Базовые понятия, определения. Сущность вопроса
КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема: «Искусственный интеллект»
Студент _______________________ В.Ю.Логинов
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Руководитель,
Должность _______________________ С. И. Чумаков
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Оценка за курсовую работу
(курсовой проект) _________
____________________
(подпись руководителя)
Содержание
Оглавление
Содержание. - 2 -
Введение. - 3 -
1.Искусственный интеллект. Введение. - 5 -
1.1 Базовые понятия, определения. Сущность вопроса. - 5 -
1.2 Периоды развития систем ИИ. - 10 -
2. Искусственный интеллект и системы ИИ.. - 12 -
2.1 Проблема представления знаний в ИИ.. - 12 -
2.2 Различные подходы к построению систем ИИ.. - 14 -
2.3 Примеры реальных исследований в области ИИ.. - 21 -
2.3.1ИИ в стране восходящего солнца. - 21 -
2.3.2 Военные технологии.. - 22 -
3. Анализ вопроса ИИ.. - 24 -
3.1 Перспективные технологии и применение ИИ систем.. - 24 -
3.2 Итоги и проблемы.. - 29 -
Заключение. - 32 -
Список литературы.. - 34 -
Введение
В наше время, искусственный интеллект – одна из приоритетных областей исследования. Есть множество систем как с частичным его использованием: например распознавание текстов, бытовые роботы; также рассматривается создание возможности замены творческого труда человека искусственным. Область исследования искуственного интеллекта затрагивает массу смежных дисциплин: информатику, философию, кибернетику, математику, психологию, физику, химию и др. В множетве разлчных областей науки и техники сейчас используются роботы с примитивным искуственным интеллектом, позволяющим им делать скучную и однообразную работу, которая, как раньше казалось, была под силу только человеку. И это не единственная область применения ИИ – есть масса аппаратных и программных средств с его использованием. Это и автомобили с электроникой с использованием ИИ, и новейшие роботы, участвующие в производстве чего-либо, и компьютерные программы, которые включают в себя и игры с ИИ. Однако, их ИИ не является полноценным. Многие ученые бьются над созданием такого искуственного интеллекта, который мог бы решать задачи не только посильные человеку, но и те, что ему недостуаны. Его можно было бы использовать для улучшения жизни человека и дальнейшего увеличение степени автоматизации производства. Наступила бы эра, когда людям оставалось бы только выполнять творческую деятельность, которая, несомненно, приносить удовольствие. Однако, принимая во внимание текущий уровень развития науки и техники, можно судить, что до создания таких систем еще довольно долго, поэтому нам остается довольствоваться лишь частичным вмешательством ИИ в другие интеллектуальные системы. Это прежде всего программные средства. Например, экспертные системы, системы распознавания образов и д.р. О них далее и пойдет речь. Эти системы можно с натяжкой отнести к ИИ, потому что они способны выполнять хоть и весьма узкоспециализированные задачи, но, относящиеся к тем, выполнение которых обычными компьютерами невозможно. Кроме того, результаты работы таких систем схожи с результатами выполнения человеческим мозгом аналогичных задач. И это уже достаточно весомое достижение, ведь начиналось это с достаточно несложных по формализации задач - логических игр (шахматы, шашки, числовые и др.). Американский кибернетик А. Самуэль сумел составить для вычислительной машины программу, позволявшую той играть в шашки, причем в ходе игры машина может обучаться или, по крайней мере, создавать впечатление, что обучается, улучшая свою игру на основе накопленного опыта. В 1962 г. эта программа сразилась с Р. Нили, сильнейшим шашистом в США и победила. Можно сказать, что эта программа была стартовой площадкой для исследования ИИ. Тогда, да и сегодня следовали определению Тьюринга, что такое ИИ: «Компьютер можно считать разумным – если он способен заставить нас поверить, что мы имеем дело не с машиной, а с человеком».
Искусственный интеллект. Введение
Базовые понятия, определения. Сущность вопроса
Такие понятия, как интеллект и искуственный интеллект сами по себе явлются достаточно расплывчатыми. Термин интеллект (intelligence) происходит от латинского intellectus — что означает ум, рассудок, разум; мыслительные способности человека. В соответствии с этим, искуственный интеллект (artificial intelligence) — ИИ (AI) обычно истолковывается как способность автоматизированных систем брать на себя некоторые функции интеллекта человека, таких как, например, выбор и принятие решения на основании не только текущих фактов, но и полученного ранее опыта; рациональный анализ внешних воздействий.
Под интеллектом же мы подразумеваем способность человеческого мозга решать задачи путем приобретения, запоминания и целенаправленного преобразования знаний в процессе обучения на опыте и адаптации к различным обстоятельствам. В этом определении под термином "знания" имеется в виду не только информация, которую мозг получает с помощью органов чувств. Хоть эти данные и чрезвычайно важны для его нормальной работы, только их недостаточно для интеллектуальной деятельности. Причина в том, что объекты окружающей нас среды обладают свойством не только воздействовать на органы чувств, но и находиться друг с другом в определенных отношениях. Поэтому, для того, чтобы осуществлять интеллектуальную деятельность, нужны не только данные о самой окружающей среде, но и ее информационная модель. В этой модели реальные объекты, их свойства и отношения между ними не только отображаются и запоминаются. Как отмечалось ранее в определении интеллекта, используя модель, мы можем также целенаправленно преобразовывать эти данные. При этом существенно то, что формирование модели внешней среды происходит в процессе обучения на опыте и адаптации к разнообразным обстоятельствам.
Был употреблен термин интеллектуальная задача. Чтобы объяснить, какие существенные различия существуют между простой задачей и интеллектуальной, необходимо ввести термин "алгоритм" — один из краеугольных терминов кибернетики. Под алгоритмом понимают точное предписание о выполнении в определенном порядке системы операций для решения любой задачи из некоторого данного класса (множества) задач. Термин "алгоритм" происходит от имени узбекского математика Аль-Хорезми, который еще в IX веке прилоэил руку к созданию простейших арифметических алгоритмов. В математике и кибернетике класс задач определенного типа считается решенным, если для ее решения установлен определенный алгоритм. Нахождение алгоритмов является естественной целью человека при решении им разнообразных классов задач. Для того, чтобы отыскать алгоритм решения некоторой данной задачи необходим ряд тонких и сложных взаимосвязанных рассуждений, требующий большой изобретательности и высокой квалификации. Принято считать, что такая деятельность невозможна без применения человеческого интеллекта.
Если рассматривать задачи, алгоритмы решения которых уже известны, то, как отмечает известный специалист в области ИИ М. Минский, «излишне приписывать им такое мистическое свойство, как "интеллектуальность"». Действительно, как только алгоритм решения некоторой задачи становится известен, дальнейшее решения этих и подобных этим задач становится тривиальным и его могут в точности выполнить человек, вычислительная машина (должным образом запрограммированная) или робот, даже если у них совершенно нет представления о сущности этой задачи. Единственные требования к лицу, решающему задачу – способность выполнить элементарные функции, из которых складывается процесс, и точное соблюдение порядка, установленного в алгоритме. Такое лицо, действуя, как говорят в таких случаях, машинально, способно успешно решать любую задачу рассматриваемого типа. Именно поэтому задачи, для которых существует стандартное решение, справедливо не входят в класс интеллектуальных. Примерами таких задач могут служить чисто вычислительные задачи: решение системы линейных алгебраических уравнений, численное интегрирование дифференциальных уравнений и т.д. Для решения подобного рода задач имеются стандартные алгоритмы, представляющие собой определенную последовательность элементарных операций, которая может быть легко реализована в виде программы для вычислительной машины. Если сравнить их даже с не самыми сложными из широкого круга интеллектуальных задачами, такими как распознавание образов, игра в шахматы, доказательство теорем и т. п., то для последних разбиение на элементарные функции зачастую весьма затруднительно даже при кажущейся простоте решения.
Таким образом, можно сказать, что интеллект - универсальный сверхалгоритм, способный создавать другие алгоритмы, предназначенные для решения определенных задач.
Следуя представленным выше рассуждениям, можно утверждать, что профессия программиста является одной из самых высокоинтеллектуальных, поскольку создаваемые ими программы — алгоритмы в чистом виде. Именно поэтому, создание даже элементов ИИ должно очень сильно повысить производительность его труда.
Деятельность мозга (обладающего интеллектом), направленную на решение интеллектуальных задач, мы будем называть мышлением, или интеллектуальной деятельностью. Интеллект и мышление органически связаны с решением таких задач, как доказательство теорем, логический анализ, распознавание ситуаций, планирование поведения, игры и управление в условиях неопределенности. Основными параметрами интеллекта, являющимися важными при оценке его способности к решению задач, являются способность к обучению, обобщению, накоплению опыта (знаний и навыков) и адаптации к изменяющимся условиям в процессе решения задач. Именно благодаря этим качествам человеческий мозг способен решать столь огромное разнообразие задач, а также легко перестраиваться с решения одной задачи на другую. Таким образом, мозг, наделенный интеллектом, является универсальным средством решения широкого круга задач (в том числе неформализованных) для которых нет стандартных, заранее известных методов решения.
Следует уточнить, что у термина «интеллект» есть и другие, чисто поведенческие (функциональные) определения. Так, по А. Н. Колмогорову, любая материальная система, с которой можно достаточно долго обсуждать проблемы науки, литературы и искусства, обладает интеллектом. Другим примером поведенческой трактовки интеллекта можно считать известное определение А. Тьюринга. Его смысл заключается в следующем. Следует расположить в разных комнатах машину и человека, неспособных видеть друг друга, но имеющих возможность обмениваться информацией (например, с помощью электронной почты). Если в процессе диалога между находящимися в разных комнатах не удается точно установить, что кто-либо из участников этого диалога является машиной, то такую машину можно считать обладающей интеллектом. Тьюринг утверждал: «Компьютер можно считать разумным, если он способен заставить нас поверить, что мы имеем дело не с машиной, а с человеком».
А. Тьюринг известен не только своим знаменитым тестом, но и планом имитации мышления. «Пытаясь имитировать интеллект взрослого человека, — пишет Тьюринг, — мы вынуждены много размышлять о том процессе, в результате которого человеческий мозг достиг своего настоящего состояния… Почему бы нам вместо того, чтобы пытаться создать программу, имитирующую интеллект взрослого человека, не попытаться создать программу, которая имитировала бы интеллект ребенка? Ведь если интеллект ребенка получает соответствующее воспитание, он становится интеллектом взрослого человека. Наш расчет состоит в том, что устройство, ему подобное, может быть легко запрограммировано… Таким образом, мы расчленим нашу проблему на две части: на задачу построения "программы-ребенка" и задачу "воспитания" этой программы».
Забегая вперед, можно сказать, что большисство создателей ИИ следуют именно такому пути. Если практически невозможно заложить в систему вручную столь огромное количество знаний, почему бы не сделать систему, которая сама будет закладывать эти знания? Кроме того, только на этом пути могут проявиться перечисленные выше признаки интеллектуальной деятельности (накопление опыта, адаптация и т. д.).