Понятие, развитие и область применения искусственного интелекта

     Инженерия знаний. Согласно мнению многих учёных, важным свойством интеллекта является способность к обучению. Таким образом, на первый план выходит инженерия знаний, объединяющая задачи получения знаний из простой информации, их систематизации и использования. Достижения в этой области затрагивают почти все остальные направления исследований ИИ. Здесь также нельзя не отметить две важные подобласти. Первая из них — машинное обучение — касается процесса самостоятельного получения знаний интеллектуальной системой в процессе её работы. Второе связано с созданием экспертных систем — программ, использующих специализированные базы знаний для получения достоверных заключений по какой-либо проблеме.

     К области машинного обучения относится  большой класс задач на распознавание  образов. Например, это распознавание  символов, рукописного текста, речи, анализ текстов. Многие задачи успешно  решаются с помощью биологического моделирования (см. след. пункт). Особо стоит упомянуть компьютерное зрение, которое связано ещё и с робототехникой.

     Биологическое моделирование искусственного интеллекта

     Квазибиологическая  парадигма 

     Имеется проект исследования в викиверситете  по теме «RNAFoldingAI» - проект разработки программного обеспечения молекулярного моделирования РНК, с элементами искусственного интеллекта.

     Отличается  от понимания искусственного интеллекта по Джону Маккарти, когда исходят  из положения о том, что искусственные  системы не обязаны повторять в своей структуре и функционировании структуру и протекающие в ней процессы, присущие биологическим системам, сторонники данного подхода считают, что феномены человеческого поведения, его способность к обучению и адаптации, есть следствие именно биологической структуры и особенностей ее функционирования.

     Сюда  можно отнести несколько направлений. Нейронные сети используются для  решения нечётких и сложных проблем, таких как распознавание геометрических фигур или кластеризация объектов. Генетический подход основан на идее, что некий алгоритм может стать более эффективным, если позаимствует лучшие характеристики у других алгоритмов («родителей»). Относительно новый подход, где ставится задача создания автономной программы — агента, взаимодействующего с внешней средой, называется агентным подходом.

     Робототехника. Вообще, робототехника и искусственный интеллект часто ассоциируется друг с другом. Интегрирование этих двух наук, создание интеллектуальных роботов, можно считать ещё одним направлением ИИ. Примером интеллектуальной робототехники могут служить игрушки-роботы Pleo, AIBO, QRIO.

     Машинное  творчество. Природа человеческого творчества ещё менее изучена, чем природа интеллекта. Тем не менее, эта область существует, и здесь поставлены проблемы написания компьютером музыки, литературных произведений (часто — стихов или сказок), художественное творчество. Создание реалистичных образов широко используется в кино и индустрии игр.

     Добавление  данной возможности к любой интеллектуальной системе позволяет весьма наглядно продемонстрировать что именно система воспринимает и как это понимает. Добавлением шума вместо недостающей информации или фильтрация шума имеющимися в системе знаниями производит из абстрактных знаний конкретные образы, легко воспринимаемые человеком, особенно это полезно для интуитивных и малоценных знаний, проверка которых в формальном виде требует значительных умственных усилий.

     Другие  области исследований. Наконец, существует масса приложений искусственного интеллекта, каждое из которых образует почти самостоятельное направление. В качестве примеров можно привести программирование интеллекта в компьютерных играх, нелинейное управление, интеллектуальные системы информационной безопасности.

     Можно заметить, что многие области исследований пересекаются. Это свойственно для любой науки. Но в искусственном интеллекте взаимосвязь между, казалось бы, различными направлениями выражена особенно сильно, и это связано с философским спором о сильном и слабом ИИ.

     В настоящий момент в создании искусственного интеллекта наблюдается вовлечение многих предметных областей, имеющих хоть какое-то отношение к ИИ. Многие подходы были опробованы, но к возникновению искусственного разума ни одна исследовательская группа так и не подошла [11].

     Исследования  ИИ влились в общий поток технологий сингулярности (видового скачка, экспоненциального развития человека), таких как информатика, экспертные системы, нанотехнология, молекулярная биоэлектроника, теоретическая биология, квантовая теория [12][13].

     Применение: турнир RoboCup

     Некоторые из самых известных ИИ-систем:

     Deep Blue — победил чемпиона мира  по шахматам. Матч Каспаров против  суперЭВМ не принёс удовлетворения  ни компьютерщикам, ни шахматистам,  и система не была признана  Каспаровым (подробнее см. Человек  против компьютера). Затем линия суперкомпьютеров IBM проявилась в проектах brute force BluGene (молекулярное моделирование) и моделирование системы пирамидальных клеток в швейцарском центре Blue Brain [14].

     MYCIN — одна из ранних экспертных  систем, которая могла диагностировать небольшой набор заболеваний, причем часто так же точно, как и доктора.

     20Q — проект, основанный на идеях  ИИ, по мотивам классической игры  «20 вопросов». Стал очень популярен  после появления в Интернете  на сайте 20q.net [15].

     Распознавание речи. Системы такие как ViaVoice способны обслуживать потребителей.

     Роботы  в ежегодном турнире RoboCup соревнуются  в упрощённой форме футбола.

     Банки применяют системы искусственного интеллекта (СИИ) в страховой деятельности (актуарная математика) при игре на бирже и управлении собственностью. Методы распознавания образов (включая, как более сложные и специализированные, так и нейронные сети) широко используют при оптическом и акустическом распознавании (в том числе текста и речи), медицинской диагностике, спам-фильтрах, в системах ПВО (определение целей), а также для обеспечения ряда других задач национальной безопасности.

     Разработчики  компьютерных игр применяют ИИ в  той или иной степени проработанности. Это образует понятие «Игровой искусственный  интеллект». Стандартными задачами ИИ в играх являются нахождение пути в двумерном или трёхмерном пространстве, имитация поведения боевой единицы, расчёт верной экономической стратегии и так далее.

     Перспективы

     Можно выделить два направления развития ИИ:

• решение проблем, связанных с приближением специализированных систем ИИ к возможностям человека, и их интеграции, которая реализована природой человека (см. Усиление интеллекта)
• создание искусственного разума, представляющего интеграцию уже созданных систем ИИ в единую систему, способную решать проблемы человечества (см. Сильный и слабый искусственный интеллект)

Связь с другими науками

     Искусственный интеллект вместе с нейрофизиологией, эпистемологией и когнитивной психологией  образует более общую науку, называемую когнитология. Отдельную роль в искусственном интеллекте играет философия.

     Также, с проблемами искусственного интеллекта тесно связана эпистемология  — наука о знании в рамках философии. Философы, занимающиеся данной проблематикой, решают вопросы, схожие с теми, которые решаются инженерами ИИ о том, как лучше представлять и использовать знания и информацию.

     Производство  знаний из данных — одна из базовых  проблем интеллектуального анализа  данных. Существуют различные подходы  к решению этой проблемы, в том  числе — на основе нейросетевой технологии[16], использующие процедуры вербализации нейронных сетей.

     Компьютерные  технологии и кибернетика

     В компьютерных науках проблемы искусственного интеллекта рассматриваются с позиций  проектирования экспертных систем и  баз знаний. Под базами знаний понимается совокупность данных и правил вывода, допускающих логический вывод и осмысленную обработку информации. В целом исследования проблем искусственного интеллекта в компьютерных науках направлено на создание, развитие и эксплуатацию интеллектуальных информационных систем, а вопросы подготовки пользователей и разработчиков таких систем решаются специалистами информационных технологий.

     Психология  и когнитология

     Методология когнитивного моделирования предназначена  для анализа и принятия решений в плохо определенных ситуациях. Основана на моделировании субъективных представлений экспертов о ситуации и включает: методологию структуризации ситуации: модель представления знаний эксперта в виде знакового орграфа (когнитивной карты) (F, W), где F — множество факторов ситуации, W — множество причинно-следственных отношений между факторами ситуации; методы анализа ситуации. В настоящее время методология когнитивного моделирования развивается в направлении совершенствования аппарата анализа и моделирования ситуации. Здесь предложены модели прогноза развития ситуации; методы решения обратных задач.

     Философия. Философия искусственного интеллекта

     Наука «о создании искусственного разума»  не могла не привлечь внимание философов. С появлением первых интеллектуальных систем были затронуты фундаментальные вопросы о человеке и знании, а отчасти о мироустройстве. С одной стороны, они неразрывно связаны с этой наукой, а с другой — привносят в неё некоторый хаос.

     Философские проблемы создания искусственного интеллекта можно разделить на две группы, условно говоря, «до и после разработки ИИ». Первая группа отвечает на вопрос: «Что такое ИИ, возможно ли его создание, и, если возможно, то как это сделать?» Вторая группа (этика искусственного интеллекта) задаётся вопросом: «Каковы последствия создания ИИ для человечества?»

     Течение трансгуманизма считает создание ИИ одной из важнейших задач человечества.

     Вопросы создания ИИ. Среди исследователей ИИ до сих пор не существует какой-либо доминирующей точки зрения на критерии интеллектуальности, систематизацию решаемых целей и задач, нет даже строгого определения науки. Существуют разные точки зрения на вопрос, что считать интеллектом. Аналитический подход предполагает анализ высшей нервной деятельности человека до низшего, неделимого уровня (функция высшей нервной деятельности, элементарная реакция на внешние раздражители (стимулы), раздражение синапсов совокупности связанных функцией нейронов) и последующее воспроизведение этих функций

     Некоторые специалисты за интеллект принимают способность рационального, мотивированного выбора, в условиях недостатка информации. То есть интеллектуальной просто считается та программа деятельности (не обязательно реализованная на современных ЭВМ), которая сможет выбрать из определённого множества альтернатив, например, куда идти в случае «налево пойдёшь…», «направо пойдёшь…», «прямо пойдёшь…».

     Наиболее  горячие споры в философии  искусственного интеллекта вызывает вопрос возможности мышления творения человеческих рук. Вопрос «Может ли машина мыслить?», который подтолкнул исследователей к созданию науки о моделировании человеческого разума, был поставлен Аланом Тьюрингом в 1950 году. Две основных точки зрения на этот вопрос носят названия гипотез сильного и слабого искусственного интеллекта.

     Термин «сильный искусственный интеллект» ввел Джон Сёрль, его же словами подход и характеризуется:

     Более того, такая программа будет не просто моделью разума; она в буквальном смысле слова сама и будет разумом, в том же смысле, в котором человеческий разум — это разум [18]

     Напротив, сторонники слабого ИИ предпочитают рассматривать программы лишь как  инструмент, позволяющий решать те или иные задачи, которые не требуют  полного спектра человеческих познавательных способностей.

     Мысленный эксперимент «Китайская комната» Джона Сёрля — аргумент в пользу того, что прохождение теста Тьюринга не является критерием наличия у машины подлинного процесса мышления.

     Мышление  есть процесс обработки находящейся  в памяти информации: анализ, синтез и самопрограммирование.