Технологии искусственного интеллекта. Лекция 1

1.

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ
КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра «Направляющие телекоммуникационные среды»
«ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»
Лекция 1
Технологии искусственного
интеллекта
2024 г.

2.

• В 2020 году Правительство РФ утвердило Концепцию нормативного регулирования ИИ.
• Регулирование в области ИИ осуществляется на основе поручений Президента РФ.
• Национальная стратегия развития ИИ на период до 2030 года утверждена
Указом Президента РФ от 10.10.2019 №490.
Основные задачи развития искусственного интеллекта:
• поддержка научных исследований
• разработка и развитие ПО, в котором используются технологии ИИ
• повышение доступности и качества данных
• повышение доступности аппаратного обеспечения
• повышение уровня обеспечения российского рынка технологий ИИ
квалифицированными кадрами и повышение уровня информированности
населения о возможных сферах использования технологий ИИ
https://ai.gov.ru
• создание системы регулирования общественных отношений, возникающих в
связи с развитием и использованием технологий ИИ
2

3.

Исследовательские центры РФ
3

4.

Учебные вопросы:
1. История развития систем ИИ. Основные понятия и задачи, решаемые
технологиями ИИ
2. Проблемные области и ограничения систем ИИ
3. Теория распознавания образов, речи и текста. Системы и технологии
ИИ технического зрения и синтеза данных
4

5.

История развития систем искусственного интеллекта
и
Искусственный
интеллект
—
наука
технология,
основанная
на
таких
дисциплинах, как информатика, биология,
психология,
лингвистика,
математика,
машиностроение.
Одним
из
главных
направлений
искусственного интеллекта — разработка
компьютерных
функций,
связанных
с человеческим интеллектом, таких как:
рассуждение,
обучение
и
решение
проблем..
5

6.

История развития систем искусственного интеллекта
Авторство термина
приписывают
Джону
Маккарти
–
основоположнику функционального
программирования.
В
г.
1956
престижной
будущий
премии
лауреат
Тьюринга
продемонстрировал в университете
Карнеги-Меллон
программы
прототип
на
основе
искусственного интеллекта
Основы для понимания нейронных сетей
В 1943 – 1945 годах закладываются основы для понимания
нейросетей, а уже в 1950 году Алан Тьюринг публикует в научном
Автор термина: 1956 г.
Джон Маккарти
издании анализ интеллектуальной шахматной игры. В 1958 году
появляется первый язык программирования искусственного
интеллекта – Lisp.
6

7.

История развития систем искусственного интеллекта
Первый робот-помощник
Искусственный интеллект в СССР
В Советском союзе искусственный интеллект также
развивается стремительными темпами. Академики А.И.
Берг и Г.С. Поспелов в 1954-1964 годах создают
программу «АЛПЕВ ЛОМИ», умеющую автоматически
доказывать теоремы и алгоритм «Кора», который
моделирует человеческий ум при распознавании
образов.
В 1965 году разработали Элизу – первого
робота-помощника, который мог говорить на
английском языке.
В
1969
году
ученые
Стэнфордского
университета создали Шеки – робота с ИИ,
способного самостоятельно перемещаться,
воспринимать некоторые данные и решать
несложные задачи.
В 1973 г. был создан робот Фредди
(шотландский представитель семейства ИИ)
мог использовать компьютерное зрение для
того, чтобы находить и собирать разные
модели.
Первый робот-помощник
Элиза (1965 г.)
Шеки (1969 г.)
Фредди (1973 г)
7

8.

История развития систем искусственного интеллекта
Робот-гроссмейстер
В 1997 году создали известную
шахматную программу, компьютер
«Deep
Blue»,
который
обыграл
чемпиона мира по шахматам Гарри
Каспарова.
В эти же годы Япония приступает к
разработке проекта компьютера уже 6ого поколения на основе нейронных
сетей.
Возрождение интереса к робототехнике
Одолел чемпиона: 1997 г.
шахматный компьютер Deep
Blue
Искусственный интеллект активно внедряется в космическую
отрасль, а также осваивается в бытовой сфере. Появляются
системы «умного дома», а роботы «Кисмет» и «Номад»
активно исследуют районы Антарктиды. Новая эра
технологической сингулярности должна выйти в зенит к 2030
году. Начинается настоящая интеграция человека с
вычислительными машинами.
8

9.

Основные цели ИИ
1. Создание аналитических (экспертных)
систем — которые обладают разумным
поведением: могут обучаться, показывать,
объяснять и давать советы, делать прогнозы
и строить гипотезы на основе массива
данных
2. Реализация человеческого интеллекта
в машинах — создание машины, способной
понимать, думать, учиться, выполнять
поставленные задачи и вести себя как
человек
9

10.

ЧТО ЖЕ ТАКОЕ ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ?
Существуют несколько определений
искусственного интеллекта
Научное направление, в рамках
которого ставятся и решаются
задачи
аппаратного
или
программного моделирования тех
видов человеческой деятельности,
которые традиционно считаются
интеллектуальными
Интеллектуальная
система
(техническая
или
программная),
способная
решать
задачи,
традиционно
считающиеся
творческими,
принадлежащие
конкретной
предметной
области,
знания о которой хранятся в памяти
такой системы

11.

Принципы ИИ
МАШИННОЕ ОБУЧЕНИЕ
ИСКУССТВЕННЫЙ
С УЧИТЕЛЕМ
(Machine Learning)
ИНТЕЛЛЕКТ
БЕЗ УЧИТЕЛЯ
ЗРЕНИЕ/РЕЧЬ
ГЛУБОКОЕ ОБУЧЕНИЕ
ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ
ОБРАБОТКА
ЕСТЕСТВЕННОГО ЯЗЫКА
ПЛАНИРОВАНИЕ
РОБОТОТЕХНИКА

12.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
ИСКУ́ ССТВЕННАЯ НЕЙРО́ННАЯ СЕ́ ТЬ (ИНС) – математическая модель,
а также её программное или аппаратное воплощение, которая имитирует
строение и функционирование нервных клеток живого организма.
ЭКСПЕРТНАЯ
СИСТЕМА
–
программная
система,
выполняющая
действия аналогичные тем, которые выполняет эксперт в некоторой
прикладной экспертной области, делая определенные заключения в ходе
выдачи советов и консультаций.

13.

ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА
РЕШАТЕЛЬ
ИНТЕРФЕЙС
ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
РЕДАКТОР БАЗЫ
БАЗА ЗНАНИЙ
ЗНАНИЙ
ПОДСИСТЕМА
ОБЪЯСНЕНИЙ
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ
АНАЛИТИК
ЭКСПЕРТ
Рисунок 1 – Структурная схема экспертной системы
13

14.

ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ИИ
Интеллектуальные
игры
Системы,
основанные на
знаниях
Компьютерная
лингвистика
ОБЛАСТИ ИИ
Интеллектуальные
роботы
Распознавание
образов

15.

ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ИИ
ИНТЕЛЛЕКТУВЛЬНЫЕ ИГРЫ
ИИ играет решающую роль в играх связанных с стратегией таких как, шахматы, покер, крестики — нолики
и т.д., где компьютер способен просчитывать большое количество всевозможных решений, основанных
на эвристических знаниях.
КОМПЬЮТЕРНАЯ
ЛИГНВИСТИКА — это область
знаний,
которая
занимается 1. Распознавание и синтез речи
2. Генерирование текста
компьютерным
3. Автоматический перевод текстов
моделированием
владения 4. Создание и использование электронных корпусов текстов
естественным
языком
и 5. Извлечение информации из текста
6. Автореферирование
решением прикладных задач 7. Автоматическое обнаружение и исправление ошибок при вводе текста
автоматической
обработки на компьютере
8. Создание вопросно-ответных систем
текстов и речи.
9. Создание электронных словарей, тезаурусов, онтологий
15

16.

ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ИИ
РАЗРАБОТКА СИСТЕМ, ОСНОВАННЫХ НА ЗНАНИЯХ
Целью этого направления является имитация способностей человека в области анализа
неструктурированных и слабоструктурированных задач. В данной области исследований осуществляется
разработка моделей представления, извлечения и структурирования знаний, а также изучаются проблемы
создания баз знаний(БЗ).
К данному классу систем также относятся экспертные системы(ЭС).
Примеры:
Виртуальные личные помощники ( Siri, Алиса, Маруся)
Автомобили с искусственным интеллектом (самоуправляемые автомобили)
Предложение товаров (Интернет магазины Aliexpress, Amazon)
Обнаружение мошенничества (Письма предупреждающие о вероятном взломе аккаунта)
Видеонаблюдения (Контролирование большого количества видеокамер)

17.

ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ИИ
В настоящее время данная область ИИ развивается очень бурно.
Достигнуты значительные успехи в создании бытовых роботов,
роботов,
используемых
в
космических
исследованиях,
медицинских роботов.
Они имеют датчики, для обнаружения физических данных
из реального мира, такие как свет, тепло, движение, звук, удар
и давление.
Они имеют высоко производительные процессоры, несколько
датчиков и огромную память.
Кроме того они способны обучаться на собственных ошибках
и адаптироваться к новой среде.

18.

Законы робототехники
вывел Айзек Азимов в своём романе «Хоровод» в 1942 году
Первый закон
Второй закон
И ещё
Робот
или
система
с
искусственным интеллектом
не
может
навредить
человеку своим действием
или же своим бездействием
допустить, чтобы человеку
был нанесён вред
Робот или система должны
повиноваться
приказам,
которые
получают
от
человека, кроме тех, которые
противоречат
первому
закону
Робот должен заботиться о
своей безопасности, если это
не противоречит первому
или второму законам.

19.

Сферы использования ИИ
промышленность
медицина
продажи
игры
политика
образование
19

20.

Медицина и здравоохранение
Компьютерные системы ведут учет пациентов, помогают в расшифровке
диагностических результатов. Например, снимки УЗИ, рентгена,
томографа и другого медоборудования. Интеллектуальные системы даже
могут по наличию признаков у пациента определять болезнь, предлагать
оптимальные варианты лечения
Розничные продажи в онлайн-магазинах
Многим уже знакома релевантная реклама. Например, вы посещали интернет-магазин одежды, какие-то
модели рассматривали, читали характеристики и прочее. Покинув магазин, вы некоторое время будете
видеть рекламу одежды на других сайтах
Системы аналитики изучают поведенческие метрики пользователя, определяют его покупательские
пристрастия и показывают релевантные (по их мнению) предложения
Пример: В магазине Sephora вы можете найти идеальную косметику, не
нанося ее на свое лицо. Color IQ сканирует лицо покупателя и дает
персонализированные рекомендации для оттенков тонального крема и
консилера, а Lip IQ помогает найти идеальный оттенок помады
20

21.

Политика
Предвыборная кампании президента Барака Обамы 2008 года стала
первой кампанией, в которой активно использовались социальные
сети. Во время второй его президентской кампании в 2012 г. были уже
использованы технологии ИИ для расчета наилучшего дня, штата и
аудитории для публичного выступления Б. Обамы. По разным
оценкам, это обеспечило преимущество в 10–12% голосов.
О создании нейросети «Жириновский» члены ЛДПР заявили 6 апреля
2023 года, а презентовали ее на Петербургском международном
экономическом форуме (ПМЭФ) уже в июне
21

22.

Промышленность
Искусственный интеллект может анализировать данные с разных
производственных участков и регулировать нагрузку на оборудование.
Кроме
того,
интеллектуальные
машины
используются
для
прогнозирования спроса в разных отраслях промышленности
Игровая индустрия, образование
Искусственный интеллект активно применяется создателями игр.
Умные
машины,
робототехника
постепенно
внедряются
в
Пример: Duolingo
абсолютный чемпион
количеству задач, решаемых с помощью ИИ
по
образовательные процессы большинства государств
22

23.

Основные проблемы ИИ
Неточность
Узкое применение
Несамостоятельность
Обучение машин возможно
только на основе массива
данных. Это означает, что
любые неточности в
информации сильно
сказываются на
результате.
ИИ сильно ограничен
конкретным видом
деятельности. Умная
система, отвечающая за
температуру в доме, не
сможет
автопилотировать
машину.
ИИ ещё далёк от того,
чтобы быть автономным.
Для обеспечения его
работы зачастую требуется
целая команда
специалистов.

24.

Теория распознавания образов, речи и текста
Распознавание рукописного текста — программное обеспечение читает текст, написанный
на бумаге с помощью ручки или на экране с помощью стилуса. Он может распознавать формы
букв и преобразовать его в редактируемый текст.
24

25.

Распознавание образов
Системы распознавания картинок, лиц, изображений активно используются во всех сферах
ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ
ТРЕКИНГ ОБЪЕКТОВ
ОЦЕНКА ГЛУБИНЫ И РАССТОЯНИЯ
СЕГМЕНТАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

26.

Распознавание речи
Некоторые интеллектуальные системы способны слышать и понимать язык, на котором человек
общается с ними. Они могут обрабатывать различные акценты, сленги и т.д.
Различают три вида ошибок распознавания речи,
которые влияют
на её качество:
замена – вместо какого-то слова распозналось другое;
вставка – в результате распознавания присутствует
лишнее слово;
удаление – когда слово не распозналось вовсе.
Yandex SpeechKit - платный сервис от Яндекса, который предоставляет API для распознавания и синтеза
речи. Он поддерживает более 20 языков и диалектов, а также учитывает контекст и специфику речи. Он
может расшифровывать аудио- и видеозаписи, а также голосовой ввод.
Подобный сервис есть и у Сбера — SaluteSpeech.

27.

Решите изограф
27