Прикладные системы искусственного интеллекта

В результате изучения материала данной главы студент должен:

знать

• • как выстраивать и реализовывать траектории интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования;
• • роль информации в развитии современного информационного общества, какие опасности и угрозы могут возникать в этом процессе;

уметь

• • приобретать с большой степенью самостоятельности новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии;
• • быстро находить, анализировать и грамотно контекстно обрабатывать научнотехническую, естественнонаучную и общенаучную информацию;

владеть

• • способностью осознать социальную значимость своей будущей профессии;
• • навыками разработки архитектур интеллектуальных систем.

Проблемой человеческого интеллекта исследователи занимаются очень давно, хотя попытки структурировать это явление психики, или хотя бы приблизиться к более-менее строгим определениям явлений и процессов, реализующим человеческий интеллект, не всегда результативны. Авторы не являются специалистами ни в физиологии мозга, ни в психологии, ни в классической философии. Тем не менее (или, скорее, в обоснование позиции) мы позволим себе некоторые отступления и цитаты, иллюстрирующие ситуацию в упомянутых областях.

На сегодняшний день в психологии принято считать, что существует некий общий интеллект как универсальная психическая способность познания_у в основе которой может лежать генетически обусловленное свойство нервной системы перерабатывать информацию с определенной прагматикой, скоростью и точностью. Считается, что многие виды умственной деятельности человека, например программирование, занятие математикой, проведение лекций или чтение книг, подобных этой, требуют интеллекта.

С более общей философской точки зрения способность мыслить, познавать — то главное, что отличает человека от других живых и неживых существ. Пьер Тейяр де Шарден пишет: «…Для окончательного решения вопроса о превосходстве человека над животными (его необходимо решить в интересах этики жизни, гак же как и в интересах чистого знания…) я вижу только одно средство — решительно устранить из совокупности человеческих поступков все второстепенные и двусмысленные проявления внутренней активности и рассмотреть центральный феномен — рефлексию. С точки зрения, которой мы придерживаемся, рефлексия — это приобретенная сознанием способность сосредоточиться на самом себе и овладеть самим собой как предметом, обладающим своей специфической устойчивостью и своим специфическим значением, — способность уже не просто познавать, а познавать самого себя; не просто знать, а знать, что знаешь…»¹.

С этой пространной цитатой невозможно спорить, беда в том, что ее трудно понять и, тем более, проверить экспериментально — как узнать, что такое «знание» и знает ли «носитель интеллекта», что он знает, или нет?^[1][2]

К сожалению, до сих пор понимание того, что каждый из нас носит в черепной коробке, но большому счету, вряд ли можно считать достаточно полным. Если говорить о структуре мозга, как носителе интеллекта, то известно, что образующими элементами выступают клетки особого вида — нейроны. Между нейронами существуют физические связи, организованные аксонами, дендритами и синапсами. Доказано, что, но крайней мере одна из форм взаимодействия нейронов реализуется электрохимическим путем, но вопрос, является ли эта форма единственной, остается открытым. Современная ситуация напоминает гипотетическую попытку кроманьонца понять, как устроен персональный компьютер, и что он может делать (что-то жужжит и пощелкивает, можно что-то нажимать и двигать, на экране меняются картинки и нагреваются отдельные части). Впрочем, что говорить о мозге, если мы до сих пор не в состоянии полностью осмыслить механики процесса хождения на двух конечностях.

Мы видим, что понятие «интеллект» для человека определяется косвенно, через предметную область, по некоторым результатам деятельности, а не напрямую указывается, что собой представляет и как реализуется этот аспект психики. Существующие определения, которые можно найти в энциклопедических изданиях, как правило, дают толкование, используя синонимичность и рекурсию. Например, энциклопедический словарь^[3] дает следующее краткое определение.

Интеллект (от лат. intellectus — познание, понимание, рассудок) — способность мышления, рационального познания.

Толковый психологический словарь близок, но отличается большей детализацией в определении.

Интеллект (от лат. intellectus — понимание, познание) — способность к осуществлению процесса познания и к эффективному решению задач, в частности при овладении новым кругом жизненных проблем.

Другими словами, определения ничего не определяют, но могут иногда стимулировать верные ассоциации, само же понятие «интеллект» является весьма расплывчатым и недостаточно адекватным. Невозможно, в частности, понять сущности интуиции, механизма веры, природы других иррациональных отношений (любви, антипатии) и т. д.

В сообществе специалистов по информационным технологиям бытует шутка: «искусственным интеллектом занимаются те, кому недостает естественного». Поскольку в каждой шутке есть доля «шутки», имеет смысл дистанцироваться от несколько одиозного термина и ограничить оптимистические настроения, касающиеся возможности создания «полноценных Големов»^[4] — во всяком случае, мы никаким тайным сакральным знанием не обладаем, и в этой книге нет ничего мистического. Само слово «интеллект» попало в термин «искусственный интеллект» не совсем законно. Дело в том, что исходный оригинальный термин artificial intelligence (см. п. 1.3.2) имеет значительно более мягкий смысл. Слово intelligence все-таки скорее означает «сообразительность», нежели «рефлектирующий разум как фундаментальное свойство человека». Но другой перевод на русский язык предложить трудно и уже поздно, поэтому мы пользуемся существующим переводом, вкладывая в него следующий смысл.

Предметом этой книги является прикладной искусственный интеллект (ИИ), и здесь мы рассуждаем о практически реализуемых и полезных проектах, избегая пикировки в стиле пресловутого «голого петуха» Платона — Диогена ^{[5]. Понятие «искусственный интеллект» созвучно понятию интеллекта естественного, но имеет с последним мало общего. Важно понять, что символический искусственный интеллект не является моделью человеческого мышления[6], так же как, например, резина не является химической моделью каучука, хотя обладает рядом схожих физических свойств. Действительно, программа с искусственным интеллектом использует некоторые алгоритмы, свойственные также и человеческому мышлению (в конце концов, любая программа написана людьми). Однако в реальной жизни человек будет решать ту же задачу иначе, чем это делает программа (производя другие операции, используя другие алгоритмы, задействуя структуры психики, пока что недостаточно изученные, а потому не поддающиеся переводу в математические формулы и программный код). Лобовой подход — изложение «человеческих» алгоритмов «машинным» языком — малоэффективен, как мы увидим в дальнейшем. Другими словами, если мы относим задачу к интеллектуальным, то любое ее решение, по нашему определению, свидетельствует о некотором интеллекте. Если решение добывается программным путем, то эта программа содержит элементы интеллекта.}

Программа, умеющая решать задачи в предметной области, которую традиция относит к интеллектуальным, называется прикладной системой с элементами^ искусственного интеллекта.

Другое определение: прикладная система с элементами ИИ — это программа, алгоритм которой (пока!) нельзя найти в вузовском учебнике. Например, на заре программирования программы, которые могли строить другие программы (первые компиляторы), считались «интеллектуальными». Современные компиляторы не считаются интеллектуальными программами, хотя «знают» про составление программ значительно больше и применяют весьма изощренные алгоритмы решения задач компиляции и оптимизации. Можно приводить и другие примеры. В каждом отдельном случае конкретная прикладная система ИИ — эго ноу-хау создателей такого программного обеспечения, но каждый раз любая новая идея в конкретной предметной области дает существенное продвижение в развитии искусственно-интеллектуальных систем в целом. При этом по мере их прогресса меняются и традиции отнесения предметных областей к интеллектуальной сфере, и оценка степени «интеллектуальности» многих задач. Например, расчет конструкции Эйфелевой башни в конце XIX в. потребовал огромного труда, недюжинного интеллекта и изобретательности, а сейчас подобный расчет может быть выполнен рядовым инженером-конструктором с помощью готового пакета программ быстро, надежно и без особых умственных усилий. Опыт и интеллект инженеров-конструкторов, исчерпывающие знания, но механике, сопротивлению материалов и другим инженерным дисциплинам в значительной степени аккумулированы в современных конструкторских пакетах. Такой пакет, вне всякого сомнения, демонстрирует интеллектуальное поведение, однако мы не считаем его прикладной системой ИИ, поскольку все расчеты в конструкторском пакете выполняются по хорошо известным, заранее заданным однозначным алгоритмам.

Для подкрепления изложенных тезисов и конкретизации основного определения прикладной системы с элементами ИИ рассмотрим примеры предметных областей, типичных для приложений искусственного интеллекта.

• [1] Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М.: Прогресс, 1965.
• [2] «Штирлиц знал, что Мюллер знал, что Штирлиц — русский шпион. Но он не знал, знаетли об этом Мюллер» — анекдот.
• [3] Новый энциклопедический словарь. М.: Большая Российская энциклопедия, 2005.
• [4] 2 Голем — персонаж еврейской мифологии. Человек из неживой материи (глины), оживленный с помощью тайных знаний Каббалы.
• [5] Когда Платон дал определение, имевшее большой успех: «Человек есть животноео двух ногах, лишенное перьев», Диоген ощипал петуха и принес к Платону в школу, объявив: «Вот платоновский человек!». После этого к определению было добавлено: «И с широкими ногтями».
• [6] Ведутся исследования, направленные на моделирование мышления человека в компьютере, именно с целью изучения мышления человека, а не решения интеллектуальныхзадач на компьютере. В этой книге данная тема затрагивается только в некоторых отступлениях. В основной части книги мы рассматриваем не моделирование мышления, а решениеприкладных задач, что подчеркивается использованием прилагательного «прикладной» применительно к искусственному интеллекту.