21205

Характеристики и классификация систем искусственного интеллекта

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Сравнительные характеристики традиционных и интеллектуальных систем Характеристики Традиционные системы Интеллектуальные системы Тип информации Данные Знания Тип обработки информации Числовая Символьная Модель представления информации Математическая Эвристическая Способ обработки информации Алгоритм Вывод на знаниях Получаемое решение задачи Оптимальное Правдоподобное Модификации системы Редкие Частые 4. к автоматическому пополнению и получению новых знаний на основе накопленного системой опыта анализа и решения задач пользователей;...

Русский

2013-08-02

69.5 KB

57 чел.

PAGE  2

Лекция №4

4. Характеристики и классификация
систем искусственного интеллекта

4.1. Основные характеристики интеллектуальных систем

С помощью модема СИИ может быть связана с компьютерной сетью Internet и получать оттуда необходимые знания мирового уровня.

По своему функциональному назначению СИИ существенно отличаются от традиционных вычислительных систем принципом работы и наличием свойств интеллектуальности. Основные различия между СИИ и традиционными системами представлены в табл. 4.1 

Табл. 4.1. Сравнительные характеристики

традиционных и интеллектуальных систем

Характеристики

Традиционные системы

Интеллектуальные системы

Тип информации

Данные

Знания

Тип обработки информации

Числовая

Символьная

Модель представления информации

Математическая

Эвристическая

Способ обработки информации

Алгоритм

Вывод на знаниях

Получаемое решение задачи

Оптимальное

Правдоподобное

Модификации системы

Редкие

Частые

4.2. Свойства интеллектуальности систем искусственного интеллекта

Решение интеллектуальных задач в СИИ осуществляется путем использования так называемого символьного подхода к построению моделей человеческого мышления и общения. Свойства и способности обрабатывать символы, преобразовывать символьные последовательности в ансамбли, совершать над ними операции и процедуры лежат в основе всех видов и форм коммуникативных связей внутри человеческого общества. Символы или знаки в звуковой или зрительной форме, упорядоченные синтаксическими правилами, образуют языки естественных и точных наук, которые.отображают семантику (смысл) человеческих отношений.

Когда компьютерные программы получили способность обрабатывать знания в символьной форме, стало возможным считать создание СИИ  научным направлением, которое призвано «научить» компьютеры решать интеллектуальные задачи.

Символьный подход к построению СИИ можно охарактеризовать как вербально-дедуктивную (словесно-логическую) парадигму, основу которой составляют следующие положения:

а) любая информация задается вербально, т.е. в форме, приближенной к словесной в виде набора явно сформулированных утверждений или правил;

б) основным механизмом получения новой информации на базе существующих знаний является дедукция - вывод частных следствий из общих правил.

Основными особенностями применения символьной обработки знаний в СИИ являются:

а) использование знаний специалистов (экспертов) для решения поставленных задач;

б) применение эвристических методов вывода на знаниях вместо традиционных математических алгоритмов решения задач;

в) использование процедур поиска, выбора, классификации и распознавания знаний, которые существенно отличаются от стандартных процедур, используемых при решении традиционных вычислительных задач;

г) усложнение структур знаний за счет перехода от традиционных линейных представлений числовой информации к представлениям в виде деревьев, сетей;

д) применение специфических механизмов и специальных процедур описания сложных структурированных знаний и т.д.

Таким образом, основными свойствами (признаками) интеллектуальности СИИ, отличающих их от традиционных систем управления и обработки данных, являются:

  •  символьное (эвристическое) представление информации на естественном языке, близком к человеческому пониманию;
  •  символьная (смысловая) обработка информации в форме, близкой к человеческому мышлению;
  •  развитые коммуникативные способности, позволяющие вести интенсивный диалог с пользователями, в ходе которого обсуждаются, уточняются и разъясняются имеющиеся и приобретаемые системой знания;
  •  формирование запросов к системе и получение ответов (решений задач) на естественном языке, близком к человеческому общению, с широким использованием компьютерной графики, видеотехники и других современных средств интеллектуального интерфейса;
  •  умение решать плохо формализуемые интеллектуальные задачи путем использования эвристических моделей мышления и алгоритмов вывода на знаниях;
  •  способность к самообучению, т.е. к автоматическому пополнению и получению новых знаний на основе накопленного системой опыта анализа и решения задач пользователей;
  •  способность к адаптации (приспособляемости) системы к объективным изменениям предметной (проблемной) области функционирования системы и др.

Основным интеллектуальным свойством СИИ является ориентация на решение трудно формализуемых задач, обладающих одной или несколькими из следующих характеристик:

  •  решаемые задачи не могут быть описаны  в математической форме;
  •  цели не могут быть выражены в терминах математической целевой функции;
  •  не существует алгоритмического решения задач и др.

Классическими примерами трудно формализуемых задач являются попытки математического описания (формализации) процессов функционирования мозга и жизнедеятельности человека, особенно – в непредвиденных и экстремальных ситуациях, как это имеет место, например, в нештатных ситуациях на борту космического корабля. Как отмечалось в разделе 3, характерным примером такой задачи является моделирование подсознательного мышления правого полушария мозга человека и увязка его с моделями сознательного мышлення левого полушария. Созданные при этом модели мышления должны учитывать совместную работу обеих полушарий, поскольку только при этом условии возникает феномен человеческого мышления и поведения.

Предполагается, что будущие СИИ смогут совершать открытия. Так, например, система "Dendral", определяющая состав химических веществ, вывела новое эффективное правило спектрального анализа, никогда прежде не встречавшееся, и проверила его, решая текущие задачи. СИИ смогут также имитировать такие сложные проявления человеческого сознания, как эмоции, если рассматривать их в качестве особого механизма управления поведением системы в условиях экстремальной ситуации.

4.3. Классификация современных систем искусственного интеллекта

В зависимости от назначения, предметной (проблемной) области и класса решаемых задач различают следующие классы СИИ, получивших наибольшее практическое применение в настоящее время.

1) Экспертные системы (ЭС) (Лекция №5) создаются с помощью экспертовпрофессионалов в соответствующих предметных (проблемных) областях, в которых они работают. Знания эксперта используются для создания базы знаний ЭС (Лекция №6) ЭС моделирует мышление эксперта при решении интеллектуальной задачи, которую пользователь ЭС не может точно сформулировать и решить самостоятельно.

2) Нейрокомпьютерные системы являются аналогами систем распознавания образов  (Лекция №1) на современном уровне их развития. Основу этих систем составляет нейрокомпьютер, представляющий собой нейросеть в виде множества процессоров, соединенных между собой в соответствии с имеющейся моделью взаимодействия нейронных клеток человека. В настоящее время в США и Японии создаются транспьютерные нейрокомпьютерыпараллельные нейрокомпьютеры с большим количеством (десятки тысяч) процессоров. Транспьютерная технология – один из наиболее перспективных подходов к аппаратной реализации нейросетей. Основная область применения нейрокомпьютеров сегодня - это задачи распознавания образов промышленного масштаба, например, - идентификация наземных объектов по результатам аэрофотосъемки из космоса.

3) Интеллектуальные системы принятия решений (ИСПР) осуществляют планирование и принятие решений по управлению объектами и процессами в сложных (экстремальных) условиях с применением моделей человеческого мышления и поведения. Примером характерной задачи ИСПР может служить выработка и принятие решений по устранению внештатной ситуации на борту космического корабля. ИСПР эффективно сочетают в себе человеческий интеллект, информационные технологии, интеллектуальное программное обеспечение, а также опыт и знания человечества, накопленные к настоящему времени. ИСПР представляют пользователю возможные варианты решений поставленной задачи с оценкой последствий реализации каждого варианта решения, а в отдельных случаях могут принимать и самостоятельные решения.

4) Робото-технические интеллектуальные системы представляют собой электротехнические устройства, оснащенные интеллектуальным компьютером, которые имитируют человеческое восприятие окружающего мира и предназначены для автоматизации человеческого труда во вредных и опасных условиях деятельности человека.

5) Интеллектуальные инструментальные системы (WorkBench Tools) представляют собой аппаратно-программные комплексы, предназначенные для проектирования, создания, эксплуатационного сопровождения и совершенствования интеллектуальных систем различного назначения (Лекция №14).

6) Мультиагентные системы (МАС) предназначены для оперативного получения информации из различных информационных систем и сетей (главным образом - из Internet) и решения интеллектуальных задач специального назначения. Такой задачей может быть, например, сбор и последующая интеллектуальная обработки информации о финансовом состоянии конкурирующей фирмы. МАС состоят из множества так называемых интеллектуальных агентов, каждый из которых представляет собой программный модуль или программно-исполнительное устройство, предназначенные для решения определенной интеллектуальной информационной задачи. Интеллектуальные агенты способны поддерживать взаимодействие с окружающей программной средой и получать от нее информацию, проявлять собственную инициативу, посылать и получать сообщения от других агентов, вступать с ними во взаимодействие, действовать без вмешательства извне, в том числе – и без вмешательства человека. Негативным примером использования интеллектуального агента является вирус, внедряемый в программное обеспечение той или иной системы с целью организации сбоев в ее работе.

7) Информационно-поисковые интеллектуальные системы (ИПС) отличаются от традиционных ИПС интеллектульной базой знаний, содержащей модели мышления и правила вывода на знаниях, а также способностью формировать соответствующие ответы на запросы пользователя, который не сумел четко сформулировать задание. Для создания ИПС разрабатываются специальные вопросно-ответные логики, основанные на использовании интеллектульных методов классификации и структурирования знаний.

8) Обучающие системы (тьюторы) имеют в своей базе знаний все необходимые знания для организации процесса обучения. Тьюторы работают в интерактивном режиме обратной связи с пользователем. Когнитивная графика тьюторов делает возможным не только текстовое обучение, но и обучение с помощью зрительных образов и мультфильмов, в создании которых участвует тьютор и сам обучаемый.

Наряду с перечисленными выше СИИ в настоящее время интенсивно развиваются (главным образом, в США и Японии) перспективные интеллектуальные системы, которые находятся на стадии становления и не получили пока широкого практического применения. К ним относятся следующие СИИ.

9) Генетические системы базируются на концепциях эволюции (естественного отбора) и используют механизм генетического наследования в природе. В основу функционирования генетических систем положены так называемые эволюционные алгоритмы генетического поиска решения интеллектуальных задач.

10) Нечеткие интеллектуальные системы предназначены для решения интеллектуальных задач с использованием аппарата так называемых мягких вычислений, основанных на методах нечеткой логики, позволяющих формализовать нечеткие знания и обрабатывать их на интеллектуальных компьютерах. Мягкие вычисления применяются, главным образом, в прикладных исследованиях, оперирующих с недостоверной и неполной информацией об исследуемых объектах, процессах и явлениях окружающего мира.

11) Системы управления знаниями предназначены для поиска, анализа, распространения, использования и обработки знаний в отдельно взятой фирме, компании, организации или на предприятии. Основой таких систем является корпоративная память, которая получает информацию из различных источников и по аналогии с человеческой памятью позволяет использовать предыдущий опыт работы, а также избегать повторения ошибок и дублирования знаний.

12) Онтологические системы представляют собой иерархические структуры баз знаний специального назначения, которые называются онтологиями. Они предназначены для поиска, извлечения и накопления так называемых концептуальных знаний, получаемых из различных систем и сетей, главным образом – из системы  Internet. Онтологические системы представляют пользователям более детальную, обширную и релевантную (запросу) информацию о различных областях человеческой деятельности, чем это имееет место, например, в МАС (см. выше).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78624. Эффективность использования основных фондов (основного капитала) на предприятии. Амортизация 24 KB
  Эффективность использования основных фондов основного капитала на предприятии. Амортизация основных фондов есть форма возмещения износа основных фондов путем постепенного переноса ими своей стоимости на произведенный продукт то есть амортизация это денежное выражение физического и морального износа основных фондов. Накапливаемые амортизационные отчисления составляют амортизационный фонд за счет которого производится полное или частичное возмещение стоимости основных фондов. Амортизационный фонд делится на...
78625. Оборотный капитал предприятия и эффективность его использования 34.5 KB
  Наличие у предприятия собственного оборотного капитала его состав и структура скорость оборота и эффективность использования оборотного капитала во многом предопределяют финансовое состояние предприятия и устойчивость его положения на рынке. Эффективное использование оборотного капитала играет большую роль в обеспечении нормальной работы предприятия повышении рентабельности хозяйственной деятельности и зависит от множества факторов. Обобщающим показателем эффективности использования оборотного капитала является его рентабельность Рок...
78626. Прибыль предприятия, ее формирование и использование 53.5 KB
  Прибыль предприятия ее формирование и использование. Прибыль в рыночном хозяйстве является вознаграждением такого специфического фактора как предпринимательство. Вовторых мы не можем трактовать прибыль как своеобразную равновесную цену по аналогии с рынком труда капитала и земли. Предприниматель в результате выполнения этих функций вправе претендовать на определенный доход прибыль.
78627. Организационно-правовые формы предприятия и их развитие в современных условиях 44.5 KB
  Организационноправовые формы предприятия и их развитие в современных условиях Фирма хозяйствующий субъект обладающий экономической самостоятельностью для осуществления производственной деятельности с целью получения прибыли. В настоящее время наибольшее распространение получили следующие формы предприятий организаций: индивидуальные предприятия; товарищества; акционерные общества; объединения предприятий ФПГ; государственные предприятия; смешанные предприятия. Преимущества: быстрая организация предприятия открытие и закрытие;...
78628. Эффективность производственно-хозяйственной деятельности предприятия. Показатели экономической эффективности 38.5 KB
  Эффективность производства – важнейшая качественная характеристика хозяйствования на всех уровнях. Под экономической эффективностью производства понимается степень использования производственного потенциала которая выявляется соотношением результатов и затрат общественного производства. Чем выше результат при тех же затратах чем быстрее он растет в расчете на единицу затрат общественно необходимого труда или чем меньше затрат на единицу полезного эффекта тем выше эффективность производства. Эффективность производства – это показатель...
78629. Производительность труда и ее показатели 27.5 KB
  Производительность труда измеряется количеством продукции вырабатываемой работником в сфере материального производства за единицу рабочего времени или количеством времени которое затрачивается на производство единицы продукции. Повышение производительности труда ведет к увеличению количества продукции производимой в единицу времени...
78630. Себестоимость: структура и пути снижения 29 KB
  Под себестоимостью продукции понимают выраженные в денежной форме текущие затраты предприятия на производство и реализацию продукции. Себестоимость продукции является одним из важнейших качественных показателей эффективности производства который позволяет осуществлять контроль над затратами живого и овеществленного труда и оценивать результаты производственной и хозяйственной деятельности предприятия. Снижение себестоимости продукции способствует увеличению внутрипроизводственных накоплений ускорению расширенного воспроизводства росту...
78631. Трудовые ресурсы и трудовой потенциал страны, региона 36.5 KB
  Подавляющую часть трудовых ресурсов составляет население в трудоспособном возрасте. Основное пополнение трудовых ресурсов происходит и будет происходить в будущем за счет населения моложе трудоспособного возраста. Трудовой потенциал есть совокупность всех трудовых возможностей как отдельного человека так и различных групп работников общества в целом. В отличие от трудовых ресурсов определяющих количество и структуру труда трудовой потенциал характеризует его качество и потенциальные возможности.
78632. Трудовые ресурсы предприятия и эффективность их использования 31.5 KB
  Более развернутое представление о возможностях и способностях рабочей силы дает понятие трудового потенциала как обобщающая характеристика человеческого фактора производства. Вместе с тем понятия трудовых ресурсов рабочей силы и трудового потенциала по существу не нацелены на изучение индивидуальных качеств человека как работника и личности. Поэтому более естественным понятием является человек труда как индивидуализированный элемент трудовых ресурсов владелец рабочей силы обладатель трудового потенциала. Трудовой потенциал...