VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Искусственный интеллект и его применение
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
«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 Хокинг1.
Человечеству, при данных темпах развития технологий и увеличения объемов информации, необходим помощник и не просто помощник, а разумный союзник, товарищ и друг. В роли которого должен выступить искусственный интеллект. Сегодня за счет достижений в области искусственного интеллекта создано большое количество научных разработок, которое существенно упрощает жизнь людей. Актуальность данной темы заключается в важности развития технологии искусственного интеллекта для таких прогрессивных, на сегодняшний день, отраслей науки как робототехника и для более быстрого, удобного доступа к мировым информационным ресурсам. Основанием для моей работы над этой темой проекта послужило желание узнать больше о современном искусственном интеллекте, проблемах и перспективах.
Цель работы: изучить что такое искусственный интеллект, внедрение современного искусственного интеллекта в среду обитания человека и выяснить, создана ли в современном мире система, которая полностью в определенном виде деятельности могла бы заменить человека.
Задачи информационно-реферативной работы:
Изучить существующие подходы к определению искусственного интеллекта;
проанализировать динамику развития современного искусственного интеллекта, открытия и разработки в области робототехники
Определить основные способы представления знаний в системах искусственного интеллекта.
Определить сферы применения искусственного интеллекта.
В основной части работы мною рассмотрена структура исследования в области искусственного интеллекта: понятие искусственного интеллекта, история развития искусственного интеллекта, примеры применения современного искусственного интеллекта в разных областях. В заключение работы мною сформулирован вывод, что главной задачей технологического прорыва должно быть устойчивое и гармоничное развитие, рост качества жизни и новые возможности для человека. В конце работы приведен список используемой литературы.
1.Искусственный интеллект – новая информационная революция
Слово «интеллект» происходит от латинского слова «intelligentie», которое, в свою очередь, образовалось от глагола «intellgere», означающего способность понимать, определять смысл[7].
Понятие искусственный интеллект, как впрочем и просто интеллект, весьма расплывчаты. Искусственный интеллект — это одновременно и область науки, и набор вычислительных технологий, направление технологических разработок, которое делает механизмы умными, а умные механизмы — это те, которые могут действовать правильно в зависимости от обстоятельств. Они созданы по образцу человеческого организма, где нервная система позволяет нам чувствовать, получать информацию, думать и принимать решения. Если обобщить все сказанное, то оказывается, что человек просто хочет создать себе подобного, хочет, чтобы какие-то действия выполнялись более рационально, с меньшими затратами времени и энергии. С конца 40-х годов ученые исследовательских лабораторий устремились к дерзкой цели: построение компьютеров, действующих таким образом, что по результатам работы их невозможно было бы отличить от человеческого разума. В последнее время наблюдается возрастание интереса к искусственному интеллекту, вызванное повышением требований к информационным системам. Умнеет программное обеспечение, умнеет бытовая техника. Мы неуклонно движемся к новой информационной революции, сравнимой по масштабам с развитием Интернета, имя которой – искусственный интеллект. За последние 15 лет разработки в области искусственного интеллекта стали частью повседневной жизни: они используются, например, при создании компьютерных игр, бытовой техники или личных помощников для мобильных телефонов, распознающих голос[3].
С годами умные технологии будут всё лучше подстраиваться под владельцев: следить за их здоровьем, предупреждать об опасностях и мгновенно предоставлять любые нужные услуги. На многих производствах роботы уже выполняют большую часть работы. Тогда человеку бы осталось лишь выполнять высокотворческий труд, приносящий ему удовольствие.
Современный искусственный интеллект включает в себя множество разных методов, которые позволяют расширить спектр возможностей компьютера. Например, машинное обучение, глубокое обучение, big data, нейронные сети, когнитивные вычисления и другие. Современный искусственный интеллект - это ответ на вопрос “что случится, если предоставить машине бесконечную вычислительную мощность и бесконечные данные?”[8]
1.1.История развития искусственного интеллекта
Идея создания мыслящих машин "человеческого типа", которые думают, двигаются, слышат, говорят, и вообще ведут себя как живые люди уходит корнями в глубокое прошлое. Еще в античности люди стремились создать машину, подобную себе. В 1736 г. французский изобретатель Жак де Вокансон изготовил механического флейтиста в человеческий рост, который исполнял двенадцать мелодий, перебирая пальцами отверстия и дуя в мундштук, как настоящий музыкант. В 1830-х годах английский математик Чарльз Бэббидж задумал, правда, так и не завершив, сложный цифровой калькулятор, который он назвал Аналитической машиной; как утверждал Бэббидж, его машинамогла бы рассчитывать шахматные ходы. Позднее, в 1914 г., директор одного из испанских технических институтов Леонардо Торрес действительно изготовил электромеханическое устройство, способное разыгрывать простейшие шахматные ходы почти также хорошо, как и человек. Но все эти механические устройства имеют лишь отдаленное сходство с тем, что может быть названо искусственным интеллектом, хотя интересны с исторической точки зрения. 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[7]. Первые исследования, относящиеся к проблемам искусственного интеллекта, начались почти сразу же после появления вычислительных машин. Профессор Норберт Винер, один из выдающихся личностей в интеллектуальной истории Америки и всего мира. Винер разработал на принципе обратной связи теории как машинного, так и человеческого разума. "Все машины, претендующие на разумность", - писал он, - "должны обладать способностью преследовать определенные цели и приспосабливаться, т.е. обучаться". В 1942 г. нейрофизиолог и поэт-любитель Уоррен Маккалок разработал теорию деятельности головного мозга. Эта теория и являлась той основой, на которой сформировалось широко распространенное мнение, что функции компьютера и мозга в значительной мере сходны.В 70-е годы – исследования и разработка интеллектуальных систем, имеющих прикладное практическое значение; 90-е годы – работы по созданию ЭВМ 5-го поколения, построенных на иных принципах, чем обычные универсальные ЭВМ, и программного обеспечения для них. Область применения искусственного интеллекта включает в себя любые задачи, например, игра в шахматы, медицинская диагностика, составление резюме текста или его перевод на другой язык. Человечество совершило мощный эволюционный прорыв, оставив далеко позади другие биологические формы жизни. Движимый развитием техники процесс освоения природной среды, сложность социальной жизни человека, наполненной искусственными техническими изобретениями, достигают своего совершенства.
1.2.Практическое использование искусственного интеллекта в разных сферах деятельности человека.
Практическое использование искусственного интеллекта сегодня сводится к упрощению множества задач для различных компаний и организаций. С коммерческой точки зрения, машинное обучение часто используется для решения проблемы персонализации, рекламы или улучшенной рекомендательной системы[9]. В мире существует так много данных, что справиться с таким объемом информации можно только при помощи машин, использующих интеллектуальные алгоритмы, помогающие людям принимать решения. Но что насчет компьютеров, которые могут видеть, слышать и понимать. Большинство передовых исследований в области искусственного интеллекта выполняются с помощью нейронных сетей. Различные виды нейронных сетей (долгая краткосрочная память, генеративно-состязательная сеть и др.) используются такими компаниями, как Google, Microsoft, Facebook, IBM с целью корректной идентификации изображений, речи или текста. К примеру, Microsoft создала микросхемы (программируемая пользователем вентильная матрица - FPGA) с алгоритмами, способными перевести всю Википедию за считанные секунд[9].
Сфера применения искусственного интеллекта очень широка, и его можно использовать везде, где только человек может представить.
Рассмотрим некоторые из них.
Медицина. Преимущество искусственного интеллекта в этой сфере — способность запоминать и обрабатывать колоссальное количество информации, благодаря чему уже появились не только приложения, дающие рекомендации врачам, но и программы, способные на ранних стадиях обнаружить заболевания, когда симптомы еще не успели проявиться.
Промышленность и сельское хозяйство. В этих сферах искусственный интеллект развился до такой степени, что скоро человек будет вовсе ненужным. Так, компания LG в 2023 году откроет завод, где абсолютно все этапы будут выполняться искусственным интеллектом, начиная закупкой товара и выгрузкой готовой продукции. И да, контроль за качеством также будет осуществлять соответствующее программное обеспечение. А уже 2021 году произойдет частичный переход заводов на эту технологию. Сегодня в Увельском районе на предприятии ООО «Ресурс» автоматизация производства в сфере управления современной робототехникой позволило увеличить производительность труда на 20 процентов, позволяет поддерживать выпуск качественной продукции. В сельской промышленности искусственный интеллект следит за состоянием растений, уровнем влажности, количеством питательных веществ в почве. Более того, он способен обнаруживать сорняки и выдергивать их без вреда для растений[5].
Дорожное движение. Уже сейчас искусственный интеллект используется для того, чтобы предотвращать пробки. Для этого он в режиме реального времени собирает информацию со светофоров, анализирует расстояние между машинами, имеющиеся аварии и анализирует ее для улучшения дорожно-транспортной ситуации. Подобные системы реализованы уже во многих странах. Еще одно направление ИИ в этой области — машины с автопилотом.
Умный дом. Да, искусственный интеллект уже может применяться в быту человека. Например, он может утром разбудить вас и раздвинуть занавески, чтобы в комнате оказался солнечный свет. Когда вы проснетесь, у вас уже будет чашка ароматного кофе, сваренная как раз к моменту вашего пробуждения. Холодильник в ближайшем будущем сам научится заказывать еду, а как только вы закроете дверь по выходу на работу, сразу включится сигнализация. А пищу разогреет микроволновая печь, которой вы можете управлять на расстоянии от дома. Также есть возможность в ближайшее время почувствовать все удобство умных батарей, которые адаптируют температуру под человека. Очень удобно.
И наконец, последний элемент нашего списка — умные переводчики. Там искусственный интеллект дошел до того уровня, что нередко они свои функции выполняют не хуже человека. Есть случаи, когда студент перевел реферат с иностранного языка на свой, распечатал и сдал в неизменном виде и получил 5. Конечно, лучше пока не экспериментировать таким образом. Да и знаний не будет, для чего и ходит человек в университет. При этом с развитием искусственного интеллекта появляется и много новых вопросов: кто должен брать на себя ответственность, если беспилотный автомобиль попадает в аварию, а интеллектуальное медицинское устройство ошибается? Чем будут зарабатывать на жизнь люди, чьи навыки стали не нужны с появлением роботов?
2.Перспектива развития искусственного интеллекта
Конечно, искусственный интеллект все еще может давать сбои. Пока он не настолько совершенный, поэтому все равно нужен человек, который за ним будет “присматривать”. Но уже через несколько десятилетий искусственный интеллект может научиться видеть свои сбои, чинить их, и человек не понадобится.
Есть несколько сценариев развития искусственного интеллекта. Первый — пессимистический. Рано или поздно интеллект будет настолько совершенным, что его нельзя будет ни обмануть, ни взломать. Зато он может быть настроен агрессивно против человека. Как только у бездушной машины появится самосознание, она фактически превратится в человека, только гораздо более умелого. Второй сценарий — оптимистический. Машины будут делать за человека все. Более широкое внедрение искусственного интеллекта в повседневную жизнь не приведет к массовой безработице и ситуации, когда роботы заменят человеческий труд. Каждая индустриальная революция освобождает много рабочих мест, но, с другой стороны, это порождает и дефицит новых профессий. Третий сценарий — технологическая безработица, которая уже начинает потихоньку проявляться, причем не только в конвейерном производстве, но и во вполне “умных” профессиях. Всю работу по анализу рынка и даже заключению прибыльных сделок на куплю или продажу валюты или ценных бумаг выполняют роботы. Да, это происходит уже сейчас. Наступит период, когда только те люди, которые обслуживают искусственного интеллекта, то есть, программисты, будут востребованы. А затем последние будут ненужными, поскольку искусственный интеллект будет настолько хорошо самообучаться, что даже сам программист не будет знать, что происходит в его коде. Искусственный интеллект развивается полным ходом[6]. Возможностей у искусственного интеллекта очень много. Нам надо ответственно подходить к его созданию, чтобы они их не было такого большого количества, чтобы искусственного интеллекта вышел из-под контроля. Один из главных возможных плюсов искусственного интеллекта — это то, что человек потенциально способен повысить свой интеллект. Со временем нам придется конкурировать с бездушными машинами, возможности которых многократно превосходят наши. Поэтому нам не надо всецело им доверять, нужно и самим развиваться. Россия должна стать глобальным игроком на мировой арене в сфере искусственного интеллекта (ИИ). Об этом президент РФ заявил во время пленарного заседания конференции Artificial Intelligence Journey, которая завершилась в Москве 9 ноября. Мероприятие, однако, запомнилось не только выступлением Владимира Путина. На площадке форума можно было ознакомиться с роботом-курьером и машинами-беспилотниками, а также услышать виртуальный голос главы Сбербанка Германа Грефа и оценить его модераторские навыки[9].
2.1.Робототехника в мире.
Научно-технический прогресс на месте не стоит. Новейшие технологии все больше размывают границы между фантазией и реальностью. Роботы перестали быть научной фантастикой. Сегодня они наши незаменимые помощники во многих отраслях деятельности. Перечень существующих и применяемых роботов в мире: промышленные, транспортные, подводный, бытовые, боевой, наноробот, персональный робот, робот – артист, роботы игрушки, робот официант, роботы – программы, робот – хирург, человекообразный робот, торговый робот в трейдинге. Лидирующие позиции в разработке, производстве и продвижении промышленной робототехники занимают крупнейшие международные корпорации, холдинги и компании iRobot Corporation (США). Наиболее известные и популярные роботы компании. ABB (Швеция — Швейцария). Один из лидеров рынка робототехники. Специализируется на промышленных роботах разных уровней сложности. Компания строит завод в России. FANUC Robotics (Япония). Производит большей частью промышленных роботов, создали самого сильного робота с грузоподъемностью 1350 кг. способного поднимать грузы на высоту до 6 м. KUKA (Германия). Роботы этой фирмы широко используются в области автомобилестроения. Так же производит робот Robocoaster, который используется, как развлекательный аттракцион. Sony (Япония) (Приложение1). Самой известной разработкой фирмы пожалуй является двуногий робот QRIO, который способен брать и перемещать вещи, передвигаться, спускаться по лестнице и танцевать. Honda (Япония). Создали робота-гуманоида Асимо, умеющего разговаривать, распознавать лица и ходить. LEGO Group (Дания) Производит роботизированные наборы — конструкторы для создания программируемого робота, который и у нас в школе есть. Российский рынок робототехники представлен в основном космическими и специальными роботами — саперами, разведчиками. В общей сложности на мировом рынке работает порядка 400 компаний занимающихся производством робототехники[10].
2.2.Мир будущего.
Конференция по искусственному интеллекту стала одним из центральных событий в Москве 9 ноября. На полях столичного «Экспоцентра» сошлись ведущие международные и отечественные специалисты, а также представители компаний — лидеров в сфере развития технологий ИИ. Мероприятие вызывало интерес не только со стороны экспертов, но и тех, кто далек от IT-сферы в целом. Представленные в «Экспоцентре» беспилотные автомобили, роботы и прочие достижения науки предоставляли возможность окунуться в мир недалекого будущего. Например, уже через два-три года разрабатываемые сегодня технологии позволят самоуправляемым такси справляться с любой дорожной ситуацией, уверяют в компании «Яндекс». Единственное, что сейчас мешает, — законодательное регулирование. В настоящий момент невозможно получить лицензию на робота, эксплуатировать машину без человека за рулем, там есть масса проблем, — пояснил «Известиям» директор по развитию бизнеса беспилотных автомобилей компании «Яндекс» Артем Фокин. Внимание участников конференции привлекла и «коробка на шести колесах», напоминающая робота ВАЛЛ-И и марсоходы из фантастических фильмов. Робот-доставщик способен абсолютно самостоятельно добраться из точки А в точку Б и привезти заказанную пиццу, не требуя чаевых. Он объезжает любые препятствия, людей и животных, отлично определяет сигналы светофора и знает правила дорожного движения. Это может решить проблему нехватки курьеров, особенно в часы пик для того, чтобы доставлять еду из ресторанов либо посылки из интернет-магазинов. На одном заряде робот выдержит поездку до 40 км. Буквально в паре шагов от «железного курьера» гостей удивлял еще один созданный уже в лаборатории Сбербанка робот — он способен манипулировать сложными объектами. На стенде был создан прототип рабочего места оператора сортировки монет, где машина демонстрировала умение захватить мешок с деньгами, достать его из корзины инкассатора и положить на стол. С простыми объектами — твердыми, четкой формы, которые никогда не меняются, — мы уже научились работать. А со сложными объектами, как, например, мешок с монетами, — роботы обращаться пока не умеют. Для этого как раз и нужен ИИ, поскольку именно он предсказывает, каким образом робот должен захватить этот объект. С помощью ИИ мы решили самую сложную задачу, — сообщил «Известиям» руководитель центра робототехники Сбербанка Альберт Ефимов[9].
Заключение
Итак, что такое искусственный интеллект? Это устройство, которое может выполнять такую же умственную деятельность, которую может выполнять человек. Искусственный интеллект – это научное направление, связанное с машинным моделированием человеческих интеллектуальных функций. Изучив все достижения, человечества в создании искусственного интеллекта, мы пришли к выводу, что он уже создан. Он превосходит нас в интеллектуальном плане и физическом, он всегда объективен, он не зависит от чувств и желаний. Искусственный интеллект создан на 99,9% и лишь 0,1% отделяет его от полноценного звания разумного существа. Искусственный интеллект уже обзавелся телом, он может видеть, слышать, говорить, помнить, испытывать эмоции[11]. Замена человека-специалиста на системы искусственного интеллекта 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. Главной задачей любого технологического прорыва должно быть устойчивое и гармоничное развитие, рост качества жизни и новые возможности для граждан. При этом ИИ способен улучшить работу госуправления.
Список источников и литературы
Адаменко А.Н., Кучуков А.М. Логическое программирование и Visual Prolog.-СПб.:БХВ-Петербург, 2003.-992 стр.
Бобровский С. «Перспективы и тенденции развития искусственного интеллекта.» \\ PC Week / RE №32, 2001. С.32-34
Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта/ В.Ф. Венда - М.: Машиностроение, 1990.
Винер Н. Кибернетика/ Н. Винер - М.: Наука, 1983.
Газета «Настроение» Выпуск №7 от 20 февраля 2019г
Люгер Д.Ф. Искусственный интеллект: Пер. с англ. М.: Издательский дом "Вильямс", 2003, 863 стр.
Павлов С. Н. П 12 Системы искусственного интеллекта : учеб. пособие. В 2-х частях. / С. Н. Павлов. — Томск: Эль Контент, 2011. — Ч. 1. — 176 c.
Панов А.И. Искусственный интеллект: современное состояние и перспективы. Введение в методы ИИ, 28.09.2017
Сайт Кремлин.ру. Раздел События. – Режим доступа: http://www.kremlin.ru/events/president/news/62003
Самые продвинутые современные роботы. – Режим доступа: https://ribalych.ru/2016/03/11/samye-prodvinutye-sovremennye-roboty
Тэйс А. и др. Логический подход к искусственному интеллекту. От классической логики к логическому программированию: Пер. с фр. М.:Мир, 1990, 429 стр.
Уоссерман Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика/ Ф. Уоссерман; пер. с англ. - М.: Мир, 1992.
Шалютин С. М. “Искусственный интеллект” , М.: Мысль, 1985 Перспективы развития вычислительной техники. Кн.2.
Шалютин С.М. Искусственный интеллект/ С.М. Шалютин - М.: Мысль, 1985.
Эндрю А. Искусственный интеллект/ А. Эндрю - М.: Мир, 1985.
Приложение 1
Подборка самых продвинутых роботов
Geminoid DK
Э то один из самых реалистичных человекоподобных роботов. ЕгопостроилХирошиИсигуровместесосвоимиколлегамииз Japan’s Advanced Telecommunications Research Institute International. Внешность этого робота является точной копией профессора Хенрика Шарфе из Aalborg University. Geminoid DK может управляться дистанционно, с помощью передовой технологии захвата движений. Она позволяет машине имитировать выражение лица и точно повторять движения.
P aul, пожалуй, меньше всего похож на робота в привычном нам понимании. Но то, что он делает — просто потрясающе. Это настоящий робот-художник, который состоит из одной лишь механической руки, которая держит карандаш или авторучку. Процесс рисования предельно прост: человек садиться напротив камеры, которая сканирует его лицо, а затем «рука» Paul начинает рисовать портрет. Причём рисует робот не по шаблону, каждый портрет даже одного и того же человека, получается уникальным. В его рисунках действительно есть какой-то стиль.
S-One
Р обот-спасатель от японской компании Schaft, которую в итоге купила Google (также как и Boston Dynamics, кстати). S-One небольшой, коренастый, крайне устойчивый и очень сильный робот. Он может поднимать тяжести, орудовать дрелью, легко справляется с вентилями и дверными ручками. Благодаря особым новейшим разработкам создателям робота удалось добиться невероятной быстроты и плавности выполнения поставленных задач.
M-2000iA/1700L
Я понская компания FANUC разработала самого сильного робота в мире. Название у него, конечно, не очень благозвучное, но зато возможности поистине впечатляющие. Робот-силач с «размахом руки» 4,7 метра, может поднимать предметы весом до 1700 кг. Предыдущий самый сильный робот планеты Titan, мог манипулировать предметами весом до 1 тонны, но и «рука» у него была чуть длиннее — 6,5 метров.
Роботы Pepper: идеальные собеседники
Первый «эмоциональный» робот, нарушающий стереотип о том, что машины не способны быть чуткими и проявлять эмоции. Сконструированный японцамиPepper был придуман специально для социального взаимодействия с людьми, которым крайне не хватает общения — лежачих больных, детей-аутистов и просто одиноких.
ASIMO — Интеллектуальный гуманоидный робот фирмы Honda
Роботы 18 века
Другим известным мастером был швейцарец Пьер Жаке Дро, живший в том же 18 веке и основавший знаменитую часовую компанию Jaquet Droz. В то время он прославился не только своими хронометрами, но и множеством сложнейших устройств, среди которых особенно известно три его творения:
«Писарь» – автоматическая фигура мальчика, содержащая около 4 000 деталей, была способна написать любой текст из 40 знаков, самостоятельно макая перо в чернильницу;
«Художник» – похожий автомат, только вместо текста наносивший на бумагу различные рисунки, например портреты людей, изображения животных и т. д.;
«Девушка-музыкант» – автомат в виде органистки, который умел наигрывать на небольшом органе 5 различных мелодий, при этом двигая головой и телом, а в конце выступления изящно кланяясь.
1 Сти́вен Уи́льям Хо́кинг — английский физик-теоретик, космолог, писатель, директор по научной работе Центра теоретической космологии Кембриджского университета. Первым изложил космологическую теорию, в который были объединены представления общей теории относительности и квантовой механики. Этим высказываньем знаменитый на весь мир ученый подтвердил, что искусственный интеллект создан.