Учебное пособие. Издательство «Ивановский государственный университет»

Иваново

Издательство «Ивановский государственный университет»

Денисов, С. Л.

Интеллектуальные информационные системы: учебное пособие / С.Л.Денисов. – Иваново: Иван. гос. ун-т, 2012. – 157 с.

Рассматриваются разрабатываемые на основе инженерии знаний интеллектуальные информационные системы по следующим направлениям искусственного интеллекта:

- экспертные системы;

- системы общения на естественном языке;

- системы переработки визуальной информации;

- системы речевого общения;

- системы машинного перевода.

Издание рассчитано на студентов и аспирантов всех специальностей экономических факультетов вузов.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Ивановского государственного университета

Рецензенты:

зав. кафедрой «Информационные технологии» ИГХТУ,

д.т.н. Бобков С.П.

проректор по информатике ИГЭУ, к.т.н. Коровкин С.Д.

© Денисов С.Л., 2012

Предисловие

Искусственный интеллект (ИИ) — одно из самых молодых научных направлений. Прошло немногим более 40 лет с момента начала работ в этой области. Но сегодняшний мир и научно-технический прогресс немыслимы без тех результатов, которые дали человечеству и обещают дать в будущем исследования в области ИИ.

Причин для столь исключительного положения работ в области ИИ несколько. Наиболее важными из них являются следующие.

1. Развитие современных информационных технологий вступило в новую фазу — создания ЭВМ пятого и последующего поколений. Отличительной чертой новых ЭВМ является их максимальная приближенность к пользователю, освобождение пользователя от программирования решения задач. Функции программиста передаются ЭВМ, сложность общения с ней не должна превосходить сложности общения с современными бытовыми системами.

Для этого надо поднять «интеллектуальный» уровень ЭВМ и методов управления, сделав их способными выполнять творческий профессиональный труд. В памяти ЭВМ должны быть заложены большая сумма знаний о способах решения задач, специальные процедуры автоматического синтеза программ, а также средства общения с пользователем, максимально приближающие это общение к общению людей.

2. ХХI век называют веком новых информационных технологий. Благодаря массовому внедрению ЭВМ и методов управления во все сферы человеческой жизни, развитию локальных, глобальных, национальных и межгосударственных сетей передачи и обработки данных, быстрому росту хранилищ информации, распределенных в разных местах земного шара и доступных для любой ЭВМ, включенной в соответствующую сеть, станет возможным переход к относительно безбумажной технологии обработки информации. А это повлечет за собой изменение стиля человеческого общения в самых разнообразных деловых и бытовых взаимоотношениях.

3. Технология производства в промышленности и сельском хозяйстве меняет свою структуру. До сих пор она ориентировалась на человека как основное звено в трудовом процессе. Роботизация производства заставляет по-новому оценить организацию данного процесса. В роботизированных производствах нет необходимости в создании «человеческих условий» для производителей, выполнении требований к агрегатам, климатическим условиям и другим, которые определяются эргономикой и физиологией человека.

4. В проектировании новых образцов изделий и научных исследованиях интеллектуальные системы должны сыграть в ближайшее время революционизирующую роль. Они являются тем инструментом, без которого станет невозможным проектирование сверхсложных для человека изделий и решение в прием­лемые сроки научных проблем, на которые не хватает сейчас жизни нескольких поколений.

Можно указать еще ряд причин (повышение эффективно­сти управления, обучения, создание роботов-исследователей, работающих в средах, не пригодных для человека, и т. п.), но
и сказанного достаточно, чтобы понять глобальную значимость того направления, которое называется «искусственный интеллект». В настоящее время вряд ли возможно какое-либо единое определение, полностью описывающее эту научную область.

Среди многих точек зрения на нее сегодня доминируют три.

Согласно первой — исследования в области ИИ являются фундаментальными исследованиями, в рамках которых разрабатываются модели и методы решения задач, традиционно считавшихся интеллектуальными и неподдававшихся ранее формализации и алгоритмизации.

Согласно второй точке зрения — новое направление связано с новыми идеями решения задач на ЭВМ, разработкой принципиально иной технологии программирования, переходом к архитектуре ЭВМ, отвергающей классическую архитектуру, которая восходит еще к первым ЭВМ.

Наконец, сторонники третьей точки зрения полагают, что в результате работ в области ИИ рождается множество прикладных систем, решающих задачи, для которых ранее создаваемые системы были непригодны (не формализуемые).

Конечно, вышеприведенные точки зрения взаимосвязаны. В области ИИ развиваются фундаментальные исследования, новая технология программирования, новая архитектура технических средств, и все это используется для создания прикладных систем, предназначенных для работы в самых разнообразных областях.

ИИ определяется как электронно-вычислительная система, которая на основе своих внутренних ресурсов может приспосабливаться к внешней ситуации, определять взаимосвязь между различными факторами, характеризующими эту ситуацию, их место в окружающей систему среде и после обработки заданной информации получать набор возможных решений [5].

В настоящее время в экономической информатике твердо определилось научное направление — ИИ. Это одно из новых направлений, предусматривающих создание информационных систем, способных «рассуждать». Многие ведущие специалисты в данной области с самого начала полагали, что ИИ должен представлять собой инженерную дисциплину, задачей которой
в общем виде является создание конструкций [1, c. 100]. Одна­ко основные усилия ученых в области ИИ были направлены на поиск универсальных методов его реализации. Здесь получены значительные результаты, которые составляют основу ИИ как научной дисциплины [6, 9]. Считают, что ИИ — раздел информатики, связанный с разработкой интеллектуальных программ для компьютеров.

Можно сказать, что сегодня работы по созданию систем ИИ выполняются преимущественно по следующим направлениям [1, с. 101]:

1) системы общения на естественном языке (ЕЯ), облегчающие доступ к ЭВМ специалистам, не имеющим квалификации программистов;

2) системы переработки визуальной информации, позволяющие поднять на новый уровень автоматизацию производственных процессов, обработку и интерпретацию визуальной информации;

3) системы речевого общения;

4) системы машинного перевода;

5) экспертные системы (ЭС), копирующие поведение экспертов при принятии решений в отдельных узкоспециализированных областях знаний.

Все вышеперечисленные направления рассмотрены автором в нескольких разделах данного учебного пособия.