3. СЛЕДОМ ЗА КАРТЕЗИАНСТВОМ
Теперь самое время затронуть биологическую науку о мышлении, чтобы увидеть, что может быть принято в рассмотрение из области пост-картезианства. Исследования в области коннективистских (или искусственных нейронных) сетей являются подходящей для этого областью, так как подобные исследования относятся как к ортодоксальному искусственному интеллекту так и к искусственной жизни.
3.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
Раньше с понятием искусственного интеллекта (ИИ) связывали надежды на создание мыслящей машины, способной соперничать с человеческим мозгом и, возможно, превзойти его. Эти надежды, на долгое время захватившие воображение многих энтузиастов, так и остались несбывшимися. И хотя фантастические литературные прообразы "умных машин" создавались еще за сотни лет до наших дней, лишь с середины тридцатых годов, с момента публикации работ А. Тьюринга, в которых осуждалась реальность создания таких устройств, к проблеме ИИ стали относиться
серьезно. Для того, чтобы ответить на вопрос, какую машину считать "думающей", Тьюринг предложил использовать следующий тест: испытатель через посредника
общается с невидимым для него собеседником человеком или машиной. «Интеллектуальной» может считаться та машина, которую испытатель в процессе такого общения не сможет отличить от человека.
Если испытатель при проверке компьютера на "интеллектуальность" будет придерживаться достаточно жестких ограничений в выборе темы и формы диалога, этот тест выдержит любой современный компьютер, оснащенный подходящим программным обеспечением. Можно было бы считать признаком интеллектуальности умение поддерживать беседу, но, как было показано, эта человеческая способность легко моделируется на компьютере. Признаком интеллектуальности может служить способность к обучению. В 1961 г. профессор Д. Мичи, один из ведущих английских специалистов по ИИ, описал механизм, состоящий из 300 спичечных коробков, который мог научиться играть в крестики и нолики. Мичи назвал это устройство MENACE (Matchbox Educable Naughts and Crosses Engine). В названии (угроза) заключается, очевидно, доля иронии, вызванной предубеждениями перед думающими машинами.
До настоящего времени единого и признанного всеми определения ИИ не существует, и это не удивительно. «Достаточно вспомнить, что универсального определения человеческого интеллекта также нет дискуссии о том, что можно считать признаком ИИ, а что нет, напоминают споры средневековых ученых о том, которых интересовало, сколько ангелов смогут разместиться на кончике иглы»1. Сейчас к ИИ принято относить ряд алгоритмов и программных систем, отличительным свойством которых является то, что они могут решать некоторые задачи так, как кто делал бы размышляющий над их решением человек.
3.2 ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
Ранее было уже указано, что нельзя дать исчерпывающее определение ИИ. Однако можно перечислить те задачи, методы, решения которых на ЭВМ принято связывать с понятием ИИ. Ниже приводятся краткие характеристики таких задач.
Автоматическое решение задач представляет собой не столько вычислительную
процедуру поиска ответа, как, например, расчет квадратного корня, сколько нахождение метода решения поставленной задачи. Системы, осуществляющие построение вычислительной процедуры, называют автоматическими решателями задач. Под распознавателями подразумевают устройства, реагирующие на внешнюю среду через различные датчики, например видеокамеры, и позволяющие решать задачи распознавания образов. В таких устройствах результаты распознавания выводятся на экран, используются для принятия решений, и т.п. Например, на современных автоматических боулинговых дорожках установлены видеокамеры, которые после броска шара распознают число и взаимное расположение оставшихся кегель, для подсчета очков. Системы распознавания речи позволяют упростить взаимодействие с компьютером, с помощью упрощенного естественного языка.
Необходимо заметить, что существующие на данный момент системы могут распознавать лишь очень ограниченный набор слов-команд, требуют предварительной настройки на дикцию пользователя и не могут анализировать длинную речь (целые предложения), хотя и ведутся интенсивные исследования в этом направлении.
Задачи доказательства теорем и обучения (например, для овладения навыками в какой-либо игре) решаются с помощью автоматического совершенствования алгоритма посредством обработки пробных вариантов, т.е. как бы с помощью накопления собственного опыта. Следует отметить, что способность к обучению представляет собой одно из основных свойств ИИ.
В настоящее время многие отождествляют понятие ИИ и экспертных систем. Это отождествление появилось во многом благодаря разработкам по созданию программного и аппаратного обеспечения в рамках японского проекта по созданию ЭВМ пятого поколения. Существующие экспертные системы включают в себя огромные базы знаний, сформированные с помощью информации, получаемой от экспертов, т.е. специалистов в той области, для которой создавалась каждая система.
Манипуляция накопленными данными осуществляется в другой части экспертных систем, содержащей правила вывода. Сейчас такие системы с успехом используются в медицине, геологии, проектировании и многих других отраслях.
Для эффективной работы мощных систем ИИ необходима высокая скорость доступа к большим базам данных, а также высокое быстродействие. ЭВМ с обычной архитектурой не удовлетворяют этим требованиям. Обычные последовательные
методы решения задач уступают место методам параллельной обработки, когда несколько процессоров независимо друг от друга выполняют различные части одной программы, или выполняют одинаковые действия над различными частями большого массива данных. Для этого применяются средства от многопроцессорных компьютеров, многомашинных кластеров, до специализированных параллельных процессоров и транспьютеров. Однако в последние годы наблюдается тенденция к использованию массово производящихся, и как следствие дешевых, процессоров для объединения в большие вычислительные комплексы.
В системах искусственного интеллекта человеческие знания, необходимые для решения задач ИИ, должны быть представлены и записаны в форме, пригодной для последующей обработки на компьютере. Сложность заключается в том, что многие аспекты знаний изменяются в зависимости от условий и с трудом поддаются описанию, оставаясь при этом очевидными для человека. Знания должны храниться в системах ИИ в некоторой обобщенной для данной предметной области форме,
позволяющей использовать выбранное представление в любой возможной ситуации. Для хранения знаний требуется большая область памяти, и, кроме того, значительное время уходит на их предварительную обработку. Это очевидное условие может быть упущено при разработке системы.
Многие аспекты ИИ связаны с развивающейся в настоящее время наукой робототехникой. «Идея создания «разумного» робота, способного учиться на собственном опыте, представляет собой одну из центральных проблем ИИ. Такой робот может обладать способностью к ведению диалога на естественном языке
и уметь решать задачи, требующие инициативы и некоторой оригинальности мышления»1. Для этого требуется некоторое предварительное обучение робота, в результате которого он мог бы в отличие от используемых сейчас промышленных
роботов выполнять целенаправленные и заранее незапрограммированные действия.
В течение многих лет идеи ИИ серьезно не рассматривались. Это происходило отчасти благодаря чрезмерному оптимизму некоторых теоретиков, а также из-за появления ряда сенсационных публикаций по этому предмету, впоследствии оказавшихся во многом несостоятельными.
Идея аппаратно-программных моделей человеческого мозга вызывала насмешки, а в сфере технического производства стали избегать разработок, связанных с ИИ, так как результаты их внедрения явно не соответствовали обещаниям. Эта в полном смысле слова плачевная ситуация в настоящее время изменилась к лучшему благодаря новейшим достижениям в разработке аппаратуры и программного обеспечения.
3.3 НЕЙРОСЕТИ
Идея нейронных сетей родилась в ходе исследований в области искусственного интеллекта, а именно в результате попыток воспроизвести способность нервных биологических систем обучаться и исправлять ошибки, моделируя низкоуровневую структуру мозга. Основной областью исследований по искусственному интеллекту в 60-80е годы были экспертные системы. Такие системы основывались на высокоуровневом моделировании процесса мышления (в частности, на его представ-
лении как манипуляций с символами). Скоро стало ясно, что подобные системы, хотя и могут принести пользу в некоторых областях, не охватывают некоторые ключевые аспекты работы человеческого мозга. Согласно одной из точек зрения, причина этого состоит в том, что они не в состоянии воспроизвести структуру мозга. Чтобы создать искусственный интеллект, необходимо построить систему с похожей архитектурой.
Мозг состоит из очень большого числа (приблизительно 1010)нейронов, соединенных многочисленными связями (в среднем несколько тысяч связей на один нейрон, однако это число может сильно колебаться). Нейроны - это специальные клетки, способные распространять электрохимические сигналы. Нейрон имеет разветвленную структуру ввода информации (дендриты), ядро и разветвляющийся выход (аксон). Аксоны клетки соединяются с дендритами других клеток с помощью синапсов. При активации нейрон посылает электрохимический сигнал по своему
аксону. Через синапсы этот сигнал достигает других нейронов, которые могут в свою очередь активироваться. Нейрон активируется тогда, когда суммарный уровень сигналов, пришедших в его ядро из дендритов, превысит определенный уровень (порог активации).
Интенсивность сигнала, получаемого нейроном (а, следовательно, и возможность его активации), сильно зависит от активности синапсов. Каждый синапс имеет протяженность, и специальные химические вещества передают сигнал вдоль него. Один из самых авторитетных исследователей нейросистем, Дональд Хебб, высказал постулат, что обучение заключается в первую очередь в изменениях силы синоптических связей. Например, в классическом опыте. Павлова каждый раз перед кормлением собаки звонил колокольчик, и собака быстро научилась связывать звонок колокольчика с пищей.
Синоптические связи между участками коры головного мозга, ответственными за слух, и слюнными железами усилились, и при возбуждении коры звуком колокольчика у собаки начиналось слюноотделение.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
