Статья студентки по теме "Достижения в области искусственного интеллекта"
творческая работа учащихся на тему

Достижения в области искусственного интеллекта

Николаева Александра,
экономическое отделение,

Научный руководитель: Стёпина С.Н.

преподаватель ПЦК информационных и офисных технологий техникума

В информатике, как научной и прикладной дисциплине выделено 6 научно-технических направлений: теоретическая информатика, искусственный интеллект, программирование, прикладная информатика, вычислительная техника и кибернетика. Одним из основных направлений информатики являются методы искусственного интеллекта, позволяющие создавать программы для решения задач, требующих определенных интеллектуальных усилий при выполнении их человеком (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др). Искусственный интеллект является сейчас «горячей точкой» научных исследований, что говорит об актуальности данной темы. В этой точке, как в фокусе, сконцентрированы наибольшие усилия кибернетиков, лингвистов, психологов, философов, математиков и инженеров. Именно здесь решаются многие коренные вопросы, связанные с путями развития научной мысли, с воздействием достижений в области вычислительной техники и робототехники на жизнь будущих поколений людей.

Проблемой создания искусственного интеллекта занимаются многие ученые мира, среди них – американские специалисты К. Шеннон, М. Минский, Г. Саймон, А. Ньюэлл, Алан Тьюринг; голландский исследователь А. Де Грот; русские ученые Вениамин Пушкин, Дмитрий Поспелов, Сергей Маслов, Валентин Турчин и другие.

Термин интеллект (intelligence) происходит от латинского понятия intellectus — ум, разум, рассудок [1, c.35]. Искусственный интеллект (artificial intelligence — AI) понимается как способность автоматических систем брать на себя функции человека, выбирать и принимать оптимальные решения на основе ранее полученного жизненного опыта и анализа внешних воздействий [1, c.36-37]. Характерными особенностями интеллекта являются способность к обучению, обобщению, накоплению опыта, адаптация к изменяющимся условиям в процессе решения задач.

Искусственный интеллект — наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ (Джон Маккарти) [2, c.56].

Впервые термин "искусственный интеллект" был введен в научную практику летом 1956 года, когда в г. Дартмусе (США) по инициативе известного американского специалиста по теории и практике ЭВМ Джона Маккартни собрались многие "крестные отцы" кибернетики – К. Шеннон, М. Минский, Г. Саймон, А. Ньюэлл и другие – с целью обсудить возможность реализации проекта создания искусственного интеллекта.

Участники дартмутской конференции 1956 года не могли обойти вниманием одну более раннюю работу, прямо относящуюся к проблематике искусственного интеллекта (хотя этот термин в ней не использовался) – статью видного английского математика Алана Тьюринга "Computing machinary and intelligence", опубликованную в октябрьском номере журнала "Mind" в 1950 году. В этой статье А. Тьюринг сформулировал свой знаменитый тест, согласно которому компьютер демонстрирует интеллектуальное поведение в том случае, если он способен действовать так, что наблюдатель не в состоянии решить, имеет ли он дело с компьютером или с человеком.

Самыми первыми интеллектуальными задачами, в которых стал применяться ИИ, стали логические игры (шашки, шахматы) и арифметические операции (решение уравнений, доказательство теорем), а также некоторые простые игрушки. Первые серьезные исследования относительно создания ИИ были предприняты практически сразу после появления первых ЭВМ. В 1954 году американцы А. Ньюэлл, Дж. Шоу, Г. Саймон и голландец А. Де Гроот совместно создали первый в истории человечества символьный язык программирования ИПЛ 1 и в 1957 году написали на нем программу для игры в шахматы. В 1960 г. этой же группой была написана программа GPS (General Problem Slover) — универсальный решатель задач (для решения головоломок, интегралов и других задач). В 1962 году кибернетиком А. Самуэлем была создана программа для игры в шашки. Она была столь успешной, что смогла выиграть у сильнейшего шашиста США Р. Нили. В конце 60-х годов появились первые игровые программы, системы для элементарного анализа текста и решения математических задач. В 1974 году на международном шахматном турнир электронных машин победу одержала советская машина с шахматной программой “Каисса”. Позже программа с подобным ИИ победила всемирного гроссмейстера Г. Каспарова. К середине 70-х появляются первые экспертные системы. Одной из первых была экспертная система DENDRAL, предназначенная для составления формул химических соединений на основе спектрального анализа [5]. В 1957 г. американец Ф. Розенблатт предложил модель зрительного восприятия и распознавания — перцептрон. Перцептрон был способен работать в двух режимах: обучение и распознавание. В режиме обучения человек предъявлял объекты и объяснял машине, к какому классу каждый из них принадлежит (описание объекта). Затем в процессе распознавания машине предъявлялись новые объекты, и машина должна была их классифицировать правильно. Достаточно большой интерес с точки зрения ИИ представляет программа математика Хао Ванга, которая за 3 минуты работы на IBM-704 вывела 220 относительно простых лемм и теорем из фундаментальной математической монографии, а затем за 8,5 мин. выдала доказательство еще 130 более сложных теорем, часть которых к тому времени еще не была выведена математиками. Позже были созданы другие экспертные системы ИИ: MYCIN (предназначена для диагностики и лечения инфекционных заболеваний крови), PROSPECTOR (прогнозирует залежи полезных ископаемых), SIMER (система оценки качества воды), CASENET (диагностика и лечение глаукомы) и др.

Сегодня существует множество порталов в Интернете: Public, Integrum, Factiva – они облегчают работу PR-менеджерам. Конечно, все это платно, но роботы собирают весь материал, ими просматривается СМИ, вся печать. Для этого достаточно вбить запрос, и роботы выдают всю вкладку по мониторингам. В Америке недавно создали робота-юриста, который знает абсолютно все законы. Единственный недостаток этого робота, что он не может пока быть адвокатом. Если развитие робота пойдет дальше, то вполне вероятно, возникнут проблемы глобального уровня. Кому из целеустремленных юристов понравится робот, выступающий на заседании суда? Никому. Данная ситуация как раз будет иметь характер «замены». Но пока, к счастью, до этого еще далеко [4, с.39-43].

В последние десять-пятнадцать лет стремительно нарастает объем исследований и практических разработок в области искусственного интеллекта, использующих эволюционную парадигму при решении задач управления, оптимизации, конструирования роботов и коллективов роботов для решения сложных, плохо формализуемых задач - в частности, связанных с автономной работой в экстремальных условиях.

Специалисты Британии занимаются созданием роботизированных устройств, которые смогут обрабатывать информацию и самостоятельно принимать решения в экстремальных ситуациях, таких как наводнения, смерчи, пожары, военные конфликты. Разработка устройств ведётся в рамках проекта под названием «Autonomous Learning Agents for Decentralized Data and Information Networks» (ALADDIN).

Специалисты конструкторского бюро приборостроения и автоматики (г. Ковров) создали небольшого робота, предназначенного для обезвреживания и дальнейшего контролирования определённой территории. Представить новую разработку широкой публике создатели планируют на Международной выставке военной техники и вооружения сухопутных войск, которая будет проходить в этом году в Омске.

Внешне робот представляет собой маленький, очень напоминающий игрушечный, танк. Но, несмотря на свою компактность, робот способен выполнять сложные и опасные задания. Маленький танк без вмешательства человека может осуществлять контроль заданной территории, поиск опасных предметов, в том числе взрывчатых веществ. Более того, он умеет самостоятельно погружать на себя и эвакуировать взрывоопасные устройства.

Михаил Леванов и Максим Торопов – четверокурсники Вятского государственного университета разработали робота, предназначенного для мониторинга помещений. Студенты факультета автоматики и вычислительной техники потратили на создание нового робота чуть меньше года, при этом у ребят уходило на него всё свободное время.

В конструкцию робота входят инфракрасные и ультразвуковые датчики, с помощью которых, собственно говоря, и происходит наблюдение за помещением. Машина, используя свои приборы, может осмотреть даже недоступные человеку места. Сам робот уже несколько раз демонстрировался на различных выставках и конференциях, получая дипломы и медали. Ребята представляли своё изобретение на таких мероприятиях как «Региональный молодёжный инновационный конвент», «Всероссийская выставка научно-технического творчества молодёжи» и т.д. Важно отметить, что предварительная стоимость робота составляет около пятидесяти тысяч рублей, что является достаточно небольшой суммой для подобных устройств.

Учёные создали робота игрушку для детей под названием Emotive Robotic Avatar (ERA). ERA - это робот высотой в 134 сантиметра установленный на специальной платформе, который, к сожалению пока не умеет самостоятельно передвигаться, но умеет двигать всеми своими конечностями, и разговаривать, открывая при этом рот, что выглядит вполне реалистично. Кроме того, новый робот умеет показывать пять основных эмоций, каждой из которых соответствует определённое выражение лица, интонация и свои телодвижения [6].

На одной из железнодорожных станций в Токио был установлен автомат с напитками, обладающий искусственным интеллектом. Новое устройство способно сканировать своих клиентов и на основе полученных данных давать соответствующие рекомендации по выбору напитков [6].

Специалисты Национальной исследовательской организации в области сельского хозяйства (Япония) разработали робота для сбора клубники. Для человека нет ничего сложного в этом деле, а вот машине такая работа даётся не так легко. В оснащение нового робота входят две камеры, которые выполняют самые важные функции при сборе ягод.

Для того чтобы оценить быстродействие робота, приведём такой пример: для сбора урожая ягод с тысячи квадратных метров человеку требуется около пятисот часов, а новый роботизированный сборщик сделает всю работу за триста часов.

Компания Murata разработала двух роботов, которые умеют ездить на велосипеде. Один из них – робот мужского пола (Murata Boy), владеет навыком езды на двухколёсном велосипеде, а другой робот - женского пола (Murata Girl) ездит на одном колесе [6].

Компания Ilshim Global (Южная Корея) при участии Пхоханского института робототехники разработала робота Windoro предназначенного для мытья оконных стёкол. Робот имеет форму квадрата с длиной стороны в двадцать сантиметров, а вес его составляет чуть меньше трёх килограмм.

Компания DreamBots Inc. (Израиль) разработала робота WheeMe, который предназначен для предоставления людям услуг профессионально массажа.

Вес роботизированного массажиста составляет всего двести сорок грамм, что никак не влияет на качество его работы. Как отмечают разработчики, в продажу роботизированный массажист поступит в первой половине этого года, а стоить он будет около полутора тысячи рублей, что в принципе не много для умного устройства.

Специалисты Центра интеллектуальной робототехники (Корея) продолжают заниматься совершенствованием созданного ими робота под названием SIL-BOT. Напомним, что изначально робот создавался для того, чтобы помочь пожилым людям противостоять слабоумию. SIL-BOT боролся с болезнью посредством простых разговоров и специально разработанных интеллектуальных игр. Через некоторое время разработчики добавили роботу новые функции, и он стал помощником не только для престарелых людей, но и для малышей. Роботизированная машина стала обучать детей иностранному языку, красивой русской речи и, конечно же, играть с ними в игры. Но на этом разработчики не остановились и подарили своему чаду ещё пару умений. Первое из них – новая реакция на различные прикосновения и приветствие, а второе – способность танцевать [6].

Группа специалистов университета Сабанджы (Турция) во главе с доктором наук Камалеттином Эрбатур разработала первого турецкого робота-андроида по имени «Суральп». Он умеет танцевать, выбрасывать мусор и выполнять другие простейшие работы по хозяйству. Интересно, что при движении, в случае потери равновесия, «Суральп» может опираться на стены и таким образом восстанавливать его.

В Университете Вермонта появился (или родился?) эволюционирующий робот. Джош Бонгард (Josh Bongard) был занят изучением процесса превращения головастика в жабу, когда вдруг понял, что аналогичные принципы можно успешно спроецировать на мир роботов [6].

Он создал симуляционную программу и населил ее разнообразными синтетическими созданиями, перемещавшимися в трехмерном пространстве. Затем Бонгард наделил программных роботов «генетикой» - набором алгоритмов, позволяющих им выбирать оптимальный способ передвижения в зависимости от формы тела.

В ходе эксперимента выяснилось, что те роботы, которые начали свою жизнь, ползая, оказались более эффективными и устойчивыми по сравнению с «прямоходящими». Они даже способны преодолевать разнообразные трудности, например, попытки перевернуть их. В финале Бонгард решил построить настоящего робота из комплекта Lego Mindstorm, после чего наделил его адаптивным ИИ.

Вполне возможно, что этот небольшой эксперимент станет началом новой главы в истории роботехники. Только представьте себе домашних животных-роботов, которые будут расти, умнеть и приобретать новые свойства.

Российским ученым удалось создать искусственную нервную систему, что является первым шагом к созданию искусственного интеллекта [7].

Для этого они досконально изучили тело червя, обладающего простейшими нервами. Затем с помощью компьютера построили его виртуальную модель и воссоздали всю структуру его нервной системы.

Это еще не искусственный интеллект, но уже искусственная нервная система", - поясняют ученые.

По словам научного сотрудника Института систем информатики СО РАН имени А. П. Ершова Андрея Пальянова, объем мозга человека - десять в одиннадцатой степени нейронов. Это настолько много, что сегодня невозможно представить компьютер, который способен вместить весь человеческий мозг, если бы его удалось оцифровать.

DARPA совместно с компанией SRI International разрабатывает прорывной искусственный интеллект (ИИ), который будет обрабатывать и передавать информацию, копируя схему работы человеческого мозга. Адаптивная электронная масштабируемая нейроморфная система SyNAPSE превзойдет традиционные математические алгоритмы обработки информации и сможет автономно изучать сложную среду.

В заключение хочется отметить, что исследования в области "искусственного интеллекта" к настоящему времени привели к ряду впечатляющих результатов. Более того, некоторые программные продукты по результатам своей деятельности оказываются эффективнее, чем деятельность человеческого мозга.

То будущее о роботах, которое прогнозируют ученые, воспринимается человеком двояко: с одной стороны, все это выглядит вдохновлено – у всех просыпается интерес к чему-то новому, но с другой – присутствует страх перед неизвестным.

Сегодня разработка систем ИИ продолжается еще более интенсивными темпами. Над этой проблемой работают крупнейшие мировые институты. ВМС США разрабатывают автоматические роботизированные системы Stryker и им подобные для автономного ведения боя; исследовательские лаборатории молекулярных биологов всего мира пользуются плодами сложных разработок ИИ — автоматическими методиками ПЦР (полимеразная цепная реакция для исследования ДНК), ИФА (иммуно-ферментный анализ для анализа белков), автомобилестроители — разработками ИИ для точной настройки двигателей и других частей автомобилей.

Уходящий 2010 год оказался не менее плодотворным, чем предыдущие, на различные открытия в области нанотехнологий. Наиболее интересными исследованиями в этом году, по мнению «Нано Дайджеста» стали открытия в сфере искусственного интеллекта. В 2010 году ученые, наконец, достигли серьезного прогресса в создании «искусственного мозга». Одним словом, открытия в области искусственного интеллекта продолжаются...

Литература

1. Девятков В.В. Системы искусственного интеллекта. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001
2. Мищенко А.С., Доклад на тему: «Проблема  создания  искусственного  интеллекта».: www.moduss.narod.ru.
3. Сергеев В.М. Искусственный интеллект: Опыт философского осмысления //Будущее искусственного интеллекта. - М.: Наука, 1991.
4. Секретарское дело №1 2011, статья  «Роботы и менеджеры – они уже среди нас. Взгляд в будущее», с.39-43
5. Искусственный интеллект: вчера, сегодня, завтра (Из "Компьютерной газеты").: http://pinsk16shool.narod.ru/index.html.
6. Портал искусственного интеллекта. Новости.:www.AIportal.ru.
7. Проект Голубой мозг. Российские ученые создали искусственную нервную систему.: http://sticker.yadro.ru/ad/218x330.html.