Повна версія

Головна arrow Інформатика arrow ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СИСТЕМИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ЧАСТИНА I ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СИСТЕМИ, ЗАСНОВАНІ НА ЗНАННЯХ

ОСНОВИ ЛОГІЧНОГО ПРОГРАММУВАННЯ

В результаті освоєння даного розділу навчається буде: знати

  • • цілі та завдання, що лежать в області математичної логіки; вміти
  • • аналізувати проблеми за допомогою дискретних математичних моделей;

володіти

• навичками вирішення завдань, що зводяться до пошуку на дереві рішень.

історичний огляд

Незважаючи на те що обчислювальна техніка - наука молода, ідеї створення штучного інтелекту більше 2000 років. У Стародавній Греції в афінській і деяких інших громадах встановилася демократична форма державного устрою, що висунуло на перший план необхідність переконувати, а не примушувати, з чого народилися ораторське мистецтво і наука логіка. Так, Аристотель побудував приблизно 150 силогізмів, призначених для виконання правильних міркувань, які дозволяли механічно виробляти логічні висновки виходячи з початкових передумов [1]. Силогізми Аристотеля є типовим прикладом дедуктивного виведення (від загального до конкретного), наприклад: «Всі люди смертні. Сократ - людина. Отже, Сократ смертний ». Аристотель вважав, що за допомогою його силогізмів можна буде механізувати міркування.

У XIV ст. почалися спроби практичної реалізації машини для умовиводів. Іспанський поет і філософ Раймонд Лул- лий розробив і виготовив концептуальні колеса (логічну машину Луллия), побудовані на трійчастий логіці і охоплюють поняття з різних областей знань 1 . Обертаючи колеса, на його думку, можна було отримувати нові істини. Правда, число станів машини Луллия було досить обмеженим, тому від неї важко було очікувати дійсно нових знань.

Інші спроби в его час були пов'язані з механізацією арифметичних операцій. Леонардо да Вінчі в 1492 р спроектував, але так і не закінчив будувати 13-розрядний пристрій, що підсумовує з десятізубцовимі кільцями. Перший працюючий варіант арифметичної машини створений Блез Паскаль, який стверджував: «Арифметична машина справляє враження, що здається більш близьким до мислення але порівняно з будь-якими діями тварин» [2] [3] . У 1673 р Готфрід Вільгельм Лейбніц створив чинний механічний калькулятор, який виконує додавання, віднімання, множення і ділення. Він також розробив пристрій для виконання операцій над поняттями, але область його дії була обмежена.

З появою перших електронних обчислювальних машин (ЕОМ) пов'язаний бурхливий і, як виявилося, невиправданий оптимізм з приводу можливості бути реалізованим штучного інтелекту. Цей оптимізм, найімовірніше, був обумовлений тією обставиною, що найперші комп'ютери виконували логічні операції на кілька порядків швидше людини. Так, Алан Тьюринг вважав, що при ємності пам'яті 10 6 біт, тобто 128 кбайт в сучасній метриці, потужність машини буде достатньою, щоб пройти тест, названий його ім'ям (тест полягав в тому, що в сліпому діалозі людина не зможе визначити, хто його співрозмовник - людина або машина). Примітно, що необхідну швидкодію Тьюринг навіть не брав до уваги, мабуть, вважаючи його достатнім. В даний час достатній на думку Тиорінга обсяг пам'яті вже перевищено на 6-7 порядків навіть на домашніх комп'ютерах і в мобільних пристроях, проте створення повноцінного штучного інтелекту все ще залишається справою майбутнього.

Показовим прикладом спроби створення в недалекому минулому інтелектуальної системи, що генерує нові знання, є теорія рішення винахідницьких задач (ТРВЗ). ТРИЗ створена Генріхом Сауловича Альтшуллером в 1950-і рр. [4] [5] По мненік) авторів, ця теорія заслуговує докладного розгляду, оскільки вона досі популярна в інженерної середовищі.

Складність винахідницької процесу полягає в тому, що число шляхів і методів вирішення проблеми дуже велике і пошук оптимального рішення дуже часто неможливий. В основу ТРИЗ Альтшуллер поклав поняття винахідницької ситуації і ідеального кінцевого результату. Ідеальний кінцевий результат зазвичай недосяжний, але як орієнтир він дозволяє відсікати зайві і неефективні шляхи до мети шляхом перетворення винахідницької ситуації в міні-завдання [6] , в якій розглядаються такі пункти:

  • • склад і взаємодія частин системи (зв'язку);
  • • оцінка корисності або шкідливості зв'язків;
  • • які частини системи і зв'язку можна міняти, а які - ні;
  • • які зміни покращують роботу системи, а які погіршують.

Оскільки будь-яка інженерна задача полягає в знаходженні компромісу між суперечливими вимогами, в основі ТРВЗ лежить аналіз протиріч, що класифікуються як адміністративне протиріччя , технічне протиріччя і фізичне протиріччя. Адміністративне протиріччя (відсутність прав, заборони, і т.п.) є найслабшим, оскільки не вимагає винахідництва. Усунення технічних протиріч власне є предметом винахідницької діяльності і вирішується набором стандартних прийомів. Фізичне протиріччя є найбільш проблематичним, оскільки базується на законах природи.

Базу знань (або, по Альтшуллер, інформаційний фонд) ТРИЗ складають стандартні прийоми усунення протиріч і таблиці їх застосування, система стандартів на рішення винахідницьких задач, технологічні ефекти і таблиці їх використання, ресурси природи і техніки і таблиці їх використання.

Система стандартних прийомів налічує 40 основних прийомів, сформульованих на основі аналізу більш 40000 патентів. Система стандартів включає в себе 76 стандартів - комплексів прийомів. Технологічні ефекти поділяються на фізичні, хімічні, біологічні, математичні ефекти, їх загальна кількість вимірюється тисячами. Вибір того чи іншого технічного прийому робиться з використанням таблиць, за допомогою яких виявляється вплив кожного з прийомів на наявні суперечності. Приклад такої таблиці наведено на рис. 1.1.

Таблиця усунення протиріч в ЛРІЗ-65

Мал. 1.1. Таблиця усунення протиріч в ЛРІЗ-65

Високий ступінь формалізації винахідницьких задач в ТРИЗ відразу ж породила бажання створити автоматичного винахідника. Автор ТРИЗ Г. С. Альтшуллер на початку 1960-х рр. створив електромеханічну винаходити машину «Евротрон» (рис. 1.2), яка, правда, не зробила жодного винаходу, використовувалася тільки в цілях вивчення основ ТРВЗ і не отримала подальшого розвитку. Сучасні розробки па базі ідеї ТРИЗ отримали втілення в сімействі експертних систем ТРИЗ-Шанс.

«Евротрон» Г. С. Альтшуллера

Мал. 1.2. «Евротрон» Г. С. Альтшуллера

Незважаючи на великий обсяг бази знань і наявність стандартних методів вирішення завдань, ТРИЗ в основному залишається методикою, призначеної для використання людиною. Згадані рішення ТРИЗ-Шанс в основному зводяться до рекламної і PR-діяльності, де ефект від винаходів не так очевидний.

Неможливість створення повністю автоматичної винаходити машини, на думку авторів, відбувається через те, що постановка задачі ніколи не формалізується на 100%; частина умов завжди залишається прийнятої в контекстному оточенні. У правилах і таблицях ТРИЗ також багато умов і фактори приймаються за замовчуванням. Наприклад, в завданню створення пилососа використовується поняття «повітря» як не потребує пояснень. Тим часом винахідник завжди може витягти з пам'яті і при необхідності використовувати інформацію, що в складі повітря близько 78% азоту, атомна маса якого близько 14, температура

кипіння - 196 ° С і т.п. Опис будь-, навіть найпростішої

завдання з таким ступенем подробиці практично неможливо, так само як і неможливо зробити даний винахід без залучення таких подробиць. Нарешті, розмірність винахідницьких задач при такій кількості вихідних даних і правил перевищить будь-які обчислювальні можливості.

З цього прикладу, ймовірно містить зайві подробиці, можна зробити важливі висновки. Завдання реального світу вимагають формалізації знань, що не відносяться безпосередньо до предметної області, і обсяг таких знань може бути величезним. З цього випливає, що будь-яка, навіть найпростіше завдання в області штучного інтелекту може мати незрівнянно більшу складність, ніж цього очікує той, хто за це завдання береться.

  • [1] Див .: Чанишева А. Н. Аристотель. М .: Думка, 1987.
  • [2] Див .: Бірюков Б. В., Очеретів В. Н. Жар холодних чисел і пафос безпристрасно логіки. Формалізація мислення від античних часів до епохи кібернетікі.М .: Знание, 1977. С. 17.
  • [3] Рассел С., Норвіг П. Штучний інтелект: сучасний підхід. 2-е ізд.М .: Вільямс, 2007.
  • [4] Див .: Ал'тшуллер Г. С., Шапіро Р.Б. Про психології винахідницької твор
  • [5] пра // Питання психології. 1956. Me 6.
  • [6] Див .: Альтшуллер Г. С. Творчість як точна наука. 2-е изд., Доп. Петрозаводськ: Скандинавія, 2004.
 
<<   ЗМІСТ   >>