СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТОК
Какие возможности предоставляет искусственный интеллект в наши дни? Краткий ответ на этот вопрос сформулировать сложно, поскольку в этом научном направлении существует слишком много подобластей, в которых выполняется очень много исследований. Ниже в качестве примеров перечислено лишь несколько приложений; другие будут указаны в следующих главах.
• Автономное планирование и составление расписаний. Работающая на удалении в сотни миллионов километров от Земли программа Remote Agent агентства NASA стала первой бортовой автономной программой планирования, предназначенной для управления процессами составления расписания операций для космического аппарата [744]. Программа Remote Agent вырабатывала планы на основе целей высокого уровня, задаваемых с Земли, а также контролировала работу космического аппарата в ходе выполнения планов: обнаруживала, диагностировала и устраняла неполадки по мере их возникновения.
• Ведение игр. Программа Deep Blue компании IBM стала первой компьютерной программой, которой удалось победить чемпиона мира в шахматном матче, после того как она обыграла Гарри Каспарова со счетом 3,5:2,5 в показательном матче [577]. Каспаров заявил, что ощущал напротив себя за шахматной доской присутствие "интеллекта нового типа". Журнал Newsweek описал этот матч под заголовком "Последний оборонительный рубеж мозга". Стоимость акций IBM выросла на 18 миллиардов долларов.
• Автономное управление. Система компьютерного зрения Alvinn была обучена вождению автомобиля, придерживаясь определенной полосы движения. В университете CMU эта система была размещена в микроавтобусе, управляемом компьютером NavLab, и использовалось для проезда по Соединенным Штатам; на протяжении 2850 миль (4586,6 км) система обеспечивала рулевое управление автомобилем в течение 98% времени. Человек брал на себя управление лишь в течение остальных 2%, главным образом на выездных пандусах. Компьютер NavLab был оборудован видеокамерами, которые передавали изображения дороги в систему Alvinn, а затем эта система вычисляла наилучшее направление движения, основываясь на опыте, полученном в предыдущих учебных пробегах.
• Диагностика. Медицинские диагностические программы, основанные на вероятностном анализе, сумели достичь уровня опытного врача в нескольких областях медицины. Хекерман [640] описал случай, когда ведущий специалист в области патологии лимфатических узлов не согласился с диагнозом программы в особо сложном случае. Создатели программы предложили, чтобы этот врач запросил у компьютера пояснения по поводу данного диагноза. Машина указала основные факторы, повлиявшие на ее решение, и объяснила нюансы взаимодействия нескольких симптомов, наблюдавшихся в данном случае. В конечном итоге эксперт согласился с решением программы.
• Планирование снабжения. Во время кризиса в Персидском заливе в 1991 году в армии США была развернута система DART (Dynamic Analysis and Replanning) [311] для обеспечения автоматизированного планирования поставок и составления графиков перевозок. Работа этой системы охватывала одновременно до 50 ООО автомобилей, единиц груза и людей; в ней приходилось учитывать пункты отправления и назначения, маршруты, а также устранять конфликты между всеми параметрами. Методы планирования на основе искусственного интеллекта позволяли вырабатывать в течение считанных часов такие планы, для составления которых старыми методами потребовались бы недели. Представители агентства DARPA (Defense Advanced Research Project Agency — Управление перспективных исследовательских программ) заявили, что одно лишь это приложение сторицей окупило тридцатилетние инвестиции в искусственный интеллект, сделанные этим агентством.
• Робототехника. Многие хирурги теперь используют роботов-ассистентов в микрохирургии. Например, HipNav [398] — это система, в которой используются методы компьютерного зрения для создания трехмерной модели анатомии внутренних органов пациента, а затем применяется робототехническое управление для руководства процессом вставки протеза, заменяющего тазобедренный сустав.
• Понимание естественного языка и решение задач. Программа Proverb [938] — это компьютерная программа, которая решает кроссворды намного лучше, чем большинство людей; в ней используются ограничения, определяющие состав возможных заполнителей слов, большая база с данными о встречавшихся ранее кроссвордах, а также множество различных источников информации, включая словари и оперативные базы данных, таких как списки кинофильмов и актеров, которые играли в этих фильмах. Например, эта программа способна определить, что одним из решений, подходящих для ключа "Nice Story", является слово "ETAGE", поскольку ее база данных содержит пару ключ-решение "Story in France/ETAGE", а сама программа распознает, что шаблоны "Nice х" и "х in France" часто имеют одно и то же решение. Программа не знает, что Nice (Ницца) — город во Франции, но способна разгадать эту головоломку.
Выше приведено лишь несколько примеров систем искусственного интеллекта, которые существуют в настоящее время. Искусственный интеллект — это не магия и не научная фантастика, а сплав методов науки, техники и математики, вводное описание которых приведено в данной книге.
В настоящей главе дано определение искусственного интеллекта и описан исторический контекст, в котором развивалась эта область науки. Ниже приведены некоторые важные темы, которые рассматривались в этой главе.
• Взгляды ученых на искусственный интеллект не совпадают. Для того чтобы определить наиболее приемлемый для себя подход, необходимо ответить на два важных вопроса: "Интересует ли вас в основном мышление или поведение?" и "Стремитесь ли вы моделировать способности людей или строить свою работу исходя из идеального стандарта?"
• В данной книге принят подход, согласно которому интеллектуальность в основном связана с рациональной деятельностью. В идеальном случае интеллектуальный агент в любой ситуации предпринимает наилучшее возможное действие. В дальнейшем изложении рассматривается проблема создания агентов, которые являются интеллектуальными именно в этом смысле.
• Философы (начиная с 400 года до н.э.) заложили основы искусственного интеллекта, сформулировав идеи, что мозг в определенных отношениях напоминает машину, что он оперирует знаниями, закодированными на каком-то внутреннем языке, и что мышление может использоваться для выбора наилучших предпринимаемых действий.
• Математики предоставили инструментальные средства для манипулирования высказываниями, обладающими логической достоверностью, а также недостоверными вероятностными высказываниями. Кроме того, они заложили основу не только понимания того, что представляют собой вычисления, но и формирования рассуждений об алгоритмах.
• Экономисты формализовали проблему принятия решений, максимизирующих ожидаемый выигрыш для лица, принимающего решение.
• Психологи подтвердили идею, что люди и животные могут рассматриваться как машины обработки информации. Лингвисты показали, что процессы использования естественного языка укладываются в эту модель.
• Компьютерные инженеры предоставили артефакты, благодаря которым стало возможным создание приложений искусственного интеллекта. Обычно программы искусственного интеллекта имеют большие размеры, и не могли бы работать без тех значительных достижений в повышении быстродействия и объема памяти, которые были достигнуты в компьютерной индустрии.
• Теория управления посвящена проектированию устройств, которые действуют оптимально на основе обратной связи со средой. Первоначально математические инструментальные средства теории управления весьма отличались от применяемых в искусственном интеллекте, но эти научные области все больше сближаются.
• История искусственного интеллекта характеризуется периодами успеха и неоправданного оптимизма, за которыми следовало снижение интереса и сокращение финансирования. В ней также были периоды, когда появлялись новые творческие подходы, а затем лучшие из них систематически совершенствовались.
• Искусственный интеллект развивался быстрее, чем обычно, в прошлое десятилетие, поскольку в этой области стали шире применяться научные методы экспериментирования и сравнения подходов.
• Последние достижения на пути понимания теоретических основ интеллектуальности неразрывно связаны с расширением возможностей реальных систем. Отдельные подобласти искусственного интеллекта стали в большей степени интегрированными, а сам искусственный интеллект успешно находит общую почву с другими научными дисциплинами.