Структура систем с искусственным интеллектом
Рассмотрим в качестве примера СИИ обобщенную структурную схему производственной системы с искусственным интеллектом (ПСИИ) и структурную схему интеллектуального робота (ИР). ПСИИ представляет собой органичное звено в структуре автоматизированных систем управления производством (АСУП). Основной характеристикой ИР является целенаправленное поведение в изменяющейся среде. ИР является звеном гибких автоматизированных производств.
Рассмотрение обобщенных схем указанных интеллектуальных систем (ИС) позволит точнее выяснить место и роль различных универсальных процедур и методов ИИ, обсуждаемых в последующих главах книги.
Структурная схема ПСИИ изображена на рисунке 1.1 [2]. Такая ПСИИ может решать несколько характерных задач: управление, прогнозирование, мониторинг, диагностика и др. Основным элементом ПСИИ является база знаний (БЗ), в которой хранятся знания о предметной области, представленные в компьютерно интерпретируемой форме.
Рисунок 1.1 – Производственная система с искусственным интеллектом
Знания в БЗ представляются фактами и правилами. Факты – данные, характеризующие конкретные объекты, явления, ситуации предметной области. Применяя правила к фактам, можно получать новые факты, которых не было в системе. Для того чтобы из известных фактов получать новые факты, правила необходимо применять в соответствии с некоторыми принципами управления, которые реализуются машиной вывода.
Важной чертой рассматриваемой ПСИИ, основанной на знаниях, является наличие подсистемы объяснения. Подсистема объяснения позволяет объяснить пользователю, как система пришла к тому или иному выводы, и почему требуются те или иные сведения для продолжения вывода. С одной стороны, это повышает степень доверия пользователя к результатам вывода, а с другой – позволяет когнитологу (инженеру по знаниям) или эксперту оценивать правильность функционирования системы.
Диалоговый интерфейс предусматривает общение с системой на ограниченном естественном языке, графическое отображение информации, а также ввод-вывод речевых сообщений. В качестве пользователя системы может выступать либо оператор, либо производственный процесс. В последнем случае в состав системы дополнительно включают подсистемы видения, измерения и управления. Когнитолог или эксперт осуществляют ввод знаний и их обновление с помощью специальных редакторов. При этом ввод знаний может осуществляться как с помощью указанных средств, так и посредством диалогового интерфейса.
Взаимодействие ПСИИ с распределенными базами данных позволяет получать информацию из других информационных систем, находящихся на различных уровнях иерархии управления производством. В тех случаях, когда для решения задачи требуется выполнять специфические вычисления, основанные на стандартных операциях обработки данных, осуществляется доступ к прикладному программному обеспечению (ПО).
Подсистема обоснования и прогнозирования решений позволяет моделировать последствия выполнения решений, рекомендованных системой, прогнозировать критические ситуации. Используя результаты прогноза, можно корректировать процесс логического вывода.
Большое значение при создании ПСИИ имеют знания. Знания вводятся в систему когнитологом, который получает их в процессе системной работы с экспертом.
Рассмотренная форма представления знаний – в виде набора правил и фактов – одна из возможных моделей представления знаний. В процессе общения с экспертом когнитолог выбирает наиболее адекватную для данного приложения модель представления знаний и соответствующий механизм логического вывода.
Структурная схема рассмотренной ПСИИ является обобщенной. В схемах реальных ПСИИ могут отсутствовать некоторые из рассмотренных блоков. Наличие тех или иных связей в конкретной системе в значительной степени определяется её назначением.
Рассмотренная ПСИИ относится к группе организационноуправляющих систем, используемых при оперативном управлении, контроле качества, планировании и т.д. В этой группе систем выделяют три типа ИС [2]: вопросно-ответные системы, позволяющие взаимодействовать с базами данных на ограниченном ЕЯ; расчетно-логические системы, позволяющие пользователю, не являющемуся специалистом в области вычислительной техники, автоматически выбрать метод решения задачи и формировать программу ее решения в диалоге; экспертные системы – системы-консультанты, аккумулирующие знания и опыт экспертов в той или иной области и позволяющие менее квалифицированным пользователям получать консультации.
Рассмотренная ПСИИ представляет собой гибридную СИИ, вобравшую в себя характерные признаки всех трех типов указанных выше систем.
Интеллектуальные роботы (ИР) относятся к группе робототехнических систем. ИР представляет собой систему, обладающую способностью накапливать и корректировать знания на основе активного восприятия информации о внешнем мире, а также осуществлять целенаправленное поведение на основе накопленных знаний [35]. Обобщенная структурная схема интеллектуального робота изображена на рисунке 1.2 [2,29,35]. В ней указаны три основные подсистемы: восприятия внешней информации, пред- ставления знаний, планирования и исполнения действий. Рассмотрим каждую из этих подсистем.
Подсистема представления знаний обеспечивает накопление и корректировку знаний робота о внешней среде (мире). Форма представления знаний выбирается с учетом конкретного класса задач, решаемых роботом.
Рисунок 1.2 – Структурная схема робота с искусственным интеллектом
В системе знаний робота выделяют абстрактные знания, знания о целях, модель внешней среды. Абстрактные знания – это знания об общих законах, действующих как во внешней среде, так и во внутренней среде робота. Абстрактные знания, как правило, не меняются во времени. Знания о целях – это локальные и глобальные цели функционирования ИР. Модель внешней среды – формализованное описание внешней среды, в которой функционирует робот. Модель может пополняться и корректироваться в процессе функционирования робота с помощью блока ввода и обновления знаний.
Подсистема восприятия внешней информации осуществляет связь ИР с внешней средой. Основная задача этой подсистемы – построение модели текущего состояния внешней среды. Формирование ситуационной модели среды происходит в результате предварительной обработки информации, воспринимаемой сенсорами, ее синтаксической и семантической интерпретации. Источниками информации о внешней среде являются сенсоры различного типа: приемники визуальной и звуковой информации, тактильные, локационные и др. В ходе синтаксической интерпретации формируется описание текущей ситуации во внешней среде на некотором внутреннем языке ИР. Однако смысл воспринимаемых при этом сведений остается нераскрытым. На этапе семантической интерпретации устанавливается смысл поступившей информации, что позволяет построить модель текущего состояния внешнего мира. Отметим, что в ходе построения такой модели используется модель внешней среды, хранящаяся в подсистеме представления знаний ИР.
Подсистема планирования и исполнения действий обеспечивает реализацию программы воздействия на внешнюю среду для достижения целей функционирования робота. Такая программа формируется с учетом сложившейся ситуации и согласно глобальным целям. Планирование действий робота обычно представляется как процесс решения задач. При этом задача и ее решение понимаются в широком смысле. Цель решения задачи состоит в приведении текущего состояния внешней среды к желаемому состоянию. Решение задачи сводится к поиску последовательности действий, обеспечивающих преобразования указанных состояний. Воздействие на внешнюю среду выполняется посредством устройства управления приводом и исполнительными устройствами.
Рассмотренные примеры интегрируют многие функции, выполняемые СИИ различного типа. В следующих главах подробно рассматриваются принципы организации, возможности и характеристики основных функциональных частей СИИ.
Волков С.А.,
докт. техн. наук, проф. СПбГАСУ,
докт. философии
в области психологии и педагогики
Модели творческой деятельности и системы факторов, влияющих на раскрытие задатков
и развитие способностей
Модель творческой деятельности
Модель "Ученый" (рис.1) английского математика К. Зимана, являющаяся одним из приложений теории особенностей Уитни (которая вместе с теорией бифуркаций Пуанкаре и Андронова лежит в основе теории катастроф [1]), позволяет исследовать деятельность творческой личности и отражает основные укрупненные характеристики личности: профессиональное мастерство и увлеченность, которые необходимы для творческой деятельности. Модель представляет собой сборку гладкой поверхности в трехмерном пространстве "техника (профессиональное мастерство) – увлеченность - достижения". Такая сборка описывается нелинейным уравнением четвертой степени. Сборка, показанная на рис.1, достаточно удовлетворительно иллюстрирует наблюдаемые явления, а именно: как меняются достижения, например ученого, в зависимости от изменения его техники и увлеченности. На ней Зиманом выделены зоны "гения" и "маньяка", но, наверное, следует говорить не о зонах, а о путях.
Если увлеченность невелика (путь 1), т.е. нет интереса чаще всего из-за того, что работа не соответствует задаткам, то достижения растут монотонно и довольно медленно. Выдающихся результатов, как правило, не бывает. Если увлеченность велика, то с ростом техники (на перегибе сборки) происходит скачок достижений (путь 2). Это путь “гения”. Если увлеченность растет без роста техники, то неминуем срыв, падение результативности и возможна деградация личности (путь 3) – путь “маньяка”, при этом может наблюдаться и снижение уровня техники (путь 4).
Скачок на пути 2 отражает не только достижения, но и интуицию, являющуюся одним из важнейшим элементов творческой деятельности, в т.ч. числе и в области решения научных и технических проблем. Этот скачок, являющийся нелинейным процессом, иллюстрирует озарение при создании изобретения или новой теории.
Такая интерпретация деятельности достаточно наглядна и подводит к необходимости разобраться в направленности собственных задатков. Только деятельность, соответствующая задаткам и способностям, подкрепленная положительной мотивацией, обеспечивает увлеченность, развивает интуицию и облегчает достижение высокого уровня профессионального мастерства, т.е. способствует активизации потребности познания, процессов учения, приобретения навыков и умений, а самое главное, развивает как общую, так и специальные способности и обеспечивает творческий характер деятельности. Чем выше увлеченность и больше интерес, тем значительней положительная мотивация и больше “всплеск озарения”, более значимо достижение. Но для обеспечения этого эффекта необходимо соответствие деятельности и интересов, а также владение “открытой” методологией.
Факторы и условия раскрытия задатков и развития способностей
Наиболее наглядно обобщенные факторы могут быть систематизированы в виде плоского ориентированного графа (рис.2) [3, 6].
Не следует считать, что данная методика жестко очерчивает условия и цели, не давая свободы для проводящего по ней самоанализ. Цель обобщенной системы факторов – помочь не упустить значимые факторы, способствовавшие или мешавшие развитию творческих задатков и влияющие на формирование личности, а также выявить их взаимосвязи. Наличие подобной системы не ограничивает, а увеличивает свободу за счет охвата комплекса условий как единого целого и за счет раскрепощения в процессе самоанализа, т.к. исключается возможность “потери” отдельных условий. Приведенное обобщение универсально для людей любых типов, с любыми характерами, наклонностями и самыми разнообразными судьбами.
Все обобщенные условия укрупненно разбиты на три группы: 1) внутренние, заключенные в самом человеке (Ч); 2) внешние условия и обстоятельства (У); 3) условия для деятельности (Д), в процессе которой реализуется творческий потенциал и идет развитие задатков и способностей. В этой системе объединены личностный и деятельностный подходы, разделяющие психологию, как единую научную дисциплину. Система целей может быть представлена как вершина тетраэдра, построенного на основании триады условий.
Гармония личностных свойств: знаний (3), индивидуальных особенностей (ИО), направленности способностей (С) – обеспечивает творческую деятельность, включающую: постановку задачи (П), решение задачи (РЗ), получение требуемого результата (Р). Необходима правильная и эффективная организация деятельности на всех этапах при гармонии внешних условий: наличии материально-технической базы (МТБ), успешном внедрении результатов деятельности (ВР), психологической совместимости, обеспечивающей нормальные деловые взаимоотношения в коллективе (В). При этом гармоничен должен быть и комплекс целей: функциональных (Ф), экономических и экологических, что обеспечивает гуманность целей [6, с. 15 – 25]. Цель – это ожидаемый конечный результат, а он многогранен. Направленность стрелок внутрь графа системы – преобладающее направление, но возможен выход из системы не только через (Р) и (ВР).
Конкретные условия, выявленные каждым, выполняющим самоанализ на основе указанных трех групп обобщенных условий, не только позволяют понять, что мешало или способствовало развитию способностей, но и помогают выяснить возможность выполнения целей творческой деятельности. Работа с приведенным на рис.2 графом позволяет не только выявить состояние тех или иных условий или составляющих цели, но и поразмыслить над причинами состояния каждого из факторов и, соответственно, над причинами, которые способствовали или мешали развитию творческого потенциала (задатков) или уже проявившихся способностей. Рефлексия (обращение в прошлое и на себя) позволяет, кроме осознания условий и целей, вспомнить интересы, предпочтения и желания, которые в зависимости от условий не могли проявляться, и собственное внутреннее скрытое отношение к этим интересам и желаниям.
Особый интерес представляют воспоминания об играх, увлечениях и желаниях, имевших место в детстве. Чем более глубокие по времени и содержанию воспоминания, тем больший эффект от них, так как в играх проявляются задатки. В играх заложен один из механизмов стирания стереотипов, что увеличивает поле для творческой деятельности. Через отношение к играм можно определить природные задатки.
Принято считать, что в рефлексии, в основном, отражаются такие позиции: сам человек (индивидуальность), каков он есть в действительности, каким он видит себя (это мнение, как правило, субъективно); представление о том, какие мнения о тебе могут иметь другие, что отражено в группе личностных условий на рис. 2. Целостность взгляда требует включить в рефлексию и условия остальных двух групп, а также наличие и характер целей, которые серьезно влияют как на реализацию творческого потенциала в виде деятельности с конкретным результатом, так и на становление личности. Интересно сопоставление целей и мотиваций, проявлявшихся в детстве, и воспоминаний о реакциях на них окружающих.
Личностные свойства, отраженные на графе (рис. 2), по сути, отражают весь граф. Способности могут проявиться и реализоваться только в деятельности, которая серьезно зависит от ИО, наиболее ярко проявляющихся во взаимоотношениях с окружающим миром. Все вместе это зависит от внешних условий и дополняет наши знания. Верхняя триада формируется на основе прошлого опыта, тогда как моделью настоящего является вся система триад. Личностные свойства каждого человека в настоящем имеют три источника в прошлом. Эти свойства могут быть врожденными, могут быть приобретенными извне (обучение, воспитание, воздействие окружающих людей и среды), а также развиты в процессе деятельности. Все три источника различаются качественно и количественно. Человек является открытой саморазвивающейся системой, на которую оказывает влияние весь комплекс рассматриваемых условий, приводя к разнообразию свойств людей .
Казалось бы, может вызвать недоумение понятие “врожденные знания”. Эти знания передаются от прежних поколений и вначале проявляются на рефлекторном уровне, а затем и в общем комплексе интуитивных знаний. Цивилизованный человек утерял многие из этих интуитивных знаний. Они в большей степени сохранились у людей, находящихся ближе к природе, а также наблюдаются у животных. Эти знания проявляются при создании жилья, в пространственной ориентации, в выборе питания и лекарственных растений, на моторном (двигательном) уровне (например, врожденные умения некоторых животных ходить, плавать сразу после рождения и многие другие проявления, перечень которых был бы очень велик). Проявление этих знаний связано со способностями, задатки которых также являются врожденными. Такое базовое психологическое свойство как темперамент также является врожденным. Но все эти свойства развиваются в деятельности и в зависимости от внешних условий. Принято считать, что темперамент не изменяется, но даже он может изменяться.
Рассмотрим кратко основные виды условий, заложенных в человеке (Ч) и направленных как на деятельность, так и на развитие личности.
База знаний (З) является основой, “строительным материалом” для создания нового в процессе творческой деятельности, и наличие “пробелов” в ней серьезно задерживает процессы раскрытия творческих задатков и реализации способностей.
Индивидуальные особенности (ИО), включающие темперамент, характер, направленность личности, волевые характеристики, эмоциональность, особенности познавательных процессов, определяют склонность к тому или иному виду деятельности и стилю работы. Эти свойства личности изучаются в психологии. Так как деятельность всегда связана с людьми, то представляет интерес ознакомиться со структурой диаграммы личности, предложенной Э. Берном [2], и типологией К. Г. Юнга [7], что позволит глубже понять личностные свойства как свои, так и сотрудников и обеспечить творческую атмосферу в коллективе.
Способности (С) включают общие и специальные способности, которые у различных людей определяется индивидуально каждым. Способности к творчеству обобщенно разделены на три вида: способности к анализу, синтезу и одаренность в проявлении интуитивных знаний (в виде озарений). Такое деление уже намечается в детстве. Есть дети, любящие все разобрать (склонность к анализу), есть любители собирать (склонность к синтезу), а есть искатели нового во всем и непредсказуемые выдумщики (преобладание интуитивности). У детей интуиция проявляется в большей степени, чем у взрослых, но часто с возрастом ослабевает.
Интуиция – это способность целостно охватывать ситуацию или проблему, выпуская промежуточные звенья. Это обобщенные сконцентрированные знания. Все промежуточные этапы, их взаимосвязи и процессы отрабатываются на уровне подсознания, в сознание выводится конечный результат. Аналогично в ЭВМ на монитор и принтер выводится только результат. Именно на основе широты целостного видения проблемы чаще проявляются интуитивные прорывы или озарения, обеспечивающие новизну и полезность технических решений или нестандартность научных разработок. Интуиция – важнейшая составляющая творческого процесса, включающего “анализ – интуитивный прорыв (озарение) – синтез”.
Изобретатель должен иметь способности всех трех видов. После постановки задачи (П), он начинает с анализа известных устройств, способов, веществ, затем – интуитивный прорыв и в завершение – синтез новой разработки, являющейся результатом деятельности (Р). На рис.2 показана прямая связь способностей к творческой деятельности (С) с решением задачи (РЗ). При решении любой задачи проявляются все три этапа творческой деятельности. Когда имеет место преобладание одного из них, то работа остается незавершенной или эффективность результата низка. Эти три способности необходимы для любого вида деятельности, и следует добиваться их гармоничного сочетания.
Внешние условия (У) у нас были и пока остаются с перекосом, разбалансированными. Приоритет в идеологии материализма выдвигал на первое место создание материально-технической базы (МТБ). Это очень важное условие, но не менее важными для обеспечения возможности реализации творческого потенциала являются и другие условия: взаимодействия в социуме (В) и внедрение результата (ВР), пренебрежение которыми привело к застою в развитии МТБ даже при наличии разработок высокого уровня.
Организация взаимоотношений (В) также включает все сферы, и выделение в качестве ведущей одной из сфер всегда приводит к перекосам: монополизму, бюрократизму, конфронтации и т.д., которые не способствуют развитию творческого подхода в трудовой деятельности. В лучшем случае формируется послушный исполнитель, а иногда наблюдается отбывание рабочего времени.
Анализ внешних условий с таких позиций позволяет не только понять часть причин, не давших раскрыться задаткам и ограничивающих проявление способностей, но и помогает понять то, как мы сами можем влиять на эти условия и изменять их для своей деятельности и работы коллектива, для своей семьи, особенно для детей.
В деятельности (Д) трудно отдать приоритет любой из частей триады, но, конечно, все определяет правильная постановка задачи (П). Недопустима “частичная” постановка задачи, например удовлетворение “сиюминутных” потребностей без учета возможных побочных последствий. Так, неправильное или “частичное” решение задачи (РЗ) может быть вредным для здоровья людей или для природы. Традиционно стараются удовлетворить требования функционального назначения. Хотя это и позволяет добиться экономического эффекта, но вредные последствия, в конечном счете, приводят к убыткам, многократно перекрывающим этот эффект. Яркий пример – каракумский канал. Вначале – увеличение урожая хлопка за счет орошения и соответственно увеличение прибыли, а в итоге – засоление почв и высыхающее Аральское море. Эта экологическая катастрофа привела к массовым заболеваниям, трагедиям местных жителей и колоссальным убыткам. Таких примеров можно привести множество.
Отсутствие результата (Р) и его внедрения (ВР) приводит к тому, что творчество угасает. Будет ли художник писать картины, если он будет знать, что никто никогда их не увидит? Не будет, даже если за такую работу ему пообещают хорошую плату. Так же и с изобретательством. Будут ли люди изобретать то, что не внедряется? У нас, когда все было якобы общим, а, по сути, ничьим, и руководители не были заинтересованы в новом. Были ли условия для внедрения? Известно, что внедрялись доли процента отечественных изобретений и сейчас, к сожалению, в основном ориентируются на зарубежные технологии.
Условия мы должны создавать сами, но для этого должны быть правовое обеспечение и психологическая готовность в социуме. Все это требует понимания механизмов появления условий, как мешающих, так и помогающих творческой личности. Гармоничное сочетание условий в каждой группе обеспечивает гармоничность творческой личности, условий и деятельности, цели которой также должны быть гармоничны.
Методически этот этап работы выполняется следующим образом. После уяснения связей, приведенных на схеме (рис. 2), выписываются полученные в результате рефлексии конкретные условия и цели, затем анализируется в соответствии с графом (рис. 2) с установлением всех взаимосвязей между факторами. В процессе анализа условий нужно попытаться понять, какие из них помогали, а какие мешали раскрыться задаткам. Лучше эту работу начинать с личностных факторов и идти по часовой стрелке, затем рассмотреть внешние обстоятельства, а за ними собственную деятельность. Внутри каждой триады наиболее логично рассмотрение начинать с условий, стоящих в вершинах треугольника, связывающего блоки условий, и также идти по часовой стрелке.
В группе “внутренних” личностных условий, действительно, легче начать с анализа базы знаний (3) (эта группа факторов и условий вызывает больше ассоциаций, образов и легче вспоминается). Индивидуальные особенности (ИО) можно выявить по их признакам на основе рефлексии, а также на основе опросников и тестов [4, 5]. После этого легче выявить направленность способностей (С). Аналогично и в остальных блоках условий. Внешние условия (У) проще начать рассматривать с материально-технической базы (МТБ), затем проанализировать условия, обеспечивающие возможности внедрения результатов творческих разработок (ВР), и последними – условия в социуме и организацию взаимоотношений (В). По блоку деятельности (Д) последовательность, отличная от указанной, будет просто нелогичной, так как любая задача (или проблема) начинается с постановки (П), затем идет решение (РЗ) и получается результат (Р). При отсутствии, “частичности” или ошибочности одного или нескольких факторов деятельность и ее результаты будут дисгармоничны, а результат неверен, а возможно и вреден.
Если из триады групп личностных условий направленность способностей и уровень знаний четко связаны с творчеством, то по направленности личности, которая входит в группу (ИО) необходимо дать некоторые разъяснения. Направленность личности, представляющая собою совокупность устойчивых мотивов, серьезно влияет на проявление способностей. Так, альтруизм, способствует проявлению творчества, а эгоизм не способствует развитию творческих задатков и заглушает уже проявившиеся творческие способности. Альтруистов в большей степени интересует как сам процесс творчества, так и результат для других людей, социума, воздействия на природу, а эгоистов – личные выгоды, и они, естественно, чаще (но не всегда) ищут известные традиционные решения и пути, избегая нового, рискованного, то есть не проявляют творческого подхода, даже если способности к этому раскрыты.
Если в процессе рефлексии обнаруживается, что некоторые личностные свойства любой из рассматриваемых групп не направлены на творческий стиль деятельности, и становятся явными причины этого, то следует поработать над корректировкой личностных свойств и изменением условий в настоящем (конечно, в пределах возможности). Такая корректировка может выполняться индивидуально на базе более углубленного изучения психологии личности или с помощью психолога [5, 6].
Условия могут быть как объективными, так и субъективными. Они в значительной степени зависят от: 1) нашего отношения к себе; 2) взаимоотношений в коллективе и нашего отношения к коллективу; 3) отношений к окружающей среде (естественной и рукотворной) и ко всему, происходящему в стране и в мире, т.е. зависят от нашего мировоззрения, стиля деятельности и поведения на производстве и в быту. От первого зависит состояние здоровья (духовного, психического и физического). Второе существенно влияет на желание людей трудиться. Третье – это проблемы экологии в широком ее понимании.
Литература
1. Арнольд В. И. Теория катастроф. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. 128 с.
2. Берн Э. Игры, в которые играют люди. Психология человеческих взаимоотношений. Люди, которые играют в игры. Психология человеческой судьбы. СПб.: Лениздат, 1992. 400 с.
3. Волков С. А. Физические основы рабочих процессов машин для изготовления арматуры железобетонных изделий. СПбГАСУ. СПб., 2001. 125 с.
4. Лучшие психологические тесты/ Отв. Ред. А.Ф. Кудряшов. Петрозаводск: Петроком, 1992. 318 с.
5. Практическая психология: Учеб. для вузов / Тутушкина М.К., Волков С.А., Годлиник О.Б. и др. М.: Изд-во ассоц. строит. вузов; СПб.: Дидактика плюс, 1997. 336с (2-е изд., 1998, 3-е изд., 2000, 4-е изд., 2001. 368 с.).
6. Творческое призвание. Как выявлять свои способности и повышать эффективность работы: науч. - метод. разраб. / С.-Петерб. гос. архитектур.- строит. ун-т; разраб. Волков С.А. – СПб, 1993. – 41 с.
7. Юнг К. Г. Психологические типы. СПб: Ювента, М.: Прогресс – Универс. 1995. 716 с.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Сюда перенаправляется запрос «Интеллектуальная диалоговая система». На эту тему нужна отдельная статья.
Интеллектуа́льная систе́ма (ИС, англ. intelligent system) — это техническая или программная система, способная решать задачи, традиционно считающиесятворческими, принадлежащие конкретной предметной области, знания о которой хранятся в памяти такой системы. Структура интеллектуальной системы включает три основных блока — базу знаний, решатель и интеллектуальный интерфейс[1].
Интеллектуальные системы изучаются группой наук, объединяемых под названием «искусственный интеллект».
В технологиях принятия решений интеллектуальная система — это информационно-вычислительная система с интеллектуальной поддержкой, решающая задачи без участия человека — лица, принимающего решение (ЛПР), в отличие от интеллектуализированной системы, в которой оператор присутствует[2].
Содержание
[убрать]
· 1 Виды интеллектуальных систем
· 2 Литература
· 3 Ссылки
· 4 Примечания
Виды интеллектуальных систем[править | править исходный текст]
· Интеллектуальная информационная система
· Экспертная система
· Расчётно-логические системы
· Гибридная интеллектуальная система
· Рефлекторная интеллектуальная система
К расчётно-логическим системам относят системы, способные решать управленческие и проектные задачи по декларативным описаниями условий. При этом пользователь имеет возможность контролировать в режиме диалога все стадии вычислительного процесса. Данные системы способны автоматически строить математическую модель задачи и автоматически синтезировать вычислительные алгоритмы по формулировке задачи. Эти свойства реализуются благодаря наличию базы знаний в виде функциональной семантической сети и компонентов дедуктивного вывода и планирования.
Рефлекторная система — это система, которая формирует вырабатываемые специальными алгоритмами ответные реакции на различные комбинации входных воздействий. Алгоритм обеспечивает выбор наиболее вероятной реакции интеллектуальной системы на множество входных воздействий, при известных вероятностяхвыбора реакции на каждое входное воздействие, а также на некоторые комбинации входных воздействий. Данная задача подобна той, которую реализуютнейросети[3].
По комбинации воздействий на рецепторы формируются числовые характеристики рефлекторов через промежуточный слой. Связи между слоями обеспечивают передачу некоторой величины (импульса), от элементов одного слоя, к элементам другого. Если суммарная величина (суммарный импульс) на входе некоторого элемента превосходит его пороговое значение, то он передает свое значение (свой импульс) на элементы следующего слоя. По сути, каждый из элементов является моделью нейрона[уточнить].
В отличие от перцептронов рефлекторный алгоритм напрямую рассчитывает адекватную входным воздействиям реакцию интеллектуальной системы. Адекватность реакции базируется на предположении, что законы несилового взаимодействия одинаковы на любых уровнях представления взаимодействующих систем: будь то живые или неживые объекты.
Рефлекторные программные системы применяются к следующим задачам: естественно-языковой доступ к базам данных; оценки инвестиционных предложений; оценки и прогнозирования влияния вредных веществ на здоровье населения; прогнозирования результатов спортивных игр[4].
Модели представления знаний
Важное место в теории искусственного интеллекта занимает проблема представления знаний, являющаяся, по мнению многих исследователей, ключевой. В общем виде модели представления знаний могут быть условно разделены на следующие классы:
1. Концептуальные модели используют эвристический метод, что позволяет при распознавании проблемы уменьшать время для ее предварительного анализа. Концептуальное описание не дает гарантии того, что метод может быть применен во всех соответствующих практических ситуациях. Практическое использование концептуальной модели влечет за собой необходимость преобразования ее в эмпирическую модель.
2. Эмпирические модели – это модели, как правило, описательного характера. Они могут варьировать от простого набора правил до полного описания.
3. Декларативные модели представления знаний основываются на предположении, что проблема представления некоей предметной области решается независимо от того, как эти знания потом будут использоваться. Поэтому модель как бы состоит из двух частей: статических описательных структур знаний и механизма вывода, оперирующего этими структурами и практически независимого от их содержательного наполнения. При этом в какой-то степени оказываются раздельными синтаксические и семантические аспекты знания, что является определенным достоинством указанных форм представления из-за возможности достижения их определенной универсальности. Эти модели представляют собой обычно множество утверждений. Предметная область представляется в виде синтаксического описания ее состояния. Вывод решений основывается в основном на процедурах поиска в пространстве состояний.
4. Процедурные модели представляют собой модели, в которых знания содержатся в процедурах небольших программ, которые определяют, как выполнять характерные действия. При этом можно не описывать все возможные состояния среды или объекта для реализации вывода. Достаточно хранить некоторые начальные состояния и процедуры, генерирующие необходимые описания ситуаций и действий.
При процедурном представлении знаний семантика заложена в описание элементов базы знаний, за счет чего повышается эффективность поиска решений. Статическая база знаний содержит только утверждения, приемлемые в данный момент, которые могут быть изменены или удалены. Общие знания и правила вывода представлены в виде специальных целенаправленных процедур, активизирующихся по мере надобности. Для повышения эффективности генерации вывода в систему добавляются знания о том, каким образом использовать накопленные знания для решения конкретной задачи.
Преимущества процедурных моделей: имеют большую эффективность механизмов вывода за счет введения дополнительных знаний, способны смоделировать практически любую модель представления знаний, имеют большую выразительную силу, которая проявляется в расширенной системе выводов.
Представление знаний в экспертных системах производится с помощью специально разработанных моделей.
1. Логические модели. Классическим механизмом представления знаний в системах является исчисление предикатов. Предикатом или логической функцией называется функция от любого числа аргументов, принимающая истинные значения 1 и 0. В исследованиях по искусственному интеллекту данная модель стала использоваться начиная с 50-х годов.
В системах, основанных на исчислении предикатов, знания представляются с помощью перевода утверждений об объектах некоторой предметной области в формулы логики предикатов и добавления их как аксиом в систему. Знания отображаются совокупностью таких формул, а получение новых знаний сводится к реализации процедур логического вывода. Однако действительность не укладывается в рамки классической логики, потому что человеческая логика, применяемая при работе с неструктурированными знаниями – это интеллектуальная модель с нечеткой структу