3. Правила выбора варианта

Вариант контрольной работы определяется по таблице в зависимости от двух последних цифр номера шифра личного дела студента. В колонке таблицы по вертикали расположены цифры от 0 до 9, каждая из которых – предпоследняя цифра номера личного дела. В верхней строке по горизонтали размещены также цифры от 0 до 9, каждая из которых – последняя цифра номера личного дела.

Пересечение горизонтальной и вертикальной линий определяет номера заданий контрольной работы. Например, по последним двум цифрам личного дела (71) находят вариант контрольной работы. На пересечении 7-й строки по горизонтали и 1-го столбца по вертикали. Это задания: 3, 18, 2. Будьте внимательны при выборе варианта. Работа, выполненная не по своему варианту, возвращается без проверки.

4. Методические указания

по ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Приступая к самостоятельному выполнению контрольной работы, студенты должны изучить основные вопросы программы, приведенные выше, пользуясь материалами установочных лекций и рекомендованной литературой. Контрольная работа состоит из шести заданий. Ниже приводится образец выполнения одного из заданий контрольной работы.

1. Структура исследований в области искусственного интеллекта

Научное направление «Искусственный интеллект» зародилось в общем комплексе кибернетических исследований [1]. Развитие средств вычислительной техники, связанное с ним интенсивное совершенствование программирования, расширение областей использования ЭВМ, а также наличие весьма поверхностной аналогии между структурой ЭВМ и структурой мозга человека привели к зарождению двух направлений в исследованиях по искусственному интеллекту.

Первое – назовем его программно-прагматическим – занималось созданием программ, с помощью которых можно было решать те задачи, решение которых до этого считалось исключительно прерогативой человека (распознающие программы, простейшие игровые программы, программы для решения логических задач, поиска, классификации и т. п.).

Второе, которое можно назвать бионическим, интересовалось проблемами искусственного воспроизведения тех структур и процессов, которые характерны для живого человеческого мозга и которые лежат в основе процесса решения задач человеком. Это направление имеет четко выраженный фундаментальный характер, и его интенсивное развитие невозможно без одновременного глубокого изучения мозга нейрофизиологическими, морфологическими и психологическими методами.

Общую структуру исследований в искусственном интеллекте можно представить схемой, изображенной на рисунке 1. В бионическом направлении выделяются три различных подхода.

Рис. 1. Общая структура исследований в искусственном интеллекте

Первый - нейробионический. В его основе лежат системы нейроподобных элементов, из которых создаются системы, способные воспроизводить некоторые интеллектуальные функции. К числу задач, которые, по-видимому, могут быть решены в рамках этого подхода, относится многоканальное (параллельное) распознавание сложных зрительных образов, обучение условным рефлексам и др.

Второй подход – структурно-эвристический. В его основе лежат знания о наблюдаемом поведении объекта, рассматриваемого как «черный» (скорее, «серый») ящик, и соображения о тех структурах (и их свойствах) мозга, которые могли бы обеспечить реализацию наблюдаемых форм поведения.

Наконец, третий подход, интенсивно развивающийся в последнее время, – гомеостатический. В этом случае мозг рассматривается как гомеостатическая система, представляющая собой совокупность противоборствующих (и сотрудничающих) подсистем, в результате функционирования которых обеспечивается нужное равновесие (устойчивость) всей системы в условиях постоянно изменяющихся воздействий среды. Гомеостатические модели подтверждают перспективность этого подхода. Однако в настоящее время еще не существует гомеостатических модулей, которые могли бы рассматриваться как универсальные элементы для создания интеллектуальных систем.

В силу сложностей целей и задач бионического направления в настоящее время доминирующим в искусственном интеллекте является программно-прагматическое направление. При этом подходе не ставится вопрос об адекватности используемых структур и методов тем, которыми пользуется в аналогичных случаях человек, а рассматривается лишь конечный результат решения конкретных задач. Заметим, что в ряде случаев при решении интеллектуальных задач применяются и некоторые бионические соображения, но при этом не они, а конечный результат играет определяющую роль.

В программно-прагматическом направлении также можно выделить три подхода.

Первый подход – локальный или «задачный» – основан на точке зрения, что для каждой задачи, присущей творческой деятельности человека, можно найти способ ее решения на ЭВМ, который, будучи реализован в виде программы, даст результат, либо подобный результату, полученному человеком, либо даже лучший. Разработано много искусных программ такого рода. Типичным примером являются шахматные программы, которые играют в шахматы лучше большинства людей, но в основе их лежат идеи, далекие от тех, которыми пользуются люди при игре.

Второй подход – системный или основанный на знаниях связан с представлением о том, что решение отдельных творческих задач не исчерпывает всей проблематики искусственного интеллекта. Естественный интеллект человека способен не только решать творческие задачи, но при необходимости обучаться тому или иному виду творческой деятельности. Поэтому и программы искусственного интеллекта должны быть ориентированы не только или не столько на решение конкретных  интеллектуальных задач, сколько на создание средств, позволяющих автоматически строить программы решения интеллектуальных задач, когда в таких программах возникает необходимость. Этот подход в настоящее время является центральным в программно-прагматическом направлении.

Третий подход рассматривает проблемы создания интеллектуальных систем как часть общей теории программирования (как некоторый новый виток в этой теории). При этом подходе для составления интеллектуальных программ используются обычные программные средства, позволяющие писать нужные программы по описаниям задач на профессиональном естественном языке. Все метасредства, возникающие при этом на базе частичного анализа естественного интеллекта, рассматриваются здесь лишь с точки зрения создания интеллектуального программного обеспечения, т. е. комплекса средств, автоматизирующих деятельность самого программиста.

С точки зрения конечного результата в программно-прагматическом направлении выделяются четыре больших раздела.

Интеллектуальные программы разбиваются на несколько групп и подгрупп, определяемых типами задач, решаемых этими программами. Общим для игровых программ является широкое использование поисковых процедур и методов решения переборных задач, связанных с поиском и просмотром большого числа вариантов. Эти методы применяются при машинном решении игровых задач, в задачах выбора решений, при планировании целесообразной деятельности в интеллектуальных системах.

Естественно-языковые программы, развитие которых началось с задач машинного (автоматического) перевода, используют результаты и методы искусственного интеллекта, методы общей лингвистики и формальной (структурной или математической) лингвистики. Это сочетание открыло широкие возможности для формального изучения естественного языка, автоматизации морфологического, синтаксического, лексического и во многом семантического анализа предложений на естественном языке, а также анализа связного текста.

Остальные группы программ имеют более конкретный характер. Заметим, что они в значительной степени связаны с формированием общих взглядов на природу творческих процессов и их моделирования. Эти исследования оказывают заметное влияние на те разделы искусственного интеллекта, в которых используется ряд психологических результатов при решении задач.

Работа со знаниями лежит в основе современного периода развития искусственного интеллекта. Всякая предметная (проблемная) область деятельности может быть описана в виде совокупности сведений о структуре этой области, основных ее характеристиках, процессах, протекающих в ней, а также о способах решения возникающих в ней задач. Все эти сведения образуют знания о предметной области. Для решения задач в данной предметной области необходимо собрать знания о ней и создать концептуальную модель этой области. Источниками знаний могут быть документы, статьи, книги, фотографии и многое другое.

Из этих источников надо извлечь содержащиеся в них знания. Этот процесс оказывается достаточно трудным, ибо надо заранее оценить важность и нужность тех или иных знаний для работы интеллектуальной системы. Специалисты, которые занимаются вопросами, связанными со знаниями, называются инженерами по знаниям или инженерами знаний.

В основе интеллектуального программирования лежит создание инструментария, ориентированного на поддержку разработки интеллектуальных программ систем.

Лишь небольшая часть языков программирования ориентирована на задачи искусственного интеллекта. Так, наиболее распространенный язык Лисп отражает ту точку зрения, что основой большинства интеллектуальных задач являются хорошо организованные перебор и поиск. Увеличение крена в область задач логического вывода породило язык Пролог.

Представление о том, что процедуры логического вывода в задачах искусственного интеллекта должны быть дополнены новой конструкцией, в основе которой лежит объект с его свойствами и признаками, привело к появлению так называемых объектно-ориентированных языков, среди которых наиболее известен Смолток. При этом решение задач представляется как манипулирование с понятиями, обобщающими объекты, которые связаны с проблемной областью.

Развитие методов работы со знаниями и форм представления знаний привело к появлению специальных языков представления знаний, например языков KL, KRL, FRL, ориентированных на фреймовое представление, и языка Пилот, в основе которого лежит продукционная модель знаний.

Все виды интеллектуальных программных систем представляют собой практический выход программно-прагмати-ческого направления и предназначены для решения прикладных задач.

Система содержит 13 функциональных блоков, часть которых может быть объединена в функциональные группы. Одной такой группой является интеллектуальный интерфейс, обеспечивающий эффективную связь всей системы с пользователем и внешней средой.

Задание 2. Практическое задание

Листинг разработанной программы и скриншот ее интерфейса. Обязательное условие разработанная программа должна содержать сведения о ее авторе.