Лекция № 4. Тема: Машинный интеллект

Тема: Машинный интеллект

Вопросы:

4.1. Общее представление о машинном интеллекте и его особенности в сравнении с искусственным интеллектом.

Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования

Экспертные системы в технологии как класс интеллектуальных систем

Эвристика

Эвристический метод

Экспертная система

Основные понятия

Под понятием "машинный интеллект" подразумевают совокупность аппаратных и программных средств ЭВМ, с помощью которых обеспечивается такое общение человека с машиной (интерфейс) которое по своему уровню приближается к общению между собой специалистов, решающих совместную задачу [37].

Машинный интеллект предполагает наличие средств, которые определяют восприимчивость ЭВМ к языкам программирования высокого уровня, близким к естественному языку выдачи заданий на решение задач, а также средств, позволяющих выполнить эти задания за счет знаний о предметной области, где решается данная задача.

Основой машинного интеллекта является так называемый структурный способ обработки информации. Его альтернатива — программный способ. В обоих способах используется и аппаратное оборудование, и программы выполнения заданий на нем. Но по отношению к конкретной работе машины эти способы принципиально различаются. Если выполнение данного задания не требует никаких программных указаний о промежуточных действиях, то такой способ будет структурным. В этом случае машина знает, как выполнять задание, поскольку в ее внутреннем математическом обеспечении заложена соответствующая информация, которая активизируется по имени полученного машиной задания. Другими словами, в состав базовых операций машины, не требующих программирования, входит операция по выполнению данного задания. Например, если в состав базовых операций входит получение скалярного произведения двух векторов, то чтобы найти его, пользователю достаточно лишь задать эти векторы и указать знак операции скалярного произведения. Если же такая операция (как самостоятельная) в машине отсутствует, то для получения требуемого результата необходимо ее реализовать в виде соответствующей программы из последовательности имеющихся базовых операций над компонентами векторов и промежуточными результатами вычислений. Это и будет программный способ выполнения задания.

Оба этих способа обработки информации можно реализовать на любой из ЭВМ, но степень развития ее машинного интеллекта зависит от соотношения между этими способами. Чем более сложные действия может выполнять машина без их детализации со стороны пользователя (в виде последовательностей программных указаний), т. е. чем больше знает машина, как делать (что делать — задает пользователь), тем более высоким является ее интеллект. Следовательно, пользователю на ней легче работать, и вычислительный процесс становится более эффективным.

Восприимчивость ЭВМ к языкам программирования означает степень понимания этих языков. Машина понимает язык тогда, когда она в состоянии непосредственно превращать записи на нем в конкретные действия. Эти программы интерпретируются и выполняются в едином пошаговом режиме. Тогда восприимчивость к языкам означает, насколько во внутреннем языке ЭВМ отражены выражения внешнего языка заданий. В частном случае в качестве внутреннего языка машины может быть целиком принят какой-либо конкретный язык программирования. Но тогда ограничивается диапазон эффективного использования машины. Она будет хорошо решать задачи лишь того класса, для которого предназначен данный язык. Кроме того, внутренний язык ЭВМ должен иметь развитые средства для программирования различных служебных (системных) процедур, не программируемых и даже не предусматриваемых пользователем. Поэтому более развитому машинному интеллекту соответствует такой внутренний язык, который не повторяет какой-либо из языков программирования высокого уровня, а содержит в качестве базовых средств часто употребляемые конструкции ряда типовых задач высокого уровня, охватывающих различные классы задач, и, кроме того, конструкции, необходимые для эффективного представления системных процедур.

Исходные программы в соответствии с современной технологией решения задач на машинах пишутся, как правило, на языках высокого уровня, а не на внутренних языках конкретных машин. Поэтому необходим перевод этих программ на внутренние языки машин, осуществляемый с помощью специальных программ — трансляторов. Но чем более развит внутренний язык в смысле содержания в нем конструкций языков высокого уровня и средств реализации трансляторов, тем проще процесс трансляции и тем ближе полученная в результате рабочая программа окажется к исходной. Особенно это проявляется в том случае, когда исходная программа написана на языке высокого уровня, выражения которого реализованы во внутреннем языке ЭВМ.

Вторая черта машинного интеллекта — способность выполнять набор операций с данными и знаниями, хранящимися в базах данных и базах знаний в памяти ЭВМ без специального программирования этих операций. Этими операциями являются процедуры поиска информации, необходимой для решения задачи, моделирование рассуждений с привлечением знаний, корректировка содержимого баз и т. п. Наличие таких встроенных операций позволяет говорить об ЭВМ не только как о вычислительных, но и как о рассуждающих машинах.

Уровень машинного интеллекта отражается и на том, как внутри ЭВМ организован процесс поиска решения задачи.

Организация вычислительного процесса основана на выполнении совокупности служебных процедур, входящих в состав операционной системы машины, без которой вообще невозможен вычислительный процесс. Как правило, эти процедуры не подлежат программированию со стороны пользователя. Это означает, что они представлены во внутреннем языке и по мере вызова эти стандартные программы извлекаются из памяти и выполняются. Если выполнение таких процедур будет происходить на специально предназначенном для них оборудовании, а не на универсальных обрабатывающих процессорах, то это будет соответствовать более высокой степени машинного интеллекта и обеспечит большую эффективность процесса обработки информации в ЭВМ.

Еще один путь повышения машинного интеллекта связан с возможностью непосредственного выполнения операций со сложно организованными данными (векторами, таблицами, списками и т. п.). Чем сложнее структура данных, тем более сложными будут операции, производимые над ними. Но они будут заменять собой большие участки программ, которые до этого должен был писать пользователь. Теперь же вместо того, чтобы выполнять эту работу, пользователю достаточно лишь указать имя соответствующей процедуры.

В том случае, когда структуры данных допускают параллельную однотипную обработку элементов, достигается резкое повышение производительности ЭВМ. Такая обработка меняет сам процесс, реализуемый в ЭВМ, и стимулирует появление новых типов ЭВМ, ориентированных на параллельные модели вычислений.

Машинный интеллект, развиваясь, постепенно приближает ЭВМ к настоящим системам искусственного интеллекта.