Информация в живой природе и технике

Искусственный интеллект

Одно  из самых загадочных явлений –  распознавание человеком образов. Человек может узнать в толпе  другого человека или его голос  по телефону.

Человек распознает образы в течение всей жизни: он сравнивает увиденные и  услышанные образы с хранящимися  в его памяти и опознает знакомые. В соответствии с этим он принимает  решения о своих действиях. Этот процесс представляет собой одну из самых сложных загадок человеческого  мозга, на исследование которой уже  потрачены многие годы и значительные научные силы. Знать механизмы  распознавания образов очень  важно для работы по созданию искусственного интеллекта и автономных роботов.

По  мере продвижения работ в области  искусственного интеллекта появляются новые его определения. Одно из самых  полных принадлежит М. Мински: искусственный  интеллект – «это наука по созданию машин, которые могут делать то, что  им позволяет делать уровень человеческого  интеллекта».

Начало  работ по созданию машин, обладающих искусственным интеллектом, стимулировал Н. Винер своей книгой «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», появившейся в 1948 г. Он выдвинул принцип обратной связи, заключающийся  в использовании информации, поступающей  из окружающей среды, для изменения  поведения машины. В своей книге  Винер доказывал, что благодаря  обратной связи все живое приспосабливается  к окружающей среде и добивается своей цели.

В ходе исследований Винер увидел глубокую аналогию между поведением машин  и живых организмов в их приспособлении к изменениям в окружающей среде с помощью универсального механизма обратной связи – общего для техники и живой природы. Принцип обратной связи в технике, например, используется в автоматических регуляторах температуры, давления и т.п.

Между нервной системой и вычислительной машиной Винер установил следующую  аналогию: важнейшей функцией обеих  является память, «способность сохранять  результаты прежних действий для  использования в будущем». Он отметил, что существует память, необходимая  для выполнения текущих процессов, например, умножения. При этом промежуточные  результаты не имеют ценности после  завершения процесса и должны уничтожаться. Такая память должна позволять быструю  запись, считывание и стирание. Но существует память, предназначенная служить  частью архива (постоянной записи) машины или мозга и составлять основу будущего поведения.

В то же время Винер увидел различия. Машина предназначена для выполнения многих последовательных программ, ее память может быть очищена при  переходе от одной программы к  другой, а мозг в нормальных условиях никогда не очищается от своих  прошлых записей.

Говоря  о памяти, Винер отмечает, что  «хороший способ построить кратковременную  память- это заставить последовательность импульсов циркулировать по замкнутой  цепи до тех пор, пока эта цепь не будет очищена внешним воздействием». Весьма правдоподобно, что это и  происходит в нашем мозгу при  хранении импульсов, относящихся к  так называемому мнимому настоящему. Этот способ был воспроизведен в  вычислительных машинах.

Таким образом, Винер указал способ построения схем оперативной памяти с помощью  обратной связи.

В 1943 г. нейрофизиолог У. Маккаллох  и математик У. Питтс разработали  теорию деятельности головного мозга. Основываясь на результатах изучения нейронов, они предложили гипотезу: нейроны можно упрощенно рассматривать как устройства, работающие в двоичном коде. На основе этой гипотезы они построили схему сети электронных «нейронов», способную выполнять любые числовые и логические операции. Конечную цель своих исследований Маккаллох и Питтс видели в создании «адаптивной сети», «самоорганизующейся системы» или «обучающейся машины». Эти устройства должны уметь следить за окружающей средой и с помощью обратной связи изменять свое поведение.

Механизм  распознавания является одной из самых сложных задач в области  искусственного интеллекта. При решении  подобных задач важно изучение механизма  извлечения знаний из долговременной памяти. У человека этот процесс  происходит с помощью ассоциаций. Исследователи искусственного интеллекта пытаются создать нечто похожее. При решении задач приходится перебирать огромное число вариантов. При этом возможны три типа действий: случайный поиск, полный перебор  и так называемый эвристический  поиск.

Любое действие по поиску знаний заставляет перебирать дерево решений. Его называют так потому, что с каждым шагом поиск «ветвится» на новые варианты. При случайном поиске никакого метода поиска нет, все делается по принципу «если повезет». Но вероятность такого везения ничтожно мала, поэтому эффективность этого пути близка к нулю.

Полный  перебор по заранее намеченному плану, безусловно, ведет к цели, но число вариантов может быть столь огромно, что время поиска может приближаться к бесконечности. Ярким примером такого перебора является игра в шахматы. Поэтому шахматисты ограничиваются перебором вариантов только на несколько ходов вперед. Чем глубже перебор, тем лучше играет шахматист. Ведь при этом он перебирает в памяти не только возможные варианты, но и множество уже встречавшихся комбинаций в партиях других шахматистов, известных данному игроку.

Но  не только в этом заключается сила игрока. Каждый из шахматистов вырабатывает свои приемы, ведущие к правильной оценке каждой позиции и партии в  целом. Творческий подход моделируется при эвристическом поиске.

При эвристическом поиске в каждой его точке применяются эвристики – правила, облегчающие результативность каждого варианта с точки зрения скорейшего достижения цели. Эвристики являются своеобразной заменой ассоциаций для компьютера.

«Шахматные  программы» являются важной частью работ  по созданию искусственного интеллекта, т.е. способности робота воспринимать и оценивать обстановку, а затем  принимать самостоятельные решения  в меняющихся условиях.

По  прогнозам ученых, в этом веке появятся роботы, которые смогут соперничать  по своим способностям с человеком. Пока интеллектуальные возможности  современных персональных компьютеров  находятся на уровне насекомого, но через несколько десятков лет, возможно, сравняются с млекопитающими. Будут  ли компьютеры способны производить  себе подобных и самостоятельно развиваться? Самые смелые футурологи надеются, что с использованием биологических  технологий интеллект человека сольется с искусственным. 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 
 

Тема:Информационные технологии  в живой природе  и технике. 

Выполнила ученица 8 «в» класса

МБОУ  «СОШ»№ 10

Замошец Кристина 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2011 г.