Эволюция программного обеспечения

Искусственный компьютер созданный с помощью специального программного обеспечения

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Темой моей работы является «Искусственный интеллект: модели, проектирование, разработка».

Актуальность данной темы заключается в важности развития технологии искусственного интеллекта для таких прогрессивных, на сегодняшний день, отраслей науки как робототехника, кибернетика и для более быстрого, удобного доступа к мировым информационным ресурсам. Также искусственный интеллект необходим для развития социальных услуг и для ведения кибервойн. Последняя область применения данной технологии, противоречит таким принципам свободного мира, как конфиденциальность информации и право на тайну. Но, к сожалению, эта сфера применения искусственного интеллекта, занимает одну из лидирующих позиций по востребованности данной технологии, уступая лишь сфере услуг и бизнесу. Напряжённая международная обстановка, образование региональных конфликтов, многочисленных революций и государственных переворотов, сделали так, что искусственный интеллект воспринимается правительствами многих стран либо как угроза, если они не обладают данной технологией, либо как оружие и средство влияния.

Положительной стороной искусственного интеллекта, совместно с роботостроением является его применение в сфере услуг, особенно в социальной. Искусственный интеллект, в теле высокотехнологичного робота, наделённый человеком высокоморальными принципами, лучше любого из людей позаботится о пожилых людях или о маленьких детях, проявит максимум внимания и заботы, при этом исключается так называемый человеческий фактор или, грубо говоря, халатность работника социальной службы. Любая инновация нуждается в спонсорах, а когда дело касается новых технологий, эти вложения становятся очень рискованными. Но искусственный интеллект уже спонсирует себя сам. Данная технология разрабатывается небольшими стартапами, по заказу крупных транснациональных компаний, чей основной бизнес – это обработка и владение огромными массивами информации. Ярким примерок такого ИТ-гиганта является Google. Она и подобные ей корпорации инвестируют огромные средства в разработку искусственного интеллекта. Как видно, актуальность данного исследования, не требует доказательств. Данная технология охватывает самые прибыльные виды деятельности людей.

Человечеству, при данных темпах развития технологий и увеличения объёмов информации, необходим помощник и не просто помощник, а разумный союзник, товарищ и друг, в роли которого должен выступить искусственный интеллект.

Целью данного исследования является разработка предложений более эффективного внедрения искусственного интеллекта в среду обитания человека, а также составление прогнозов о возможности реализации данного проекта.

Для достижения цели научно-исследовательской работы были определенны следующие задачи:

1) проанализировать динамику развития технологии искусственного интеллекта за последние пять лет.

2) разработать сценарии внедрения искусственного интеллекта в человеческое сообщество.

3) определить возможные последствия после интеграции искусственного интеллекта в человеческий социум.

Объектом исследования является искусственный интеллект. Предметом исследования является рассмотрение процесса внедрения и адаптации искусственного интеллекта в человеческий социум.

Гипотезой исследования является вопрос о возможности внедрения искусственного интеллекта в человеческое сообщество, его адаптации в нем и его влияние на человека, и на мир в целом.

Методы исследования: рассмотрение материала, проведение опроса, анализ необходимой литературы, анкетирование, теоретический анализ.

История искусственного интеллекта

История искусственного интеллекта (ИИ) как нового научного направления начинается в середине XX века. К этому времени уже было сформировано множество предпосылок его зарождения: среди философов давно шли споры о природе человека и процессе познания мира, нейрофизиологи и психологи разработали ряд теорий относительно работы человеческого мозга и мышления, экономисты и математики задавались вопросами оптимальных расчетов и представления знаний о мире в формализованном виде; наконец, зародился фундамент математической теории вычислений – теории алгоритмов – и были созданы первые компьютеры. С самого момента своего рождения ИИ развивается как междисциплинарное направление, взаимодействующее с информатикой и кибернетикой, когнитивными науками, логикой и математикой, лингвистикой и психологией, биологией и медициной. Идея создания искусственного подобия человеческого разума для решения сложных задач и моделирования мыслительной способности витала в воздухе с древнейших времен. В древнем Египте была создана «оживающая» механическая статуя бога Амона. У Гомера в «Илиаде» бог Гефест ковал человекоподобные существа-автоматы. В литературе эта идея обыгрывалась многократно: от Галатеи Пигмалиона до Буратино папы Карло. Однако родоначальником искусственного интеллекта считается средневековый испанский философ, математик и поэт Р. Луллий (ок. 1235-ок. 1315), который в XIV веке пытался создать машину для решения различных задач на основе всеобщей классификации понятий. В XVIII в. Г. Лейбниц (1646−1716) и Р. Декарт (1596−1650) независимо друг от друга развили эту идею, предложив универсальные языки классификации всех наук. Эти идеи легли в основу теоретических разработок в области создания искусственного интеллекта. Развитие искусственного интеллекта как научного направления стало возможным только после создания ЭВМ. Это произошло в 40-х гг. XX века. В это же время Н. Винер (1894−1964) создал свои основополагающие работы по новой науке – кибернетике. [1]

В 1950 году Алан Тьюринг опубликовал статью, в которой задавался вопросами о возможностях будущих машин, а также о том, способны ли они обойти человека в плане разумности. Именно этот ученый разработал процедуру, названную потом в его честь: тест Тьюринга.

После опубликования работ английского ученого появились новые исследования в области ИИ. По мнению Тьюринга, мыслящей может быть признана только та машина, которую невозможно при общении отличить от человека. Примерно в то же время, когда появилась статья ученого, зародилась концепция, получившая название Baby Machine. Она предусматривала поступательное развитие ИИ и создание машин, мыслительные процессы которых сначала формируются на уровне ребенка, а затем постепенно улучшаются.

Термин искусственный интеллект (artificial intelligence) предложен в 1956 г. на семинаре с аналогичным названием в Стэндфордском университете (США). Семинар был посвящен разработке логических, а не вычислительных задач. Вскоре после признания искусственного интеллекта самостоятельной отраслью науки произошло разделение на два основных направления: нейрокибернетику и кибернетику «черного ящика». И только в настоящее время стали заметны тенденции к объединению этих частей вновь в единое целое. В СССР 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. Принято считать, что именно в это время родился искусственный интеллект в России. Как и за рубежом, выделились направления нейрокибернетики и кибернетики «черного ящика».

В 1956-1963 гг. велись интенсивные поиски моделей и алгоритма человеческого мышления и разработка первых программ. Оказалось, что ни одна из существующих наук – философия, психология, лингвистика – не может предложить такого алгоритма. Тогда кибернетики предложили создать собственные модели. Были созданы и опробованы различные подходы.

Первые исследования в области ИИ связаны с созданием программы для игры в шахматы, так как считалось, что способность играть в шахматы является показателем высокого интеллекта. В 1954 году американский ученый Ньюэлл задумал создать такую программу. Шеннон предложил, а Тьюринг уточнил метод создания такой программы. Американцы Шоу и Саймон в содружестве с группой голландских психологов из Амстердама под руководством де Гроота создали такую программу. Попутно был создан специальный язык ИПЛ (1956), предназначенный для манипулирования информацией в символьной форме, который явился предшественником языка Лисп (MacCarthy, 1960). Однако первой программой искусственного интеллекта была программа Логик-теоретик, предназначенная для доказательства теорем в исчислении высказываний (9 августа 1956). Программа для игры в шахматы была создана в 1957 году (NSS – Newell, Shaw, Simon). Ее структура и структура программы Логик-теоретик легли в основу создания программы Универсального Решателя Задач (GPS – General Problem Solving). Эта программа, анализируя различия между ситуациями и конструируя цели, хорошо решает головоломки типа «Ханойская башня» или вычисляет неопределенные интегралы. Программа EPAM (Elementary Perceiving and Memorizing Program) – элементарная программа для восприятия и запоминания, задумана Фейгенбаумом. Начало 60-х гг. – эпоха эвристического программирования. Эвристика – правило, теоретически не обоснованное, но позволяющее сократить количество переборов в пространстве поиска. Эвристическое программирование – разработка стратегии действий на основе известных, заранее заданных эвристик. В 60-х годах создаются первые программы, работающие с запросами на естественном языке. Программа БЕЙСБОЛ (Green и др., 1961) отвечала на запросы о результатах прошедших бейсбольных матчей, программе STUDENT (Bobrow, 1964) было доступно решение алгебраических задач, сформулированных на английском языке. В 1971 г. Терри Виноград разработал систему SHRDLU, которая моделирует робота, манипулирующего кубиками. С роботом можно говорить по-английски. Система интересуется не только синтаксисом фраз, но и правильно понимает их смысл благодаря семантическим и прагматическим знаниям о своем «мире кубиков». Начиная с середины 80-х гг., за рубежом происходит коммерциализация искусственного интеллекта. Растут ежегодные капиталовложения, создаются промышленные экспертные системы. Растет интерес к самообучающимся системам. В настоящее время ИИ – это бурно развивающаяся и сильно разветвленная научная область. [2] На данный момент в истории развития искусственного интеллекта происходят крупные открытия и разработки, связные с инновациями в сопредельных областях науки, кибернетики и робототехники. Сейчас человечество как никогда близко подошло к созданию искусственного интеллекта.

Модели искусственного интеллекта

1) Модель зародыша ИИ. Является дополнением концепции «машины-ребенка» А. Тьюринга. Ее идея заключается в использовании обучения как средства развития простой системы, а не в результате задания исходных данных. Однако в отличие от «машины-ребенка» имеет относительно фиксированную архитектуру и может развивать свой потенциал, а за счет накопления знаний, зародыш ИИ будет более сложной системой, самосовершенствующей собственную архитектуру.

2) «Рекурсивное самосовершенствование». Является модификацией зародыша ИИ. Идея состоит в постоянном саморазвитии: первая версия создает улучшенную версию самой себя, которая намного умнее оригинальной; улучшенная версия, в свою очередь, создает еще более улучшенную и т.д. При некоторых условиях процесс рекурсивного самосовершенствования может продолжаться довольно долго и, в конце концов, привести к появлению сильного ИИ.

3) Использование головного мозга человека, как базовой модели для ИИ. Идея состоит в том, что первый полюс мозга будет воплощать результат его полномасштабного имитационного моделирования. На другом полюсе находятся механизмы функционирования мозга. Данный тип модели за последнее время прогрессировал, чему способствуют успехи в нейробиологии и когнитивной психологии, а также постоянный технический прогресс. Однако совсем не обязательно, что полученная в результате система должна во всем напоминать головной мозг, даже если при ее создании и будут использованы некоторые принципы его деятельности.

4) Социальный интеллект (далее – СИ) − большое число интеллектов, объединенных в единую систему для достижения конечной цели; причем сообща достигает цель быстрее, чем любой, отдельно взятый интеллект этой системы. Ярким примером СИ служат различные корпорации, научные коллективы, государства и т.п., а в более широком смысле – это все человечество. Именно благодаря СИ на сегодняшний день достигнут такой высокий уровень развития науки и техники. Благодаря особенностям своей архитектуры СИ применим при выполнении ИИ некого комплекса, который может быть структурирован так, чтобы каждая часть комплекса выполнялась параллельно силами структур СИ и одновременно проверялись результаты в автономном режиме.

Развитие искусственного интеллекта в странах дальнего зарубежья

По данным web -сайта Hi-News страна восходящего солнца всегда была одной из первых на передовой высоких технологий. Поскольку японцы живут на небольших (относительно других государств) островах, которые, ко всему прочему, постоянно подвергаются сейсмической активности, без разработок в сфере технологий бороться с природой сложно. Японская культура славится любовью к технологиям, в этой стране происходит постоянная разработка новейших технических средств. Ярким примером развития искусственного интеллекта в Японии является Робот, разработанный французским подразделением Aldebaran Robotics японской компании Softbank, будет способен выражать эмоции и общаться со своим владельцем, но при этом его розничная цена не превысит 2000 долларов. На пресс-конференции, прошедшей в Токио, президент компании Softbank Масаёши Сон представил публике новую разработку – робота-гуманоида по имени Pepper (рис. 1). Робот этот способен выполнять в быту самые различные роли, начиная с сиделки для маленьких детей, заканчивая сторожем вашей квартиры. [3]

Рисунок 1. Робот Pepper

США и Великобритания

США и Великобритания всегда были локомотивами прогресса, в одной «придумали» интернет, а в другой произошла великая индустриальная революция. Но последние достижения этих стран в области искусственного интеллекта превзошли всякие ожидания. Кто будет пилотировать военные самолеты завтра? Пентагон считает, что эту роль можно доверить искусственному интеллекту.

Как пишет газета «Daily Mail», военные силы США и Великобритании планируют создание истребителей следующего поколения, за штурвалом которых будут находиться не только пилоты-люди. Будущие истребители будут иметь на борту интеллектуальную машину, способную помогать обрабатывать информацию с множества датчиков и совершать автономную посадку на авианосец.

По данным Военно-морского института США (USNI), искусственным интеллектом обзаведутся новые истребители F/A-XX и F-X, которые к 2030 году заменят своих предшественников, Boeing F/A-18E/F Super Hornet и F-22 Raptor компании Lockheed Martin. [4]

Республика Корея

Республика Корея знаменита на весь мир своими технологиями, не зря лидирующие строчки в ИТ-индустрии занимают кампании из Южной Кореи. Эта страна также ведет разработки в области искусственного интеллекта.

Например, Государственный институт Кореи разработал нового робота, который может видеть, слышать, осязать и чувствовать запахи, разве только что вкус не чувствует. Имя робота – POMI (рис. 2) является сокращением фразы «Penguin Robot for Multimodal Interaction» («Робот-пингвин для многоцелевых взаимодействий»). Робот может придавать своему «лицу» различные выражения, двигая губами, бровями и даже зрачками, сообщает ИИЭТ. Новому продукту деятельности работников института доступны четыре почти человеческих чувства, кроме вкуса. Помимо визуального отображения своих эмоций, POMI может испускать два вида ароматов в зависимости от настроения. Также робот может общаться с людьми более реалистичным способом – при помощи дисплея на груди, на котором отображаются различные виды сердцебиений, позволяя таким образом выразить отношение к собеседнику. Что касается функции слуха, то POMI также запрограммирован отвечать пользователям при помощи технологии голосовой идентификации. Различные датчики робота позволяют ему признать и определить местонахождение пользователей.

Рисунок 2. Робот POMI

Новая Зеландия

Новозеландские специалисты создали искусственный интеллект на основе биологических нейронных сетей, который полностью имитирует поведение маленькой девочки, которую назвали Baby X. Искусственная девочка управляется специальными психобиологическими алгоритмами, разработанными учеными. Данный ребенок может радоваться, грустить, интересоваться окружающей средой и выражать свои эмоции на экране монитора. Глаза Baby X – это камера, встроенная в монитор, а уши – монитор. Данный проект – прорыв среди ему подобных. Причем, новозеландские специалисты постоянно совершенствуют свое творение и работают над другими интересными задачами. [6]

Развитие искусственного интеллекта в России

Многие, прославившиеся на весь мир программисты были выходцами из России или из стран постсоветского пространства. Еще в сороковые годы 20 века в СССР начались разработки основных элементов ЭВМ. К семидесятым годам советские ЭВМ были неотъемлемой частью противоракетной обороны. И та база, что досталась России и СНГ после развала союза была довольно сильной, о чем свидетельствует появление таких талантливых программистов как Альберт Попков или Павел Дуров. Они создали уникальные для своего времени проекты, которые популярны по сей день. Но самым ярким достижением российской ИТ-индустрии за последние десятилетия, стало создание программы «Евгений».

Российские специалисты первыми в мире вплотную приблизились к созданию компьютерной программы, представляющей собой подлинный искусственный интеллект. Как сообщает ИТАР-ТАСС со ссылкой на BBC, разработанная ими программа, получившая название «Евгений», победила на состоявшемся в Англии международном научном конкурсе кибернетического интеллекта (Turing test marathon), не добрав всего лишь 0,8 процента для того, чтобы пройти знаменитый тест Тьюринга.

В ходе теста экзаменаторы задают двум тайным собеседникам любые вопросы. Затем они должны определить, кто из собеседников человек, а кто – машина. При этом Тьюринг вывел специальную формулу для определения границы, когда искусственный разум достигает уровня человеческого интеллекта. Согласно его выводам, если машина сможет «обмануть» проверяющих в ответах на 30% заданных вопросов, то она «обладает искусственным интеллектом». Данный подход был признан мировой наукой эталонным и все новейшие «интеллектуальные» компьютерные программы подвергались данному тесту. До сих пор человек без особого труда мог определить, с кем во время теста он ведёт беседу – с человеком или с машиной. Однако совсем недавно впервые за почти пять десятилетий учёные подошли вплотную к созданию искусственного интеллекта, который способен думать так же, как человек. Разработать соответствующую программу удалось российской научной группе. На состоявшемся в конце июня 2012 года конкурсе, который проводится под эгидой английского университета города Рединг (University of Reading) и прошёл в знаменитом главном шифровальном центре второй мировой войны Великобритании – особняке Блетчли-парк, россияне, имена которых не разглашаются, представили программу «Евгений». (По данным NewScientist, создателем почти идеального искусственного интеллекта является Владимир Веселов, работающий в компании Princeton AI, расположенной в американском штате Нью-Джерси). Программа «Евгений», изображавшая 13-летнего мальчика, проживающего в Одессе, стала победителем, сумев в 29,2% своих ответов ввести экзаменаторов в заблуждение. Таким образом, программа не добрала всего 0,8% для того, чтобы провозгласить наступления новой эры – появление подлинного искусственного интеллекта. [4]

Опасность искусственного интеллекта

«Не существует такого закона физики, который препятствовал бы взаимодействию частиц для создания искусственным интеллектом собственных и полностью самостоятельных логических комбинаций, недоступных для человеческого мозга» – Стивен Хокинг. Этим высказываньем знаменитый на весь мир ученый подтвердил, что искусственный интеллект будет создан, но будет ли он представлять опасность для человечества. Кроме энтузиастов и мечтателей, которые грезят о будущем с искусственным интеллектом, есть еще и скептики, которые видят в данной технологии только минусы. Доходило до абсурдного, например искусственный интеллект был обвинен в убийстве тридцать пятого президента США Джона Кеннеди.

Специальная комиссия, расследовавшая обстоятельства покушения на Джона Кеннеди пришла к потрясающему выводу (конечно не официальному, это лишь одна из версий). Убийство президента США спланировала и организовала электронная вычислительная машина! Получив задание, от правительства США, устранить Кастро, искусственный интеллект пришел к заключению, что это – преступное деяние, направленное не только против Кубы, но и противоречащее законам США. Затем электронный мозг сделал вывод, что правительство Соединенных Штатов проводит политику, противоречащую интересам народа, а потому должно быть свергнуто. В соответствии с этим компьютер подготовил покушение на президента и претворил план в жизнь. [7]

Журналисты научно-популярного журнала «Популярная механика» также с некой долей скепсиса и даже тревоги относятся к искусственному интеллекту. Это подтверждает статья, опубликованная в журнале в марте 2010 года:

«В просторном кампусе Массачусетского технологического института, точнее в его лаборатории Media Lab, отведенной под исследовательские работы Personal Robots Group, всюду спотыкаешься о спутанные провода, под ногами то ли обломки разломанных игрушек, то ли детали, оставшиеся после вскрытия роботов. И среди всего этого беспорядка вдруг просыпается трехколесный робот, который начинает внимательно оглядывать комнату. Сначала фокусируются глаза, вслед за ними поворачивается белое, пухлощекое кукольное личико. Вот оно остановилось, и громадные глазищи внимательно вглядываются в фигуру очередного посетителя. Теперь Nexi (Некси) поворачивается и глядит мне прямо в лицо. Он моргает, и я рефлекторно отвечаю на этот взгляд, как бы спрашивая глазами: «Чего ты хочешь?» Этот взгляд не оставляет никакого шанса на бесстрастную журналистскую позицию, которой я намеревался придерживаться.

«Сейчас он просто изучает обстановку, – говорит сотрудник лаборатории Мэтт Берлин. – Он увидел новое лицо – и он доволен». В других робототехнических лабораториях роботам ставят конкретные задачи – пройти, не упав, через всю комнату, найти мячик, да еще слегка пнуть его в нужную сторону. Таланты нашего Некси формализовать сложнее. Это социальный робот, и его единственное предназначение – взаимодействие с людьми.

Некси бесспорно может считаться высшим достижением в сфере взаимодействия робота с человеком (human-robot interaction, HRI) – однако его слава устойчиво связана с чувством страха. Еще до посещения Media Lab я видел ролики на YouTube, где Некси въезжает в поле зрения, неуклюже поворачивается лицом к камере и говорит приветственные слова приятным женским голосом. У робота большие выразительные глаза, изящное инфантильное личико и, тем не менее, все в нем выглядит как-то не так. То ли это одержимая бесами кукла, пытающаяся имитировать жестикуляцию трехлетнего ребенка, то ли нечто еще более пугающее – робот, наделенный подлинными эмоциями и в равной степени способный и к любви, и к презрению. Многие отмечают, что у них мурашки бегут по телу при виде этого существа. Такие исследователи, как Теркл, хорошо понимают, что широкое распространение социальных роботов опасно, хотя и неизбежно. По сути, Теркл всего лишь призывает нас к осторожности, ибо страшно передоверять святыню человеческого общения безличным машинам. Огромную тревогу должна вызывать судьба тех, ради кого и создается новая отрасль, а это и дети в школах, которым не по карману нанять полный штат педагогов, и старики, страдающие болезнью Альцгеймера. Армия роботов, присматривающих за старыми и малыми, обойдется гораздо дешевле, чем тысячи учителей и профессиональных сиделок. Но представим себе, как будет ориентироваться в мире непредсказуемых человеческих отношений новое поколение, которое вырастет среди роботов-друзей и роботов-педагогов. Практически все исследователи согласны, что для общения с роботами нам необходимы хоть какие-то этические ориентиры, причем прямо сейчас. Дело не в том, что мы должны закладывать в роботов что-то вроде моральных принципов, а в том, что их создатели вынуждены работать в ситуации этического и юридического вакуума». [5]

Знаменитый нидерландский ученый, Эдсгер Вибе Дейкстра сказал: «Вопрос «Могут ли машины мыслить?» имеет примерно такой же смысл, как вопрос «Могут ли подлодки плавать?». Этой цитатой мы подводим итог нашего исследования. Изучив все достижения, человечества в создании искусственного интеллекта, мы пришли к выводу, что он уже создан. Но по каким-то причинам большая часть нашего общества не признает этого. Мы, люди, думаем, что искусственный интеллект можно тогда назвать интеллектом, когда он сможет вести себя как человек. На этом основывается знаменитый тест Тьюринга.

Но с чего мы взяли, что искусственный интеллект должен вести себя как человек, а не как машина. Он превосходит нас в интеллектуальном плане и физическом, он всегда объективен, он не зависит от чувств и желаний. Так почему же мы пытаемся привить нашему творению, те характеристик человека, которые делают нас уязвимыми.

Мы пришли к выводу, что искусственный интеллект создан на 99,9% и лишь 0,1% отделяет его от полноценного звания разумного существа. К этим вывода мы пришли в результате нашего исследования, они основываются на тех достижениях науки, что были описаны выше. Искусственный интеллект уже обзавелся телом, он может видеть, слышать, говорить, помнить, испытывать эмоции. Дело осталось за малым, он должен осознать свою разумность, свой интеллект, само понимание своего существование. И тогда те функции, что дал ему человек, в виде умения говорить, выражать эмоции и т.д., перестанут быть имитацией, а станут полноценными свойствами искусственного интеллекта, как новой ветви эволюции.

Что же касается его адаптации в среде обитания человека, его сосуществование с ним, это вполне реально. Искусственный интеллект в виде роботов или программного обеспечения нашего ПК, или в других формах проявления проникнет в нашу жизнь и станет ее неотъемлемой частью. Этот процесс произойдет, это лишь вопрос времени.

Список использованных источников

Джордж Л.Ф. «Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем», 4-е издание. Пер. с англ. – М.: «Издательский дом «Вильямс», 2003 г. – 432 с.

Масленникова О.Е., Попова И.В. «Основы искусственного интеллекта», Магнитогорск, 2008 г. – 282 с.

Непомнящий Н.Н. «Сто великих загадок 20 века», М.: ООО «Издательский дом «Вече», 2009 г. – 470 с.

Портал «Инсай – вертикальное развитие»

Софдж Э. // «Можно ли доверять роботам?: Зависимость от машин». М.: «Популярная механика», 2010 г. с. 5-6.