Основные этапы развития исследований искусственного интеллекта

Семинар на тему 14: «Проблема искусственного интеллекта»

Вопросы для обсуждения:

1. Основные этапы развития исследований искусственного интеллекта.

2. Возможности и ограничения моделирования человеческого мышления средствами вычислительной техники.

3. Основные направления современных исследований проблемы искусственного интеллекта.

4. Перспективы изучения искусственного интеллекта.

Основные этапы развития исследований искусственного интеллекта.

Начало искусственного интеллекта.

Предпосылки для создания искусственного интеллекта были заложены классическими философами — Лейбницем, Спинозой и Декартом, основателями рационализма, которые полагали, что в мышлении существуют основные принципы, подобные аксиомам геометрии, и из них знание можно выводить чисто логически дедуктивным методом. Эти философы начали формулировать гипотезу о физической символьной системе, которая станет основой для исследований в области искусственного интеллекта. Технологическими предпосылками к возникновению отрасли знания об искусственном интеллекте послужила первая механическая вычислительная машина — считающие часы Вильгельма Шикарда, сконструированные им в 1623 г., а также созданные впоследствии суммирующая машина Блеза Паскаля (1643 г), и арифмометр Лейбница (1671 г). В 1832 году коллежский советник С. Н. Корсаков предложил новый принцип разработки научных методов и устройств для усиления возможностей человеческого разума и представил серию «умных машин», в конструкции которых впервые были применены перфорированные карты. В 1928 году немецкий математик Давид Гильберт формулирует так называемую «Проблему разрешения»: найти алгоритм, который бы принимал в качестве входных данных описание любой проблемы разрешимости (формального языка и математического утверждения «S» на этом языке) — и, после конечного числа шагов, останавливался бы и выдавал один из двух ответов: «Истина» или «Ложь», — в зависимости от того, истинно или ложно утверждение «S». Алан Тьюринг впервые употребляет понятие «А-машина», сейчас известная как «Машина Тьюринга». Машина Тьюринга — это абстрактная вычислительная машина, созданная для формализации понятия алгоритма. В 1954 году Нильсом Ааном Баричелли был основан еще один подход в области искусственного интеллекта — эволюционное моделирование. При этом подходе решение задач оптимизации и моделирования осуществляется путём случайного подбора, комбинирования и вариации искомых параметров с использованием механизмов, аналогичных естественному отбору в природе (генетический алгоритм).

Золотой век искусственного интеллекта.

1956–1976 годы считаются золотым веком искусственного интеллекта, так как на тот момент не было накоплено никакой научной базы, что делало каждое открытие особенно важным. Искусственный интеллект развивался по двум основным направлениям: математическая логика и нейронные сети. Американский ученый Фрэнк Розенблатт в 1962 году предложил принцип обучения нейронных сетей — обучение на примерах. Также он создал первый нейрокомпьютер, с помощью которого ему удалось распознать рукописный текст. 1965 году Джон Алан Робинсон сформулировал правило резолюций — правило вывода, восходящее к методу доказательства теорем через поиск противоречий. Его работы были решающими в развитии языка логического программирования Пролог, который был создан в 1972 году Аленом Колмероэ и Филиппом Русселем. С помощью этого языка стало возможным описывать различные задачи на языке логики с последующим решением на ЭВМ путем перебора всех возможных вариантов. В это же время появилось понятие нечёткого множества, которое сформулировал Лютфи Заде.

Первая зима искусственного интеллекта

С 1969 по 1980 годы изучение нейронных сетей приостановилось. Это связано с публикацией книги Мартина Лии Мински и Сэймура Паперта. В данной книге авторы подвергли нейронные сети жесткой критике. Одной из самых известных претензий является то, что в процессе исследования вычислительных способностей персептрона они пришли к выводу, что персептрон не может реализовать простейшую логическую функцию XOR (либо-либо). Что, в свою очередь, заставило усомниться в нейросетевом подходе в целом. Период с 1975 по 1980 годы называют первой зимой искусственного интеллекта. Кризис нейронных сетей оказался лишь предвестником грядущих неудач. Причин кризиса было несколько: громко заявленный американским правительством полностью автономный военный вездеход так и не увидел свет; японский проект по созданию супер - компьютера пятого поколения, который, как обещалось, был бы способен вести с человеком полноценный разговор, был закрыт без всяких объяснений.

Возвращение интереса к искусственному интеллекту.

В результате развития экспертных систем в 1980–1984 годы наблюдается возвращение интереса к искусственному интеллекту. Экспертная система — это программа, использующая базу знаний для решения задач в некоторой предметной области. В 80-е экспертные системы начали внедряться в медицине, юриспруденции и других областях, и они стали первым коммерчески успешным направлением искусственного интеллекта. Вторым фактором увеличения интереса к искусственному интеллекту стало развитие нейронных сетей. Были разработаны многослойные нейронные сети, которые, в частности, позволяли реализовать логическую функцию XOR. Благодаря Полу Уэрбосу появились средства обучения многослойных нейронных сетей.

Вторая зима искусственного интеллекта

Затем наступает вторая зима искусственного интеллекта (1984–1993 годы). Она была вызвана завышенными ожиданиями по отношению к экспертным системам, которые, в конце концов, заняли все возможные для их применения области и их распространение остановилось. Инвестирование этой области снизилось. Но основной причиной начала второй зимы считается появление персональных компьютеров, ставшее причиной возникновения потребности в большом количестве программных продуктов. Возникло новое направление развития — компьютерные науки. Компьютерные науки включают большое количество различных направлений, которые ранее изучались в рамках искусственного интеллекта, таких как: теория графов, символьные вычисления, комбинаторика и прочие.

Новая эра

С 1993 года и по наше время длится новая эра искусственного интеллекта. Искусственный интеллект в том виде, в котором он существовал до текущего периода, прекратил свое существование. Если раньше целью ученых, работавших в этой области, было воссоздание человеческого мышления техническими методами, то сейчас цели стали менее амбициозными и более реалистичными. Сегодня термин искусственный интеллект практически не используется, существуют более конкретные термины, такие как: машинное обучение, интеллектуальные системы, конечные автоматы, эволюционные алгоритмы и многие другие. Направления, ранее входившие в область искусственного интеллекта: искусственные нейронные сети, эволюционные вычисления и системы логического вывода, теперь являются самостоятельными направлениями, больше нет той объединявшей их сверхцели — построения искусственного разума. На сегодняшний день наибольший ажиотаж вызывает технология нейронных сетей, лежащая в основе современных беспилотных автомобилей, систем автоматического распознавания голоса и перевода, систем идентификации личности, систем прогнозирования, систем фильтрации и многих других. Оправдают ли они ожидания учёных или мы на пороге очередной зимы искусственного интеллекта покажет время.