Введение
По мере развития техники и материального производства наблюдается рост числа неформализуемых или не четко формализуемых проблем, для решения которых не существует строгих математических подходов. Дисциплину, изучающую возможности и методы создания систем для решения задач, которые требуют определенных интеллектуальных усилий при выполнении их человеком, называют искусственным интеллектом. Системы искусственного интеллекта, решающие задачи по обработке знаний и при этом проявляющие черты, сходные с чертами естественного интеллекта, принято называть интеллектуальными системами.
Примечание 1
Применительно к системам автоматического управления различают понятия интеллектная система, понимая под этим названием систему без целеполагания, и интеллектуальная система, т.е. система с целеполаганием, формированием новых понятий и отношений в развиваемой модели мира. При такой интерпретации интеллектная система может быть автоматической, а интеллектуальная система в настоящее время - только автоматизированной (т.е. человеко-машинной).
Термин искусственный интеллект (artificial intelligence) предложен в 1956 г. в Стэнфордском университете (США). Но история искусственного интеллекта имеет далекую предысторию.
Впервые идею создания искусственного разума, подобного человеческому мозгу, высказал в XIV веке Р.Луллий (ок.1235-ок.1315). В XVIII в. Г.Лейбниц (1646 — 1716) и Р.Декарт (1596 — 1650) независимо друг от друга продолжили попытки создания искусственного интеллекта на основе классификации понятий всех наук.
В 40-х гг. XX века после создания ЭВМ, в частности, благодаря работам Н.Винера (1894 — 1964), идеи создания интеллектуальных систем встали на реальную почву.
Работы в области искусственного интеллекта можно классифицировать по типам решаемых задач, выделяя задачи:
Для решения этих задач на компьютерах необходима разработка соответствующих методов и средств представления и обработки знаний. В этом аспекте искусственного интеллекта различают дедуктивные системы, математическую лингвистику и языки ИИ, нечеткие множества, экспертные системы, многоагентные системы, нейрокибернетику. Применяемые методы опираются на одну из двух парадигм.
Одна из них основана на стремлении использовать аналогии с явлениями живой природы. Во-первых, это направление изучения функционирования человеческого мозга и поиска путей его имитации в ИИ. Так, нейрокибернетика (или нейроинформатика) ориентирована на аппаратное моделирование структур, подобных структурам мозга. Во-вторых, изучение природы наследственности и использование эволюционных принципов в технических системах. Близко к ИИ примыкает бионика и применение ее принципов в робототехнических системах.
Вторая парадигма не связана со структурой мозга и природными реализациями живых организмов. Это направление "черного ящика". т.е. устройства, которое должно выполнять сложные функции, которые считались лишь уделом мыслящих существ, однако "черный ящик" никак не связывался с устройством мозга. Это направление искусственного интеллекта ориентировано на поиски алгоритмов решения интеллектуальных задач на существующих моделях компьютеров.
Понятие исчисления (дедуктивной системы) ввел в 1943 г. американский математик Э.Пост (E.Post). Подход к автоматическому доказательству теорем описал Эрбран (J.Herbrand) в 1930 г., но реализация процедуры доказательства стала возможной после появления ЭВМ, особенно после разработки метода резолюций Д.Робинсоном (J.Robinson) в 1965 г.
Метод резолюций нашел свое эффективное применение в логическом программировании и языке Пролог, созданном в Марселе Ковальским и Колмероэ в 1973 г. Их первоначальная программа, написанная на Фортране, предназначалась для построения систем обработки текстов на естественных языках. Эффективность Пролога была продемонстрирована после разработки компилятора Пролога в конце 70-х.
Но первым языком искусственного интеллекта, не потерявшим своей популярности до наших дней, был созданный в 1958 г. Джоном Мак-Карти (J.McCarthy) из Массачусетсткого технологического института язык обработки списков ЛИСП (LISP — LISt Processing), ставший языком функционального программирования.
В реальных задачах детерминированность является лишь модельным приближением, не всегда адекватным исследуемой ситуации. Это относится и к математической логике. Для отражения неопределенности, присутствующей в практических задачах вследствие неполноты исходных данных, Л.Заде (Lotfi Zadeh) к 1965 г. разработал теорию нечетких множеств, нашедшую широкое применение в системах ИИ, в частности, в экспертных системах.
Экспертные системы, основанные на выявлении и представлении в компьютере человеческих знаний, привлекли к себе заметное внимание в середине 70-х годов. Одними из первых были разработаны ставшие уже классическими экспертные системы MYCIN и DENDRAL для медицины и химии.
MICIN — экспертная система для медицинской диагностики. Разработана группой по инфекционным заболеваниям Стэнфордского университета. Ставит соответствующий диагноз, исходя из представленных ей симптомов, и рекомендует курс медикаментозного лечения любой из диагностированных инфекций. База данных состоит из 450 правил.
DENDRAL — экспертная система для распознавания химических структур. Первые версии данной системы появились еще в 1965 году также в Стэнфордском университете. Пользователь дает системе DENDRAL некоторую информацию о веществе и данные спектрометрии, а система выдает диагноз в виде соответствующей химической структуры.
К числу первых из разработанных экспертных систем относится также PROSPECTOR — экспертная система, созданная для содействия поиску коммерчески оправданных месторождений полезных ископаемых.
В 1969 г. в Электротехнической лаборатории (Япония) началась разработка проекта "промышленный интеллектуальный робот". Цель этой разработки — создание очувствленного манипуляционного робота с элементами искусственного интеллекта для выполнения сборочно-монтажных работ с визуальным контролем
Трудно назвать конкретную дату, которую можно было бы назвать днем рождения многоагентных систем (МАС), поскольку многие события в истории ИИ так или иначе были прелюдией к созданию МАС. Среди этих событий нельзя не отметить работы У.Р.Эшби (Ashby), М.Л.Цетлина, Д.А.Поспелова и др. Заметный вклад в теорию МАС внес К.Хьюитт (C.Hewitt), рассматривавший в 1977 г. распределенную систему, как совокупность взаимодействующих акторов. Использование МАС направлено на снижение сложности систем управления, повышение их живучести, росту быстродействия, так как процессы легче распараллеливаются, происходит локализация большинства связей на малых расстояниях.
Генетические алгоритмы (ГА) – наиболее значительное представление эволюционных вычислений. Д.Холланд (J.Holland) признан в мире как основоположник ГА. Он и его последователи Д Голдберг (D.Goldberg), Де Янг (De Jong) и др. разработали основы и ряд стратегий генетического поиска при решении задач оптимизации и принятия решений в различных приложениях.
Достаточно весомы результаты работ по проблемам искусственного интеллекта, проводившихся в России.
В 1954 г. в МГУ под руководством профессора А.А.Ляпунова (1911 — 1973) начал свою работу семинар "Автоматы и мышление". В этом семинаре принимали участие крупнейшие физиологи, лингвисты, психологи, математики.
В 1959 г. по инициативе А.И.Берга создается Научный совет по комплексной проблеме "Кибернетика" при Президиуме АН СССР. Аксель Иванович Берг (1893-1979) создал в АН СССР Институт радиотехники и электроники, способствовал созданию Института семиотики, стоял у истоков такого научного направления как вычислительная лингвистика (вместе с А.А.Ляпуновым).
В 1955 — 1964 гг. создаются отдельные программы и исследуется поиск решения логических задач. В Ленинграде (ЛОМИ — Ленинградское отделение математического института им. В.А.Стеклова) создается программа, автоматически доказывающая теоремы (АЛПЕВ ЛОМИ). Она основана на оригинальном обратном выводе С.Ю.Маслова, аналогичном методу резолюций Робинсона.
В 1965-1980 гг. получает развитие новая наука— ситуационное управление (соответствует представлению знаний в западной терминологии). Основоположник этой научной школы — профессор Д.А.Поспелов. Разработаны специальные модели представления ситуаций — представления знаний.
В Московском государственном университете создается язык РЕФАЛ.
Развитию генетических алгоритмов в СССР и России способствовали работы Л.А.Растригина, Ю.И.Неймарка, И.Л.Букатовой и др.
Первой советской системой по моделированию автономных агентов стала ТАИР, разработанная под руководством Н.М.Амосова.
Одной из сфер приложений искусственного интеллекта, позволяющей сравнивать возможности естественного и искусственного интеллектов является игра в шахматы. Над программами шахматной игры трудятся целые коллективы. В 1974 г. состоялся турнир шахматных программ, который выиграла советская программа Каисса.