PDF-лекции

ОСНОВНОЙ КУРС ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ И БАКАЛАВРОВ«ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ»Обязательный курс для студентов 4 курса 3 потока и бакалавров («ПМ» и «ИТ»)читается в 7 семестреЛекции – 72 часаФорма контроля – экзамен (в письменной форме), промежуточные коллоквиумыЗа курс отвечает кафедра алгоритмических языковАвтор программы – профессор М.Г.МальковскийЛектор – профессор М.Г.МальковскийАннотацияВ курсе рассмотрены основные понятия, проблемы и перспективы научного направления«Искусственный интеллект (ИИ)».Главные разделы курса знакомят с фундаментальными проблемами поиска решения задач,инженерии знаний, общения человека с интеллектуальными системами.Серьезное внимание уделяется вопросам разработки и программной реализации систем ИИ.Описываются инструментальные средства, приводятся многочисленные примеры ихиспользования для реализации как отдельных алгоритмов, так и достаточно содержательных иполных модельных версий систем ИИ.Содержание курсаНовые информационные технологии и Искусственный интеллект (ИИ).

Традиционныесредства программного обеспечения ЭВМ и системы ИИ. История развития и задачи работ вобласти ИИ. Тест Тьюринга. Моделирование окружающего мира и поведения человека.Интеллектуальная деятельность человека и ИИ. Основные школы психологии мышления.Программное обеспечение работ по ИИ. Экспериментальный и эволюционный характерразработок систем ИИ, требования к программному обеспечению. Языки программированиядля задач ИИ. Языки ЛИСП, ПЛЭНЕР.Решение задач и искусственный интеллект. Представление задач в пространстве состояний.Стратегии поиска решения: методы полного перебора (поиск в ширину, поиск в глубину, поискс увеличением глубины); эвристический поиск (алгоритм Дейкстры, алгоритм А*,допустимость алгоритма А*). Редукция задач.

Поиск на игровых деревьях: дерево игры,минимаксная процедура, альфа-бета процедура. Поиск с учетом ограничений (бэктрекинг,локальные методы). Рассуждения в условиях неопределенности. Абдуктивный вывод.Планирование действий. Роботы и искусственный интеллект. Интеллектуальные агенты.Проблема знаний. Методы представления знаний: процедурные представления, логическиепредставления, семантические сети, фреймы, системы продукций.

Интегрированные методыпредставления знаний. Метазнания в системах ИИ. Базы знаний. Приобретение (извлечение)знаний. Открытость знаний системы ИИ. Машинное обучение: символьное обучение,генетические алгоритмы.Экспертные системы (ЭС). Области применения ЭС. Архитектура ЭС. База знаний,механизмы вывода, подсистемы объяснения, общения, приобретения знаний ЭС.

Жизненныйцикл экспертной системы.Общение человека с системой ИИ. Искусственный интеллект и естественный язык.Естественный язык и естественность общения человека с системой ИИ. Понимание выражений1естественного языка. Представление лингвистических знаний и методы анализа и синтезатекста.

ИИ и прикладные системы обработки текста.Литература и Web-источникиОсновная литература1. Мальковский М.Г. Краткий конспект лекций по курсу «Искусственный интеллект»- 2009(коллективный почтовый ящик: MalkArtInt@mail.ru).2. Тихомиров О.К. Психология мышления. 4-е издание. – М.: Академия, 2008.3. Люгер Дж. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем. 4-е издание.

– М.: Вильямс, 2003.4. Большакова Е.И., Мальковский М.Г., Пильщиков В.Н. Искусственный интеллект: методыи алгоритмы эвристического поиска. – М.: МГУ, 2002.5. Мальковский М.Г. Диалог с системой искусственного интеллекта. – М.: МГУ, 1985.6. Мальковский М.Г., Грацианова Т.Ю., Полякова И.Н. Прикладное программноеобеспечение: системы автоматической обработки текстов. – М.: МГУ, 2000.Дополнительная литература1. Пильщиков В.Н. Язык плэнер. – М.: Наука, 1983.2. Семенов М.Ю.

Язык лисп для персональных ЭВМ. – М.: МГУ, 1989.3. Гладков Л.А., Курейчик В.В., Курейчик В.М. Генетические алгоритмы. – М.: Физматлит,2006.4. Джексон П. Введение в экспертные системы. – М.: Вильямс, 2000.5. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф.

Базы знаний интеллектуальных систем. – С-Пб.: Питер,2000.Введение. Новые информационные технологии и Искусственный интеллект (ИИ)День 1. Традиционные средства программного обеспечения ЭВМ и ИИТермин Искусственный интеллект (ИИ) – претенциозен, метафоричен.Реальное содержание – повышение "интеллекта" ЭВМ; передача компьютеру некоторых функцийчеловеческой интеллектуальной деятельности; создание помощника в решении интеллектуальных задач.Более точно:Искусственный интеллект – область исследований и прикладных разработок, направленных насоздание программно-аппаратных средств, способных к решению таких задач, решение которыхпредполагает применение человеком своих интеллектуальных способностей.В МГУ представлены три аспекта исследований в области ИИ: искусственный интеллект ↔ интеллект человека (факультет психологии); искусственный интеллект ↔ математический аппарат (мех-мат); искусственный интеллект ↔ программное обеспечение (ВМК).Нас ИИ интересует именно в этом аспекте.

Мы будем рассматривать проблемы ИИ в контексте созданияпрограммного обеспечения ЭВМ.Традиционно основное внимание уделялось точности результатов работы вычислительных систем(ВС). Гораздо меньше внимания уделялось проблеме удобства работы с ВС.60-е. 70-е гг. – ЭВМ окружена кондиционерами, обслуживается целой армией операторов.УСЛОВИЯ РАБОТЫ "ДИКТУЕТ" МАШИНА.Диполь Тыугу:2Связанные понятия: интеллектуальный интерфейс, дружественный интерфейс.Дружественный интерфейс:естественные языковые конструкции и структуры меню (не требуется знание синтаксисаформальных языков общения с компьютером); «интуитивный» уровень взаимодействия с компьютером, не требующий длительного обучения(для профессионала – несколько часов); разнообразные средства общения, пригодные для пользователей различного уровня подготовки(командный язык, меню, пиктограммы, диаграммы и др.); для каждого уровня пользователя адекватные возможности в: меню, запросах, подсистемепомощи; работа в реальном времени (необходимая скорость в диалоге); использование манипулятора типа «мышь», «горячих клавиш», сенсорного экрана и др.; минимальное использование клавиатуры; «интеллектуальные» средства (устойчивость к ошибкам, широкое использование принципа «поумолчанию».Интеллектуальный интерфейс – совокупность программных и аппаратных средств, позволяющаяконечному пользователю решать на компьютере характерные для его повседневной деятельности задачибез помощи посредников-программистов.Расширение взаимодействия между человеком и компьютером с помощью:- увеличения диапазона способов ввода и вывода;- обогащения грамматики ввода и вывода;- попытки кооперации с пользователем в достижении целей.В идеале система должна иметь "модель мира задачи", над которой работают система и пользователь икоторая близка модели этого мира в уме пользователя.Достаточно реальная (и близкая) перспектива – речевой интерфейс.Новые информационные технологии (сейчас этот термин трактуется шире) – технологии, которыедолжны обеспечить возможность применения ЭВМ конечным пользователем в сфере егопрофессиональной деятельности без помощи посредника-программиста.Решение задач на ЭВМ (основные этапы):СодержательнаяпостановказадачиФормальнаяпостановказадачиРазработкаалгоритмаНаписаниепрограммыПолучениепрограммына маш.яз.Отладка,тестированиеЭксплуатацияАнализрезультатовТрадиционные средства программного обеспечения помогают человеку на всех этапах кроме первого.Системы ИИ должны быть способны помогать и на этапе содержательной постановки задачи, уточненияи необходимого пополнения содержательной постановки и ее формализации.Тест Тьюринга.3СледовательТестируемаясистемаИмитаторСхема теста ТьюрингаАвтор ТЕСТА– один из основоположников кибернетики и ИИ Алан Тьюринг (США).Тест впервые был описан в Журнале Mind в 1950 году.За терминалом работает Следователь.

Его терминал связан с терминалом, за которымработает Имитатор, и с компьютером, на которым установлена Тестируемая система(Система ИИ). Следователь обращается к своему «собеседнику» с вопросами, предлагаетрешить задачи. Кто отвечает ему (Имитатор или Система ИИ), он не знает. Выбирается«отвечающий» по датчику случайных чисел. Если в течение достаточно длительного времениСледователь не может отличить ответы человека (Имитатора) от ответов машины (СистемыИИ), то машину «можно считать разумной».Несмотря на условность и неформальность теста Тьюринга, он:- дает объективное понятие об интеллекте (задан стандарт для определения разумности /интеллектуальности);- позволяет оставаться на функциональном уровне (не нужно знать, какие механизмыиспользует Система ИИ;- может использоваться для тестирования / аттестации систем ИИ.История работ в области Искусственного интеллекта:"романтический период" ИИ → серьезные научные исследования → практические задачи.50-е – 60-е гг.

ХХ века – "романтический период" ИИ: "машинные стихи", "машинная музыка",машинный перевод, интеллектуальные игры (шашки, шахматы и др.);60-е – 70-е гг. ХХ века – исследование методов решения задач (методов поиска решения);70-е – 80-е гг. ХХ века – исследование методов представления знаний нужных для решения задач;80-е – 90-е гг. ХХ века – исследование методов приобретения знаний (передачи их от человека ЭВМ);90-е гг. ХХ века – наше время – теоретическое осмысление, поиск новых идей и задач, попыткипрактического использования.Постоянные проблемы:Начальный уровень "знаний" системы ИИ, проблема ее обучения человеком и ее самообучения.Общение человека с системой ИИ (языки общения, программно-аппаратные средства).Инструментальные средства – языки программирования для задач ИИ.Типы систем ИИ (в историческом аспекте):4Решатели задач;Роботы (и Встраиваемые Интеллектуальные системы);Экспертные системы;Интеллектуальные Агенты.День 2.