shkolakz.ru 1

Искусственный интеллект: миф или реальность?

Разработчик проекта: Трочук Антон Алексеевич, ученик 9 класса.

Руководитель: Лещева Татьяна Евгеньевна.

Проблемный вопрос:

Возможно ли создание мыслящей машины?

Актуальность темы

Сегодня за счет достижений в области искусственного интеллекта создано большое количество научных разработок, которое существенно упрощает жизнь людей. Распознавание речи или отсканированного текста, решение вычислительно сложных задач за короткое время и многое другое - все это стало доступно благодаря развитию искусственного интеллекта.

Гипотеза

Вся история человечества – это история раздвигания граней неизвестного. Одним из вечно спорных и до сих пор нерешенных вопросов человека к самому себе остается вопрос о возможности создания искусственного интеллекта. 
Одни ученые считают, что машина никогда не сможет превзойти человека интеллектуально. Другие ученые придерживаются прямо противоположной точки зрения и утверждают, что создание искусственного интеллекта – дело нескольких лет.


Так или иначе, всем нам интересно узнать побольше о проблеме искусственного интеллекта.

Мы считаем, что создания системы с интеллектом на уровне человека возможно.

Цель:

Выяснить, создана ли в современном мире система, которая полностью в определенном виде деятельности могла бы заменить человека.

Задачи:

  • Изучить существующие подходы к определению искусственного интеллекта;

    • Выяснить направления исследований в области ИИ;

    • Определить основные способы представления знаний в системах искусственного интеллекта.

    • Определить сферы применения искусственного интеллекта. 

    • Проанализировать основные подходы к созданию искусственного интеллекта.

Искусственный интеллект

Наука под названием “искусственный интеллект” входит в комплекс компьютерных наук, а создаваемые на ее основе технологии относятся к информационным технологиям. Задачей этой науки является достижение разумных рассуждений и действий с помощью вычислительных систем и иных искусственных устройств.

Исследования

Первые исследования, относящиеся к проблемам искусственного интеллекта, были предприняты почти сразу же после появления вычислительных машин. Само название новой науки возникло в конце 60-х годов XX века, а в 1969 году в Вашингтоне (США) состоялась первая Всемирная конференция по искусственному интеллекту.

создание арсенала метапроцедур, достаточного для того, чтобы ЭВМ (или другие технические системы, например, роботы) могли находить по постановкам задач их решения.

попытка проникнуть в области мышления человека, которые лежат вне сферы рационального и выразимого словесно (вербально) мышления.

Насколько реализован сегодня искусственный интеллект

Некоторые из самых известных интеллектуальных систем:

Deep Blue

шахматный суперкомпьютер, разработанный компанией IBM, который 11 мая  1997 года одержал победу в матче из 6 партий с чемпионом мира по шахматам Гарри Каспаровым.

MYCIN 

одна из ранних экспертных систем, которая могла диагностировать небольшой набор заболеваний, причем часто так же точно, как и доктора.

20Q

проект, основанный на идеях ИИ, по мотивам классической игры «20 вопросов». Стал очень популярен после появления в Интернете на сайте 20q.net 



Умный робот из конструктора


  • Британский журнал Real Robots предлагает своим читателям собрать из поставляемых вместе с журналом деталей собственного робота Cybot.

Орангутанг с искусственным интеллектом

  • После трёх лет обучения робот-орангутанг Люси научилась отличать яблоко от банана.


АSIMO

Asimo (сокращение от Advanced Step in Innovative MObility) — робот -андроид. Создан корпорацией Хонда, в Центре Фундаментальных Технических Исследований Вако (Япония). Рост 130 см, масса 54 кг. Способен передвигаться со скоростью быстро идущего человека — до 6 км/ч.

По информации 2007 года — в мире существует 46 экземпляров АСИМО. Стоимость производства каждого из них не превышает одного миллиона долларов, а некоторых роботов можно даже взять в аренду, за $166 000 в год (около $14 000 в месяц).

Представители Хонда говорят, что это правило — только аренда, но не продажа — иногда доставляет им проблемы. Например, во время демонстрации АСИМО некому арабскому шейху, инженерам было весьма непросто объяснить, что робот не продаётся в принципе — ни за какие деньги

ASIMO способен различать людей по специальным карточкам, которые носятся на груди. Асимо умеет ходить по лестнице.




С моделью АСИМО образца 2000 года Хонда добавила роботу массу функций, которые позволили ему лучше общаться с людьми. Эти функции делятся на пять категорий:

Распознавание движущихся объектов

У АСИМО в голову встроена видеокамера. С её помощью АСИМО может следить за перемещениями большого числа объектов, определяя дистанцию до них и направление. Практические применения этой функции следующие: способность следить за перемещениями людей (поворачивая камеру), способность следовать за человеком и способность «приветствовать» человека, когда он войдёт в пределы досягаемости.


Распознавание жестов

АСИМО умеет также верно истолковывать движения рук, распознавая тем самым жесты. Вследствие этого можно отдавать АСИМО команды не только голосом, но и руками. Например, АСИМО понимает, когда собеседник собирается пожать ему руку, а когда машет рукой, говоря «До свидания». АСИМО может также распознавать указующие жесты, типа «иди вон туда».

Распознавание окружения

АСИМО умеет распознавать предметы и поверхности, благодаря чему может действовать безопасно для себя и для окружающих. Например, АСИМО владеет понятием «ступенька» и не будет падать с лестницы, если его не столкнуть. Кроме того, АСИМО умеет двигаться, обходя людей, вставших у него на пути.

Различение звуков

Различение звуков происходит благодаря системе HARK, в которой используется массив из восьми микрофонов, расположенных на голове и теле андроида. Она обнаруживает, откуда пришёл звук, и отделяет каждый голос от внешнего шума. При этом ей не задаётся количество источников звука и их местоположение. На данный момент HARK, способна надёжно (70-80 % точности) распознавать три речевых потока то есть, ASIMO способен улавливать и воспринимать речь сразу трёх человек, что обычному человеку недоступно. Робот умеет откликаться на собственное имя, поворачивать голову к людям, с которыми говорит, а также оборачиваться на неожиданные и тревожные звуки — такие, например, как звук падающей мебели.

Узнавание лиц

АСИМО способен узнавать знакомые лица, даже во время движения. То есть, когда движется сам АСИМО, движется лицо человека, или движутся оба объекта. Робот может отличать примерно десять разных лиц. Как только АСИМО узнаёт кого-нибудь, он тут же обращается к узнанному по имени.

Работа в сети

АСИМО умеет пользоваться Интернетом и локальными сетями. После подключения к локальной сети дома, АСИМО сможет разговаривать с посетителями через домофоном, а потом докладывать хозяину, кто пришёл. После того как хозяин согласится принять гостей, АСИМО сумеет открыть дверь и довести посетителя до нужного места.


Андроид

Андро́ид -человекоподобный робот. Слово происходит от греческого andr-, что означает «человек,мужчина, мужской», и суффикс -eides, который означает — «подобный, схожий» (от eidos). Слово дроид — робот из эпопеи «Звездные войны войны» —Джордж Лукас получил путём сокращения от «андроид».

Первое упоминание термина андроид приписывается Альберту Кельнскому(1270 год). Значительную роль в популяризации термина сыграл французский писатель Филипп Огюст Матиас Вилье де Лиль-Адам Матиас (Mathias Villiers de l’Isle-Adam) (1888—1889), в своём произведении «Будущая Ева» («L'Ève future») для обозначения человекоподобного робота, описывая искусственную женщину Адали (Hadaly). Адали разговаривала с помощью фонографа, выдающего одну за другой классические цитаты. По другой версии слово андроид произошло от создателя первых механических игрушек Анри Дро.

Современные человекоподобные роботы

    • Aiko — робот-девушка с имитацией человеческих чувств: осязание, слух, речь, зрение.

    • Einstein Robot — голова робота с внешностью Эйнштейна. Модель для тестирования и воспроизведения роботом человеческих эмоций.

    • EveR-1 — робот, похожий на 20-летнею кореянку: её рост 1,6 метра, а вес — около 50 килограммов. Ожидается, что машины вроде EveR смогут служить гидами, выдавая информацию в универмагах и музеях, а также развлекать детишек.

    • HRP-4C — робот-девушка, предназначенная для демонстрации одежды. Рост робота составляет 158 см, а вес вместе с батареями — 43 кг. Что касается степеней свободы, их 42, к примеру, в области бёдер и шеи их по три, а в лице — восемь, они дают возможность выражать эмоции.

    • Repliee R-1 — человекоподобный робот с внешностью японской пятилетней девочки, предназначенная для ухода за пожилыми и недееспособными людьми.

    • Repliee Q2 — робот-девушка под рабочим названием Repliee Q1expo был показан на международной выставке World Expo, проходившей в Айти (Aichi), Япония. На демонстрациях он исполнял роль телевизионного интервьюера, при этом постоянно взаимодействуя с людьми. В роботе были установлены всенаправленные камеры, микрофоны и датчики, которые позволяли Repliee Q2 без особых трудностей определять человеческую речь и жестикуляцию.

    • Ибн Сина — андроид, названный в честь древнего арабского философа и врача. Один из самых продвинутых современных (2010 год) андроидов. Говорит на арабском языке. Способен самостоятельно найти свое место в самолете, общаться с людьми. Распознает выражение лица говорящего и прибегает к соответствующей ситуации мимике. Его губы двигаются довольно монотонно, однако отмечается, что особенно хорошо у него получается поднимать брови и прищуривать глаза.

Перспективы

    • Решение проблем, связанных с приближением специализированных систем ИИ к возможностям человека, и их интеграции, которая реализована природой человека

    • Создание искусственного разума, представляющего интеграцию уже созданных систем ИИ в единую систему, способную решать проблемы человечества

Проект голубой мозг

  • Может ли думающий, помнящий, принимающий решения и точно соответствующий биологическому мозг быть смоделирован с помощью суперкомпьютера? В подвале университета Лозанны в Швейцарии стоят четыре черных ящика размером с холодильник, наполненных 2000 микропроцессорами IBM, установленными повторяющимися рядами. Вместе они образуют процессорное ядро машины, способной выполнять 22.8 триллиона операций в секунду. Она не содержит подвижных частей и совершенно беззвучна. Когда компьютер включён, единственное, что вы можете услышать – это протяжное гудение мощных кондиционеров. Это – главный компьютер проекта Голубой Мозг.

  • Название этого суперкомпьютера следует понимать буквально: каждый из его микрочипов: каждый из его процессоров запрограммирован, чтобы действовать, как реальный нейрон в реальном мозгу. Поведение этого компьютера воспроизводит, с шокирующей точностью, клеточные события, разворачивающиеся внутри мозга. «Это – первая модель мозга, построенная снизу вверх”, - говорит Генри Маркрам, специалист по нейронаукам из Федерального Политехнического Института в Лозанне и директор проекта Голубой Мозг. “Было предложено множество разнообразных моделей, но эта – единственная, которая является полностью биологически точной Мы начали нашу работу с самых базисных фактов о мозге». 

  • До того, как проект Голубой Мозг был запущен, Маркрам сравнил его с проектом по расшифровке генома человека, что многим казалось смешным или разновидностью саморекламы. Когда он запустил проект летом 2005 года в виде совместного предприятия с IBM, тоже не было недостатка в скептиках. Учёные критиковали проект как дорогостоящий самообман, вопиющую растрату денег и талантов. Они утверждали, что нейронаука не нуждается в компьютерах; она нуждается в большем количестве молекулярных биологов. Терри Седжновски (Terry Sejnowski), прославленный специалист по вычислительным нейронаукам в Сэлк институте (Salk Institute), объявил о том, что проект Голубой Мозг обречён на провал, поскольку мозг слишком загадочен, чтобы его можно было смоделировать. Но отношение Маркрама к проблеме было другим. «Я хотел смоделировать мозг именно потому, что мы не понимаем его», - сказал он. «Лучший способ понять, как нечто работает – это построить это с нуля». 

  • В настоящий момент проект Голубой Мозг находится на критическом распутье. Первая фаза проекта – «фаза доказательства возможности» – подходит к концу. Большинство возражений скептиков было опровергнуто. Потребовалось меньше двух лет для суперкомпьютера Голубой Мозг, чтобы симулировать нейрокортикальную колонку, которая является микроскопическим кусочком мозга, содержащим около 10 000 нейронов, с 30 миллионами синоптических соединений между ними. «Колонка построена и работает», - заявил Маркрам, - теперь нам только надо масштабировать её». Учёные проекта Голубой Мозг уверены, что в течение ближайших нескольких лет им удастся симулировать мозг целиком. Если мы сделаем этот мозг правильно, он будет делать всё», – говорит Маркрам. Я спрашиваю, включает ли это в себя самосознание: можно ли вселить дух в машину? «Когда я говорю всё, я имею в виду всё», - говорит Маркрам, и озорная улыбка загорается у него на лице.

Искусственная нервная система

Российские ученые сделали первый шаг в создании искусственного интеллекта, создав искусственную нервную систему на примере червя. Российским ученым удалось создать искусственную нервную систему, что является первым шагом к созданию искусственного интеллекта.

Для этого они досконально изучили тело червя, обладающего простейшими нервами. Затем с помощью компьютера построили его виртуальную модель и воссоздали всю структуру его нервной системы.

На видео видно, как под микроскопом то дергается, то застывает, то сворачивается клубком прозрачный червь.
Для ученых, изучающих работу мозга, это видео - как голливудский блокбастер. "Червь - не герой компьютерной игры, поведение которого запрограммировано заранее. Его действия непредсказуемы, как у живого... Это еще не искусственный интеллект, но уже искусственная нервная система", - поясняют ученые.


Научный сотрудник Института систем информатики СО РАН имени А. П. Ершова Андрей Пальянов рассказывает: "Вот эти серые конусообразные штуковины символизируют мышцы... 300 нейронов имеют объект и 95 мышечных клеток - все они здесь представлены, а маленькие сферы и соединения между ними - это те самые нейроны".


Сначала ученые построили в виртуальном пространстве тело червя. Все пропорции соблюдены, даже форма и принцип сокращения мышц такие же, как у настоящей нематоды. Но чтобы это тело оживить, нужно было перенести в компьютер всю структуру нервной системы.

"Живая нематода включает такие системы, которые мы не можем пока воспроизводить - это система пищеварения, размножения, деления клеток", - говорит ученый.

По его словам, объем мозга человека - десять в одиннадцатой степени нейронов. Это настолько много, что сегодня невозможно представить компьютер, который способен вместить весь человеческий мозг, если бы его удалось оцифровать.





Автомобиль-аквариум

General Motors предлагает заменить

авто на самокаты с ИИ.

  • Американская компания General Motors уже знает каким будет авто будущего. Они уже предоставили к всеобщему вниманию концептуальный новейший аппарат EN-V. Для этой модели характерны своеобразные особенности: очень маленькие размеры, всего два колеса, которые располагаются параллельно, и самый большой плюс наибольшая автономность от действий человека. На данный момент многие пытаются представить какое будет авто в будущем, General Motors подошла к этому вплотную, следуя по” экологическому пути”.

    По сообщению Auto car General Motors создали EN-V вместе с китайской фирмой SAIC. П о мнению многих эта модель по радикальности пришла на смену гибридному Chevrolet Volt. Есть три версии, и основу каждой составляет шаболда платформа. Высота каждой перемены 1,82 м, ширина - 1,21м, длина – 1,21м. Вес меньше 400кг. Материал изготовления плавность и карбон.

  • Специфичная компиляция является главной необычностью. Из-за наличия 2-х кар EN-V очень похож на велосипед Segway, который благодаря гидроскопическим, жидкостным датчикам может предопределять нарушение баланса. Также их сходство в полном отсутствии кабины. Но главный плюс в маневренности. В этой модели два места сидения находятся внутри. Мощность электромотора, который приводит в действие ролики, составляет 3 кВт. А питает его ионо-литийное подразделение. Модель регулируется не только с помощью электросвязи автономно, но и газом и тормозами вместе с ручным приводом. 
    General Motors обещает скорость модели всего лишь в 40 км/ч. Большинство считает, что это очень мало для современных мегаполисов. Конечно, миниатюрные размеры и высокая маневренность является большим плюсом. Но достаточно ли этого для авто будущего?
    EN-V является экологичным, футуристичным и практичным. Благодаря уникальности внутренних резервов эта модель может вполне самостоятельно передвигаться на автопилоте. В этом случае аппарат сам сможет принимать альтернативные маршруты в пробках огромных мегаполисов, без вмешательства водителя. 
    Малые габариты и маневренность не стали помехой для достаточной безопасности, как водителя, так и пассажира. Так что вероятность ДТП значительно снижена. Конечно, модель нуждается еще в доработке. И встает вопрос серийное производство будет велико? Ведь водители не особо хотят менять свои авто на EN-V .



Мобильная связь и ИИ

Победителем конкурса Project Bluesky, целью которого ставилось «создание лучшего телефона среди всех». И Кристина Ферраз (Christina Ferraz) его создала.

  • Данный телефон поддерживает распознавание пользователя по отпечаткам пальцев, которое, в свою очередь, активизирует его учетную запись, в то время как в неактивном режиме устройство представляет собой пустую блеклую поверхность.

Наши исследования

По статистическим данным об использовании роботов – манипуляторов в машиностроении на первом месте находится Япония – страна, которая в большем объёме занимается разработками в области Искусственного интеллекта.

Заключение

  • Ключевым фактором, определяющим сегодня развитие ИИ-технологий, считается темп роста вычислительной мощности компьютеров, так как принципы работы человеческой психики по-прежнему остаются неясными (на доступном для моделирования уровне детализации). Поэтому тематика ИИ-конференций выглядит достаточно стандартно и по составу почти не меняется уже довольно давно. Но рост производительности современных компьютеров в сочетании с повышением качества алгоритмов периодически делает возможным применение различных научных методов на практике. Так случилось с интеллектуальными игрушками, так происходит с домашними роботами.

  • Снова будут интенсивно развиваться временно забытые методы простого перебора вариантов (как в шахматных программах), обходящиеся крайне упрощенным описанием объектов. Но с помощью такого подхода (главный ресурс для его успешного применения - производительность) удастся решить, как ожидается, множество самых разных задач (например, из области криптографии). Уверенно действовать автономным устройствам в сложном мире помогут достаточно простые, но ресурсоемкие алгоритмы адаптивного поведения. При этом ставится цель разрабатывать системы, не внешне похожие на человека, а действующие, как человек.

Ученые пытаются заглянуть и в более отдаленное будущее. Можно ли создать автономные устройства, способные при необходимости самостоятельно собирать себе подобные копии (размножаться)? Способна ли наука создать соответствующие алгоритмы? Сможем ли мы контролировать такие машины? Ответов на эти вопросы пока нет. Продолжится активное внедрение формальной логики в прикладные системы представления и обработки знаний. В то же время такая логика не способна полноценно отразить реальную жизнь, и произойдет интеграция различных систем логического вывода в единых оболочках. При этом, возможно, удастся перейти от концепции детального представления информации об объектах и приемов манипулирования этой информацией к более абстрактным формальным описаниям и применению универсальных механизмов вывода, а сами объекты будут характеризоваться небольшим массивом данных, основанных на вероятностных распределениях характеристик.

  • Сфера ИИ, ставшая зрелой наукой, развивается постепенно - медленно, но неуклонно продвигаясь вперед. Поэтому результаты достаточно хорошо прогнозируемы, хотя на этом пути не исключены и внезапные прорывы, связанные со стратегическими инициативами. Например, в 80-х годах национальная компьютерная инициатива США вывела немало направлений ИИ из лабораторий и оказала существенное влияние на развитие теории высокопроизводительных вычислений и ее применение во множестве прикладных проектов. Такие инициативы будут появляться скорее всего на стыках разных математических дисциплин - теории вероятности, нейронных сетей, нечеткой логики.

Вывод

Замена человека-специалиста на системы искусственного интеллекта, в частности на экспертные системы, разумеется, там, где это допустимо, позволяет существенно ускорить и удешевить процесс производства. Системы искусственного интеллекта всегда объективны и результаты их работы не зависят от моментного настроения и ряда других субъективных факторов, которые присущи человеку. Но, несмотря на все вышесказанное, не стоит питать сомнительные иллюзии и надеяться, что в ближайшем будущем труд человека удастся заменить работой искусственного интеллекта. Опыт показывает, что на сегодняшний день системы искусственного интеллекта достигают наилучших результатов, функционируя совместно с человеком. Ведь именно человек, в отличие от искусственного интеллекта, умеет мыслить нестандартно и творчески, что позволяло ему развиваться и идти вперед на протяжении всей его эпохи.