры в шахматы. Она была основана еще на заре вычислительной техники, в конце 50-х годов. В шахматах существуют определенные уровни мастерства, степени качества игры, которые могут дать четкие критерии оценки интеллектуального роста системы. Поэтому компьютерными шахматами активно занимался ученые со всего мира, а результаты их достижений применяются в других интеллектуальных разработках, имеющих реальное практическое значение.
• Машинная творчество. К одной из областей применений искусственного интеллекта можно отнести программные системы, способные самостоятельно создавать музыку, стихи, рассказы, статьи, дипломы и даже диссертации. Сегодня существует целый класс музыкальных языков программирования (например, язык C-Sound). Для различных музыкальных задач было создано специальное программное обеспечение: системы обработки звука, синтеза звука, системы интерактивного композиции, программы алгоритмической композиции.
• Экспертные системы. Методы искусственного интеллекта нашли применение в создании автоматизированных консультирующих систем или экспертных систем. Первые экспертные системы были разработаны, как научно-исследовательские инструментальные средства в 1960-х годах. Они были системами искусственного интеллекта, специально предназначенными для решения сложных задач в узкой предметной области, такой, например, как медицинская диагностика заболеваний. Классической целью этого направления изначально было создание системы искусственного интеллекта общего назначения, которая была бы способна решить любую проблему без конкретных знаний в предметной области. Ввиду ограниченности возможностей вычислительных ресурсов, эта задача оказалась слишком сложной для решения с приемлемым результатом.

Можно сказать, что основная цель разработки искусственного интеллекта – это оптимизация, вы только представьте, как человек не подвергаясь опасности, смог бы изучать другие планеты, добывал бы драгоценные металлы.

Таким образом, можно сделать вывод, что изучение и развитие искусственного интеллекта имеет важное значение для всего общества. Ведь с применением данной системы можно обезопасить и облегчить человеческую жизнь.

Список литературы

1. Ясницкий Л.Н. О возможностях применения искусственного интеллекта [Электронный ресурс]: научная электронная библиотека. URL: http://cyberleninka.ru/ (дата обращения 01.06.2016)
2. Ястреб Н.А. Искусственный интеллект [Электронный ресурс]: научная электронная библиотека. URL: http://cyberleninka.ru/ (дата обращения 01.06.2016)
3. Абдулатипова М.А. Искусственный интеллект [Электронный ресурс]: научная электронная библиотека. URL: http://cyberleninka.ru/ (дата обращения 01.06.2016)

Учебные вопросы

1. Понятие искусственного интеллекта
2. Инструментальные средства СИИ
3. Назначение и структура экспертных систем

Искусственный интеллект – научная дисциплина, возникшая в 50-х годах на стыке кибернетики, лингвистики, психологии и программирования.

Искусственный интеллект (artificial intelligence) имеет давнюю историю. Еще Платон, Аристотель, Сократ, Р.Декарт, Г.Лейбниц, Дж.Буль, затем Н.Винер и многие другие исследователи стремились описать мышление как совокупность некоторых элементарных операций, правил и процедур.

Приведем некоторые определения искусственного интеллекта, опубликованные в различных источниках.

1. ИИ – условное обозначение кибернетических систем , моделирующих некоторые стороны интеллектуальной (разумной) деятельности человека: логическое и аналитическое мышление.

2. ИИ – способность робота или компьютера к имитации человеческих навыков, используемых для решения задач, изучения проблем, рассуждений и самоусовершенствования.

3. ИИ – научное направление, связанное с разработкой алгоритмов и программ для автоматизации деятельности, требующей человеческого интеллекта.

4. ИИ – одно из направлений информатики, цель которого – разработка аппаратно-программных средств, позволяющих пользователю-непрограммисту ставить и решать свои задачи, традиционно считающиеся интеллектуальными, общаясь с ЭВМ на ограниченном подмножестве естественного языка.

С начала исследований в области ИИ выделяются два направления:

ИИ разделяется на два научных направления: нейрокибернетику (или искусственный разум) и кибернетику «черного ящика» (или машинный интеллект).

Напомним, что кибернетика – это наука об управлении, связи и переработке информации. Кибернетика исследует объекты независимо от их материальной природы (живые и неживые системы).

Первое направление – нейрокибернетика – базируется на аппаратном моделировании работы головного мозга человека, основой которого является большое число (около 14 миллиардов) связанных и взаимодействующих нервных клеток – нейронов.

Системы искусственного интеллекта, которые моделируют работу головного мозга, называют нейронными сетями (или нейросетями). Первые нейросети были созданы в конце 50-х годов двадцатого столетия американскими учеными Г.Розенблаттом и П.Мак-Каллоком.

Для второго направления ИИ – кибернетики «черного ящика» -- не имеет значения, какова конструкция «мыслящего» устройства. Главное, чтобы на заданные входные воздействия оно реагировало также, как человеческий мозг.

Пользователи ЭВМ достаточно часто встречаются с проявлением искусственного интеллекта. Например, при работе с текстовым редактором происходит автоматическая проверка правописания (причем с учетом используемого языка). При работе с электронными таблицами не требуется вводить все дни недели или все месяцы года. Достаточно сделать одну-две записи, а ЭВМ сумеет безошибочно дополнить список. С помощью микрофона и специальной программы можно голосом управлять работой программы. При наборе электронного адреса браузер пытается предугадать адрес и дописать его. Поиск информации в глобальной сети по заданным ключевым словам также происходит с привлечением элементов ИИ. При сканировании рукописного текста системы ИИ распознают буквы и цифры.

Идеи ИИ используются в теории игр, например, для создания ЭВМ, играющей в шахматы, шашки, реверси и другие логические и стратегические игры.

С помощью ММ решают задачу синтеза речи и обратную задачу – анализа и распознавания речи. В большинстве случаев ИИ используется для нахождения метода решения некоторой задачи. Математика является одним из основных направлений приложений методов ИИ. Символьная математика (компьютерная алгебра) – одно из величайших проявлений искусственного интеллекта.

К сфере ИИ относят задачи распознавания образов (оптических и акустических). Идентификация отпечатков пальцев, сравнение человеческих лиц – это задачи распознавания образов.

Экспертные системы, построенные на идеях ИИ, аккумулируют опыт, знания, навыки специалистов (экспертов) для того, чтобы в нужный момент передать их любому пользователю ЭВМ.

Разработка интеллектуальных программ существенно отличается от обычного программирования и ведется путем построения системы искусственного интеллекта.

Если обычная программа для ПК может быть представлена в виде:

Программа = Алгоритм + Данные

То для систем ИИ характерна следующая структура:

СИИ = Знания + Стратегия обработки знаний

Основным отличительным признаком СИИ является работа со знаниями.

В отличие от данных, знания обладают следующими свойствами:

Внутренней интерпретируемостью – вместе с информацией в БЗ представлены информационные структуры, позволяющие не только хранить знания, но и использовать их.

Структурированностью – выполняется декомпозиция сложных объектов на более простые и установление связей между ними.

Связанностью - отображаются закономерности относительно фактов, процессов, явлений и причинно-следственные отношения между ними.

Активностью – знания предполагают целенаправленное использование информации, способность управлять информационными процессами по решению определенных задач.

Все эти свойства в конечном итоге должны обеспечить возможность СИИ моделировать рассуждения человека при решении прикладных задач – со знаниями тесно связано понятие процедуры получения решений задач (стратегии обработки знаний.)

В системах обработки знаний такую процедуру называют механизмом вывода, логическим выводом или машиной вывода. Принципы построения механизма вывода в СИИ определяются способом представления знаний и видом моделируемых рассуждений.

Для организации взаимодействия с СИИ в ней должны быть средства общения с пользователем, то есть интерфейс. Интерфейс обеспечивает работу с БЗ и механизмом вывода на языке достаточно высокого уровня, приближенном к профессиональному языку специалистов в той прикладной области, к которой относится СИИ.

Кроме того, в функции интерфейса входит поддержка диалога пользователя с системой, что дает пользователю получать объяснения действий системы, участвовать в поиске решения задачи, пополнять и корректировать БЗ.

Основными частями систем, основанных на знаниях, являются:

2. Механизм вывода

3. Интерфейс с пользователем.

Каждая из этих частей может быть устроена по-разному в различных системах, отличия эти могут быть в деталях и в принципах. Однако для всех СИИ характерно моделирование человеческих рассуждений .

Знания, на которые опирается человек, решая ту или иную задачу весьма разнородны:

Понятийные знания (набор понятий и их взаимосвязи)

Конструктивные знания (знания о структуре и взаимодействии частей различных объектов)

Процедурные знания (методы, алгоритмы и программы решения различных задач).

Фактографические знания (количественные и качественные характеристики объектов, явлений и их элементов).

Особенностью систем представления знаний заключается в том, что они моделируют деятельность человека, осуществляемую часто в неформальном виде. Модели представления знаний имеют дело с информацией, получаемой от экспертов, которая часто носит качественный и противоречивый характер. Для обработки с помощью ЭВМ такая информация должна быть приведена к однозначному формализованному виду. Изучением методов формализованного представления знаний занимается наука – логика.

В настоящее время исследования в области ИИ имеют следующую прикладную ориентацию:

Экспертные системы

Автоматическое доказательство теорем

Робототехника

Распознавание образов и т.д.

Наибольшее распространение достигнуты в создании ЭС, которые получили широкое распространение и используются при решении практических задач.

1. Инструментальные средства СИИ

Инструментальные средства, используемые для разработки СИИ, можно разделить на несколько типов:

Системы программирования на языках высокого уровня;

Системы программирования на языках представления знаний;

Оболочки систем искусственного интеллекта – скелетные системы;

Средства автоматизированного создания ЭС.

Системы программирования на языках высокого уровня в наименьшей степени ориентированы на решение задач ИИ. Они не содержат средств, предназначенных для представления и обработки знаний. Тем не менее, достаточно большая, но со временем снижающаяся, доля СИИ разрабатывается с помощью традиционных ЯВУ.

Системы программирования на языках представления знаний имеют специальные средства, предназначенные для создания СИИ. Они содержат собственные средства представления знаний (в соответствии с определенной моделью) и поддержки логического вывода. Разработка СИИ с помощью систем программирования на ЯПЗ основана на технологии обычного программирования. Наибольшее распространение получил язык логического программирования ПРОЛОГ.

Средства автоматизированного создания ЭС представляют собой гибкие программные системы, допускающие использование нескольких моделей представления знаний, способов логического вывода и видов интерфейса и содержащие вспомогательные средства создания ЭС. Построение ЭС с помощью рассматриваемых средств заключается в формализации исходных знаний, записи их на входном языке представления знаний и описания правил логического вывода решений. Далее экспертная система наполняется знаниями.

Оболочки или пустые ЭС представляют собой готовые ЭС без БЗ. Примерами оболочек ЭС, получивших широкое применение, являются зарубежная оболочка EMYCIN и отечественная разработка Эксперт-микро, ориентированная на создание ЭС решения задач диагностики. Технология создания и использования оболочки ЭС заключается в том, что из готовой экспертной системы удаляются знания из БЗ, затем база заполняется знаниями, ориентированными на другие приложения. Достоинством оболочек является простота применения – специалисту нужно только заполнить оболочку знаниями, не занимаясь созданием программ. Недостатком применения оболочек является возможное несоответствие конкретной оболочки и разрабатываемой с её помощью прикладной ЭС.

Определение

Искусственный интеллект можно определить как научную дисциплину, которая занимается автоматизацией разумного поведения.

Искусственный интеллект (ИИ , англ. Artificial intelligence, AI ) - наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ. ИИ связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта, но не обязательно ограничивается биологически правдоподобными методами.

Цели и задачи

Целью исскуственного интеллекта является создание технических систем, способных решать задачи невычислительного характера и выполнять действия, требующие переработки содержательной ин­формации и считающиеся прерогативой человеческого мозга. К числу таких задач относятся, например, задачи на доказательство тео­рем, игровые задачи (скажем, при игре в шахматы), задачи по пере­воду с одного языка на другой, по сочинению музыки, распознаванию зрительных образов, решению сложных творческих про­блем науки и общественной практики. Одной из важных задач исскуственного интеллекта является создание интеллектуальных роботов, способных автоном­но совершать операции по достижению целей, поставленных че­ловеком, и вносить коррективы в свои действия.

Структура понятия

"Искусственный интеллект" складывается из нескольких основных положений и дисциплин, являющихся его основой. Более подробно это описано на рисунке предоставленном ниже. Изображение взято из

Ниже приведены основные определения использованных на картинке терминов.

Нечёткая логика и теория нечётких множеств - раздел математики, являющийся обобщением классической логики и теории множеств. Понятие нечёткой логики было впервые введено профессором Лютфи Заде в 1965 году. В этой статье понятие множества было расширено допущением, что функция принадлежности элемента к множеству может принимать любые значения в интервале , а не только 0 или 1. Такие множества были названы нечёткими. Также автором были предложены различные логические операции над нечёткими множествами и предложено понятие лингвистической переменной, в качестве значений которой выступают нечёткие множества.

Искусственные нейронные сети (ИНС) - математические модели, а также их программные или аппаратные реализации, построенные по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей - сетей нервных клеток живого организма. Это понятие возникло при изучении процессов, протекающих в мозге, и при попытке смоделировать эти процессы. Первой такой попыткой были нейронные сети Маккалока и Питтса. Впоследствии, после разработки алгоритмов обучения, получаемые модели стали использовать в практических целях: в задачах прогнозирования, для распознавания образов, в задачах управления и др.

Интеллектуальный агент - программа, самостоятельно выполняющая задание, указанное пользователем компьютера, в течение длительных промежутков времени. Интеллектуальные агенты используются для содействия оператору или сбора информации. Одним из примеров заданий, выполняемых агентами, может служить задача постоянного поиска и сбора необходимой информации в Интернете. Компьютерные вирусы, боты, поисковые роботы - всё это также можно отнести к интеллектуальным агентам. Хотя такие агенты имеют строгий алгоритм, «интеллектуальность» в этом контексте понимается как способность приспосабливаться и обучаться.

Экспертная система (ЭС, expert system) - компьютерная программа, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. Современные ЭС начали разрабатываться исследователями искусственного интеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х получили коммерческое подкрепление. Предтечи экспертных систем были предложены в 1832 году С. Н. Корсаковым, создавшим механические устройства, так называемые «интеллектуальные машины», позволявшие находить решения по заданным условиям, например определять наиболее подходящие лекарства по наблюдаемым у пациента симптомам заболевания.

Генетический алгоритм (англ. genetic algorithm ) - это эвристический алгоритм поиска, используемый для решения задач оптимизации и моделирования путём случайного подбора, комбинирования и вариации искомых параметров с использованием механизмов, напоминающих биологическую эволюцию. Является разновидностью эволюционных вычислений. Отличительной особенностью генетического алгоритма является акцент на использование оператора «скрещивания», который производит операцию рекомбинации решений-кандидатов, роль которой аналогична роли скрещивания в живой природе.

Модели и методы исследований

Символьное моделирование мыслительных процессов

Анализируя историю ИИ, можно выделить такое обширное направление как моделирование рассуждений . Долгие годы развитие этой науки двигалось именно по этому пути, и теперь это одна из самых развитых областей в современном ИИ. Моделирование рассуждений подразумевает создание символьных систем, на входе которых поставлена некая задача, а на выходе требуется её решение. Как правило, предлагаемая задача уже формализована, то есть переведена в математическую форму, но либо не имеет алгоритма решения, либо он слишком сложен, трудоёмок и т. п. В это направление входят: доказательство теорем, принятие решений и теория игр , планирование и диспетчеризация, прогнозирование.

Работа с естественными языками

Немаловажным направлением является обработка естественного языка , в рамках которого проводится анализ возможностей понимания, обработки и генерации текстов на «человеческом» языке. В частности, здесь ещё не решена проблема машинного перевода текстов с одного языка на другой. В современном мире большую роль играет разработка методов информационного поиска. По своей природе, оригинальный тест Тьюринга связан с этим направлением.

Накопление и использование знаний

Согласно мнению многих учёных, важным свойством интеллекта является способность к обучению. Таким образом, на первый план выходит инженерия знаний , объединяющая задачи получения знаний из простой информации, их систематизации и использования. Достижения в этой области затрагивают почти все остальные направления исследований ИИ. Здесь также нельзя не отметить две важные подобласти. Первая из них - машинное обучение - касается процесса самостоятельного получения знаний интеллектуальной системой в процессе её работы. Второе связано с созданием экспертных систем - программ, использующих специализированные базы знаний для получения достоверных заключений по какой-либо проблеме.

К области машинного обучения относится большой класс задач на распознавание образов . Например, это распознавание символов, рукописного текста, речи, анализ текстов. Многие задачи успешно решаются с помощью биологического моделирования (см. след. пункт). Особо стоит упомянуть компьютерное зрение , которое связано ещё и с робототехникой.

Биологическое моделирование искусственного интеллекта

Отличается от понимания искусственного интеллекта по Джону Маккарти, когда исходят из положения о том, что искусственные системы не обязаны повторять в своей структуре и функционировании структуру и протекающие в ней процессы, присущие биологическим системам, сторонники данного подхода считают, что феномены человеческого поведения, его способность к обучению и адаптации, есть следствие именно биологической структуры и особенностей ее функционирования.

Сюда можно отнести несколько направлений. Нейронные сети используются для решения нечётких и сложных проблем, таких как распознавание геометрических фигур или кластеризация объектов. Генетический подход основан на идее, что некий алгоритм может стать более эффективным, если позаимствует лучшие характеристики у других алгоритмов («родителей»). Относительно новый подход, где ставится задача создания автономной программы - агента, взаимодействующего с внешней средой, называется агентным подходом .

Перспективы развития

На данный момент в развитии искусственного интеллекта произошло разветвление на основные отрасли, которым уделяется основное внимание в виде материальных и интеллектуальных вложений. Изображение взято из

Литература

1) "Управление знаниями корпорации и реинжиниринг бизнеса" Абдикеев, Киселев

Основными ресурсами развития компаний во все большей мере становятся люди и знания, которыми они обладают, интеллектуальный капитал и растущая профессиональная компетенция кадров. Сегодня требуются новые методы развития организации, основанные на стыке гуманитарного и инженерного подходов, что позволит получить синергетический эффект от их взаимодействия. Этот подход базируется на современных достижениях информационных технологий, а именно когнитивных технологиях развития организации. Актуально развитие симбиоза концепции управления знаниями, реинжиниринга бизнес-процессов и когнитивной человеческой составляющей.
Для менеджеров высшего звена, бизнес-аналитиков, слушателей программ МВА по направлениям "Стратегический менеджмент", "Антикризисное управление", студентов экономических вузов магистерского уровня, аспирантов и преподавателей в области корпоративного менеджмента и реинжиниринга бизнеса.

2) " Модели и методы искусственного интеллекта. Применение в экономике." М.Г. Матвеев, А.С. Свиридов, Н.А. Алейникова

П редставлены теоретические основы искусственного интеллекта: информационные аспекты, сведения о бинарной и нечеткой логике, а также методы и модели актуальных направлений искусственного интеллекта, экспертных систем, инженерии знаний, нейронных сетей и генетических алгоритмов. Подробно рассмотрены вопросы практической реализации интеллектуальных систем. Приведено множество примеров, иллюстрирующих разработку и применение рассматриваемых методов и моделей. Особое внимание уделено экономическим задачам.

3) "Искусственный интеллект и интеллектуальные системы управления. " И. М. Макаров, В. М. Лохин, С. В. Манько, М. П. Романов; отв. ред. И. М. Макарова

Рассматривается новый, активно развивающийся класс интеллектуальных систем автоматического управления, построенных на технологии обработки знаний с позиций эффективного применения при решении задач управления в условиях неопределенности. Изложены основы построения интеллектуальных систем.

4) "Искусственный интеллект: современный подход. " С. Рассел, П. Норвиг

В книге представлены все современные достижения и изложены идеи, которые были сформулированы в исследованиях, проводившихся в течениe последних пятидесяти лет, а также собраны на протяжении двух тысячелетий в области знаний, ставших стимулом к развитию искусственного интеллекта как науки проектирования рациональных агентов.

Список источников

5) http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%81%D0%BA%D1%83%D1%81%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82

Данный раздел посвящен генетическим алгоритмам. Что такое генетические алгоритмы? По сути, это оптимизационные алгоритмы, относящиеся к классу эвристик. Данные алгоритмы позволяют исключить перебор всех вариантов и значительно сокращают время вычислений. Специфика работы этих алгоритмов сводится к имитации эволюционных процессов.

9) http://www.gotai.net/implementations.aspx

Здесь Вы найдете идеи и готовые решения по применению искусственного интеллекта и связанных теорий для решения тех или иных практических задач.

10) http://www.gotai.net/documents-logic.aspx

В этом разделе собраны материалы, так или иначе относящиеся к классическому способу моделирования систем ИИ, моделирования на основе различных логических аппаратов. Как правило, это материалы, связанные с экспертными системами, системами поддержки принятия решения и агентными системы.

11) http://khpi-iip.mipk.kharkiv.edu/library/ai/conspai/12.html

Тенденции развития AI

Искусственный интеллект (ИИ, англ. Artificial intelligence, AI) - наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ. ИИ связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта, но не обязательно ограничивается биологически правдоподобными методами.

Что такое искусственный интеллект

Интеллект (от лат. intellectus - ощущение, восприятие, разумение, понимание, понятие, рассудок), или ум - качество психики, состоящее из способности приспосабливаться к новым ситуациям, способности к обучению и запоминанию на основе опыта, пониманию и применению абстрактных концепций и использованию своих знаний для управления окружающей средой. Интеллект - это общая способность к познанию и решению трудностей, которая объединяет все познавательные способности человека: ощущение, восприятие, память, представление, мышление, воображение.

В начале 1980-х гг. ученые в области теории вычислений Барр и Файгенбаум предложили следующее определение искусственного интеллекта (ИИ):

Позже к ИИ стали относить ряд алгоритмов и программных систем, отличительным свойством которых является то, что они могут решать некоторые задачи так, как это делал бы размышляющий над их решением человек.

Основные свойства ИИ - это понимание языка, обучение и способность мыслить и, что немаловажно, действовать.

ИИ – комплекс родственных технологий и процессов, развивающихся качественно и стремительно, например:

• обработка текста на естественном языке
• экспертные системы
• виртуальные агенты (чат-боты и виртуальные помощники)
• системы рекомендаций.

Исследования в сфере ИИ

• Основная статья: Исследования в сфере искусственного интеллекта

Стандартизация в области ИИ

2018: Разработка стандартов в области квантовых коммуникаций, ИИ и умного города

Технический комитет «Кибер-физические системы» на базе РВК совместно с Региональным инжиниринговым центром «СэйфНет» 6 декабря 2018 года начали разработку комплекса стандартов для рынков Национальной технологической инициативы (НТИ) и цифровой экономики . К марту 2019 года планируется разработать документы технической стандартизации в области квантовых коммуникаций , и , сообщили в РВК. Подробнее .

Влияние искусственного интеллекта

Риск для развития человеческой цивилизации

Влияние на экономику и бизнес

• Влияние технологий искусственного интеллекта на экономику и бизнес

Влияние на рынок труда

Предвзятость искусственного интеллекта

В основе всего того, что является практикой ИИ (машинный перевод, распознавание речи, обработка текстов на естественных языках, компьютерное зрение , автоматизация вождения автомобилей и многое другое) лежит глубинное обучение. Это подмножество машинного обучения , отличающееся использованием моделей нейронных сетей , о которых можно сказать, что они имитируют работу мозга, поэтому их с натяжкой можно отнести к ИИ. Любая модель нейронной сети обучается на больших наборах данных , таким образом, она обретает некоторые «навыки», но то, как она ими пользуется - для создателей остается не ясным, что в конечном счете становится одной из важнейших проблем для многих приложений глубинного обучения. Причина в том, что такая модель работает с образами формально, без какого-либо понимания того, что она делает. Является ли такая система ИИ и можно ли доверять системам, построенным на основе машинного обучения? Значение ответа на последний вопрос выходит за пределы научных лабораторий. Поэтому заметно обострилось внимание средств массовой информации к явлению, получившему название AI bias. Его можно перевести как «необъективность ИИ» или «пристрастность ИИ». Подробнее .

Рынок технологий искусственного интеллекта

Рынок ИИ в России

Мировой рынок ИИ

Сферы применения ИИ

Сферы применения ИИ достаточно широки и охватывают как привычные слуху технологии, так и появляющиеся новые направления, далекие от массового применения, иначе говоря, это весь спектр решений, от пылесосов до космических станций. Можно разделить все их разнообразие по критерию ключевых точек развития.

ИИ - это не монолитная предметная область. Более того, некоторые технологические направления ИИ фигурируют как новые подотрасли экономики и обособленные сущности, одновременно обслуживая большинство сфер в экономике.

Развитие применения использования ИИ ведет к адаптации технологий в классических отраслях экономики по всей цепочке создания ценности и преобразует их, приводя к алгоритмизированию практически всего функционала, от логистики до управления компанией.

Использование ИИ в целях обороны и в военном деле

Использование в образовании

Использование ИИ в бизнесе

ИИ в электроэнергетики

• На уровне проектирования: улучшенное прогнозирование генерации и спроса на энергоресурсы, оценка надежности энергогенерирующего оборудования, автоматизация повышения генерации при скачке спроса.
• На уровне производства: оптимизация профилактического обслуживания оборудования, повышение эффективности генерации, снижение потерь, предотвращение краж энергоресурсов.
• На уровне продвижения: оптимизация ценообразования в зависимости от времени дня и динамическая тарификация.
• На уровне предоставления обслуживания: автоматический выбор наиболее выгодного поставщика, подробная статистика потребления, автоматизированное обслуживание клиентов, оптимизация энергопотребления с учетом привычек и поведения клиента.

ИИ в производственной сфере

• На уровне проектирования: повышение эффективности разработки новых продуктов, автоматизированная оценка поставщиков и анализ требований к запчастям и деталям.
• На уровне производства: совершенствование процесса исполнения задач, автоматизация сборочных линий, снижение количества ошибок, уменьшение сроков доставки сырья.
• На уровне продвижения: прогнозирование объемов предоставления услуг поддержки и обслуживания, управление ценообразованием.
• На уровне предоставления обслуживания: улучшение планирования маршрутов парка транспортных средств, спроса на ресурсы автопарка, повышение качества подготовки сервисных инженеров.

ИИ в банках

• Распознавание образов - используется в т.ч. для узнавания клиентов в отделениях и передачи им специализированных предложений.

ИИ на транспорте

• Автоиндустрия на пороге революции: 5 вызовов эры беспилотного вождения

ИИ в логистике

ИИ в пивоварении

Использование ИИ в госуправлении

ИИ в криминалистике

• Распознавание образов - используется в т.ч. для выявления преступников в общественных пространствах.

• В мае 2018 года стало известно об использовании голландской полицией искусственного интеллекта для расследования сложных преступлений.

Как сообщает издание The Next Web, правоохранительные органы начали оцифровывать более 1500 отчетов и 30 млн страниц, связанных с нераскрытыми делами. В компьютерный формат переносят материалы, начиная с 1988 года, в которых преступление не раскрывалось не менее трех лет, и преступник были приговорен к более 12 годам лишения свободы.

После оцифровки всего контента он будет подключен к системе машинного обучения , которая будет анализировать записи и решать, в каких делах используются самые достоверные доказательства. Это должно снизить время обработки дел и раскрытия прошлых и будущих преступлений с нескольких недель до одного дня.

Искусственный интеллект будет распределять дела по их «разрешимости» и указывать на возможные результаты экспертизы ДНК. Затем планируется автоматизировать анализ и в других областях судебной экспертизы и, возможно, даже охватить данные в таких областях, как общественные науки и свидетельские показания.

Кроме того, как рассказал один разработчиков системы Джерун Хаммер (Jeroen Hammer), в будущем могут быть выпущены API -функции для партнёров.

В голландской полиции есть специальное подразделение, специализирующееся на освоении новых технологий для раскрытия преступлений. Именно он и создало ИИ-систему для быстрого поиска преступников по уликам.

ИИ в судебной системе

Разработки в области искусственного интеллекта помогут кардинально изменить судебную систему, сделать ее более справедливой и свободной от коррупционных схем. Такое мнение высказал летом 2017 года доктор технических наук, технический консультант Artezio Владимир Крылов.

Ученый считает, что уже существующие сейчас решения в области AI можно успешно применять в разных сферах экономики и общественной жизни. Эксперт указывает, что AI успешно применяется в медицине, однако в будущем способен полностью изменить и судебную систему.

«Ежедневно просматривая новостные сообщения о разработках в области ИИ только поражаешься неисчерпаемости фантазии и плодотворности исследователей и разработчиков в этой области. Сообщения о научных исследований постоянно чередуются с публикациями о новых продуктах, врывающихся на рынок и сообщениями об удивительных результатах, полученных с помощью применения ИИ в различных областях. Если же говорить об ожидаемых событиях, сопровождаемых заметным хайпом в СМИ, в котором ИИ станет снова героем новостей, то я, наверное, не рискну делать технологических прогнозов. Могу предположить, что ближайшим событием станет появление где-то предельно компетентного суда в форме искусственного интеллекта, справедливого и неподкупного. Случится это, видимо, в 2020-2025 году. И процессы, которые пройдут в этом суде приведут к неожиданным рефлексиям и стремлению многих людей передать ИИ большинство процессов управления человеческим обществом».

Использование искусственного интеллекта в судебной системе ученый признает «логичным шагом» по развитию законодательного равенства и справедливости. Машинный разум не подвержен коррупции и эмоциям, может четко придерживаться законодательных рамок и выносить решения с учетом многих факторов, включая данные, которые характеризуют участников спора. По аналогии с медицинской сферой, роботы -судьи могут оперировать большими данными из хранилищ государственных служб. Можно предположить, что машинный интеллект сможет быстро обрабатывать данные и учитывать значительно больше факторов, чем судья-человек.

Эксперты-психологи, впрочем, считают, что отсутствие эмоциональной составляющей при рассмотрении судебных дел негативно скажется на качестве решения. Вердикт машинного суда может оказаться слишком прямолинейным, не учитывающим важность чувств и настроения людей.

Живопись

В 2015 году команда Google тестировала нейронные сети на предмет возможности самостоятельно создавать изображения. Тогда искусственный интеллект обучали на примере большого количества различных картинок. Однако, когда машину «попросили» самостоятельно что-нибудь изобразить, то оказалось, что она интерпретирует окружающий нас мир несколько странно. Например, на задачу нарисовать гантели, разработчики получили изображение, в котором металл был соединён человеческими руками. Вероятно, произошло это из-за того, что на этапе обучения анализируемые картинки с гантелями содержали руки, и нейронная сеть неверно это интерпретировала.

26 февраля 2016 года в Сан-Франциско на специальном аукционе представители Google выручили с психоделических картин, написанных искусственным интеллектом, порядка $98 тыс. Данные средства были пожертвованы на благотворительность. Одна из наиболее удачных картин машины представлена ниже.

Картина, написанная искусственным интеллектом Google.