Элементы “разумности” в автоматических системах (“биоавтоматы”) и экология

Министерство  образования Российской Федерации.

Санкт - Петербургский  Государственный Электротехнический Университет “ЛЭТИ”

им. В. И. Ульянова (Ленина)

Кафедра  ИЗОС

Реферат по Экологии на тему:

“Элементы “разумности” в автоматических системах (“биоавтоматы”) и экология”

Работу выполнил:

Горбачев  Н.П.

Гр. 8206, ФЭЛ

Работу проверил:

Бойцов А. А.

Санкт-Петербург

2010г.

Содержание:

1. Введение           3

2. Вчера                                                                                                   4

1. Викторианская эпоха                                                                      4

2. Вторая половина XX века                                                              5                         

3. Сегодня                                                                                                6

1. Интеллектуальный ковер                                                               6

2. Мистер Рипли                                                                                 7

3. Экспертные системы                                                                      7

4. Чат-боты                                                                                         11

5. Игровые технологии                                                                     11                                                                    

4. Завтра                                                                                                         13

5. Экологические проблемы отношений людей и ИИ                             14

6. Заключение                                                                                              16

7. Список литературы                                                                              17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Человечество с середины прошлого века воссоздать с помощью автоматических систем  разумные рассуждения и действия, свойственные только человеку. В этой сфере работает экспериментальная научная дисциплина Искусственный Интеллект (ИИ).

Область ИИ стала  развиваться после возникновения компьютеров. Сегодня элементы ИИ используются во множестве областей, от бытовой техники до управления атомными станциями. Развитие ИИ идёт параллельно с ускорением компьютеров и прогрессом в области когнитивной науки. Ожидается, что через несколько десятков лет ИИ достигнет уровня человека, а затем и превзойдёт его.

Нужно быть в  курсе нынешнего развития ИИ. Эта  тема несет в себе многие вопросы  такого рода:[7]

• Если в будущем машины смогут рассуждать, осознавать себя и иметь чувства, то что тогда делает человека человеком, а машину — машиной?
• Если в будущем машины смогут осознавать себя и иметь чувства, возможно ли будет их эксплуатировать или придется наделять их правами?
• Будет ли человек, которому в результате многочисленных медицинских ампутаций заменили 99 процентов тела на искусственные органы, считаться машиной?

Эти экологические  вопросы пока не имеют определенного  ответа. Быть может ответ найдется после создания ИИ.

Условно говоря, развитие искусственного интеллекта можно  разбить на три периода: Вчера, Сегодня, Завтра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Вчера.

Первые автоматы (прообразы роботов) были созданы  ещё в Древней Греции более 2000 лет назад. Сложные механические куклы, способные выполнять причудливые  действия, создавались и в средние  века. Однако, эти устройство нельзя назвать интеллектуальными, ведь они полностью управлялись человеком.

2.1 Викторианская  эпоха[1]

Распространение компьютеров пришлось на вторую половину XX века. Однако ранее, в викторианскую эпоху (60- летний период, пришедшийся на правление в Англии королевы Виктории) были созданы паровые и электрические роботы. Итак, самый первый робот был создан в 1865 году, Паровой Человек (Steam Man) его название (рис.1). Он был изобретен и сконструирован одарённым конструктором — Джонни Брейнерде (Johnny Brainerd). Паровой Человек не был андроидом — скорее, это был паровоз в форме человека. Некоторое описание машины Брейнерда сохранилось:

«Этот могучий исполин был приблизительно трёхметрового роста, ни одна лошадь не могла

Рис.1

сравниться с ним: гигант с  лёгкостью тянул фургон с пятерыми пассажирами. Там, где обычные люди носят шляпу, у Парового Человека была труба дымохода, откуда валил  густой чёрный дым.» В заключении об этом роботе стоит сказать, что вероятнее всего он был собран, но реальной мощью не обладал

Стоит рассказать об еще одном изобретении  Викторианской эпохи. Это робот  Boilerplate (рис.2), созданный в 80-е годы XIX века профессором Арчи Кемпионом (Archie Campion). Boilerplate был задуман как средство бескровного решения конфликтов — иными словами, это был опытный образец механического солдата. Хотя мало известно о том, как он работает, но известно, что 24 июня 1898 года механический солдат впервые участвовал в бою, во время атаки, обратив противника в бегство.

Так же как и предыдущий, этот робот  скорее всего был плодом воображения и мечтаний изобретателей викторианской эпохи.                    Рис.2                                                                                              

     2.2 Вторая половина XX века.[8]

В 1950 британский математик Алан Тьюринг в своей статье «Вычислительная техника и разум» предположил первый и наиболее известный критерий разумности ИИ — Тест Тьюринга. Суть этого теста такова: человек и машина общаются между собой при помощи текстовых посланий. Судья, роль которого, естественно, тоже выполняет человек, по этим посланиям пытается понять, кто есть кто.  Если машина сможет обмануть судью, и заставит его поверить, что она человек, тест считается пройденным.

Первоначальные  прогнозы развития этой области были очень оптимистичны, прежде всего, благодаря ранним успехам. В 1960-х годах удалось продемонстрировать первого промышленного робота (Unimate, 1962), программу, способную проходить IQ тест (ANALOGY, 1963), компьютерного собеседника (ELIZA, 1965), множество программ, способных решать задачи на логику, алгебру, интегральное исчисление.

Вызванные этими  успехами ожидания отражены в фильме Стенли Кубрика «Космическая Одиссея 2001» (1962), обещавшем появление разумного компьютера HAL всего через 40 лет. Но оказалось, что хотя самые сложные для человека (логические) проблемы для ИИ являются довольно простыми, научить ИИ распознаванию образов, пониманию языка и другим лёгким для человека вещам очень сложно. Это вызвало определённое разочарование в обществе и несколько охладило пыл исследователей.

Сегодня можно  сказать, что данная ошибка — переоценка скорости прогресса после того, как  ясна принципиальная возможность решения, и недооценка возможных практических трудностей — была довольно типичной для предсказаний будущего. Тем не менее, прогресс в области ИИ не прекращался: разрабатывались всё новые технологии, находившие применение в самых разных сферах.

Системы классического  ИИ (до 1985) были направлены на решение  логически сложных задач в  простой внешней среде и имели  монолитную централизованную архитектуру.

Поиск решения  задачи был направлен на нахождение правильной последовательности изначально доступных операций. С 1985 на основе практики робототехники начал развиваться поведенческий (behavior-based systems) подход. Эти системы уже были направлены на решение логически простых задач в реальной сложной физической среде. Такие системы многослойны, а каждый слой является относительно автономным и представляет собой «поведение»; все слои (поведения) работают параллельно, но более высокие слои (поведения) имеют больший приоритет. Акцент делается на проведении экспериментов в реальной физической среде, а не в абстрактной умозрительной, как это было в классических системах ИИ (например, игра в шахматы).

 

 

 

3. Сегодня.[8]

Сегодня технологии искусственного интеллекта включают в  себя множество различных подходов. Среди них:

- нейронные сети, работающие на принципах, схожих с работой мозга. Они используются для распознавания речи и рукописного текста, для постановки диагнозов, в финансовых программах и т. п.

- эволюционные алгоритмы — предполагают создание популяции программ, их мутации, скрещивание (обмен частями программ) и тестирование на выполнении целевой задачи. Программы, работающие лучше всего, выживают и после множества поколений получается наиболее эффективная программа.

- нечёткая логика — позволяет компьютеру работать с объектами из реального мира и их взаимоотношениями. С помощью нечёткой логики компьютер может понять такие термины как «близко», «теплее», «почти» и т. д. Поэтому нечёткая логика активно используется в бытовой технике, такой, как кондиционеры и стиральные машины.

На данный момент существует множества разработок, которые  можно назвать искусственным  интеллектом. Некоторые примеры.

3.1 Интеллектуальный ковёр.[2]

Две немецкие фирмы  изобрели напольное покрытие для  офиса будущего. Пока у прототипа  всего три функции: обеспечение безопасности, климат-контроль и навигация. Максимальная плотность размещения чипов — 25 штук на квадратный метр. О его возможностях расскажем на примерах. Представим, что в помещение кто-то проник не как обычно, а через окно или чёрный ход. Ковёр "понимает", что следы ведут откуда-то не оттуда – и всё, включается сигнализация.

Рис. 3

Или если появился пожар, модули умного ковра включат свои светодиоды, показывая спасающимся в дыму людям кратчайший маршрут к запасному выходу.

Но все же, этот ковер не искусственный интеллект. Он представляет собой лишь сеть "вшитых" в покрытие крошечных чипов, подключённых к центральному компьютеру, на котором установлено специально разработанное программное обеспечение. И хотя создатели ковра отмечают, что соединённая проводами сеть чипов способна к самоорганизации (то есть, если один из датчиков по каким-то причинам выйдет из строя, соседние чипы могут находить новые возможности соединиться в обход дефектного участка), что немного напоминает устройство нашего мозга, но все же его нельзя назвать искусственным интеллектом.

 

3.2 Мистер Рипли[4]

Если робот, запрограммирован на решение очерченного  круга задач, то он лишён всяких зачатков искусственного интеллекта. Чтобы достичь  определённых успехов, робот должен уметь самообучаться и делать соответствующие выводы. Созданием такого устройства занимаются в Массачусетском Технологическом институте (Massachusetts Institute of Technology — MIT)

Робота зовут Рипли (Ripley). (Рис.4)

Система наблюдения робота за окружающей действительностью включает в себя стерео-микрофон и цветную  видеокамеру, а также контактные сенсоры. Кроме этого, Рипли оснащён  датчиками усилия, позволяющими не просто фиксировать его положение в пространстве, но и измерять "тяжесть" тех или иных предметов. Ещё одна составляющая Рипли — языковая. Робот воспринимает человеческий язык, постоянно анализируя новые слова, сопоставляя их с

Рис.4

услышанными ранее, и с  увиденным через свои телеобъективы. Более того, создатели надеются, что Рипли окажется способным учеником и сможет осваивать новые языки, не обладая никакими предварительными познаниями, путём самостоятельного анализа их словаря и грамматики на конкретных примерах из личной жизни. Вдобавок, робот, разумеется, оснащён речевым синтезатором. Вся аудиовизуальная информация, получаемая роботом, попадает в главную ассоциативную систему. На этом уровне происходит анализ внешнего мира и установление связей между его различными составляющими. Понятно, что без исчерпывающих наставлений инструктора, сам робот ничего не узнает. Поэтому, для его обучения используется инструментарий лингвистов, педагогов и специалистов по детской психологии (ведь первоначально в "голову" Рипли заложили только алгоритмы обработки информации — и никаких конкретных знаний, в этом отношении он подобен новорожденному).

В результате мы получили то, например, что Рипли может по просьбе оператора взять лежащую перед ним большую синюю подушку. Да ещё и задать человеку уточняющий вопрос: какую именно? — не видишь, что ли — здесь полно больших синих подушек.

Это удивительно, так как никто не внедрял в программное обеспечение робота знание о больших синих подушках, как собственно и само значение этих слов. Также мы получили, что Рипли понимает слово "тяжело" и может оценивать насколько, несколько раз подняв-опустив металлический брусок.

Часто сама структура  языка помогает роботу усвоить новый  термин. По мнению разработчиков, все  нелингвистические аспекты человеческого восприятия, так или иначе, привязаны к тому, как мы говорим.

В итоге можно  сказать, что этот робот является наиболее лучшим примером системы, обладающим искусственным интеллектом.

3.3 Экспертные  системы.[9]

Экспертные  системы (ЭС) это компьютерные программы, способные частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. Разработки таких систем были начаты в 70-х годах прошлого века, а финансирование было получено лишь через десять лет. ЭС является, в общем случае, базой данных с написанной программой, которая позволяет по вводимым данным (в частности симптомам) дать наиболее вероятное решение (вероятную болезнь).