Жасанды интеллект

Мазмұны:

1. Жасанды интеллекттің негізгі ұғымдары. Жасанды интеллекттің даму тарихы
2. Жасанды интеллект жұмыс бағыттары
3. Жасанды интеллект саласындағы зерттеу
4. Логикалық программалау
5. Пайдаланылған әдебиеттер

Жасанды интеллекттің негізгі ұғымдары. Жасанды интеллектің даму тарихы

Қазіргі кезде программистің  жұмыс істеу сапасы дәрежесі интеллектуалдық  жүктеудің көп бөлігін компьютерлер орындағанда ғана жоғары болады. Бұл  аймақта максималды прогресске қол  жеткізу үшін «Жасанды интеллект» әдісі  қолданылады, мұнда компьютер бір  типті және қайта-қайта жасала беретін  операцияларды ғана орындамайды, сонымен  қатар өзі де үйренеді. Бұған қоса толық қанағаттандыратын «жасанды интеллектіні» құру адамзатқа дамудың  жаңа деңгейлерін ашады.

Адамдарды олардың өздерінің  ойлау механизмі әрқашан қызықтырған. Адамды ақыл иесі ретінде ерекшелендіріп тұратын олардың интеллектісінің  бар болуы. Адам интеллектісі көптеген компоненттерден тұрады, оның ішінде сыртқы ортамен байланысты болатын  сезім мүшелері, үйренуге икемдігі, бағалауға келмеутін өзіндік  белгілері болып үйренуге икемділік, жалпылау, тәжірибені (білімді) жинау және өзгерістерге байімделу болып табылады. Интеллектінің осы қасиеттерінің арқасында ми әртүрлі есептерді шеше алады, сонымен қатар бір есептен екіншісін шешуге оп-оңай ауыса алды. Осылай, интеллектісі бар ми алуан түрлі есептерді шығаруға арналған әмбебап құрал болып табылады, оның ішінде формалданбаған, стандартты, алдын ала шешу әдістері жоқ есептер.

Интеллектісі бар ми интеллектуалды есептерді шешуге бағыттталған болса, бұл процессті ойлау немесе интеллектуалды іс-әрекет деп атаймыз. Интеллект және ойлау органикалық түрде дәлелдеу, логикалық талдау, жағдайларды ажырату, іс-әрекетті, ойынды болжау және белгісіздік жағдайында басқару сияқты тапсырмалармен байланысты.

Интеллект (intelligence) терминінің өзі латынның intellectus – білім, ойлау, адамның ойлау мүмкіндігі деген сөздерінен шыққан.

40-жылдары есептеуіш машиналардың  және кибернетикадағы зерттеулер  пайда болысымен адамның ойлау  табиғаты туралы сұрақ кибернетикалық  аспектіге ие болды. Адамда  интелллектуалды деп атайтын  іс-әрекеттерді машинада құруға ғалымдар барлық күштерін салды. Бұл зерттеу бағыты «жасанды интеллект» деген атауға ие болды.

Жасанда интеллект (artificial intellence) – ЖИ (AI) автоматты жүйелердің адам интеллектісінің бөлек бір функцияларын атқаруын айтады. Мысалы, ертерек алынған тәжірибе және сыртқы әсерлерді рационалды талдау негізіне шешімдерді таңдау және қабылдау.

ЖИ өзінің пайда болуы  және дамуымен есептеуіш машиналарға  тәуелді, әдетте бұл бағытты информатика  және есептеуіш техника аймақтарына  жатқызады. Бұның бәрі Екінші дүниежүзілік соғыс аяқталған соң барлық ойын есептерді және жұмбақтарды компьютер  көмегімен шешуден басталды. Осы  алғашқы тәжірибелер негізінде  туған фундаменталды идея күйлер кеңістігінде іздеу деген атқа ие.

Сонымен, интеллект деп – мидың қабылдау, еске сақтау және бағытталған түрде білімді оқу барысында түрлендіруді пайдалана отырып тәжірибе және түрлі жағдайларға байланысты адаптациялану негізінде интеллектуалды есептерді шешу мүмкіндігін атайтын боламыз.

Бұл анықтамада «білім» деп миға сезім мүшелері арқылы түсетін ақпаратты ғана атмаймыз. Бұндай типті білім, әрине, өте маңызды, алайда интеллектуалды іс-әрекет үшін жеткіліксіз. Қоршаған орта объектілері сезім мүшелеріне тек әсер етіп қана қоймайды, сонымен өзара белгілі бір қатынастарда болады. Қоршаған ортада интеллектуалды іс-әрекетті іске асыру үшін, білім жүйесінде сол ортаның моделіне ие болу керек. Қоршаған ортаның бұл ақпараттық моделіне реалды объектілер орналасқан, олардың қасиеттері және қатынастары тек көрсетіліп және естіліп қана қоймайды, сонымен қатар ойша «бағытталған түрде түрлендіріледі». Бұнымен қоса, маңыздысы – сыртқы орта моделін құру «тәжірибе және түрлі жағдайларға бейімделу негізіндегі үйрену» арқылы іске асады.

Біз интеллектуалды есеп терминін қолданған болатынбыз. Интеллектуалды есеп жай есептен несімен ерекшеленетіні түсіндіру үшін кибернетиканың негізгі  терминдерінің бірі – «алгоритм» терминін енгізу керек.

Алгоритм деп кез-келген есепті шешу үшін арналған операциялар  жүйесінің белгілі бір ретпен орындау туралы ереже. «Алгоритм» термині  IX ғасырдың өзінде қарапайым арифметикалық алгоритмдерді берген өзбек математигі есептер класы шығарылған болып есептеледі, егер олар үшін алгоритмдері белгіленген болса.

Есептердің түрлі кластарын  шешу кезінде адамның негізгі  мақсаты – алгоритмдерді табу. Белгілі бір есептердің алгоритмдерін  табу жоғары квалификацмя және біліктілікті талап ететін күрделі біліммен байланысты. Мұнда адам интеллектісінің іс-әрекеті  қажет. Белгілі бір түрдегі есептер  класының алгоритмін табу есептерін  интеллектуалды деп атайық.

Алгоритмдері белгіленген  есептерге келетін болсақ, ЖИ облысында  белгілі маман М.Минский байқағандай, оларды интелллектуалды деп атау артық. Шынында, алгоритм белгіленген  соң, сәйкес есептердң шешу процесі  оны тура солай есептің мәнінде  хабарсыз адам да, есептеуіш машина да немесе робот та орындай алады. Жалғыз талап, есепті шешуші процесс  элементарлы операцияларды орындай  алатын жағдайда болуы керек және берілген алгоритмді ұқыпты түрде басшылыққа алуы керек. Ондай адам машиналды түрде жұмыс істей отырып қарастырылып отырған типтегі кез-келген есепті шығара алады.

Сондықтан интеллектуалды есептер  класынан шешуінің стандартты әдістері бар есептерді шығарып тастау өте дұрыс сияқты. Мұнда есептердің мысалы ретінде есептеуіш есептерді  алуға болады: сызықты алгебралық теңдеулер жүйесінің шешуі, диф. теңдеулерді интегралдау, т.б. Бұндай есептерді шығаруға арналған стандартты алгоритмдер бар, олар есептеуіш  машина үшін арналған программа ретінде  берілген элементарлы операциялардың белгілі тізбегін құрайды. Бейнелерді ажырату, шахмат ойнау, теоремаларды дәлелдеу, т.с.с. интеллектуалды есептер үшін шешімді табуды формалды бөліктеу шешімі қиын болмаса да, өте күрделі болады.

Осылай, интеллект анықтамасын  белгілі есептерді шешуге арналған алгоритмдерді құратын универсалды  жоғары дәрежелі алгоритм.

Тағы бір қызығы, программист  мамандығы біздің анықтамаларымыздан ең интеллектуалды мамандық болып тұр, себебі программист жұмысының өнімі – программалар – таза алгоритмдер.

Интеллектуалды есептерді  шешуге бағытталған интеллектісі бар  мидың іс-әрекетін ойлау немесе интеллектуалды іс-әрекет деп атайық. Интеллект  және ойлау теоремаларды дәлелдеу, логикалық талдау, жағдайларды ажырату, іс-әрекетті, ойынды жобалау және белгісіздік жағдайында басқару сияқты есептерді шешумен органикалық түрде байланысты.

Есепті шешу барысында  байқалатын интеллектуалдың өзіндік  белгілері – оқуға, жалпылауға, тәжірибе жинауға және есепті шешу барысында  өзгерістерге адаптациялануға бейімділік. Интеллектінің осы қасиеттерінің  арқасында ми түрлі есептерді  шеше алады, сонымен қатар бір  есептің шешуінен екіншісіне оңай ауысады. Осылай интеллектісі бар ми көптеген алдын-ала шығарылу әдістері, стандартты шығарылуы жоқ есептерді шеше алатын әмбебап құрал.

Басқа да анықтамалар да бар. Колмогоров бойынша ғылым, әдебиет, мәдениет мәселелерін талқылауға болатын  кез-келген материалды жүйе интеллектіге ие. Тьюринг былай түсіндірген: әр түрлі бөлмелерде машина мен адамдар бар. Олар бір-бірін көрмейді, бірақ ақпарат алмаса алады (мысалы, электронды пошта арқылы). Егер диалог барысында адамдар машиналармен сөйлесіп отырғандарын байқамаса, онда машинаны интеллектіге ие деп айтуға болады.

Айтпақшы Тьюринг берген ойлауды имитациялау жобасы қызығушылық  тудырады: «Ересек адам интеллектісін  имитациялауға талпынып, біз адам миы қазіргі күйге қалай жеткені  туралы көп ойлануымыз керек... Неге біз ересек адам интеллектісін имитациялайтын программа жазғанша, кішкене бала интеллектісін имитациялайтын программа  жазбасқа? Егер баланың интеллектісі дұрыс тәрбие алатын болса, ол ересек адамның интеллектісі болмай ма? Біздің есептеу бойынша оған сәйкес келетін  құрылғы оңай программаланып қойыла алады... Осылай, біз мәселені екі  бөлікке бөлеміз: «бала-программа» және осы программаны «тәрбиелеу»  программасы.»

Ілгерілеп айтатын болсақ, осы жолды барлық дерлік ЖИ жүйелері қолданады деуге болады. Барлық білімді  күрделі жүйеге енгізу мүмкін емес пе? Және де тек осы жолда ғана жоғарыда айтылған интеллектуалды іс-әрекет белгілері байқалады.

ЖИ жүйесін әр жағынан  зерттеу

ЖИ әр жағынан зерттеу  тарихи түрде қалыптасты, олар бір-бірінен  тәуелсіз түрде дамыды, тек ақырғы кезде ғана олардың жақындасуына жол ашылды:

• Құрылымдық;
• Имитациялық;
• Логикалық;
• Эволюциялық.

  ЖИ жүйелеріндегі барлық нейрондық зерттеулер спектрі құрылымдық деп аталды. Құрылымдық деп ЖИ-ні адам миының құрылымын модельдеу арқылы құру. Бейнелерді ажырату есептерінде көп қолданылады.

Адам миы негізінде  құрылған модельдер айқындылық қасиеті тән емес. Бұл желілерді адам миымен жақындастыратын тағы бір қасиеті – нейронды желілер қоршаған орта туралы толық мәліметсіз болса да жұмыс істей береді, яғни адам тәрізді, қойылған сұрақтарға тек «иә», «жоқтан» басқа, «нақты білмеймін, бірақ иә сияқты» деген жауаптар бере алады.

Келесі зерттеу жанды  мидың құрылымдық және функционалды ерекшеліктерін имитационды модельдеумен байланысты, яғни нәтижесі бойынша.

Бұл зерттеулерді тағы «қара  жәшік» немесе «нәтижесі бойынша  сәйкес келу» деп атайды. Оның мәні келесіде: зерттеуші интеллектінің  құрылу және жұмыс істеу принциптерін білмейді, яғни оны «қара жәшік» ретінде қарастырады. Бұл зерттеудің жақтаушыларының негізгі мақсаты  адам интеллектісінің жұмысын ақырғы нәтиже бойынша имитациялайтын кейбір эвристикалық компьютерлік программаларды құру болып табылады. Мұнда адамдар қандай әдістерді қолданатыны ескерілмейді. ЖИ жүйелерін құрудың мұндай түрі имитациялық деп аталады. Және кибернетика үшін классикалық зерттеу болып табылады.

Осылай, мұнда адамның  басқа қасиеті моделденеді –  басқалар не істейді, соны ол не үшін керектігіне  назар аудармай көшіру. Көп жағдайда бұл мүмкіндік көп уақытты  үнемдейді, өмірінің басында-ақ.

Эвристикалық программалау Карнеги университетінің А.Ньюэлл және Г.Саймон аттарымен байланысты және келесі принципке негізделген, адам миы нәтиже бойынша символдарды  басқару туралы қарапайым есептер  жиынтығына келуі мүмкін, яғни компьютер  орындай алатын операциялар. Есептердің шешімі мүмкін болатын шешімдер жиыны  кеңістігінен эвристикалық ережелер бойынша  іздестіріледі, олар іздестіруді, белгілі  бір бағыт бойынша жүруді тездетеді. Эвристикалық іздестіру көлемінде шығарылған типтік есептерге теоремаларды дәлелдеу, түрлі ойындар, жұмбақтарды шешу, геометриялық және шахматтық есептер, әуендерді құру, химиялық құрылымдарды анықтау,т.б.

Саймон компьютерлер 90 жылдан соң әлем чемпионы болады деген болжам жасаған болатын, иә ол толығымен  орындалды. Эвристикалық іздестіру  көлемінде машиналар тек примитивті шектелген есептерді шеше алатын.

ЖИ имитациялық программаларының келесі қол жеткізулері, атап айтсақ шахматтық компьютер Deep Blue 1997 жылы әлем чемпионы Г.Каспаровты жеңуі, тек эвристикалық іздестірумен ғана байланысты емес, ЖИ-нің басқа синтетикалық салаларының пайда болуымен де. Оларға мықты көппроцессорлы параллельді жүйелерге және нейронды акселераторларға негізделген эвристикалық программаларды қолдайтын аппаратты жабдықтау жатады. Мысалы, аталған компьютерде жүрістер генераторы 256 параллельді процессорлар негізінде жүзеге асырылған.

Имитациялық зерттеудің негізгі  кемшілігі көптеген модельдердің төмен  ақпараттық мүмкіндігі.

Келесі зерттеу логикалық  деген атқа ие. Ол неге пайда болды? Адам тек логикалық қана ойлаумен ғана айналыспайды емес пе? Бұл дұрыс, бірақ адамды жануардан тек оның ойлау қабілеті ғана ерекшелендіреді.

Логикалық зерттеудің негізі болып булеандық алгебра есептелінеді. Әр программист олармен if операторын біле бастағанымен таныс. Өзінің келесі дамуын булеандық алгебра предикаттар есептеуінің негізінде жалғастырды, онда ол символдарды, олардың арасындағы қатынастарды қолдану арқылы кеңейтілді. Кез-келген ЖИ жүйесі логикалық принципке негізделген деуге болады және теоремаларды дәлелдейтін машина ретінде қарастырылады. Сонымен қатар мәліметтер деректер қорында аксиомалар, логикалық нәтижелер ережелері түрінде сақталады. Бұған қоса, әр осындай машина мақсатты генерациялау блогына ие, ал жүйе берілген мақсатты теорема ретінде дәлелдеуге тырысады. Егер мақсат дәлелденген болса, онда қолданылған ережелер трассировкасы қойылған мақсатқа жеткізетін әрекеттер тізбегін алуға көмектеседі. Мұндай жүйенің қуаты мақсат генераторының және теоремаларды дәлелдеу машинасының мүмкіндіктерімен анықталады.

ЖИ толық көрсету үшін алгебраның мүмкіндіктері жеткіліксіз, осында ЭЕМ-нің негізі бит-0 және 1 мәндерін қабылдайтын жады ұяшығы екенін түсірейік. Осылай, компьютерде жасауға болатынын  бәрін предикаттар логикасында  жүзеге асыруға болады деген болжам жасауға болады.

Логикалық зерттеу нақтырақ болуы үшін нақты емес логика көмектеседі. Оның негізгі ерекшелігі «иә», «жоқтан» (1/0) басқа «білмеймін» (0.5) сияқты аралық мәндерді қабылдауға болады. Бұл зерттеу  адам ойлауына көбірек ұқсайды, себебі иә, жоққа қарағанда білмеймін  деген жауап жиі өолданылады. Көптеген логикалық әдістер үшін зор еңбек керек, дәлелдеуді іздестіру  кезінде нұсқалар бәрі толық қарастырылады. Сондықтан бұл зерттеу есептеу процесінің эффективті жүзеге асырылуын қажет етеді және жұмыс сапасының жоғары болуына деректер қорының көлемі үлкен болмаса кепіл беріледі.