Старт в науку 22

Учебно- исследовательская работа по

информатике

«Приключения Электроника или направления и перспективы развития  искусственного интеллекта»

Автор работы:  обучающаяся 7 класса

Семёнова Ольга Вячеславовна

Руководитель работы :

учитель информатики

 Примха Татьяна Александровна

Краткая аннотация

          С очень давних времен в сказках и легендах упоминалась «чистая» и «нечистая» сила,  которая решает за человека его проблемы. Попытки обнаружить её в реальной жизни успехом не увенчались, поэтому людям пришлось создавать себе искусственных помощников. И уже во многих сферах так называемые роботы заменили человека и успешно с ним конкурируют. Вначале на роботов переложили тяжёлую работу, они стирают, убирают, копают, фасуют. Людям показалось недостаточным заменить себя в сфере материальной, они решили переложить на плечи или скорее всего на головы роботов и интеллектуальную деятельность. И на этом поприще есть впечатляющие результаты. Роботы сочиняют музыку, играют в шахматы, рисуют картины. А может ли искусственный интеллект полностью заменить человека, к примеру, учителя математики?

            Я решила поближе познакомиться с историей развития и перспективами развития искусственного интеллекта, расспросить своих одноклассников, как они считают: «Во всех ли сферах жизни роботы заменят человека?» именно после  просмотра фильма «Приключения Электроника», в котором профессор Громов создает робота Электроника, который с виду обыкновенный парень, а на самом деле обладает феноменальным умом, силой, скоростью и еще массой нечеловеческих талантов. Вот он Искусственный Интеллект, мечтающий стать человеком! Меня заинтересовал этот вопрос! Реально ли это?

Оглавление

1. Введение        3

1. Актуальность
2. Цель
3. Задачи
4. Проблемы

2. Основная часть        4

1. Направления и перспективы развития Искусственного интеллекта.
2. Сферы применения Искусственного интеллекта.
3. Искусственный Интеллект – помощник или соперник?
4. Направления использования Искусственного интеллекта
5. Особенности использования Искусственного интеллекта.

3. Практическая        часть:        проведение опроса-анкетирования на заданную тему; создание презентации: «Искусственный интеллект: история, развитие, перспективы»        16

4. Заключение        17

5. Источники информации        18

6. Приложения        17

1. Введение.

Я думаю, что наш разум — это программа, в то время как мозг — аналог компьютера. Теоретически возможно скопировать содержимое мозга на компьютер и таким образом создать форму вечной жизни. Сегодня, однако, это не в наших силах.

Стивен Хокинг

    Намерение   создать    интеллект,   схожий  с человеческим, не покидает научные миры. Проводятся изучения умственных способностей человека, а затем полученные результаты этих исследований используются как основа для разработки интеллектуальных программ и систем.

    Термин интеллект (intelligence) происходит от латинского intellectus — что означает ум, рассудок, разум; мыслительные способности человека. Искусственный интеллект (artificial intelligence) — обычно толкуется как свойство автоматических систем брать на себя отдельные функции интеллекта человека, например, выбирать и принимать оптимальные решения на основе ранее полученного опыта и рационального анализа внешних воздействий.

      Интеллектом называется способность мозга решать (интеллектуальные) задачи путем приобретения, запоминания и целенаправленного преобразования знаний в процессе обучения на опыте и адаптации к разнообразным обстоятельствам.

     Искусственный интеллект - это система или машина, которая способна имитировать человеческое поведение для выполнения определенных задач и может постепенно обучаться, используя полученную информацию. Моя работа поможет разобраться, насколько сильно люди приблизились к созданию совершенного искусственного интеллекта, и восстанет ли искусственный интеллект против людей в  будущем.

          Актуальность выбранной темы заключается в важности развития технологий искусственного интеллекта для таких прогрессивных отраслей науки как кибернетика, робототехника и так же для развития социальных услуг.

            На сегодняшний день наука подошла к такому уровню развития, что появилась возможность создания искусственного интеллекта для   решения проблем в современном мире, например: освоение космоса, прогнозирование природных катаклизмов и  воздействия на окружающую среду, использование современной техники в медицине                и образовании.

Цель проекта: познакомиться с особенностями искусственного интеллекта.

Задачи:

1. Изучить направления и перспективы развития искусственного интеллекта.
2. Познакомиться со сферами применения искусственного интеллекта

Гипотеза: применение искусственного интеллекта облегчает жизнь человеку, в будущем учителя математики заменит робот.

Проблемы:

-проблема сверхинтеллекта; взаимоотношений человечества и Искусственного интеллекта.

Методы исследования: анализ литературы; изучение терминологии; анкетирование и беседа; обобщение.

Основная часть

1. Историческая справка. Направления и перспективы развития Искусственного интеллекта.

Ещё в 1950 году британский математик Алан Тьюринг опубликовал в журнале «Mind» свою работу «Вычислительная машина и интеллект», в которой описал тест для проверки программы на интеллектуальность. Он предложил поместить исследователя и программу в разные комнаты и до тех пор, пока исследователь не определит, кто за стеной - человек или программа, считать поведение программы разумным. Это было одно из первых определений интеллектуальности, то есть А. Тьюринг предложил называть интеллектуальным такое поведение программы, которое будет моделировать разумное поведение человека.

Интеллект – качество психики, состоящее из способности к обучению и запоминанию на основе опыта, познавательных способностей: ощущение, восприятие, память, представление, мышление, воображение.

Автором же термина «искусственный интеллект» является Джон Маккарти, изобретатель языка Лисп, основоположник функционального программирования и лауреат премии Тьюринга за огромный вклад в области исследований искусственного интеллекта.

Можно выделить два направления развития искусственного интеллекта:

• решение проблем, связанных с приближением специализированных систем искусственного интеллекта к возможностям человека;
• создание искусственного разума, способного решать проблемы человечества.

         Но в настоящий момент в области искусственного интеллекта наблюдается вовлечение многих областей, имеющих скорее практическое отношение к искусственному интеллекту, а не фундаментальное. Многие методы были опробованы, но к созданию искусственного разума ни одна исследовательская группа пока так и не подошла. Ниже представлены лишь некоторые наиболее известные разработки в области искусственного интеллекта.

Watson – перспективная разработка IBM, способная воспринимать человеческую речь и производить вероятностный поиск, с применением большого количества алгоритмов.

Deep Patient – искусственный интеллект, который позволяет практически безошибочно диагностировать такие психические расстройства, как шизофрения.

2. Сферы применения искусственного интеллекта.

     Искусственный интеллект –это ещё и научное направление. Мы уже знаем, что компьютер может раскрасить чёрно-белую фотографию, нарисовать картину в заданном стиле, распознать речь. Также существуют «решатели» математических задач и что очень важно это постановка диагнозов в медицине. Эксперименты в хирургии с применением машинного обучения тоже демонстрируют хорошие показатели.

       Ещё одно интересное направление – обработка больших наборов данных. Подобного рода данные называются «big data», что переводится как «большие данные». В этом случае в игру         вступает тот тип искусственного интеллекта, который умеет работать с big data. Компьютеры уже доказали свою эффективность при обработке big data в бухгалтерии и на финансовых рынках, в медицине, юриспруденции, метеорологии, журналистике и т. д.

Ещё одно  направление развития искусственного интеллекта — это беспилотный транспорт и его способность распознавать дорожную обстановку.

Самой успешной областью для разработчиков искусственного интеллекта стало образование. И преподаватели, и ученики постоянно пользуются приложениями для чтения и изучения разных предметов. Первые устройства для обучения начали появляться ещё в 80-х годах прошлого века: системы с интерактивными тренажёрами для занятий математикой, иностранными языками и многими другими дисциплинами, а теперь онлайн-обучение позволяет каждому преподавателю заметно расширить аудиторию. Я считаю, что этот процесс будет развиваться и дальше, но всё-таки живые учителя из школ не исчезнут и по-прежнему будут вести основные предметы.

НО несмотря на все плюсы, есть проблема! Она заключается в том, что никто не имеет ни малейшего понятия, как именно работает искусственный интеллект! Нет понимания, как именно взаимодействуют структуры внутри обученного, действующего искусственного интеллекта. Учёные предполагают, что внутри создаются некие структурные элементы, паттерны, и именно на   основании этих паттернов и обрабатывается вся входящая информация. К сожалению, сейчас не существует никакого инструмента, который мог бы «влезть в паттерн» и что-то там подправить, если что-то пойдёт не так. Получается, что существует неспособность человека управлять тем, что он сам создал своими руками!

В Питтсбургском университете создана модель искусственного интеллекта, позволяющая предсказывать развитие осложнений у больных пневмонией. Нейросеть вроде бы справлялась очень хорошо, но была обнаружена ошибка во входных данных обучения искусственного интеллекта, что сделало всю логику работы бессмысленной. Даже при «безошибочной» работе современного компьютера возникают тысячи ошибок, которые незримо исправляются специальными корректирующими алгоритмами.

Отказаться от использования искусственного интеллекта уже не получится.

Пострадают инновационные области, в их числе, например, генная инженерия, физика новых материалов и т. д. Значит будем верить, что развитие и использование искусственного интеллекта избавит нас от неизлечимых сегодня болезней, сделает ненужными многие формальности и одновременно повысит безопасность.

С другой стороны, тот же искусственный интеллект лишит работы и ликвидирует миллионы рабочих мест. Многие профессии исчезнут.

Станет ли робот умнее человека? Сегодня искусственный интеллект – верный помощник человека. Но если завтра он станет умнее человека, что тогда?

Что позволяет человеку различать важное и неважное, значительное и незначительное?    

             Искусственному интеллекту, лишённому тела и психики, никогда не понять подобных выражений и не обрести желаний и целей, которые только и порождают всякую интеллектуальную деятельность. Поэтому опасаться того, что электронный мозг восстанет против человека, примерно то же самое, что опасаться, как бы трактор не восстал против тракториста. Разумеется, из-за ошибок в программе или из-за сбоев электронный мозг может направить ракету или автомобиль против «хозяев», но это будет обычная авария, а не восстание. Если угодно, восстание хаоса против порядка, но никак не восстание одного порядка против другого.

Таким образом, превосходство человека над искусственным интеллектом заключается в том, что тело человека непрестанно поставляет ему новую информацию из внешнего мира и подсказывает эвристические аналогии из мира физического. Интеллекту без тела было бы мыслить не о чем и незачем.

А что, если в результате внутренней эволюции у самого искусственного интеллекта появится сознание? Такого быть не может. Образ себя даже у человека возникает в результате общения с другими людьми, лишь через посредство этих  «зеркал» человек и создаёт представление о себе.

Но если бы у искусственного интеллекта всё-таки появилось сознание, привело бы это к конфликту с людьми или, наоборот, к сотрудничеству? К конфликтам, равно как и к сотрудничеству, приводит не наличие сознания, а наличие несовпадающих либо совпадающих интересов. Интересы же порождаются телом, а не интеллектом.

Тем не менее некий «бунт машин» теоретически всё-таки возможен. Теоретически вполне возможно создать устройство, способное искать себе

«пропитание» — источники энергии. И нет ничего невозможного в том, что такие устройства начнут успешно конкурировать с людьми в борьбе за такого рода ресурсы. Они могут и самих людей посчитать такими ресурсами. Но мне кажется, что люди уничтожат себя раньше, чем за них примутся машины...

С тех пор как Карел Чапек придумал биологических роботов, взбунтовавшихся против создателей, писатели-фантасты тысячи раз описывали «бунт машин», «восстание роботов», апокалипсис и пост-апокалипсис. Были, конечно, и произведения, где роботы выполняли всю физическую работу, помогали и заботились о людях. Характер предсказаний фантастов определялся не столько реальными тенденциями в развитии кибернетики, сколько личными эмоциями.

Страхи фантастов по поводу того, что искусственный интеллект в будущем захватит власть над миром, занимают теперь учёных, инженеров, предпринимателей и даже политиков.

Роботы Чапека выступили против создателей после того, как создатели наделили свои творения эмоциями. Тогда роботы СТАЛИ ЛЮДЬМИ и взбунтовались.

Направления использования Искусственного интеллекта. Искусственный интеллект в сельскохозяйственном секторе (приложение 1)

В сельском хозяйстве искусственный интеллект используется в оборудовании для обработки и сбора урожая.

Например, компания Autonomous Tractor Cooperation еще в 2017 году представила трактор Spirit беспилотного управления. Его комплектация содержит систему AutoDrive, которая представляет собой симбиоз радионавигации и лазерного гироскопа. Данная система обеспечивает самостоятельное передвижение трактора по маршруту, который он предварительно проехал с водителем.

В 2019 году российская компания Cognitive Technologies организовала тестирование беспилотного трактора, оснащенного компьютерным зрением. Такое решение позволяет предупреждать повреждение сельскохозяйственной техники, т.к. заранее обнаруживает посторонние предметы на обрабатываемых площадях. Видеокамеры и навигационные датчики, предусмотренные его устройством, собирают информацию о местоположении опасных предметов в режиме реального времени.

Ожидается, что беспилотные транспортные решения значительно увеличат производительность сельского хозяйства. Возможно, в будущем данный сектор сможет полностью функционировать без участия человека. Ученые полагают, что искусственный интеллект займет свою нишу и в так называемых вертикальных фермах, т.е. полностью тепличном сельском хозяйстве. Устройства смогут отслеживать важные для урожая показатели, такие как влажность, освещенность и температура, оперативно реагируя на их колебания.

Искусственный интеллект в государственном секторе (приложение 2)

Искусственный интеллект уже несколько лет используется на западе в правоохранительных структурах и пожарных службах.

Разработчики программы Series Finder определили девять сценариев краж. Алгоритмы, заложенные в основу технологии, анализируют множество факторов, среди которых простота взлома дома, время суток, день недели и т.д., и воспроизводят потенциальное поведение преступника.

Это способствует не только быстрому раскрытию преступления по готовому шаблону, но и позволяет предсказывать и предупреждать опасность.

Тем временем NASA проектирует «железного» ассистента для пожарных, цель которого заключается в организации слаженного взаимодействия пожарной группы, а также оперативное информирование о состоянии ситуации каждого специалиста на месте возгорания.

Исследователи полагают, что в ближайшее время доверие к интеллектуальным технологиям, обеспечивающим безопасность, будет только расти, в том числе в частной среде. Искусственный интеллект может фиксировать то, что упускает из вида человек, но полностью исключить человека из государственных структур, организующих безопасность населения, не получится. Существуют процессы и решения, требующие психологического анализа, подвластного только «живым» специалистам. В то же время умные машины могут взять на себя опасные функции. Например, обследовать горящее здание, прикрывать от пуль и т.д.

Искусственный интеллект в быту и в повседневной жизни (приложение 3)

Уже не один год десятки инженеров работают над проектом «умного» дома. На искусственный интеллект хотят возложить обязанности по установлению температуры в помещении, автоматической регулировке освещения, открытию/закрытию въездных ворот, поддержанию чистоты и порядка и многие другие. Создатели ставят целью максимально упростить процесс управления и

«общения» с высокоинтеллектуальным домом, чтобы алгоритмы запускались не от пульта или иного прибора удаленного контроля, а распознавали голос и жесты.

Ожидается, что уже к 2030 году домашние роботы станут нормой. Полностью освободить человека от бытовых обязанностей они не смогут, но способны обеспечить наиболее благоприятные условия жизни, автоматизировать ряд базовых процессов, прогнозировать и предупреждать жилищно-коммунальные аварии, отвечать за безопасность имущества и т.д. Некоторые решения могут быть полезны для людей с ограниченными возможностями.

Искусственный интеллект в образовательном секторе (приложение 4) Современные технологии активно модернизуют систему образования.

Это и электронные журналы и дневники, интеллектуальные системы, которые определяют уровень знания ученика, оценивают верность ответов и разрабатывают персонализированную программу обучения. В качестве примера можно назвать такие решения как AutoTutor, Knewton, SHERLOCK.

Ученые Лаборатории знаний Университетского колледжа Лондона прогнозируют, что в будущем у каждого человека будет свой обучающий наставник. Машинное обучение будет выявлять способности человека и давать рекомендации по обучению, находясь всегда «под рукой» через приложение на мобильном устройстве.

  Искусственный интеллект в финансовом секторе (приложение 5)

В банковской системе и финансовой сфере искусственный интеллект может стать как помощником, так и угрозой. Например, с помощью автоматических систем проще отслеживать финансовое мошенничество и подозрительные транзакции. Подобное решение тестирует MasterCard при поддержке National Savings Bank.

Также банки намерены использовать роботизированных сотрудников в работе с клиентами. Искусственный интеллект может обрабатывать запросы клиентов, информировать об услугах и возможностях, оказывать техническую поддержку.

               Шведский банк Swedbank протестировал искусственного ассистента еще в 2017 году. По словам представителей Swedbank, уже через год после запуска робот разрешал 80% всех поступающих в банк звонков.

Искусственный интеллект в транспортной системе (приложение 6)

Главным направлением разработок искусственного интеллекта в транспортной инфраструктуре является создание беспилотных автомобилей.

Также искусственный интеллект используют в «умных» остановках общественного транспорта, которые отслеживают движение транспорта на маршруте и рассчитывают приблизительное время его прибытия.

Четыре года назад инженеры Университета Карнеги запустили в эксплуатацию «умные» светофоры. Они оценивают ситуацию на дороге и автоматически включают зеленый цвет при скоплении автомобилей. По словам разработчиков, самоконтролируемые перекрестки показали свою эффективность: водители экономят 21% времени нахождения в пути, благодаря сокращению интервала ожидания разрешающего сигнала на 40%.

Искусственный интеллект в промышленности (приложение 7)

Многие европейские фабрики уже используют роботизированные решения для автоматизации процессов производства.

Книжным примером коммерческих предприятий, внедривших искусственный интеллект в производственный процесс, является порт Гамбурга и Harley-Davidson. Первому удалось с помощью новейших технологий увеличить пропускную способность более чем в 2,5 раза. Второму – сократить время сборки мотоцикла с 21 дня до 6 часов.

Искусственный интеллект в здравоохранении (приложение 8)

IBM представило решение Watson. Оно представляет собой суперкомпьютер, который способен анализировать медицинские данные и даже изображения, чтобы ставить диагноз. Совершенствуя технологию, IBM обучает Watson обнаружению слабо выраженных признаков редких заболеваний у детей. Компания сотрудничает почти с двумя десятками медицинских центров, что должно ускорить широкое внедрение технологии в учреждения здравоохранения.

С помощью искусственного интеллекта планируют диагностировать рак на ранних стадиях. Разработчики Behold.ai сообщают, что средство излечения от указанного заболевания не будет иметь привычную форму медикаментов. Их цель – научить искусственный интеллект обнаруживать злокачественные опухоли по рентгеновским снимкам предельно рано, что не лечить, а предотвратить развитие болезни.

Ученые заявляют, что в будущем здоровье человека будут сканировать смартфоны. На основе анализа активности, сна, общительности диагностировать даже психические отклонения, например, депрессию. Также искусственному интеллекту отводят роль исследования новых лекарственных препаратов. Алгоритмы будут обнаруживать уязвимые места вирусов и подбирать для их устранения эффективные комбинации молекулярных структур.

Практическая часть.

     Чтобы ответить на вопрос интересен ли вопрос искусственного интеллекта моим одноклассникам я разработала провела опрос- анкетирование

- Укажите Ваш возраст 

- Что по Вашему мнению означает понятие искусственный интеллект? 

• Свойство интеллектуальных систем выполнять функции (творческие), которые традиционно считаются прерогативой человека.
• Направление в информатике, задачей которого является воссоздание с помощью вычислительных систем и иных искусственных устройств разумных рассуждений и действий.
• Машина, созданная человеком, которая вышла из -под контроля.
• Затрудняюсь ответить.
• Сой вариант ответа.

-Как Вы думаете, в чём главная проблема тормозящая развитие искусственный интеллект? 

• Недостаточная мощность современных вычислительных систем.
• Боязнь того, что искусственный интеллект может посчитать людей врагом.
• Никаких проблем нет. Технологии в этой области развиваются довольно активно.

-Как Вы считаете превзойдёт ли искусственный интеллект возможности человека? 

Выберите один вариант ответа

• Да
• Нет

               -Какие технологии с использованием ИИ Вы когда-либо применяли? 

Приведите один пример. Например: чат-боты, интеллектуальное приложение и т.д, и.т.п.

-Как Вы считаете, в какой области искусственный интеллект принесёт наибольшую пользу? 

• Финансы

Исследование и прогнозирование рынка

• Медицина

Создание лекарств, проведение сложных операций

• Исскуство

Помощь в обработке аудио и видео материалов

• Наука

Проведение сложных расчётов

• Военное дело

Создание машин для помощи военным (роботы-сапёры, беспилотники, экзоскелеты)

• Другое

-Если бы Вам предложили принять участие в разработке искусственного интеллекта, Вы бы согласились ? Выберите один вариант ответа

• Да
• Нет

В опросе- анкетировании участвовало 10 человек, возраст 13- 14 лет. Мои ожидания оправданы: всех сверстников заинтересовал вопрос по искусственному интеллекту. Робот- пылесос имеет 2 товарища. Девочки (4 девочки) мало знакомы с данной темой. Мальчики (6 мальчиков)хотели бы поучаствовать в разработке искусственных интеллектов.

Вывод: это сподвигло меня к изучению искусственного интеллекта, а также решено подготовить и провести урок информатики в 7 классе с использованием моей работы и созданной презентации, предложить проведение интеллектуальных классных часов для 5-8 классов по готовым материалам данной учебно- исследовательской работы и просмотром фильма «Приключение Электроника».

Ещё у меня появилось желание записаться в кружок « Робототехника»!

4. Заключение.

Искусственный интеллект – это научное направление по созданию интеллектуальных машин, способных выполнять нестандартные задачи, с которыми обычные вычислительные машины справиться не могут.

Искусственный интеллект очень нужен и полезен людям. В ближайшем будущем роботы смогут решать большинство проблем человечества. Однако создание идеального искусственного интеллекта требует увеличения вычислительной мощи компьютеров и больших затрат. Искусственный интеллект сильно зависит от своих создателей. Люди задают цели и дают данные. Пока искусственный интеллект не научится ставить сам перед собой цели, он будет беспрекословно служить человеку. А вот заменить полностью человека искусственный интеллект не сможет, тем более учителя математики. Уже создали математические решатели, которые решат или проверят правильность решения, к примеру, уравнения, но учитель руководствуется собственным опытом и интуитивным здравым смыслом, делает какие- либо преобразования. Учитель комментирует каждый шаг ученика, меняя интонацию голоса, подбадривая его или наталкивает на другой метод решения задачи. Учитель учитывает реакцию школьников и сможет в любой момент остановить объяснение материала. Сможет ли это робот? Конечно же нет! Робот- ассистент учителя может проверить наличие домашнего задания, а его понимание, умение решать самостоятельно без компьютера– нет! Никакая, даже самая продвинутая программа не сможет заменить учителя математики!

5. Список литературы.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Интеллект

https://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственный_интеллект https://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственная_нейронная_сеть https://www.nkj.ru

http://knowledge.allbest.ru/programming/3c0a65625a2ac79b5c43b88421206d37_0.ht ml

1. Кибернетический подход http://gashevsn.narod.ru/Intell.htm
2. Виды роботов http://otherreferats.allbest.ru/programming/00176233_0.html
3. История развития робототехники http://roboreview.ru/nauka-o- robotah/istoriya-razvitiya-robototehniki.html
4. Плюсы и минусы применения промышленных роботов http://www.bizkatalog.ru/23-equipment/2268-pljusy-i-minusy-primjenjenija- promyshljennykh-robotov.html
5. Примеры роботов http://www.prorobot.ru/06.php?page=2.htm

VII. Приложения

Приложение №1

Искусственный интеллект в сельскохозяйственном секторе

Приложение №2

Искусственный интеллект в государственном секторе

Приложение №3

Искусственный интеллект в быту и в повседневной жизни

Приложение №4

Искусственный интеллект в образовательном секторе

Приложение №5

Искусственный интеллект в финансовом секторе

Приложение №6

Искусственный интеллект в транспортной системе

Приложение №7

Искусственный интеллект в промышленности

Приложение №8

Искусственный интеллект в здравоохранении