|
Реферат: Возможен ли искусственный интеллект (Программирование)
возможен ли ИИ?
Искусственный интеллект: научное направление, в рамках которого
ставятся и решаются задачи аппаратного или программного моделирования тех
видов человеческой деятельности, которые традиционно считаются
интеллектуальными (представление знаний, обучение, общение и т.п.).
Что же такое интеллект вообще? Интеллектом можно называть способность
решать (интеллектуальные) задачи путем приобретения, запоминания и
целенаправленного преобразования знаний в процессе обучения на опыте и
адаптации к разнообразным обстоятельствам.
В этом определении под термином "знания" подразумевается не только та
информация, которая поступает в мозг через органы чувств. Такого типа
знания чрезвычайно важны, но недостаточны для интеллектуальной
деятельности. Объекты окружающей нас среды обладают свойством не только
воздействовать на органы чувств, но и находиться друг с другом в
определенных отношениях. Для того, чтобы осуществлять в окружающей среде
интеллектуальную деятельность, необходимо иметь в системе знаний модель
этого мира.
Я употребил термин интеллектуальная задача. Чтобы пояснить, чем
отличается интеллектуальная задача от просто задачи, необходимо ввести
термин «алгоритм». Алгоритм – точное предписание о выполнении в
определенном порядке системы операций для решения любой задачи данного
класса. Нахождение алгоритмов является естественной целью человека при
решении им разнообразных классов задач. Подобного рода деятельность требует
участия интеллекта человека. Задачи, связанные с отысканием алгоритма
решения класса задач определенного типа, будем называть интеллектуальными.
Таким образом, мы можем перефразировать определение интеллекта
(интеллекта вообще и ИИ) как универсальный сверхалгоритм, который способен
создавать алгоритмы решения конкретных задач.
Может ли машина мыслить? Не совсем ясно, как компьютер может делать что-
либо, чего "нет в программе"? Разве можно скомандовать кому бы то ни было
рассуждать, догадываться, делать выводы?
Противники тезиса о "мыслящих машинах" обычно считают достаточным
сослаться на общеизвестный факт: компьютер в любом случае делает лишь то,
что задано в его программе, – и, следовательно, никогда не сможет "думать",
так как "мысли по программе" уже нельзя считать "мыслями".
Это и верно, и неверно. Строго говоря, действительно: если компьютер
делает не то, что в данный момент предписывается ему программой, то его
следует считать испортившимся.
Однако то, что представляется "программой" человеку, и то, что является
программой для компьютера, – вещи очень разные. Разница заключается в том,
что компьютерные программы состоят из огромного количества гораздо более
мелких, частных команд. Сколь бы смешным ни казалось нам такое мелочное
регламентирование, для компьютера этот способ является единственно
применимым. И самое удивительное – что он дает компьютеру возможность быть
гораздо более "непредсказуемым", чем принято обычно считать!
Мы, однако, вынуждены давать компьютерам подробные инструкции,
определяя малейший их шаг. При этом нам приходится добавлять в программу и
такие инструкции, которые впрямую не относятся к данной задаче.
Именно построение сложных программ на основе детального анализа
мельчайших шагов, из которых складывается процесс мышления у человека, и
составляет один из подходов к созданию «думающих машин».
Многие современные системы обработки информации уже настолько сложны,
что некоторые особенности их поведения просто невозможно вывести из самих
программ – их приходится в буквальном смысле слова исследовать, ставя
эксперименты и проверяя гипотезы. И наоборот – многие черты разумной
деятельности человека, которые на первый взгляд кажутся едва ли не
"озарениями свыше", уже достаточно хорошо моделируются сложными
программами, состоящими из множества простых шагов.
Искусственный разум, конечно, на сегодняшний день ещё не создан, но
программы, решающие интеллектуальные задачи уже существуют. Нужно отметить,
что возможны такие случаи, когда сверх интеллектуальная программа может
делать бесполезные вещи, а умнейшая на первый взгляд не иметь ничего общего
с ИИ.
То, что раньше казалось вершиной человеческого творчества – игра в
шахматы, на сегодняшний день даже не относят к проблеме ИИ. Человек в
процессе игры может выбрать победную комбинацию интуитивно, причем иногда
довольно быстро, даже не рассматривая заведомо ведущих к проигрышу
вариантов. Как и почему это происходит, неясно пока даже крупнейшим
специалистам по изучению человеческого интеллекта, и тем более непонятно,
сможет ли когда-нибудь искусственный разум действовать как человеческий?
Решение этой задачи еще весьма далеко от завершения. Поэтому почти все
шахматные программы, созданные к сегодняшнему дню, построены на основе
распространенного принципа решения компьютерных задач: последовательного
перебора возможных вариантов.
Область ИИ, нашедшее наиболее широкое применение – нейронные сети.
Основная их особенность – это способность к самообучению на конкретных
примерах.
Нейросети предпочтительны там, где имеется очень много входных данных,
в которых скрыты закономерности. Целесообразно использовать нейросетевые
методы в задачах с неполной или «зашумлённой» информацией, а также в таких,
где решение можно найти интуитивно.
Нейросети применяются для предсказания рынков, оптимизации товарных и
денежных потоков, анализа и обобщения социологических опросов, предсказание
динамики политических рейтингов, оптимизации производственного процесса,
комплексной диагностики качества продукции и для многого, многого другого.
Ford Motors Company внедрила у себя нейросистему для диагностики
двигателей после неудачных попыток построить экспертную систему, т. к. хотя
опытный механик и может диагностировать неисправности он не в состоянии
описать алгоритм такого распознавания. На вход нейро-системы подаются
данные от 31 датчика. Нейросеть обучалась различным видам неисправностей
более чем по 800 примерам. «После полного цикла обучения качество
диагностирования неисправностей сетью достигло уровня наших лучших
экспертов, и значительно превосходило их в скорости».
Независимый экспертный совет по стратегическому анализу проблем внешней
и внутренней политики при Совете Федерации НИИ искусственного интеллекта
представил проект "Технология нового поколения на основе недоопределенных
вычислений и ее использование для разработки экспериментальной модели
макроэкономики РФ". Появилась возможность просчитывать исход любого
действия или предложения, касающегося бюджета страны, на много лет вперед.
Система позволяет видеть как изменится доходная часть, дефицит бюджета,
объем промышленного производства в ответ, скажем, на увеличение налогов.
Также можно посмотреть, сколько денег в прошлом году уплыло из бюджета:
электронная машина, по уверению ученых, легко сможет справиться и с такой
задачей. Ей даже не надо будет объяснять понятие "черный нал».
Можно решить и обратную задачу. Например, а что надо сделать, чтобы к
2000 году объем производства увеличился или, скажем, хотя бы не падал.
Машина укажет нижнюю и верхнюю границу значений в том и другом случае для
отпускаемых бюджетных денег по всем параметрам, так или иначе влияющим на
производство.
Кроме того, можно узнать не по гороскопу и без помощи магов возможную
последовательность "критических" и "удачных" моментов в развитии экономики
страны при заданных исходных данных.
Разработчики проекта создали пока лишь демонстрационную модель,
охватывающую около 300 параметров и период от 1990-го до 1999 года. Но для
нормальной работы необходимо не менее 1000 параметров. И такая работа может
быть проведена, если на нее будут отпущены средства. Надо провести
множество прикладных работ, необходимы фундаментальные исследования по
обоим основным составляющим проекта - математической и экономической. Здесь
нужна серьезная государственная материальная поддержка.
Внедрение действующей компьютерной модели макроэкономики и госбюджета
РФ позволит автоматизировать подготовку исходных параметров госбюджета
очередного года, согласование окончательного варианта для утверждения в
парламенте, поддержку, оценку и контроль исполнения бюджета на всех его
этапах. Экономический эффект внедрения модели может оказаться равным
нескольким процентам ВНП.
Так возможен ли всё-таки ИИ? Если под ИИ понимать разумную электронную
машину, способную мыслить подобно человеку, то, скорее всего, нет, по
крайней мере на сегодняшний день. Во-первых, недостаточно изучены
устройство человеческого мышления, механизмы функционирования интеллекта.
Во-вторых, технология ещё не располагает достаточными вычислительными
мощностями для реализации столь сложной системы, и, к тому же, сомнителен
сам факт возможности создания искусственного разума на базе широко
используемых на сегодня машин с двоичным представлением информации.
Если ИИ считать вычислительной программой, решающей интеллектуальные
задачи математически, путём расчленения нестандартной задачи до
элементарных инструкций, то можно сказать, что фундамент искусственного
интеллекта уже заложен, и последний достаточно широко применяется.
Повсеместное использование ИИ создаёт предпосылки для перехода на
качественно новую ступень прогресса, даёт толчок новому витку автоматизации
производства, а значит и повышению производительности труда. Я уверен, что
капиталовложения в дальнейшее исследование и разработку систем ИИ принесут
существенную финансовую отдачу и будут полезны всему человечеству.
Реферат на тему: Возможности пакета MultiVision v.4.5. на уроках химии
W.Schafer, BRD, Martin-Luther-Universitat-Halle-Wittenberg
П.Бенеш, Чешская республика, Прага, педагогический факультет Карлова
университета
Е.Ю.Раткевич, В.П.Недошивин, Г.Н.Мансуров, Московский педагогический
университет
Возможности пакета MultiVision v.4.5. на уроках химии.
Все более широкое использование компьютерных средств обучения в школе
способствует развитию целой индустрии программно-педагогических средств
(ППС): обучающих, контролирующих, познавательных и демонстрационных
программ по различным предметам школьного курса [1,2]. Актуальность
проблемы по использованию компьютеров в образовании [1], заставляет искать
пути ее разрешения. Как показал анализ уровня и практики использования ППС
на уроках химии, проведенный кафедрой химии МПУ в некоторых школах Москвы и
Московской области, учителя химии без энтузиазма относятся к возможности
включения существующих ППС в учебный процесс. Это связано не столько с
отсутствием знаний по основам информатики и вычислительной техники (ОИВТ),
сколько с тем, что при всем разнообразии предложений ППС по химии [3], не
учитывается индивидуальность подхода конкретного учителя при построении
курса, а также уровень требований, предъявляемых к реальному контингенту
учащихся. При компьютеризации предметного обучения следует предоставить
учителю более активную роль при формировании демонстрационного материала,
сопровождающего урок, при подборе заданий для обучающих и контролирующих
программ, при вовлечении учащихся, прошедших курс основ ОИВТ, в процесс
подготовки ППС.
Очевидно, что при изучении химии в школе применение информационных
технологий позволит сделать уроки более интересными и зрелищными, что очень
важно для общеобразовательного курса.
Применение разработанного пакета программ MultiVision (MV) [4,5] при
изучении химии будет способствовать развитию интереса учащихся к этому
предмету, позволит сделать уроки более интересными, доступными, насыщенными
и зрелищными.
Как показали проведенные исследования, использование некоторых
инструментальных средств позволит учителю, не владеющему объективным
программированием, разрабатывать свои авторские учебные ППС. Рассмотрим
возможности пакета MV на примере подготовки учителем демонстрационного
материала по теме “Кинетика химических реакций”.
Пакет MV позволяет пользователю с помощью “мыши” шаг за шагом
воплощать свои замыслы: мультфильмы, для создания которых не требуется
профессиональных навыков; картинки, нарисованные или считанные с помощью
сканера; текст с разнообразным шрифтовым оформлением; звук, воспроизводимый
с высоким качеством. Применяя обучающие программы, можно не только
дополнить традиционный демонстрационный эксперимент, но также
проиллюстрировать то, что невозможно другими средствами в силу различных
обстоятельств (необходимость использовать взрывчатые или ядовитые вещества,
уникальные или дорогостоящие реактивы, показать механизм протекания быстрых
(доли секунды) или медленных (минуты, часы, годы) процессов и др.). При
этом, наряду с качественной демонстрацией той или иной химической реакции,
одновременно, для облегчения и углубления ее понимания, представляется
возможность дать количественный анализ процесса и механизм его протекания.
Прежде, чем приступить к краткому описанию шагов (этапов) работы по
созданию конкретной программы, необходимо изложить основные моменты
подготовки сценария в среде MultiVision. Последовательность выполняемых
операций можно проиллюстрировать следующей схемой (рис.1):
Постановка задачи
Написание учебного сценария
Выбор оформления
Создание мультфильма
Готовый программный продукт
Рис.1.
Среда MV состоит из головного модуля (Designer), в котором оформляется
фон кадра и моделируется последовательность изменений в кадре путем
подключения в сценарий следующих объектов: текст, картинка (или серия
картинок), графики, моменты звукового сопровождения, анимационные объекты
(мультфильмы). Смена событий на экране монитора может происходить путем
ручного управления “мышкой” через активные зоны, выбранные в кадре, или
путем временной синхронизации. Головной модуль позволяет, при
необходимости, вернуться к любому предшествующему состоянию. Мощность
пакета и удобство его использования неподготовленными с точки зрения
информатики пользователями определяется тем, что из головного модуля можно
попасть через системное меню в следующие модули:
- Animator позволяет создавать и редактировать мультфильмы (файлы в формате
ANM);
- Deformer является частью модуля Animator и предназначен для нелинейных
деформаций ключевых кадров мультфильма;
- Imager позволяет создавать и редактировать библиотеки картинок и
мультфильмов (файлы в формате LBR и ANL соответственно);
- Microscope позволяет создавать и редактировать картинки и цветные курсоры
(файлы в формате CUT и CRS соответственно);
- Painter позволяет создавать и редактировать фоны и картинки (файлы в
формате PCI и CUT соответственно). Вы можете импортировать файлы в форматах
PIC, PCX, GIF, BMP, а также сохранять изображения в BMP или PCX-файлы;
- PhotoMaster позволяет создавать и редактировать сканированные файлы в
формате TIFF. Вы можете экспортировать TIFF-файл в PCI-файл;
- Writer позволяет создавать и редактировать текстовую информацию. Вы
можете импортировать документы, подготовленные в MS Word for DOS, MS Word
for Windows, WordPerfect и ASCII-файлы.
Любой объект, подготовленный в выше рассмотренных модулях, может быть
перенесен в головной модуль - Designer.
Рассмотрим фрагмент программы по “Кинетике химических реакций” на
примере какой-нибудь реакции, в результате которой из бесцветных исходных
веществ, после их сливания, образуется окрашенный продукт. При этом о
скорости реакции можно судить не только качественно по изменению окраски
раствора, но и количественно с помощью одновременного построения на экране
монитора графиков зависимости концентрации (С) продукта реакции и скорости
(v) реакции от времени (t)
[pic]
Приведенный на рис.2 вариант разработанной ППС может явиться
прекрасным дополнением к аналогичному реальному эксперименту, сделав его
более наглядным и насыщенным. Для его создания воспользуемся следующими
встроенными модулями пакета МV:
- картинки и графики можно создать (нарисовать) в модуле Painter или
импортировать из других графических редакторов (формат которых приведен
выше);
- надписи и текстовая информация создаются в модуле Writer или других
текстовых редакторах;
- в модуле Animator создаются анимационные объекты (мультфильм), т.е.
эффект сливания жидкостей, окрашивание раствора, построение графиков.
Как известно, скорость химических реакций зависит от целого ряда
факторов - природы реагирующих веществ, их агрегатного состояния, степени
измельчения или величины площади соприкосновения, концентрации и др. Если
при этом не представляется возможным продемонстрировать учащимся
традиционный демонстрационный эксперимент, то целесообразно воспользоваться
современными информационными технологиями.
Рассмотрим следующие реакции:
5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ ( 10CO2( + 2Mn2+ + 8H2O
медленная реакция
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ ( 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
очень быстрая реакция
Ионы Fe2+ и С2О42- обладают способностью обесцвечивать водный
раствор, содержащий перманганат-ион, при комнатной температуре. Поскольку
приведенные реакции протекают с различными скоростями, то и время
обесцвечивания результирующего раствора неодинаково. Это легко показать с
помощью обычного традиционного демонстрационного эксперимента, но при этом
остается открытым вопрос: “Почему скорости этих реакций различны?”. Для
ответа на этот вопрос рассмотренные реакции целесообразно показать на
экране монитора (как в случае рис.2.), где параллельно с обесцвечиванием
раствора продемонстрировать механизм процесса, т.е. воспользовавшись
пакетом MV показать, как образование и разрыв связей в молекулах при
протекании реакции сказываются на ее скорости. В связи с этим необходимо
повторить все те шаги (этапы) работы, которые приведены на схеме рис.1, а
при создании картинок, текстовой информации и самого мульфильма
воспользоваться теми же модулями, которые описаны при формировании
мультфильма, фрагмент которого представлен на рис.2. Для того, чтобы на
экране монитора показать, что реакции протекают с различными скоростями
необходимо при создании мультфильма в модуле Animator установить разное
время обесцвечивания растворов для каждой реакции. Конечно, при написании
данной статьи мы не ставим перед собой задачу научить пользоваться данным
программным продуктом (это можно найти в руководстве по его применению), а
лишь хотим показать возможность использования его при изучении химии.
Реакции, сопровождающиеся взрывом, практически невозможно
продемонстрировать в школе, но здесь к нам на помощь опять приходит пакет
MultiVision. Он позволяет не только самим создавать мультфильмы, но и дает
возможность монтировать видеофильмы из различных кадров или фрагментов
видеосъемок (используется модуль Animator).
Например, можно продемонстрировать кадры взрывов на мукомольной
фабрике или в шахте. Для этого можно воспользоваться картинками из
библиотеки данных пакета MV или создать свою, просканировав их при помощи
модуля PhotoMaster со слайдов, фотографий. Из полученных картинок в модуле
Animator непосредственно создается мультфильм. Использование информационных
технологий (пакет MV) дает возможность не только визуально показать такой
взрыв, но и продемонстрировать процентное соотношение воздуха и пыли (или
газа) на единицу объема, приводящее к взрыву (рис.3.), т.е. показать при
каких условиях вероятность взрыва максимальна.
[pic]
Созданный учебный пакет программ предусматривает также возможность
проверки качества усвоения изученного материала и, в случае необходимости,
его повторения (рис.4.):
[pic]
Для проверки изученного материала на экране монитора высвечивается
кадр (картинка), где представлен вопрос и варианты предлагаемых ответов,
подготовленные в модуле Writer. Варианты ответов обведены в специальные
прямоугольники (или любые другие геометрические фигуры), которые при
составлении сценария были обозначены (заявлены) активными областями экрана.
Поэтому при ответе на поставленный вопрос ученику будет достаточно подвести
курсор “мышки” к прямоугольнику с правильным ответом и щелкнуть левой
клавишей мышки. Если ответ “верен”, то машина выводит соответствующий
комментарий, созданный в модуле Writer, и переходит к следующему этапу в
соответствии с написанным сценарием, в противном случае она дает
возможность повторить слабо усвоенный раздел и исправить допущенную ошибку.
Следует отметить, что результатом использования MV является не простой
набор файлов, а единая программа в исполняемом (*.exe) формате, которая
работает под DOS или MS WINDOWS. Такая программа может переноситься на
любой другой компьютер и распространяться без всяких ограничений.
Применение современных информационных технологий в обучении
существенно дополняет традиционные взгляды на методику преподавания химии,
структуру и организацию учебной деятельности, делает изучение предмета
более интересным, содержательным, зрелищным, что очень важно для методики
преподавания естественных дисциплин в школе, а также освобождает
преподавателя от рутинной работы многократного повторения пройденного
материала со слабо успевающими учениками.
Литература.
1.Ф.Петеркен. Классная комната и современные технологии обучения.
//Информатика и образование. Вып.2.1996. С.130-131.
2.Е.Ю.Тюменцева. MultiVision и MultiVision Pro в учебном процессе.
//Информатика и образование. Вып.2.1995. С.87-96.
3. Т.А.Сергеева. Об использовании персональных ЭВМ в обучении
химии.//Химия в школе. Вып.5.1985. С.64-67.
4.В.А.Урнов, Е.С.Крылова. Мы поможем вам успеть в XXI век. //Информатика и
образование. Вып.6.1993. С.73-82.
5.В.Н.Пронин. MultiVision Pro - год 1995. //Информатика и образование.
Вып.1.1995. С.109-112.
| |
