Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект. Современный подход (2-е изд., 2006) (1245267), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Теория управления и кибернетика (период с 1948 года по настоящее время) ° Каким образом артефакты могут работать под своим собственным управлением? Первое самоуправляемое устройство было построено Ктесибием из Александрии (примерно в 250 году до н.э.); это были водяные часы с регулятором, который поддерживал поток воды, текуший через эти часы с постоянным, предсказуемым расходом. Это изобретение изменило представление о том, на что могут быть способны устройства, созданные человеком.
До его появления считалось, что только живые < ушества способны модифицировать свое поведение в ответ на изменения в окружаюшей среде. К другим примерам саморегулирующихся систем управления с обратной связью относятся регулятор паровой машины, созданный Джеймсом Уаттом (173б — 1819), и термостат, изобретенный Корнелисом Дреббелем (1572 — 1633), кото- 53 Глава 1. Введение рый изобрел также подводную лодку. Математическая теория устойчивых систем с обратной связью бьша разработана в Х1Х веке.
11ентральной фигурой в создании науки, которая теперь именуется Ъ.теорией управления, был Норберт Винер (1894 — 19б4). Винер был блестящим математиком, который совместно работал со многими учеными, включая Бертрана Рассела, под влиянием которых у него появился интерес к изучению биологических и механических систем управления и их связи с познанием. Как и Крэг (который также использовал системы управления в качестве психологических моделей), Винер и его коллеги Артуро Розенблют и Джулиан Бигелоу бросили вызов ортодоксальным бихевиористским взглядам 11306).
Они рассматривали целенаправленное поведение как обусловленное действием регуляторного механизма, пытающего минимизировать "ошибку" — различие между текущим и целевым состоянием. В конце 1940-х годов Винер совместно с Уорреном Мак-Каллоком, Уолтером Питтсом и Джоном фон Нейманом организовал ряд конференций, на которых рассматривались новые математические и вычислительные модели познания; эти конференции оказали большое влияние на взгляды многих других исследователей в области наук о поведении. Книга Винера Судеглецсз [1589), в которой было впервые дано определение кибернетики как науки, стала бестселлером и убедила широкие круги общественности в том, что мечта о создании машин, обладающих искусственным интеллектом, воплотилась в реальность.
Предметом современной теории управления, особенно той ее ветви, которая получила название саохасгпяческого оптимального управления, является проектирование систем, которые максимизируют сь целевую функцию во времени. Это примерно соответствует представлению авторов настоящей книги об искусственном интеллекте как о проектировании систем, которые действуют оптимальным образом. Почему же в таком случае искусственный интеллект и теория управления рассматриваются как две разные научные области, особенно если учесть, какие тесные взаимоотношения связывали их основателей? Ответ на этот вопрос состоит в том, что существует также тесная связь между математическими методами, которые были знакомы участникам этих разработок, и соответствующими множествами задач, которые были охвачены в каждом из этих подходов к описанию мира. Дифференциальное и интегральное исчисление, а также алгебра матриц, являющиеся инструментами теории управления, в наибольшей степени подходят для анализа систем, которые могут быть описаны с помощью фиксированных множеств непрерывно изменяющихся переменных; более того, точный анализ, как правило, осуществим только для линейных систем.
Искусственный интеллект был отчасти основан как способ избежать ограничений математических средств, применявшихся в теории управления в 1950-х годах. Такие инструменты, как логический вывод и вычисления, позволили исследователям искусственного интеллекта успешно рассматривать некоторые проблемы (например, понимание естественного языка, зрение и планирование), полностью выходящие за рамки исследований, предпринимавшихся теоретиками управления. Лингвистика (период с 1957 года по настоящее время) ° Каким образом язык связан с мышлением? В 1957 году Б.Ф. Скиннер опубликовал свою книгу ~егба! ВеЬаагог.
Это был всеобъемлющий, подробный отчет о результатах исследований по изучению языка, проведенных в рамках бихевиористского подхода, который был написан наиболее Часть!. Искусственный интеллект выдаюгдимся экспертом в этой области. Но весьма любопытно то, что рецензия к этой книге стала не менее известной, чем сама книга, и послужила причиной почти полного исчезновения интереса к бихевиоризму.
Автором этой рецензии был Ноам Хомский, который сам только что опубликовал книгу с изложением своей собственной теории, аул(асяс оггисгигек Хомский показал, что бихевиористская теория не позволяет понять истоки творческой деятельности, осуШествляемой с помоШью языка, — она не объясняет, почему ребенок способен понимать и складывать предложения, которые он до сих пор никогда еше не слышал.
Теория Хомского, основанная на синтаксических моделях, восходящих к работам древнеиндийского лингвиста Папини (примерно 350 год до н.э.), позволяла объяснить этот феномен, и, в отличие от предыдущих теорий, оказалась достаточно формальной для того, чтобы ее можно было реализовать в виде программ. Таким образом, современная лингвистика и искусственный интеллект, которые "родились" примерно в одно и то же время и продолжают вместе расти, пересекаются в гибридной области, называемой ~ вычислительной лингвистикой или обработкой естественного языка.
Вскоре было обнаружено, что проблема понимания языка является гораздо более сложной, чем это казалось в 1957 году. Для понимания языка требуется понимание предмета и контекста речи, а не только анализ структуры предложений. Это утверждение теперь кажется очевидным, но сам данный факт не был широко признан до 1960-х годов. Основная часть ранних работ в области представления знаний (науки о том, как преобразовать знания в такую форму, с которой может оперировать компьютер) была привязана к языку и подпитывалась исследованиями в области лингвистики, которые, в свою очередь, основывались на результатах философского анализа языка, проводившегося в течение многих десятков лет.
1.3. ИСТОРИЯ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА После ознакомления с изложенным выше материалом о предыстории искусственного интеллекта перейдем к изучению процесса развития самого искусственного интеллекта. Появление предпосылок искусственного интеллекта (период с 1943 года по 1955 год) Первая работа, которая теперь по обшему признанию считается относяшейся к искусственному интеллекту, была выполнена Уорреном Мак-Каллоком и Уолтером Питтсом [1017]. Они черпали вдохновение из трех источников: знание основ физиологии и назначения нейронов в мозгу; формальный анализ логики высказываний, взятый из работ Рассела и Уайтхеда; а также теория вычислений Тьюринга.
Мак-Каллок и Питтс предложили модель, состоящую из искусственных нейронов, в которой каждый нейрон характеризовался как находяшийся во "включенном" или "выключенном" состоянии, а переход во "включенное" состояние происходил в ответ на стимуляцию достаточного количества соседних нейронов. Состояние нейрона рассматривалось как "фактически эквивалентное высказыванию, в котором предлагается адекватное количество стимулов". Работы этих ученых показали, например, что любая вычислимая функция может быть вычислена с по- Глава 1.
Введение мощью некоторой сети из соединенных нейронов и что все логические связки ("И", "ИЛИ", "НЕ" и т.д.) могут быть реализованы с помощью простых сетевых структур. Кроме того, Мак-Каллок и Питтс выдвинули предположение, что сети, структурированные соответствующим образом, способны к обучению. Дональд Хебб [638! продемонстрировал простое правило обновления для модификации количества соединений между нейронами. Предложенное им правило, называемое теперь правилом хеббовского обучения, продолжает служить основой для моделей, широко используемых и в наши дни. Два аспиранта факультета математики Принстонского университета, Марвин Минский и Дин Эдмондс, в!951 году создали первый сетевой компьютер на основе нейронной сети.
В этом компьютере, получившем название Япагс, использовалось 3000 электронных ламп и дополнительный механизм автопилота с бомбардировщика В-24 для моделирования сети из 40 нейронов. Аттестационная комиссия, перед которой Минский защищал диссертацию доктора философии, выразила сомнение в том, может ли работа такого рода рассматриваться как математическая, на что фон Нейман, по словам современников, возразил: "Сегодня — нет, но когда-то будет". В дальнейшем Минский доказал очень важные теоремы, показывающие, с какими ограничениями должны столкнуться исследования в области нейронных сетей. Кроме того, можно привести большое количество примеров других ранних работ, которые можно охарактеризовать как относящиеся к искусственному интеллекту, но именно Алан Тьюринг впервые выразил полное представление об искусственном интеллекте в своей статье Соглриг(л8 Маслиегу аал' 1лгей!депсе, которая была опубликована в 1950 году.
В этой статье он описал тест Тьюринга, принципы машинного обучения, генетические алгоритмы и обучение с подкреплением. Рождение искусственного интеллекта (1956 год) В Принстонском университете проводил свои исследования еше один авторитетный специалист в области искусственного интеллекта, Джон Маккарти. После получения ученой степени Маккарти перешел в Дартмутский колледж, который и стал официальным местом рождения этой области знаний. Маккарти уговорил Марвина Минского, Клода Шеннона и Натаниэля Рочестера, чтобы они помогли ему собрать всех американских исследователей, проявляющих интерес к теории автоматов, нейронным сетям и исследованиям интеллекта. Они организовывали двухмесячный семинар в Дартмуте летом 1956 гола.
Всего на этом семинаре присутствовали 10 участников, включая Тренчарда Мура из Принстонского университета, Артура Самюэла из компании !ВМ, а также Рея Соломонова и Оливера Селфриджа из Массачусетс- ского технологического института (Маззас1шавегв 1пвгйцге оГТес)зп!о81ез — М!Т).
Два исследователя из технологического института Карнеги'4, Аллен Ньюэлл и Герберт Саймон, буквально монополизировали все это представление. Тогда как другие могли лишь поделиться своими идеями и в некоторых случаях показать программы для таких конкретных приложений, как шашки, Ньюэлл и Саймон уже мог- '4 Теперь это учебное заведение называется Университет Карнеги — Меллонв (Сагпебйе — Менов 0в! ясону — СМО). 56 Часть 1. Искусственный интеллект ли продемонстрировать программу, проводящую рассуждения, 1хзя(с ТЬеог(зг (1.Т)", или логик-теоретик, в отношении которой Саймон заявил: "Мы изобрели компьютерную программу, способную мыслить в нечисловых терминах и поэтому решили почтенную проблему о соотношении духа и тела".
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
