СИСТЕМЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ САПР Автор курса

СИСТЕМЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ САПР Автор курса: Гринченков Дмитрий Валерьевич, к. т. н. , профессор кафедры ПОВТ

СИСТЕМЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА (ПОВТ И МОАИС) Лекции 34 часа Лабораторные 34 часа Экзамен ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ САПР (САПР) Лекции 34 часа Лабораторные 34 часа Зачет, экзамен

Основные понятия и определения ИИ Искусственный интеллект – это область исследований находящаяся на стыке наук. Специалисты работающие в этой области пытаются понять, какое поведение считается разумным и создать работающую модель этого поведения.

Основные понятия и определения ИИ Основной задачей этого направления исследования является понимание механизмов и принципов интеллектуальной деятельности. Практической целью является создание методов и технологий программирования разумности, и передача этих умений различным техническим устройствам.

Говоря о задачах относящихся к области ИИ можно выделить главный принцип: к ним относятся те задачи, для которых в принципе не существует алгоритмического решения. т, Если е его не возможно реализовать технических ограничений. в силу

Основные направления, относящиеся к области ИИ 1. Обработка естественного языка. Это направление в свою очередь включает множество поднаправлений: • • • Построение математических моделей естественных языков. Перевод с одного языка на другой Ведение диалога между человеком и машиной на естественном языке Обучение языку и т. д. Реализация семантических анализаторов естественноязыковых конструкций Реализация поисковых систем на базе семантического разбора текста 2. Разработка экспертных систем. Это создание систем, которые позволяют имитировать действия человека эксперта в тои или иной области. Они эффективны в тех случаях, когда требуется для построения вывода, обрабатывать значительные массивы информации.

Основные направления, относящиеся к области ИИ 3. Символьные и алгебраические вычисления 4. Автоматизированное доказательство. В рамках этого направления разрабатываются средства, которые позволяют реализовать общие принципы доказательств, которые можно применять для любой предметной области. 5. Реализация компьютерных игр 6. Машинное зрение, обработка сигналов и распознавание образов. Это создание устройств позволяющих имитировать органы чувств человека. Причем в рамках этого направления стараются реализовать весь спектр восприятия, начиная от получения исходной информации до ее осознания.

Основные направления, относящиеся к области ИИ 7. Робототехника и автоматизация производства. 8. Машинное проектирование, т. е. это автоматизация процесса проектирования технических изделий. 9. Разработка новых языков программирования, позволяющих решать задачи, относящиеся к области искусственного интеллекта. 10. Разработка принципиально новых аппаратных средств, которые позволят решать задачи из области ИИ. 11. Разработка способов и методов представления и обработки знаний. 12. Автоматизация обучения, самообучающихся устройств. т. е. создание

Тема 1. Задачи, способы представлений и решений

Проблемные ситуации и их основные психологические модели

Определение Задача – подразумевает необходимость сознательного поиска, соответствующего средства для достижения непосредственного недоступной цели.

Проблемная ситуация Перед человеком нередко возникают такие ситуации, когда обнаруживается конфликт между условиями и требованиями какой либо деятельности. Имеющиеся условия не подсказывают готовой схемы решения. Также не содержит ее и прошлый опыт. В этом случае необходимо создать новую не существовавшую раньше стратегию действий, т. е. совершить акт творчества. Выше описанную ситуацию обычно называют проблемной ситуацией, а психологический процесс принятия решения в этой ситуации называется эвристической деятельностью.

Эвристическая деятельность Под эвристической деятельностью обычно понимают некую разновидность человеческого мышления, которое создает новую систему действий, или открывает новые ранее не известные закономерности окружающих человека объектов.

Базовые психологические модели проблемных ситуаций

Модель 1 – Поведенческая В данном случае проблемная ситуация возникает из-за того, что не может быть достигнут сразу требуемый результат из-за наличия некоторого препятствия между исходными данными и целью. Решение достигается за счет того, что находиться путь преодоления или обхода препятствия.

Модель 2 – Гештальт модель Проблема возникает из-за не структурированности предметной области, типичной задачей является задача на понимание. Решение проблемы состоит в структуризации рассматриваемой области, т. е. столкнувшись с проблемой в некоторой предметной области необходимо определить объекты, которые существуют в этой области, связи между ними и отношения и т. д.

Модель 3 – Вероятностная Процесс мышления рассматривается как некий вероятностный процесс. Решение - все действия человека могут быть описаны по некоторому вероятностному закону. И, следовательно, процесс мышления можно заменить некоторым вероятностным устройством.

Модель 4 – Информационно-семантическая Считается что проблемная ситуация возникает из-за недостатка информации для решения задачи. Решение проблемы связанно с определением способов получения недостающей информации.

Виды рассогласования: 1. Рассогласование, возникающее при получении окончательного результата, т. е. оказывается, что полученный результат отличается от прогнозируемого. В этом случае чаще всего используют механизм обратной связи, те начинают движение от полученного результата к исходным данным в обратном порядке с целью выявления места рассогласования

Семиотическая модель мыслительной деятельности при решении задач

1. Будем считать, что если используемый термин модель, то эта модель правдоподобная и проверена практикой. Использование термина модель подразумевает систематизацию знаний и процедур поиска знания, т. е. двух основных составляющих мыслительной деятельности. 2. Термин семиотическая подразумевает, что речь идет об информационной модели проблемной ситуации, в которой любая информация обязательно имеет внешнюю форму представления, т. е. синтаксис и имеет определенную семантику, однозначно привязанную к той предметной области, к которой относятся задачи.

Последовательность действий человека при решении любой задачи 1. Прогноз развития внешней среды. Решение любой задачи всегда происходит в некоторой среде, реальной или абстрактной, она обычно изменяется в процессе решения задачи. Поэтому на начальном этапе определяются закономерности изменения внешней среды, для того чтобы можно было сказать, каково будет ее воздействие в тот или иной момент времени процесса решения задачи, т. е. строится прогноз развития внешней среды.

2. Формулирование задач. В результате прогнозирования развития внешней среды и исходных данных задачи определяется начальная ситуация, т. е. исходная для данной задачи. В результате прогноза определяется ситуация, которая фиксируется как конечная для данной задачи. Причем зафиксированная ситуация рассматривается как желаемая (ожидаемая), но это не значит что именно она будет достигнута в результате решения.

3. Нахождение замысла решения задачи. Очевидно, что на самых последних этапах любая задача должна быть представлено как декомпозиция отдельных подзадач, решение каждой из которых известно и тривиально. Однако на начальном этапе должно быть выполнено формирование общего замысла решения, т. е. на самом общем уровне определена постановка задачи и этапы ее решения. Назначение замысла решения состоит в том чтобы определить класс к которому относится решаемая задача и выбрать методы которые применяются для решения задач относительно этому классу.

4. Декомпозиция подзадач. После того как определен общий замысел решения, задачи разбивают на подзадачи, при этом происходит детализация общего замысла, т. е. подзадачи уже оперируют конкретными данными и значениями. Каждая подзадача в свою очередь может рассматриваться как самостоятельная задача, и для нее применима та же цепочка действий, что и для решения задачи более высокого уровня.

5. Нахождение варианта решения задачи. После того как выполнено разбиение задачи до уровня подзадач таким образом, что на самом низком уровне находятся только элементарные задачи, функция решения которых известна или очевидно, имеется решение задачи и получение некоторого результата. Если этот результат совпадает с прогнозируемым то задача считается решенной в противном случае происходит корректировка либо отдельных подзадач либо всего замысла решения в целом.

Классификация типов задач 1. Задачи на нахождение. В них необходимо найти или построить некий ранее не существующий объект, который будет удовлетворять условиям, которые были заданны в качестве исходных данных. 2. Задачи на доказательство. Неизвестный объект отсутствует, т. е. решение считается заранее известно. Однако необходимо доказать возможность существования такого решения, т. е. построить цепочку ведущую от исходных данных до этого объекта.

Классификация типов задач с интеллектуальной точки зрения 1. Задачи, для которых существует готовая схема решения. Причем эта схема описана на некотором формальном языке. Решение задачи осуществляется по заданной схеме детерминированным или вероятностным путем. Такие задачи не считаются интеллектуальными. 2. Задачи, для которых не существует готовой схемы решения. Однако она может быть получена путем привлечения знаний о предметной области. После того как схема получена, задача тоже перестает быть интеллектуальной. 3. Задачи, для которых отсутствует стандартная схема решения. И причем эта схема не может быть получена даже путем привлечения знания о предметной области, такие задачи относятся к интеллектуальным задачам.