Системи штучного інтелекту, їх структура

Штучний інтелект – це один з розділів інформатики, в якому розглядаються завдання апаратного і програмного моделювання тих видів людської діяльності, які вважаються інтелектуальними.

Інформаційні системи, що працюють на основі моделювання інтелекту людини, називають штучним інтелектом.

Започаткував роботи в цій галузі Роберт Вінер. Під час другої світової війни він брав участь у створенні системи управління вогнем зенітних гармат. Стрільбу зенітних гармат вдалося зробити ефективнішою, використовуючи в системах їх наведення принцип зворотного зв’язку: наведення гармат постійно змінювалося відповідно до зміни курсу літака, який летить. Принцип зворотного зв’язку використовується живими істотами для пристосування до навколишнього середовища. Застосування систем управління зі зворотнім зв’язком при моделюванні мислення людини привело до створення науки, що називаєтьсякібернетикою (від грецьк. Kybernetike – мистецтво управління).

Найвагомішим практичним результатом у цих напрямах стало створенняекспертних систем – програм, що імітують роботу людини-експерта в деякій предметній галузі.

Під управлінням експертної системи комп’ютер, використовуючи інформацію про предметну галузь, робить логічні висновки і складає відповіді на запитання так, як це робила б людина-експерт у даній предметній галузі.

В процесі роботи з експертною системою користувач має можливість поповнювати базу даних і базу знань – «навчати» систему. Отже, експертна система в своїй роботі використовує ту базу знань, що була закладена в неї при її розробленні і поповнена в процесі експлуатації. Це – знання та досвід людей – фахівців у конкретній галузі знань. Набути своїх власних знань без допомоги людини експертна система не здатна. Отже, експертній системі бракує головного, властивого кожній розумній істоті – здатності до самонавчання, тобто до навчання на власному досвіді.

Для створення самонавчаючих інтелектуальних систем почали робити спроби моделювання діяльності мозку як біологічної системи, що реагує на різні подразники і враховує досвід своїх реакцій. Так з’явилися нейронні мережі (від слова нейрон – нервова клітина біологічної системи). Дослідження, що пов’язані з нейронними мережами, почали бурхливо розвиватися останнім часом. Вони ведуться на межі нейробіології, математики, електроніки і програмування. В результаті цих робіт створено системи розпізнавання образів – системи, що впізнають обличчя, різні сигнали, підписи тощо. За допомогою нейрокомп’ютерів, – комп’ютерів, що використовують нейронні мережі – вивчається робота нервової системи людини в різних умовах тощо.

Прийнято розрізняти штучний і природній інтелект. Природним інтелектом володіють високоорганізовані біологічні системи, які здатні нагромаджувати знання про навколишній світ, аналізувати ці знання, приймати рішення в різних ситуаціях і організовувати цілеспрямовану діяльність для досягнення поставлених цілей.

Штучний інтелект не ставить своєю метою моделювання способів людського мислення. Для відтворення людського мислення за допомогою техніко-програмних систем необхідно, щоб ці системи володіли можливостям живих істот, які пройшли довгий шлях еволюційного розвитку і мають досвід соціальної практики. У галузі штучного інтелекту досліджуються методи і способи аналізу і конструювання технічних програмно управляючих систем, які здатні виконувати функції різних видів людської діяльності. Системи штучного інтелекту для забезпечення ефективності свого існування повинні володіти рисами інтелектуальної системи: нагромаджувати знання з певної предметної галузі в процесі функціонування або виконувати аналіз поточної інформації, виконувати дії, для забезпечення досягнення поставленої мети.

Основні напрями проведення досліджень в області штучного інтелекту:

· Моделювання окремих функцій творчих процесів: розв’язування головоломок, гра (наприклад, шахи, шашки), синтез і відтворення музичних творів, текстової мови, доведення теорем, переклад текстів з однієї мови на іншу, розпізнавання образів, розпізнавання звуків.

· Розробка комплексного інтелектуального інтерфейсу для обчислювальних машин існуючої архітектури, що є основою нових інформаційних технологій розв’язування задач.

· Внутрішня інтелектуалізація обчислювальних машин: створення машин нової архітектури, які на апаратному рівні дозволяли б реалізувати функції інтелектуальних систем. У зв’язку з цим цікавими є проекти нейрокомп’ютера – поки ще не існуючого логічно-обчислювального пристрою, який буде використовувати принципи опрацювання інформації, властиві живим організмам, і як елементну базу складні поєднання молекул біологічних речовин.

· Робототехніка: створення роботів, які здатні автономно виконувати операції для досягнення поставленої людиною мети.

· Експертні системи.

Експертні системи є одним з основних додатків штучного інтелекту.

Результати досліджень по штучному інтелекту використовуються в інтелектуальних системах, які здатні вирішувати творчі завдання, що належать конкретної предметної галузі, знання про яку зберігаються в пам'яті (базі знань) системи. Системи штучного інтелекту орієнтовані на вирішення великого класу завдань, до яких відносяться так звані частково структуровані або неструктуровані завдання (завдання, що слабо формалізуються або не формалізуються).

Інформаційні системи, що використовуються для вирішення частково структурованих завдань, підрозділяються на два види:

– Такі, що створюють управлінські звіти (що виконують обробку даних: пошук, сортування, фільтрацію). Прийняття рішення здійснюється на основі відомостей, що містяться в цих звітах.

– Такі, що робляють можливі альтернативи рішень. Прийняття рішення зводиться до вибору однієї із запропонованих альтернатив.

Інформаційні системи, що розробляють альтернативи рішень, можуть бути модельними або експертними:

– Модельні інформаційні системи надають користувачеві моделі (математичні, статистичні, фінансові і так далі), які допомагають забезпечити вироблення і оцінку альтернатив рішення.

– Експертні інформаційні системи забезпечують вироблення і оцінку можливих альтернатив користувачем за рахунок створення систем, заснованих на знаннях, отриманих від фахівців - експертів.