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

54 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

81545. Токсичность кислорода: образование активных форм кислорода (супероксид анион, перекись водорода, гидроксильный радикал) 132.6 KB
  К активным формам кислорода относят: ОН гидроксильный радикал; супероксидный анион; Н2О2 пероксид водорода. Активные формы кислорода образуются во многих клетках в результате последовательного одноэлектронного присоединения 4 электронов к 1 молекуле кислорода. Конечный продукт этих реакций вода но по ходу реакций образуются химически активные формы кислорода.
81546. Повреждение мембран в результате перекисного окисления липидов. Механизмы защиты от токсического действия кислорода: неферментативные (витамины Е, С, глутатион и др.) и ферментативные (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза) 114.75 KB
  Активация перекисного окисления характерна для многих заболеваний: дистрофии мышц болезнь Дюшенна болезни Паркинсона при которых ПОЛ разрушает нервные клетки в стволовой части мозга при атеросклерозе развитии опухолей. Изменение структуры тканей в результате ПОЛ можно наблюдать на коже: с возрастом увеличивается количество пигментных пятен на коже особенно на дорсальной поверхности ладоней. Этот пигмент называют липофусцин представляющий собой смесь липидов и белков связанных между собой поперечными ковалентными связями и...
81547. Биотрансформация лекарственных веществ. Влияние лекарств на ферменты, участвующие в обезвреживании ксенобиотиков 105.66 KB
  Гидрофобные соединения легко проникают через мембраны простой диффузией в то время как лекарственные вещества нерастворимые в липидах проникают через мембраны путём трансмембранного переноса при участии разных типов транслоказ. Следующие этапы метаболизма лекарственного вещества в организме тоже определяются его химическим строением гидрофобные молекулы перемещаются по крови в комплексе с альбумином кислым агликопротеином или в составе липопротеинов. В зависимости от структуры лекарственное вещество может поступать из крови в клетку...
81548. Основы химического канцерогенеза. Представление о некоторых химических канцерогенах: полициклические ароматические углеводороды, ароматические амины, диоксиды, митоксины, нитрозамины 135.77 KB
  В покоящихся клетках ДНК двухспиральна и азотистые основания защищены от воздействия повреждающих агентов. Первичные или вторичные эпоксиды обладая высокой реакционной способностью могут взаимодействовать с нуклеофильными группами в молекуле ДНК. Метаболизм нитрозаминов микросомальной системой окисления приводит к образованию иона метилдиазония который способен метилировать ДНК клеток индуцируя возникновение злокачественных опухолей лёгких желудка пищевода печени и почек Основным продуктом взаимодействия нитрозаминов с ДНК клетки...
81549. Особенности развития, строения и метаболизма эритроцитов 107.69 KB
  Эритроциты - высокоспециализированные клетки, которые переносят кислород от лёгких к тканям и диоксид углерода, образующийся при метаболизме, из тканей к альвеолам лёгких. Транспорт О2 и СО2 в этих клетках осуществляет гемоглобин, составляющий 95% их сухого остатка. Организм взрослого человека содержит около
81550. Транспорт кислорода и диоксида углерода кровью. Гемоглобин плода (HbF) и его физиологическое значение 152.69 KB
  Поэтому в легочных капиллярах происходит насыщение крови кислородом а в тканевых капиллярах где парциальное давление кислорода резко снижено осуществляется отдача кислорода тканям. Содержание гемоглобина в крови здорового человека составляет...
81551. Полиморфные формы гемоглобинов человека. Гемоглобинопатии. Анемические гипоксии 135.14 KB
  Гемоглобинопатии. Анемические гипоксии Гемоглобины взрослого человека В эритроцитах взрослого человека гемоглобин составляет 90 от всех белков данной клетки. Гемоглобин А основной гемоглобин взрослого организма составляет около 98 от общего количества гемоглобина тетрамер состоит из 2 полипептидных цепей α и 2 β 2α2β.
81552. Биосинтез гема и его регуляция. Нарушения синтеза тема. Порфирии 175.5 KB
  Нарушения синтеза тема. В костном мозге гем необходим для синтеза гемоглобина в ретикулоцитах в гепатоцитах для образования цитохрома Р450. Первая реакция синтеза гема образование 5аминолевулиновой кислоты из глицина и сукцинилКоА идёт в матриксе митохондрий где в ЦТК образуется один из субстратов этой реакции сукцинилКоА. В цитоплазме проходят промежуточные этапы синтеза гема: соединение 2 молекул 5аминолевулиновой кислоты в молекулу порфобилиногена дезаминирование порфобилиногена с образованием гидроксиметилбилана...
81553. Распад гема. Обезвреживание билирубина. Нарушения обмена билирубина—желтухи: гемолитическая, обтурационная, печеночно-клеточная. Желтуха новорожденных 167.22 KB
  Обезвреживание билирубина. Нарушения обмена билирубина желтухи: гемолитическая обтурационная печеночноклеточная. Биливердин восстанавливается до билирубина NDPHзависимым ферментом биливердинредуктазой. При распаде 1 г гемоглобина образуется 35 мг билирубина а в сутки у взрослого человека примерно 250350 мг билирубина.