Наука и технология создания интеллектуальных машин особенно интеллектуальных компьютерных программ

2.1. Основные понятия искусственного интеллекта. 2.2. История искусственного интеллекта. 2.3. Современный искусственный интеллект. 2.4.

Проблемы создания ИИ. 2.5. Практические реализации ИИ: Программы-собеседники Логические игры Распознавание образов, текста, речи Робототехника Экспертные системы

2.1. Основные понятия искусственного интеллекта

Искуусственный интелл еукт ( 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. Интеллект — способность системы (человека и «машины») создавать в ходе самообучения программы (в первую очередь эвристические) для решения задач определённого класса сложности и решать эти задачи.

Участники Российской ассоциации искусственного интеллекта дают следующие определения ИИ:

Научное направление , в рамках которого ставятся и решаются задачи аппаратного или программного моделирования тех видов человеческой деятельности, которые традиционно считаются интеллектуальными. Свойство интеллектуальных систем выполнять функции (творческие), которые традиционно считаются прерогативой человека. Интеллектуальная система — это техническая или программная система, способная решать творческие задачи в конкретной предметной области, знания о которой хранятся в памяти такой системы. Структура интеллектуальной системы включает три основных блока — базу знаний, решатель и интеллектуальный интерфейс.

Интеллектуальные системы и технологии Лекция1

Наука под названием «Искусственный интеллект» входит

в комплекс компьютерных наук, а создаваемые на её основе технологии принадлежат к информационным технологиям. Задачей этой науки является воссоздание с помощью вычислительных систем и иных искусственных устройств разумных рассуждений и действий. Любая задача, для которой не известен алгоритм решения, может быть отнесена к области искусственного интеллекта. Примерами могут быть игра в шахматы, медицинская диагностика, составление резюме текста или перевода его на иностранный язык – для решения этих задач не существует четких алгоритмов. Еще две характерные особенности задач искусственного интеллекта: преобладающее использование информации в символьной (а не в числовой) форме и наличие выбора между многими вариантами в условиях неопределенности.

www.AIportal.ru

2.2. История искусственного интеллекта

Термин искусственный интеллект был предложен в 1956 г. Джоном Маккарти (штат Нью-Гемпшир, США) на Дортмундской конференции. История ИИ как нового научного направления начинается в середине ХХ века . К этому времени уже сформированы основные предпосылки его зарождения: обсуждение философами вопросов о природе человека и процессе познания мира, разработка нейрофизиологами и психологами теорий относительно работы человеческого мозга и мышления, решение экономистами и математиками вопросов оптимальных расчётов и представления знаний о мире в формализованном виде; зарождение фундамента математической теории вычислений — теории алгоритмов; создание первых компьютеров.

Что такое искусственный интеллект и как его используют сегодня | GeekBrains

Периоды развития ИИ

60-е – начало 70-х годов XX века – исследования по «общему интеллекту», попытки смоделировать общие интеллектуальные процессы, свойственные человеку: свободный диалог, решение разнообразных задач, доказательство теорем, различные игры (тина шашек, шахмат и т.д.), сочинение стихов и музыки и т.д.; 70-е годы – исследования и разработка подходов к формальному представлению знаний и умозаключений, попытки свести интеллектуальную деятельность к формальным преобразованиям символов, строк и т.д.; с конца 70-х годов – разработка специализированных на определенных предметных областях интеллектуальных систем, имеющих прикладное практическое значение (экспертных систем); 90-е годы – фронтальные работы по созданию ЭВМ 5-го поколения, построенных на иных принципах, чем обычные универсальные ЭВМ, и программного обеспечения для них. В настоящее время «искусственный интеллект» – мощная ветвь информатики, имеющая как фундаментальные, чисто научные основы, так и весьма развитые технические, прикладные аспекты, связанные с созданием и эксплуатацией работоспособных образцов интеллектуальных систем.

История развития искусственного интеллекта в СССР и России

Коллежский советник Семён Николаевич Корсаков (1787—1853) ставил задачу усиления возможностей разума посредством разработки научных методов и устройств, перекликающуюся с современной концепцией ИИ. В 1832 С. Н. Корсаков опубликовал описание пяти изобретённых им механических устройств («интеллектуальных машин») для частичной механизации умственной деятельности в задачах поиска, сравнения и классификации. В конструкции своих машин Корсаков впервые в истории информатики применил перфорированные карты, игравшие у него роль баз знаний, а сами машины по существу являлись предтечами экспертных систем. В СССР работы в области искусственного интеллекта начались в 1960- х годах. В Московском университете и Академии наук был выполнен

ряд пионерских исследований, возглавленных Вениамином Пушкиным и Д.А. Поспеловым.

До 1970-х годов в СССР все исследования ИИ велись в рамках кибернетики. По мнению Д.А. Поспелова, науки «информатика» и «кибернетика» были в это время смешаны, по причине ряда академических споров. Только в конце 1970-х в СССР начинают говорить о научном направлении «искусственный интеллект» как разделе информатики.

При этом родилась и сама информатика, подчинив себе прародительницу «кибернетику». В конце 1970-х создаётся толковый словарь по искусственному интеллекту, трёхтомный справочник по искусственному интеллекту и энциклопедический словарь по информатике, в котором разделы «Кибернетика» и «Искусственный интеллект» входят наряду с другими разделами в состав информатики. Термин «информатика» в 1980-е годы получает широкое распространение, а термин «кибернетика» постепенно исчезает из обращения, сохранившись лишь в названиях тех институтов, которые возникли в эпоху «кибернетического бума» конца 1950- — начала 1960-х годов. Такой взгляд на искусственный интеллект, кибернетику и информатику разделяется не всеми. Это связано с тем, что на Западе границы данных наук несколько отличаются.

2.3. Современный искусственный интеллект

Можно выделить два направления развития ИИ: решение проблем, связанных с приближением специализированных систем ИИ к возможностям человека, и их интеграции, которая реализована природой человека; создание искусственного разума, представляющего интеграцию уже созданных систем ИИ в единую систему, способную решать проблемы человечества.

Источник: studfile.net

Искусственный интеллект (ИИ)

2. Искусственный интеллект – наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ, спос

Искусственный интеллект –
наука и технология создания
интеллектуальных
машин,
особенно интеллектуальных компь
ютерных программ, способных
выполнять
задачи
требующие
интеллектуальных усилий.

3.

Наука под названием “искусственный
интеллект” входит в комплекс компьютерных
наук, а создаваемые на ее основе технологии
относятся к информационным технологиям.
Задачей этой науки является достижение
разумных рассуждений и действий с помощью
вычислительных систем и иных искусственных
устройств.
Цель
исследований
в
области
искусственного интеллекта – создание ряда
метапроцедур, достаточных для того, чтобы ЭВМ
(или другие технические системы, например,
роботы) могли находить решение задач
поставленных перед ним.

4.

Первые исследования, относящиеся к
проблемам искусственного интеллекта, были
предприняты почти сразу же после
появления вычислительных машин.
Само название новой науки возникло в
конце 60-х годов XX века, а в 1969 году в
Вашингтоне (США) состоялась первая
Всемирная конференция по искусственному
интеллекту.

5. Исследования в области искусственного интеллекта ведутся по двум направлениям:

1) бионическое— попытки смоделировать с
помощью
искусственных
систем
психофизиологическую
деятельность
человеческого мозга с целью создания
искусственного разума;
2)
прагматическое
создание
программ,
позволяющих
с
использованием
ЭВМ
воспроизводить
не
саму
мыслительную
деятельность, а являющиеся ее результатами
процессы.
Здесь
достигнуты
важнейшие
результаты, имеющие практическую ценность.

6. Первое направление — нейрокибернетика

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. Еще в
1950-х годах было создано пороговое устройство для
моделирования нервной клетки — персептрон. На первых
ЭВМ малой производительности биологическую структуру
мозга реализовать не удалось. Теперь микроэлектроника
позволяет строить вычислительные структуры, состоящие
из
нескольких
тысяч
микропроцессоров
нейрокомпьютеры. Основная их особенность — способность
менять внутреннюю структуру и тем самым обучаться, как
человек.

7. Второе направление — прагматическое направление ИИ

Дает результатом программное обеспечение ЭВМ для решения
интеллектуальных задач. Это, прежде всего, естественно-языковые
программы. Они позволяют: делать перевод текста с одного языка
на другой, составлять рефераты больших документов, сочинять
тексты для сказок и поэм, сценарии телесериалов (мыльные
оперы). Музыкальные программы могут сочинять музыкальные
произведения,
проводить
анализ
готовых
музыкальных
произведений, имитировать различные исполнительские стили.
Распознающие программы позволяют проверять правильность
текста, распознавать символы рукописного текста при его
сканировании. Анализаторы и синтезаторы звуков способны
управлять голосом техническими устройствами, а также выдавать
речевые сообщения.
Многие игровые программы используют принципы ИИ.
Знаменитый суперкомпьютер Deep Blue обыграл шахматного
чемпиона мира Г. Каспарова.

8. Свойства систем искусственного интеллекта

— внутренняя интерпретируемость — вместе с информацией в
базе знаний представлены информационные структуры,
позволяющие не только хранить знания, но и использовать их;
— структурированность — выполняются декомпозиция сложных
объектов на более простые и установление связи между ними;
— связанность — отражаются закономерности относительно
фактов, процессов, явлений и причинно-следственные
отношения между ними;
— активность — на основе имеющихся знаний можно выводить
(получать) новые знания.

9. Экспертные системы

Экспертная система (ЭС) — это система
искусственного
интеллекта,
которая
содержит знания опытных специалистов,
экспертов о некоторой предметной области и
которая в пределах этой области способна
принимать экспертные решения. Например
давать совет, ставить диагноз, направлять
действия пользователя.

10. Структурная схема экспертной системы

Решатель
Интерфейс
пользователя
База знаний
Подсистема
объяснений
Редактор базы
знаний

11. Структурная схема экспертной системы

• Главной частью любой ЭС является база
знаний — совокупность знаний по данной
предметной
области,
почерпнутых
из
публикаций, а также введенных в процессе
взаимодействия экспертов с ЭС.
• С помощью редактора базы знаний эксперт
наполняет базу знаний (как бы передает ей
свои знания, умения, навыки).

12. Структурная схема экспертной системы

• Решатель (машина логического вывода) —
это
программа,
имитирующая
ход
рассуждений эксперта на основании знаний,
имеющихся в БЗ, и данных, введенных
пользователем.
• Подсистема
объяснений
программа,
позволяющая продемонстрировать, как и
почему получен результат, то есть показать
цепочку рассуждений электронного эксперта.

13. Примеры экспертных систем

• Экспертная система MYCIN (Станфордский университет) -одна из
первых и наиболее известных ЭС, разработана в середине 1970-х годов
прошлого века. Она предназначена для диагностики инфекционных
заболеваний.
• Экспертная система JUDITH создана в 1975 г. в Гейдельбергском и
Дармштадском
университетах,
позволяет
получать
юристам
экспертные заключения по гражданским делам.
• Экспертная система
INTERNIST диагностирует несколько сотен
болезней с точностью, которая сопоставима с точностью диагноза,
сделанного квалифицированным врачом.
• Экспертная система Management Advisor помогает руководителю в
планировании своей коммерческой деятельности.
• Экспертная система EXPERTAX готовит рекомендации ревизорам и
налоговым специалистам в подготовке расчетов по налогам и
подготовке финансовых деклараций. База знаний отражает опыт
свыше двадцати экспертов.
• Экспертная система PROSPECTOR — помогает геологам в поиске
полезных ископаемых. В ЭВМ вводятся карты, обзоры местности,
ответы на вопросы, которые задаются геологам
.

Источник: ppt-online.org

Презентация на тему Система искусственного интеллекта

Искусственный интеллект — 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.

• Главная
• Информатика
• Система искусственного интеллекта

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Система искусственного интеллекта

Слайд 2Искусственный интеллект — 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.
Научное направление, в рамках которого ставятся и решаются задачи аппаратного или программного моделирования тех видов человеческой деятельности, которые традиционно считаются интеллектуальными.
Свойство интеллектуальных систем выполнять функции, которые традиционно считаются прерогативой человека. При этом интеллектуальная система — это техническая или программная система, способная решать задачи, традиционно считающиеся творческими, принадлежащие конкретной предметной области, знания о которой хранятся в памяти такой системы.

Наука под названием «Искусственный интеллект» входит в комплекс компьютерных наук, а создаваемые на её основе технологии к информационным технологиям. Задачей этой науки является воссоздание с помощью вычислительных систем и иных искусственных устройств разумных рассуждений и действий.

Слайд 3История искусственного интеллекта как нового научного направления

начинается в середине XX века.
К этому

времени уже было сформировано множество предпосылок его зарождения: среди философов давно шли споры о природе человека и процессе познания мира, нейрофизиологи и психологи разработали ряд теорий относительно работы человеческого мозга и мышления, экономисты и математики задавались вопросами оптимальных расчётов и представления знаний о мире в формализованном виде; наконец, зародился фундамент математической теории вычислений — теории алгоритмов — и были созданы первые компьютеры.
Возможности новых машин в плане скорости вычислений оказались больше человеческих, поэтому в учёном сообществе закрался вопрос: каковы границы возможностей компьютеров и достигнут ли машины уровня развития человека? В 1950 году один из пионеров в области вычислительной техники, английский учёный Алан Тьюринг, пишет статью под названием «Может ли машина мыслить?», в которой описывает процедуру, с помощью которой можно будет определить момент, когда машина сравняется в плане разумности с человеком, получившей название теста Тьюринга.

Предпосылки развития науки искусственного интеллекта

Слайд 4Эмпирический тест, идея которого была предложена Аланом

Тьюрингом в статье «Вычислительные машины и разум»,

опубликованной в 1950 году в философском журнале. Целью данного теста является определение возможности искусственного мышления, близкого к человеческому.
Стандартная интерпретация этого теста звучит следующим образом: «Человек взаимодействует с одним компьютером и одним человеком. На основании ответов на вопросы он должен определить, с кем он разговаривает: с человеком или компьютерной программой. Задача компьютерной программы — ввести человека в заблуждение, заставив сделать неверный выбор». Все участники теста не видят друг друга.

Слайд 51954 год – А. Ньюэлл задумал создать

программу для игры в шахматы. Шеннон, автор

теории информации, уже предложил пригодный для этого метод. Для решения этой задачи был разработан специальный язык программирования, который мог легко манипулировать информацией в символьной форме. Этот язык явился предшественником языка ЛИСП. В результате программа для игры в шахматы была создана в 1957 году.

Первой программой ИИ стала программа «Логик-теоретик», предназначенная для доказательства теорем. Ее работа была впервые продемонстрирована 9 августа 1956 года. Структура этих двух программ позже привели к концепции Универсального решателя задач. Эта программа, анализируя различия между ситуациями и конструируя цели, легко решает различные интеллектуальные задачи.

В это же время большие группы исследователей работают в области машинного перевода, здесь ориентация идет прежде всего на использование синтаксического анализа и информацию, получаемую из словарей. Однако, этого недостаточно, так как автоматический перевод не является изолированной проблемой и требует для успешного осуществления, понимания.

Новый подход к формальной логике, основанный на приведении рассуждений к противоречию, появился в 1965 году (Дж. Робинсон), Этот подход позволяет формализовать многие задачи и дать их машинную интерпретацию, Его успешно использовали для доказательства теорем.. Этот же подход послужил отправной точкой создания языка ПРОЛОГ. Исследования в области ИИ сопровождаются разработкой языков программирования новых поколений. Это дает возможность при разработке программ использовать наши обычные методы рассуждений и обычный словарный запас.

Слайд 6Пионером искусственного интеллекта по праву можно считать

коллежского советника С.Н. Корсакова, ставившего задачу усиления

возможностей разума посредством разработки научных методов и устройств, перекликающуюся с современной концепцией искусственного интеллекта, как усилителя естественного.
Работы в области искусственного интеллекта в России начались в 1960-х годах, возглавленных Вениамином Пушкиным и Д. А. Поспеловым.
До 1970-х годов в СССР все исследования ИИ велись в рамках кибернетики. Только в конце 1970-х в СССР начинают говорить о научном направлении «искусственный интеллект» как разделе информатики.
В конце 1970-х создается толковый словарь по искусственному интеллекту, трехтомный справочник по искусственному интеллекту и энциклопедический словарь по информатике, в котором разделы «Кибернетика» и «Искусственный интеллект» входят наряду с другими разделами в состав информатики.

Искусственный интеллект в России

Слайд 7

Слайд 8Подходы к пониманию проблемы
Единого ответа на вопрос

чем занимается искусственный интеллект, не существует. Почти

каждый автор, пишущий книгу об ИИ, отталкивается в ней от какого-либо определения, рассматривая в его свете достижения этой науки.
Несмотря на наличие множества подходов как к пониманию задач ИИ, так и созданию интеллектуальных информационных систем можно выделить два основных подхода к разработке ИИ:
нисходящий, семиотический — создание экспертных систем, баз знаний и систем логического вывода, имитирующих высокоуровневые психические процессы: мышление, рассуждение, речь, эмоции, творчество и т. д.;
восходящий, биологический — изучение нейронных сетей и эволюционных вычислений, моделирующих интеллектуальное поведение на основе биологических элементов, а также создание соответствующих вычислительных систем, таких как нейрокомпьютер или биокомпьютер.

Подходы и направления

Слайд 9Исторически символьный подход был первым в эпоху

цифровых машин, так как именно после создания

Лисп, первого языка символьных вычислений, у его автора возникла уверенность в возможности практически приступить к реализации этими средствами интеллекта. Символьный подход позволяет оперировать слабо формализованными представлениями и их смыслами. От умения выделить только существенную информацию зависит эффективность и результативность решения задачи.
Основное применение символьной логики — это решение задач по выработке правил. Большинство исследований останавливается как раз на невозможности хотя бы обозначить новые возникшие трудности средствами выбранных на предыдущих этапах символьных системах. Тем более решить их и тем более обучить компьютер решать их или хотя бы идентифицировать и выходить из таких ситуаций.

Слайд 10Логический подход к созданию систем искусственного интеллекта

направлен на создание экспертных систем с логическими

моделями баз знаний с использованием языка предикатов.
Учебной моделью систем искусственного интеллекта в 1980-х годах был принят язык и система логического программирования Пролог. Базы знаний, записанные на языке Пролог, представляют наборы фактов и правил логического вывода, записанных на языке логических предикатов.
Логическая модель баз знаний позволяет записывать не только конкретные сведения и данные в форме фактов на языке Пролог, но и обобщенные сведения с помощью правил и процедур логического вывода и в том числе логических правил определения понятий, выражающих определённые знания как конкретные и обобщенные сведения.
В целом исследования проблем искусственного интеллекта в рамках логического подхода к проектированию баз знаний и экспертных систем направлено на создание, развитие и эксплуатацию интеллектуальных информационных систем.

Слайд 11Последний подход, развиваемый с начала 1990-х годов

называется агентно-ориентированным подходом, или подходом, основанным на

использовании интеллектуальных агентов. Согласно этому подходу, интеллект — это вычислительная часть способности достигать поставленных перед интеллектуальной машиной целей. Сама такая машина будет интеллектуальным агентом, воспринимающим окружающий его мир с помощью датчиков, и способной воздействовать на объекты в окружающей среде с помощью исполнительных механизмов.
Этот подход акцентирует внимание на тех методах и алгоритмах, которые помогут интеллектуальному агенту выживать в окружающей среде при выполнении его задачи. Так, здесь значительно сильнее изучаются алгоритмы поиска пути и принятия решений.

Иллюстрация принципа поиска пути в двухмерном пространстве

Источник: thepresentation.ru