На главную

 

 

Сайт основан 1 марта 2003 года

= Информация. Информационные процессы. Информационная система =

  • Компьютеры пятого поколения. Ненеймановский тип ЭВМ;
  • Задачи биоэлектроники, оптоэлектроники, роботики, иконики.
  • Задачи искусственного интеллекта.
  • Экспертные системы.
  • Что может и не может ЭВМ?

  • Наука опережает время,
    когда ее крылья раскованы фантазией
    М.Фарадей

    Компьютеры пятого поколения. Ненеймановский тип ЭВМ

    С конца 80-х гг. в истории развития ЭВМ наступила пора пятого поколения машин. Они коренным образом отличаются от машин предшествующих поколений - это видно из структуры ЭВМ пятого поколения, изображенной на рисунке:
    Блок общения обеспечивает интерфейс между пользователем и ЭВМ на языке, близком к естественному.
    База знаний хранит все необходимые для решения задач сведения о той предметной области, к которой эти задачи относятся, т.е. компьютер должен очень много знать и уметь. Поэтому ему нужна чрезвычайно большая оперативная память огромного быстродействия.
    Решатель организует подготовку программы решения задачи на основании знаний из базы знаний и исходных данных, полученных из блока общения. Поэтому компьютер пятого поколения - это многопроцессорная система, широко использующая распараллеливание процесса обработки информации. Для этого в ЭВМ используют метод потока данных, т.е. машина управляется данными. Этот метод отличается от традиционной обработки в машинах фоннеймановской архитектуры, где управление осуществляется программой.
    Переход на нефоннеймановский тип компьютеров требует усовершенствования технологий изготовления элементной базы ЭВМ, памяти, устройств ввода и вывода. Для этого придётся решить ряд фундаментальных проблем в таких новых научных дисциплинах как оптоэлектроника, бионика, иконика, роботика, искусственный интеллект.

    Вернуться к меню

    Задачи биоэлектроники, оптоэлектроники, роботики, иконики.

    Бионика (биоэлектроника) - новейшая отрасль науки и техники, изучающая принципы и методы обработки информации живыми организмами с целью создания интеллектуализированных вычислительных средств, таких как биочип, нейрокомпьютер. Нейрокомпьютер - система нечисловой информационно-логической обработки данных, реализуемых на базе новых принципов, присущих живым организмам и будет использовать в качестве элементной базы - сложные сочетания молекул биологических веществ или искусственных нейронных сетей, состоящих из электронных аналогов нейронов и синапсов. Сверхминиатюрное устройство обработки и хранения информации на основе электронных процессов в биоорганических молекулярных системах называется биочипом.
    Оптоэлектроника - наука, предметом исследования которой является взаимодействие электромагнитного излучения и носителей заряда в веществе, а практической целью - создание чувствительных приемников, хранителей, преобразователей и проводников излучения. Достижения оптоэлектроники уже используются в компьютерах: видеодиск (лазерный диск), лазерный принтер, световое перо, сканер. В будущих компьютерах должны найти применение такие разработки, как волоконно-оптические линии связи, голографические запоминающие устройства.
    Иконика - новое направление использования ЭВМ в области обработки изображений. Работы по иконике преследуют две цели: коррекции качества изображения и автоматическое распознавание образов.
    Роботика (робототехника) - особое научно-практическое направление по искусственному интеллекту, представители которого, ученые и инженеры, изучают и разрабатывают принципы создания комплексов автоматических устройств и соответствующих программ, называемых интеллектуальными роботами.

    Вернуться к меню

    Задачи искусственного интеллекта.

    Искусственный интеллект - это одна из новейших наук, где соединяются интересы специалистов разного профиля: математиков, конструкторов компьютеров, программистов, психологов, лингвистов, нейрофизиологов, физиков и других. Системы искусственного интеллекта - это компьютерные системы, основанные на моделировании деятельности человеческого мозга. Цель исследований в области искусственного интеллекта - создание арсенала процедур, достаточного для того, чтобы ЭВМ могла по постановкам задач находить их решение, т.е. ЭВМ должна уметь оперировать своими знаниями, что применимо для решения любой практической задачи. Какие же задачи стоят перед специалистами, занимающимися исследованиями в области искусственного интеллекта?

    Первая задача. Зрительное восприятие и распознавание образов. Вторая задача. Понимание естественного языка, текста или речи. Третья задача. Выявление закономерностей. Четвёртая задача. Планирование действий. Пятая задача. Представление знаний.

    Знания в основном состоят из моделей. Модель - это информационный эквивалент объекта, созданный для достижения определённых целей. Для введения знаний в ЭВМ созданы специальные языки - неалгоритмические языки программирования (Лисп, Пролог), оперирующие нечисловыми данными - языки ситуационного управления, которые имеют свой словарь, свою грамматику. Различные объекты описываются различными сематическими сетями, но некоторые части разных сетей имеют одинаковую структуру, описывающую типичную, стереотипную ситуацию. Структура, предназначенная для представления стереотипной ситуации, называется фреймом. Например, фрейм "встреча" характеризуется следующими необходимыми параметрами: инициатор, участник, место встречи, время, характер. Когда все эти параметры определены, то фрейм называют фреймом - примером. Обобщением многих фактов является фрейм-прототип. Некоторые параметры этого фрейма не определены полностью и их предстоит ещё выявить. Такие неопределённые параметры фрейма называют слотами - пустые места, которые необходимо заполнять для функционирования фрейма. Наличие слотов стимулирует активность компьютера по их заполнению, которое может быть интерпретировано как "познание" компьютером окружающего мира. Действительно, если знание компьютера представляется в виде семантической сети, то заполнение и составление её, естественно, назвать компьютерным познанием. В практику человеческой деятельности интеллектуальные системы уже внедряются в виде экспертных систем.

    Вернуться к меню

    Экспертные системы.

    Что же такое экспертная система (далее ЭС)? Внешне это компьютерная система, предназначенная для диалогового общения с непрограммирующим конечным пользователем. Этот пользователь ведёт диалог с ЭС только на естественном языке. В процессе такого диалога ЭС "понимает" задачу пользователя, формализует её, составляет программу решения, решает и выдаёт результат пользователю, причём полученные решения, как показывает опыт, бывают не только не хуже, а очень часто и лучше решений, принимаемых отдельными экспертами в этой области. Именно поэтому такие компьютерные системы назвали экспертными. ЭС - это первые системы, которые доказали, что ЭВМ могут быть умнее человека в его области. Для своего нормального функционирования ЭС должна взять на себя функции аналитика и при этом:

    1. Понимать естественный язык, на котором пользователь излагает свою задачу. 2. Уметь построить формальную модель этой задачи, чтобы применить формальные методы решения. 3. Составить программу решения задачи (или в простейшем случае найти эту программу в своём архиве - банке данных). 4. Запустить программу и получить результат. 5. Интерпретировать результат - представить его в форме, доступной и понятой пользователю. 6. Объяснить (при необходимости), как был получен этот результат.

    Из этих шести пунктов только четвёртый традиционный, остальные же имеют прямое отношение к искусственному интеллекту. Согласно функциям ЭС, она должна включать в себя следующие составные части:

    1. Приобретение знаний. 2. Хранение знаний. 3. Обработка знаний. 4. Представление результата. 5. Удобный интерфейс.

    В настоящее время имеется более 150 различных областей, в которых с успехом используются экспертные системы:

    прогнозирование, диагностирование в медицине, в технике, биологии, химии, фармакологии, юриспруденции (АСНИ - автоматизированные системы научной информации, АИС - автоматизированные информационные системы); автоматизация проектирования (САПР - система автоматизированного проектирования); контроль, отладка и ремонт технических систем электронных, механических и химических "конструкций" (ГАП - гибкие автоматизированные производства); автоматизация процесса обучения (АОС - автоматизированная обучающая система); интерпретация, распознавание образов в робототехнике, военной разведке, геологии (ГИС - геоинформационные системы); планирование, организационно-техническое управление и управление в социальной сфере (АСУ - автоматизированная система управление)

    Конкретные экспертные системы появились в результате развития систем искусственного интеллекта и под давлением острой необходимости, связанной с нехваткой специалистов-экспертов, которые смогли бы в любой момент квалифицированно ответить на многочисленные вопросы из своей области. Экспертные системы незаменимы в качестве средств познания. При этом интуиция человека остаётся основной силой в творчестве человека, а ЭС обеспечивает расширение умственных способностей, которые требуются человеку для более продуктивной работы.

    Вернуться к меню

    Что может и не может ЭВМ?

    И всё же, сколько существуют ЭВМ, столько люди задаются вопросом: не получится ли так, что компьютеры превзойдут людей, когда компьютер сможет делать всё, что делает человек, а человек не сможет делать того, что может компьютер. Норберт Винер сравнивал возможности человека и машины так: "На первый взгляд может показаться, что машина обладает рядом очевидных преимуществ. В самом деле, она работает быстрее и с большим единообразием или, по крайней мере, может обладать этими свойствами, если её правильно построить. Цифровая вычислительная машина за один день может выполнить такой объём работ, с которым целой команде вычислителей не справиться и за год, притом работа будет выполнена с наименьшим количеством ошибок. Вместе с тем человек обладает несомненными преимуществами. Не говоря уже о том, что любой разумный человек во взаимоотношениях с машиной считает первостепенными свои, человеческие цели, машина в сравнении с человеком далеко не так сложна, а сфера её действий, взятых в их многообразии, гораздо меньше". Сейчас ЭВМ способна обучаться, понимать человеческий язык, решать сложные математические задачи, логически анализировать ситуации, но тем не менее мы не считаем машину думающей, хотя именно способность к логическим рассуждениям, память и эрудиция, традиционно считаются признаками большого разума.

    Что же ещё должна делать ЭВМ, чтобы можно было сказать: "У компьютера есть мышление, есть интеллект"? Интеллект - это способность мышления, рационального познания. Феномен мышления характеризуется способностью ставить задачу и самопрограммироваться на её решение, способностью мотивировано, то есть целенаправленно изменять программу действий, притом так, что новая программа строго логично не вытекает из старой. В настоящее время вычислительные машины, и вообще любые кибернетические системы, этими свойствами не обладают. Возможно, в результате какого-то технологического открытия кибернетические устройства скачком преодолеют рубеж, после которого к ним по праву можно будет применять эпитет "мыслящие". Но может случиться, что подход к этому рубежу будет лишь постепенным, почти незаметным, ведь еще много лет назад математиками У.Маккалаком и В.Питтсом была доказана теорема, согласно которой вычислительная машина может реализовать любую функцию мозга, если только её можно описать конечным числом слов. Уточняя знание и, соответственно, приближенное описание свойств мозга, наука будет все ближе подходить к порогу "искусственной разумности". Прогресс здесь прямо-таки стремительный. И нельзя забывать слова известного физика-теоретика Ф.Дайсона: "Сущность жизни связана не с субстанцией, а с организацией. Я думаю, что мой разум обязан своим существованием не составу молекул в моей голове, а тому, что они упорядочены".

    Широкое использование компьютерной техники в различных областях человеческой деятельности ставит ещё одну задачу перед создателями компьютерных систем, новых информационных технологий, систем искусственного интеллекта - это надёжность компьютера. Надёжность ЭВМ складывается из показателей надёжности его аппаратных средств и программного обеспечения. Надёжность аппаратных средств определяется надёжностью комплектующих, качеством сборки, правильностью оценивания срока службы. Надёжность программного обеспечения определяется количеством ошибок, пропущенных во время разработки программы, качеством защищённости от неразумных действий пользователя (по англ. - foolsafe, "защита от дурака"). Ошибки при составлении программ почти неизбежны, а тестирование программного обеспечения, чтобы в нём не осталось ошибок, является необыкновенно трудным делом. Поэтому встаёт проблема, как будет реагировать система при сбое, отказе или при неправильных действиях пользователя? Отказ не должен вызывать опасности для окружающей среды, не должен приводить к роковым последствиям. Вообще, при работе с ЭВМ мы должны быть твёрдо уверены в том, что заданная ему цель полностью совпадает с нашими желаниями, а не является несовершенным приближением к ним. В настоящее время ещё не достигнут такой уровень развития ЭВМ, чтобы можно было с уверенностью сказать: всё, что рассчитано на ЭВМ, является верным, и всякое управление с помощью ЭВМ совершенно.

    Более того, до сих пор мы предполагали, что в действиях человека, который общается с компьютером, нет злого умысла, а ошибки или отказы возникают случайно или по недосмотру людей, но уж во всяком случае, не создаются специально. Увы, в последнее время появился новый вид преступлений, который получил название "компьютерные преступления" и относится к классу противозаконных действий, когда человек злонамеренно вмешивается в процесс обработки информации, совершаемой в ЭВМ. Типичными разновидностями преступлений такого рода являются намеренный ввод неисправности в компьютер и умышленное искажение данных, обращающихся в компьютере с помощью различных средств, в том числе с помощью вирусных программ. К компьютерным преступлениям относятся также действия, связанные с кражей информации из накопителей (то ли это информация о денежных вкладах в банках, то ли сведения о человеке, не подлежащие разглашению и т.д.)

    Проблема использования компьютеров в условиях централизованного обращения информации очень серьёзна. Использование ЭВМ привело к таким понятиям, как компьютерная болезнь, видеонаркоман, киберфобия, "информационный вред", "информационная война", "информационная блокада". Поэтому, даже если использование компьютеров служит цели повышения эффективности производительных сил и благосостояния людей, необходимо тщательно проанализировать сопутствующие явления компьютеризации и убедится, что они не создают вредных побочных явлений. Если уж мы пользуемся таким мощным инструментом, нужно это делать умело, не превращая умную компьютерную науку в слепую компьютерную религию. Компьютеры не могут, не должны и не будут заменять человека во всём, ибо мышление человека имеет не только алгоритмическую компоненту, но и эстетическую, этическую, использует ассоциативную память, интуицию, воображение. "Отдаёте же человеку человеческое, а вычислительной машине - машинное. В этом и должна, по-видимому, заключатся разумная линия поведения при организации совместных действий людей и машин." Н.Винер.

    Вернуться к меню

    На главную

     

    Дизайн : WWS corporation & ROKI company.