Лекция 2 Направления развития искусственного интеллекта Развитие Искусственного

Лекция 2. Направления развития искусственного интеллекта Развитие Искусственного интеллекта, как самостоятельной науки, пошло по двум основным направлениям Основные направления развития ИИ Кибернетика «черного ящика» Нейрокибернетика 1

Нейрокибернетика Основная идея: Единственный объект, способный мыслить, - это человеческий мозг. Поэтому любое «мыслящее» устройство должно каким-то образом воспроизводить его структуру. 2

Кибернетика «черного ящика» Основная идея: Не имеет значения, как устроено "мыслящее" устройство. Главное, чтобы на заданные входные воздействия оно реагировало так же, как человеческий мозг. 3

Зарождение нейрокибернетики Нейрокибернетика ориентирована на аппаратное моделирование структур, подобных структуре мозга. Физиологами установлено, что основу человеческого мозга составляет большое количество (до 1021) связанных между собой и взаимодействующих нервных клеток — нейронов. Поэтому усилия нейрокибернетики были сосредоточены на создании элементов, аналогичных нейронам, и их объединении в функционирующие системы. Эти системы называют нейронными сетями, или нейросетями. 4

Первые нейросети создали в конце 50 -х гг. американские ученые Г. Розенблатт и П. Мак-Каллок. Это были попытки создать системы, моделирующие человеческий глаз и его взаимодействие с мозгом. Устройство, созданное ими, получило название «перцептрон» (perceptron). Оно умело различать буквы алфавита, но было чувствительно к их написанию, например, буквы А, А и А для этого устройства были тремя разными знаками. u 5

u. В 70 -80 гг XX века. количество работ по этому направлению стало снижаться. Первые результаты оказались неутешительными. Авторы объясняли неудачи малой памятью и низким быстродействием существовавших в то время компьютеров. 6

u u u В Японии, в середине 80 -х гг. , в рамках проекта разработки компьютера V поколения, основанного на знаниях, был создан компьютер VI поколения, или нейрокомпьютер. К этому времени ограничения по памяти и быстродействию были практически сняты. Появились транспьютеры — параллельные компьютеры с большим количеством процессоров. От транспьютеров был один шаг до нейрокомпьютеров, моделирующих структуру мозга человека. Основная область применения нейрокомпьютеров — распознавание образов. 7

Подходы к созданию нейросетей аппаратный программный гибридный Создание программ и Создание Комбинация инструментариев, специальных первых двух. рассчитанных на компьютеров, высокоплат расширения, Часть вычислений производительные наборов выполняют компьютеры. микросхем, специальные платы Сети создаются в реализующих расширения, памяти компьютера, все часть всю работу необходимые — программные выполняют его алгоритмы средства. собственные процессоры 8

Кибернетика «черного ящика» u u Это направление было ориентировано на поиски алгоритмов решения интеллектуальных задач на существующих моделях компьютеров. 1956 -1963 гг. - интенсивные поиски моделей и алгоритмов человеческого мышления и разработка первых программ на их основе. Оказалось, что ни философия, ни психология, ни лингвистика не могут предложить алгоритма человеческого мышления. Тогда кибернетики начали создать собственные модели. Были последовательно созданы и опробованы различные подходы. 9

Подходы в развитии кибернетики «чёрного ящика» Модель лабиринтного поиска (конец 50 -х гг) Эвристическое программирование (Начало 60 -х гг. ) Разработка Представление стратегии задачи в виде действий на графа, основе известных, отражающего заранее пространство заданных состояний, эвристик, т. е. и в этом графе правил, проводится теоретически не обоснованных, поиск но позволяющих оптимального сократить пути количество от входных переборов данных к в пространстве поиска результирующим Методы математической логики (1963 – 1970 гг ) Системы, основанные на знаниях (середина 70 -х гг) В основе – метод резолюций, позволивший Моделирование автоматически конкретных доказывать знаний теоремы при наличии специалистовнабора экспертов исходных (Экспертные аксиом (в 1973 г. Системы) создается язык Пролог) 10

Направления развития искусственного интеллекта 1. Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях. Связано с разработкой моделей представления знаний, созданием баз знаний, образующих ядро экспертных систем (ЭС). Включает в себя модели и методы извлечения и структурирования знание и сливается с инженерией знаний. 2. Игры и творчество. Включает в себя игровые интеллектуальные задачи — шахматы, шашки, го. В основе лежит один из ранних подходов — лабиринтная модель плюс эвристики. 3. Разработка естественно-языковых интерфейсов и машинный перевод. Используется модель, включающая анализ и синтез естественноязыковых сообщений: - морфологический — анализ слов в тексте; - синтаксический — анализ предложений, грамматики и связей между словами; - семантический— анализ смысла каждого предложения на основе некоторой предметно-ориентированной базы знаний; - прагматический— анализ смысла предложений в окружающем контексте на основе собственной базы знаний. 11

4. Распознавание образов. Каждому объекту ставится в соответствие матрица признаков, по которой происходит его распознавание. 5. Новые архитектуры компьютеров. Разработка аппаратных решений и архитектур, направленных на обработку символьных и логических данных. Создаются Прологи Лисп-машины, компьютеры V и VI поколений. 6. Специальное программное обеспечение. Разработка специальных языков для решения задач, ориентированных на символьную обработку информации— LISP, PROLOG, SMALLTALK, РЕФАЛ и др. Создание пакетов прикладных программ, ориентированных на промышленную разработку интеллектуальных систем. Создание так называемых пустых экспертных систем, или "оболочек", которые можно наполнять базами знаний, создавать различные системы. 7. Обучение и самообучение. Включает модели, методы и алгоритмы, ориентированные на автоматическое накопление знаний на основе анализа и обобщения данных. Включает обучение по примерам (или индуктивное), а также традиционные подходы распознавания образов. 8. Интеллектуальные роботы. Устройства, предназначенные для автоматизации человеческого труда. 12