Искусственный интеллект

1.

Искусственный интеллект
Компьютеры невероятно быстры, точны и тупы. Люди
очень медлительны, неточны и сообразительны. Вместе
они составляют невообразимую силу.
А. Эйнштейн

2.

Понятие «интеллект»
Понятие «интеллект» не поддается строгому определению.
[Большой энциклопедический словарь]
Термин интеллект (англ – intelligence) происходит от латинского
intellectus – «познание, понимание, рассудок».
[Словарь английского языка Вебстера (Webster, 1956)]
«Интеллект – это:
• способность успешно реагировать на любую, особенно новую
ситуацию путем надлежащих корректировок поведения;
• способность понимать взаимосвязи между фактами
действительности для выработки действий, ведущих к
достижению поставленной цели».

3.

Понятие «интеллект»
Интеллект – внутреннее свойство человеческой личности (или искусственной
системы), позволяющее ей принимать правильные (осмысленные, разумные)
решения в условиях неопределенности внешней среды или самой решаемой
задачи.
Р. Стернберг (Йельский университет, США), выделяет три типа интеллекта:
• контекстный (зависящий от ситуации) – вы приспосабливаетесь к окружающим
условиям, изменяете их или выбираете другие условия, удовлетворяющие
потребностям;
• эмпирический (основанный на опыте) – вы решаете новые задачи в
незнакомых ситуациях на основе имеющегося у вас опыта;
• внутренний – поиск подхода к проблеме и оценке его результатов, чтобы
решить – правильный это подход, или его надо изменить.

4.

Понятие «искусственный интеллект»
Термин «искусственный интеллект» (Artificial Intelligence) был предложен в 1956
г. в Дартсмудском колледже (США). «Intelligence» буквально означает «умение
рассуждать разумно», а не «интеллект» (Intellect).
Искусственный интеллект (Artificial intelligence, AI) – это «наука о концепциях,
позволяющих вычислительным машинам делать такие вещи, которые у людей
выглядят разумными.
Центральная задача ИИ – сделать вычислительные машины более полезными и
понять принципы, лежащие в основе интеллекта».
Ключевыми компонентами ИИ являются:
• интерактивный диалог «человек–машина»,
• эвристики (теоретически не обоснованные правила),
• программирование экспертных систем.

5.

Понятие «искусственный интеллект»
Вычислительный (или машинный) интеллект
(Computational/Machine intelligence) – это способность
вычислительной машины решать антропоморфные (присущие
человеку) задачи на основе анализа, организации и
преобразования данных в знания практически без участия
человека.
Знания – структурированная информация, приобретаемая и
используемая для устранения незнания или неопределенности
относительно конкретной решаемой задачи, поставленной перед
вычислительной машиной.
Ключевые компоненты вычислительного интеллекта (ВИ):
• компьютерная математика,
• когнитивные построения,
• интеллектуальное управление.

6.

Понятие «искусственный интеллект»
Связь ИИ и ВИ
ИИ – общая схема решения трудно формализуемых, плохо
поставленных задач, традиционно решаемых человеком с
привлечением опыта, аналогий, интуиции и т.д.
ВИ – инструментарий: методическое обеспечение,
комплекс алгоритмов и программ, позволяющих решать
широкий спектр антропоморфных задач.
Искусственный интеллект (ИИ) – это направление науки и
техники, ориентированное на создание программноаппаратных средств решения интеллектуальных задач.

7.

Понятие «искусственный интеллект»
Большинство задач, где интеллект человека позволяет находить нужные
решения, связаны с областями, в которых знания принципиально неполны,
неточны, некорректны и характеризуются немалым числом характеристик,
начинающихся с частицы «НЕ».
А.С. Нариньяни назвал эти характеристики «НЕ-факторами».
Интеллектуальные задачи – задачи, в которых логическая (смысловая) обработка
информации превалирует над вычислительной:
• анализ ситуаций и принятие решений,
• понимание и синтез текстов на естественном языке,
• понимание и синтез речи,
• управление роботами,
• анализ визуальной информации и т. д.

8.

Определения ИИ ведущих специалистов
[Уинстон П. директор лаборатории искусственного интеллекта MIT]:
• ИИ – наука о концепциях, позволяющих вычислительным
машинам делать такие вещи, которые у людей выглядят
разумными. Центральная задача ИИ – сделать выч. машины
более полезными и понять принципы, лежащие в основе
интеллекта.
[Поспелов Г.С. основоположник отечественной школы методов
искусственного интеллекта]:
• ИИ – свойство компьютеров получать некоторые из тех
результатов, что порождаются творческой деятельностью
человека.

9.

Определения ИИ ведущих специалистов
[Миклошко Й.]:
• ИИ – наука о способах решения задач, для
которых до сих пор требовался человеческий
интеллект. Его цель – исследование способов
решения интеллектуальных задач и реализация
решения этих задач программными средствами
на компьютерах.

10.

Определения ИИ ведущих специалистов
[Ларьер Ж.-Л. известный французский специалист по вопросам проектирования
и применения систем искусственного интеллекта]:
• ИИ – область исследований, в которых первым желанием исследователей
является стремление понять, как система обработки информации, будь то
человек или машина – способна воспринимать, анализировать, приделывать и
обобщать то, чему ее обучают, и с помощью этих данных исследовать
конкретные ситуации и находить решения задач. К сфере ИИ относятся те
весьма различные области, где мы действуем, не имея абсолютно точного
метода решения проблемы, и которые обладают в общем двумя характерными
особенностями:
– в них используется информация в символьной форме (буквы, слова, знаки рисунки);
– в них предполагается наличие выбора (свобода действия является существенной
составляющей интеллекта).

11.

Определения ИИ ведущих специалистов
[Нильсон Н. известный американский ученый, руководитель работ
по искусственному интеллекту в Стэндфордском исследовательском
институте]:
• ИИ ставит перед собой серьезную задачу построения теории
интеллекта, базирующейся на обработке информации.
[Мичи Д. один из крупнейших мировых специалистов в области
ИИ]:
• К проблеме ИИ относятся все вопросы, которые в принципе
можно решить и обычными приемами компьютерных наук, но
только для этого потребовались бы либо гигантские средства,
либо огромное время.

12.

Определения ИИ ведущих специалистов
[Эрндрю А. английский ученый, специалист в области кибернетики]:
• Целью ИИ является создание искусственных систем, способных
выполнять не хуже (а, возможно, и лучше) человека ту работу,
которую люди традиционно относят к сфере интеллектуального
труда.
• Интеллект – это то, что оценивается в интеллектуальных тестах.
• Интеллект – это способность правильно реагировать на новую
ситуацию.
[Левин Р., Дранг Д., Эдельсон Б. американские специалисты ИИ]:
• ИИ – это программная система, имитирующая на компьютере
мышление человека.

13.

Определения ИИ ведущих специалистов
[Словарь современного русского языка, Институт
русского языка АН РФ]:
• Французское или немецкое слово «интеллект»
впервые в произведениях русской литературы
было использовано Н.В. Гоголем для
обозначения способности к познанию,
постижению чего-либо.

14.

Определения ИИ ведущих специалистов
[Волгин Л.И.]:
• Естественный (живой) интеллект можно рассматривать
как элемент долговременной памяти человечества.
Здесь элементарной структурной единицей обработки и
генерации новой информации является
индивидуальный интеллект, носителем которого
является мозг человека.
[Фейгенбаум Э. основатель лаборатории по
исследованию экспертных систем при Стэндфордском
университете.]:
• ИИ – это двигатель будущего богатства народов.

15.

Классификация исследований в области
ИИ
Классификация исследований в области ИИ (Г.С. Поспелов):
1. моделирование на ЭВМ творческих процессов (игра в шахматы,
доказательство теорем, машинный перевод и т.д.);
2. с начала 50-х годов, на решение абстрактных задач, называют
«старомодным» ИИ (GOFAI Good Old Fashioned Artificial Intelligence)
3. внешняя интеллектуализация ЭВМ (создание интеллектуального интерфейса:
речевой ввод/вывод информации, семантическая визуализация и т.д.);
4. внутренняя интеллектуализация ЭВМ (разработка новых архитектур ЭВМ 5-го
и 6-го поколений, предназначенных для построения эффективных
интеллектуальных систем);
5. целенаправленное поведение роботов (т.е. создание интеллектуальных
роботов и систем, способных автономно совершать операции по достижению
целей, поставленных человеком).

16.

Идея моделирования человеческого разума
Идея моделирования человеческого разума для решения сложных
задач
Упрощенная модель человеческого восприятия состоит из:
• моделирование человеческих рассуждений (левое полушарие) –
модели логико-символьного уровня — это логические
(формальные) и эвристические (неформальные) модели,
базирующиеся на опыте экспертов.
– Эвристика – теоретически не обоснованные правила.
• моделирование процессов обработки образной информации
(правое полушарие) — нейросети, генетические алгоритмы и т.д.

17.

Направления исследований в области ИИ
Направления исследований в области ИИ (Г.В. Рыбина):
• исследования закономерностей мышления и разумного
поведения:
– концепции моделирования мозга (нейронная, вероятностная
и т.д.),
– моделирование восприятия и т.д.,
• исследования, связанные с моделями представления и
обработки знаний об окружающем мире.

18.

Процесс моделирования восприятия
человеком окружающего мира

19.

Направления исследований в области ИИ
Работы по моделированию человеческого разума ведутся по двум
направлениям:
• Бионическое – попытка смоделировать деятельность мозга, его
психофизиологические свойства в надежде воспроизвести на ЭВМ или с
помощью специальных технических устройств ИИ или искусственный разум.
• Прагматическое – разработка программ, позволяющих средствами ЭВМ
воспроизвести те процессы, которые у человека являются результатом его
мыслительной деятельности.
В этом направлении выделяют:
1. Моделирование на ЭВМ отдельных функций творческих процессов.
2. Внешняя интеллектуализация ЭВМ (организация интеллектуальных
интерфейсов)
3. Внутренняя интеллектуализация ЭВМ (новые архитектуры ЭВМ)
4. Целенаправленное поведение роботов (интеллектуальные роботы)

20.

Понятие онтологии
• Окружающий мир – это сущности и отношения между ними, а фрагмент,
который вычленяется из этого мира, в ИИ называется предметной областью.
• Проблемная область – предметная область плюс решаемые задачи.
• Человеческое сознание формирует понятийную структуру в процессе
взаимодействия с окружающим миром.
• Понятийная структура – совокупность понятий предметной области плюс
способы рассуждений о понятиях, связанные с решением конкретных задач.
В ИИ для моделирования понятийной структуры проблемной области
используются три источника знаний:
• источник знаний первого рода — человек;
• источник знаний второго рода — книги, справочники, инструкции и т.д.;
• источник знаний третьего рода — базы данных.

21.

Понятие онтологии
• Концептуализация – построение понятийной структуры
• Когнитология (инженерия знаний) передает компьютеру
сформированную понятийную структуру проблемной области.
• Основная задача – построением модели проблемной области,
т.е. базы знаний.
• Любая система, обладающая базой знаний о некоторой
проблемной области, может рассматриваться как
интеллектуальная. Построение интеллектуальных систем
является важнейшим направлением искусственного интеллекта.

22.

Понятие онтологии
Онтология как спецификация концептуализации (Т. Грубер) отвечает
на вопросы:
• как объединить результаты нескольких процессов
концептуализации?
• как сделать явными связи результирующих баз знаний?
• как сделать понятными базы знаний между собой?
• Онтология — это база знаний специального типа, которая может
«читаться», «пониматься», «отчуждаться» от их разработчика
и/или физически разделяться пользователями.

23.

Модель онтологии
Модель онтологии (О) – предлагается понимать
упорядоченную тройку вида
О = < А, В, С >,
где А — конечное множество концептов (понятий,
терминов) предметной области, которую представляет
онтология О;
В — конечное множество отношений между концептами
(понятиями, терминами) заданной предметной области;
С — конечное множество функций интерпретации
(аксиоматизация), заданных на А и В.