Современные проблемы создания интеллектуальных автоматизированных информационных систем
Роль интеллектуальных информационных систем в развитии современного общества
Общество | |
Текущее состояние | Перспективы развития |
Неустойчивое развитие (Конференция ООН по окружающей среде и развитию 1992 г.): 1. Вещественно-энергетическое общество. 2. Мощь воздействий человека на природу = Мощь самих природных сил. 3. Угроза глобального кризиса (демографического, экологического, энергетического, сырьевого …). | Устойчивое развитие 1. Информационное общество (основано на знаниях и научной информации). 2. Обеспечение выживания и непрерывного развития человечества. 3. Обеспечение сохранения биосферы (биосфероцентричность). |
Аналог:
Неандертальцы ® Кроманьонцы
Охота + Собирательство ® Скотоводство + Земледелие
Инструмент создания информационного общества (инфосферы) – новые информационные технологии (НИТ).
Основа НИТ – ИАИС (естественно-языковые).
|
|
ИАИС расширили сферу применения ЭВМ: решение неформализуемых или слабо формализуемых проблем (нет алгоритмического решения!) – современная наука и техника.
Пример 1. Анализ и обработка данных об изменениях климата на планете, перспективы глобального потепления и др. катаклизмы – суперкомпьютер NEC Earth Simulator: 5104 процессора, 35.6 трлн. операций в секунду (87 % от предполагаемой скорости), 5 (пять!) лет разработки и строительства, $400 млн.
Пример 2. Проекты распределенных вычислений. Поиск разумных радиосигналов из космоса. Анализ сотен миллионов лекарств, перспективных в борьбе с раком.
"Разработка программы, которая будет выполнять сложную статистическую обработку данных, нельзя рассматривать как исследование в области искусственного интеллекта, какие бы сложные алгоритмы в ней не использовались".
Искусственный интеллект @ науки о познании (психология, логика, лингвистика).
"Впервые после фундаментального пересмотра картины мира, связанного с именами Коперника и Дарвина, разработка методов искусственного интеллекта возвращает нас к вопросу о месте человека в природе".
Центральная проблема – проблема представления и приобретения знаний.
Концепция устойчивого развития – изучение функционирования сознания и структуры знаний человека, его интересов и целей его деятельности (когнитивного аспекта развития человека). Переориентация сознания и интересов людей на новые ориентиры и цели, отказ от многих потребностей, которые до сих пор считались общепринятыми (и снова аналог с неандертальцами и кроманьонцами).
Вывод: важность ИАИС определяется:
|
|
1) их ориентированностью на слабоструктурированные и слабоформализованные проблемы;
2) их ориентацией на знания и когнитивный характер моделируемых и автоматизируемых ими структур и процессов.
Основные проблемы практики создания интеллектуальных информационных систем
информационный система иерархический универсум
ИАИС "не всесторонне охватывают человеческие потребности" и не вплетены "органически в живую ткань человеческого общества".
Главная задача – не повышение производительности ЭВМ, а в том, чтобы ее работа основывалась на идее антропоцентризма – чтобы сделать процессы, происходящие в системах, понятными для людей, иначе человек не сможет управлять ими (системы управления АЭС, военные системы предупреждения …).
Проблемы применения естественного языка:
1. Диалоговый компонент ИАИС использует меню, шаблоны, заготовки фрагментов фраз и т.п.
2. Аналитик (инженер по знаниям) должен дать толкование естественноязыковых элементов в терминах формального языка.
3. Функционирование основной части системы (представление и манипулирование знаниями) осуществляется с помощью формализмов, недоступных конечному пользователю.
4. Проблема выбора формализма для представления знаний.
Организация БЗ отличается от структуры знаний человека: соотношение "поверхностных знаний" и "глубоких (глубинных) знаний".
Поверхностные знания | Глубокие знания |
Основаны на опыте работы или получены от наставников, из практических руководств, инструкций. | Включают знания о первопричинах и взаимосвязи явлений, а также отношениях между объектами. |
Используются для решения несложных, часто встречающихся задач. | Используются для поиска решений в ситуациях, возникающих впервые. |
Современные ИАИС в основном наполняются поверхностными знаниями, специфическими для каждой ПО.
"Суть информационной технологии, воплощенной в интеллектуальной системе, можно выразить сравнением "работает как человек". …Однако ни один специалист, имеющий опыт работы с этими системами, никогда не скажет, что они способны моделировать поведение людей или хотя бы работу человека в некоторой узкой предметной области"
Вывод: Основная практическая проблема – приближение ИАИС к человеку, обеспечение нового (человеческого) уровня взаимопонимания в системе "человек-машина" на всех этапах разработки и эксплуатации.
Фундаментальные теоретические проблемы интеллектуальных информационных систем
Практическая проблема | Фундаментальная проблема |
Ограниченность информационной коммуникации | Создание ЭВМ по принципу такой кибернетической и коммуникационной системы, какой является сам человек |
Обеспечение понимания работы ЭВМ | Научиться организовывать ее работу по образу и подобию работы человеческого мозга. Способ представления решения задачи должен быть понятен человеку и описываться знакомыми понятиями |
Метод решения – максимальное использование в ИАИС естественного языка.
Задача создания средств общения на понятийном уровне ("концептуальный интерфейс"), с помощью которых машины и люди могли бы обмениваться знаниями в доступном человеку виде (в форме понятий!).
Принципы, заложенные в основу ИАИС должны соответствовать принципам организации интеллектуальной деятельности человека.
Роль когнитивных исследований – изучение и моделирование человеческих знаний и когнитивных процессов (принятия решений, обучение, восприятие, запоминание, использование естественного языка …).
Главная цель когнитологии – понять общие закономерности наших знаний.
Первоочередная научная проблема – проблема представления знаний.
|
|
Суть проблемы представления знаний – найти способ выражения общих закономерностей нашего мира.
Проблема представления знаний сводится к проблеме концептуального моделирования ПО.
Определение. Концептуальная модель – модель ПО, состоящая из перечня всех понятий, используемых для описания этой ПО, вместе с их свойствами и характеристиками, классификации этих понятий по типам, ситуациям, признакам в данной ПО.
Основа концептуального моделирования – концептуальный анализ.
Цель концептуального анализа – выявление элементов ПО, их свойств и взаимосвязей.
Процедура не формализована (!). Используемые методы:
1. Методы экспертных оценок (снижают субъективность).
2. Методы системных исследований (системный и классификационный анализ) – помогают организовать плохо структурированное знание.
Задача классификационного анализа – отражение и выражение логическими средствами отношений между классами, т.е. родовидовых отношений, существующих в естественных системах и отображенных в естественном языке.
Вывод: Ключевая научная проблема при разработке ИАИС – проблема концептуального классификационного моделирования.