Проблемы ИИ в робототехнике и мехатронике

1 – Представление знаний. Направление связано с формализацией и представлением знаний различными моделями, языками и делением знаний по типам, а также создание программных средств для их преобразования (пополнения, обработки и т.п.). Здесь рассматриваются вопросы приобретения знаний – их источники, процедуры и приемы. Базой служат знания о проблемной области, хранящиеся в памяти интеллектуальной системы (ИС).

2 – Оперирование, манипулирование знаниями. Направление включает: построение способов пополнения знаний на основе их неполных описаний, системы классификации знаний, хранящихся в памяти ИС; обобщение знаний и формулирование на их основе абстрактных понятий; методы достоверного и правдоподобного вывода на основе имеющихся знаний, модели рассуждений. (1и 2 объединяет теория баз знаний (БЗ)).

3 – Общение. Проблема охватывает: понимание связных текстов на естественном языке, синтез связных текстов, понимание речи и ее синтез; модели коммуникаций между пользователями и ИС; формирование объяснений действий ИС; формирование методов построения лингвистических процессоров, осуществляющих перевод текстовой информации во внутреннее машинное представление, диалоговых систем и пр.

4 – Восприятие. В проблему входят: анализ зрительной, слуховой и др. видов информации, методы ее обработки и внутреннего машинного представления, распознавание образов и формирование ответных реакций на воздействие внешней среды и способов адаптации искусственных систем к среде путем обучения

5 – Обучение (воспитание)– до решения ИС новых задач, с которыми ранее не встречались. Проблема включает: методы формирования условий задачи по информации о проблемной ситуации; обучение переходу от известных решений частных задач – к решению общей; формирование модели процесса обучения. Мало пока сделано. В этом плане интересен подход к имитации мышления, предложенный А. Тьюрингом. "Пытаясь имитировать интеллект взрослого человека, — пишет Тьюринг, — мы вынуждены много размышлять о том процессе, в результате которого человеческий мозг достиг своего настоящего состояния. Почему бы нам вместо того, чтобы пытаться создать программу, имитирующую интеллект взрослого человека, не попытаться создать программу, которая имитировала бы интеллект ребенка? Ведь если интеллект ребенка получает соответствующее воспитание, он становится интеллектом взрослого человека Наш расчет состоит в том, что устройство, ему подобное, может быть легко запрограммировано Таким образом, мы расчленим нашу проблему на две части: на задачу построения "программы-ребенка" и задачу "воспитания" этой программы".

6 – Поведение – поведенческие процедуры адекватного взаимодействия со средой, человеком, другими ИС; функции управления действиями, в т.ч. модели целесообразного поведения, нормативного поведения; методы многоуровневого планирования и коррекции планов в динамических ситуациях при решении конкретных задач автоматического устройства, функционирующего в сложной внешней среде.

Наиболее важные причины, объясняющие вклад человечества в развитие ИИ:

1 – Создание ЭВМ новых поколений, максимально приближенных к пользователю, освобождение его от программирования решения задач. (Сложность общения с ЭВМ не должна превосходить сложности общения с современными бытовыми средствами, доведение «интеллектуального» уровня ЭВМ до способности выполнения профессиональных задач программиста.) Обладание большой суммой знаний о способах решения задач, специальных процедурах автоматического синтеза программ; максимальное приближение к общению людей.

2 – Бум информационных технологий, проникновение ЭВМ во все сферы человеческой жизни, создание локальных, глобальных и международных сетей передачи и обработки данных. Следствие – изменение стиля и, возможно, содержания человеческого общения в деловой и бытовой сферах.

3 – Коренное изменение роли человека в технологии производства (все области), замещение его функций физического, интеллектуального труда и управления автоматическими системами с т.н. «интеллектуальным управлением».

4 – ИС становятся инструментом проектирования новых, в т.ч. сверхсложных изделий, разработки технологий, изобретательства, прогнозирования и диагностирования.

Последние 2 пункта особенно важны для понимания сути мехатроники.

Таким образом, диапазон вопросов, охватываемый ИИ – от общих теоретических принципов науки ИИ до инженерных приемов создания аппаратных и программных средств решения интеллектуальных задач.

Еще некоторые определения:

Решение задачи – любая деятельность (человека или машины), связанная со следующим:

(1) выработкой планов и действий, необходимых для достижения определенной цели;

(2) выводами новых закономерностей;

(3) формированием фраз на естественном или близком ему (но понятном) языке и др.

Конкретная интеллектуальная деятельность базируется на знаниях предметной области, в которой ставятся и решаются задачи. Предметной (проблемной) областью знаний называется совокупность взаимосвязанных сведений, необходимых для решения определенной задачи или совокупности задач. Эти знания включают описания (представления) объектов, их элементов и связей между ними, явлений, фактов и закономерностей.

Основные направления исследований в сфере ИИ:

Создание систем, превосходящих человека (для решения узкоспециализированных задач):

Практически решаемые задачи:

- игры: шахматы, шашки, домино и др.;

- системы распознавания: противовоздушная оборона, анализ авторских прав, анализ фотоснимков, автоматический перевод и др.;

- интеллектуальные базы данных;

- гипертекстовые системы;

- мультимедиа;

- доказательство теорем: перебор большого количества вариантов.

Теоретические проблемы, возникающие при решении этих задач:

- совершенствование архитектуры вычислительных систем с целью добиться быстродействия, параллелизма и т.д.;

- машинное обучение;

- машинное (техническое) зрение;

- математические модели речи: письменный текст и голосовая речь.

Создание систем, способных советовать человеку или управлять работой механизмов:

Практически решаемые задачи:

- поиск информации, образцов и т.п.;

- интеллектуальные системы поддержки решений;

- экспертные системы мониторинга;

- интеллектуальные системы автоматизированного проектирования;

- создание «рабочих сред (пространств)»;

- экспертные системы (статические и динамические).

Теоретические проблемы, возникающие при решении этих задач:

- модель мира или микромира, в том числе нечеткая.

Создание больших и сложных систем:

Практически решаемые задачи:

- разработка «языков описания систем», позволяющих создавать «надежные» системы;

- создание оболочек экспертных систем;

- разработка проблемно-ориентирующих средств программирования;

Теоретические проблемы, возникающие при решении этих задач:

- машинное обучение;

- разработка технологии извлечения знаний;

- машинное (техническое) зрение;

- разработка средств управления знаниями;

- мультиагентные системы;

- нечеткая математика;

- генетические алгоритмы;

- нейронные сети;

- математические модели речи: письменный текст и голосовая речь.

Роботы и мехатронные объекты:

Практически решаемые задачи:

- биомашины (живой организм + механическая часть);

- мобильные роботы (разведка, медицина, экстремальные ситуации и т.п.);

- человекообразные роботы.

Теоретические проблемы, возникающие при решении этих задач:

- математические модели сложных механизмов: «рука», «палец», «нога»;

- математические модели движения: походка человека, бег животного и т.п.;

- математические модели передачи информации в живых организмах.

Помимо этого необходимо философское обоснование вышеперечисленных проблем и поиск ответов на целый ряд вопросов:

- как устроена память человека?

- как мы мыслим?

- что вычисляет наша система зрения?

- как мы учимся?

- где находится сознание?

- каким образом мозг представляет себе окружающий мир?

- какова роль эмоций?

Дата добавления: 2014-01-07