Искусственный интеллект – обзор

Сфера практического применения компьютеров постоянно расширяется. Сегодня человек доверяет искусственному интеллекту решение задач, которыми еще недавно занимался только самостоятельно. Все чаще используются новые и многим малопонятные термины, к числу которых относятся, например, машинное обучение и нейронные сети. Настолько активное участие искусственного интеллекта в жизни человеческой цивилизации безусловно заслуживает более внимательного рассмотрения. Попробуем ответить на вопросы о том, что представляет собой ИИ, чем его функционирование отличается от работы мозга, а также основные направления использования незаурядных возможностей современных компьютеров.

Искусственный интеллект – что это такое?

Под искусственным интеллектом понимаются способность и возможность обучаться, самостоятельно принимать решения и автономно действовать, которые присущи не человеку, но компьютеру. Другим определением ИИ выступает научная дисциплина, которая находится на стыке нескольких самостоятельных наук, включая:

• математику;
• биологию;
• психологию;
• кибернетику и ряд других.

Фактически, главной задачей создателей искусственного интеллекта становится моделирование человеческого мозга.

Причем с явным стремлением превзойти исходный прототип. Важно отметить, что в определенных сферах деятельности удалось добиться поставленной цели. Достаточно привести несколько красноречивых примеров.

Еще в 1997 году суперкомпьютер обыграл действующего на тот момент чемпиона мира по шахматам, каковым являлся Гарри Каспаров. Отнести Deep Blue (название компьютера) к полноценному искусственному интеллекту невозможно. Правильнее говорить, что программа превзошла человека по скорости выполнения расчетов. Тем более – количество возможных сценариев развития событий в шахматах относительно невелико и ограничено правилами игры.

Принципиально иначе выглядит победа системы ИИ Google AlphaGo ад 18-кратным чемпионом мира по го Ли Седолем. Эта игра отличается огромным количество возможных вариантов и многие считали, что компьютер никогда не обыграет человека. Важной отличительной особенностью Google AlphaGo стало умение адаптироваться к новой ситуации, что является одной из ключевых характеристик человеческого интеллекта.

Как работает наш мозг?

Мозг человека – сложнейшая система, способная произвести до миллиарда миллиардов операций ежесекундно. С одновременным потреблением внушительного объема энергии на уровне 20 Ватт. Добиться такого сочетания показателей не удается даже самым современным суперкомпьютерам.

Например, один из самых мощных на сегодня суперкомпьютеров Tianhe-2 из Китая уступает человеческому мозгу по производительности примерно в 30 раз, при этом потребляет в 880 тысяч раз больше энергии. Приведенные цифры наглядно демонстрируют, насколько натуральный углеродный «компьютер» человеческого мозга превосходит схожую кремниевую систему искусственного происхождения по своей эффективности.

Главной проблемой создателей ИИ выступает непонимание базовых принципов работы мозга. Между разными представителями научного сообщества продолжаются активные дискуссии на эту тему, которые далеко от разрешения. На сегодняшний день удалось смоделировать только некоторые отдельные этапы интеллектуальной деятельности человека. Сложность изучения мозга становится очевидной, если учесть количество формирующих его нейронов, составляющее около 100 миллиардов.

Поэтому ожидать быстрого решение задачи создания полноценного искусственного интеллекта, сопоставимого с человеческим, точно не стоит. Несмотря на некоторые достижения ИИ в определенных сферах практического применения.

Более того, некоторые ученые считают, что решить подобную задачу попросту невозможно.

История развития ИИ

Первое применение термина «искусственный интеллект» (от английского словосочетания artificial intelligence) произошло в 1956 году. Его произнес Джон МакКарти, который является создателем системы функционального программирования и одного из языков, используемых для написания программного кода под названием Lisp.

Хотя идея такой системы, подобной человеческому мозгу, но без использования понятия ИИ, появилась еще раньше – в 1935 году – в работах не менее известного ученого Алана Тьюринга. Последний стал автором теста, который до сих пор используется для оценки уровня машинного интеллекта и его способности обучаться общению и/или имитировать человека.

Первая программ ИИ разработана в 1951 году Кристофером Стрейчи. Уже через год она играла с человеком в шашки. В 1965 году появился прообраз сегодняшний Siri – программа «Элиза», созданная Джозефом Вайценбаумом. В результате отсутствия серьезного прогресса в компьютерных технологиях интерес к теме ИИ постепенно падал.

Тема снова стала актуальной и остается таковой до сих пор после революции, произошедшей в IT-отрасли в середине 90-х годов прошлого века. Именно к этому временному периоду принадлежит уже упомянутый выше суперкомпьютер Deep Blue, созданный специалистами корпорации IBM.

Сегодня работа в области искусственного интеллекта ведется сразу по нескольким основным направлениям:

• робототехника;
• искусственные нейронные сети;
• машинное обучение;
• компьютерное зрение;
• обработка языка и т.д.

ИНС

Аббревиатура расшифровывается как искусственные нейронные сети. Каждая из них представляет собой математическую модель, разработанную по аналогии с сетями нейронов человеческого мозга. Задача ИНС – моделирование работы нейронов мозга человека с целью получения входящей информации, ее последующей обработки и выдачи результатов.

Совершенствование компьютерных технологий позволяет создавать все более сложные и объемные искусственные нейронные сети. Благодаря этому удается повысить точность моделирования, производительность и другие их характеристики.

Сегодня ИНС способны решать очень сложные задачи, требующие обработки и анализа огромных массивов информации.

Глубокое обучение

Вынесенный в подзаголовок статьи термин означает способность ИНС к так называемому обучению без учителя. Оно заключается в самостоятельном извлечении из поступивших данных полезной информации для сохранения и изучения. Другими словами, такая возможность позволяет использовать серьезные вычислительные мощности искусственных нейронных сетей не только непосредственно для обработки данных, но и, что является особенно ценным, самостоятельной постановки задачи. Результатом становится уменьшение роли и присутствия человека в деятельности ИНС, которые становятся все более самостоятельными в самых разных аспектах – функционировании, обучении и совершенствовании.

Принципы искусственного интеллекта

Существуют разные теоретические и практические подходы к созданию и функционированию ИИ. Значительная часть специалистов выделяет четыре базовых принципа искусственного интеллекта, в число которых входят такие:

1. Обоснование любых результатов посредством предоставления доказательств.
2. Предоставление объяснений, который можно классифицировать как значимые и понятные каждому отдельному пользователю.
3. Логичная взаимосвязь предоставленного объяснения с полученными результатами.
4. Функционирование и практическое использование только в тех условиях, для которых ИИ предназначен в процессе разработки.

Нередко в качестве базовых принципов ИИ используются так называемые законы робототехники, сформулированные еще в 1942 году известным писателем-фантастом Айзеком Азимовым. Они широко известны и выглядят следующим образом:

1. Робот (здесь и далее – имеющий ИИ) не может навредить человеку ни действием, ни бездействием, а также допустить нанесение ему вреда.
2. Робот обязан выполнять приказы человека, за исключением противоречащих первому закону.
3. Робот обязан заботиться о собственной безопасности, за исключением случаев, противоречащих первым двум законам.

Сферы использования

Можно выделить несколько областей практического применения возможностей искусственного интеллекта. Перечислим наиболее примечательные из них:

1. Интернет. ИИ в разных форматах присутствует в сети практически повсеместно – от обработки поисковых запросов до функционирования рекомендательных систем.
2. Транспорт и логистика. Одним из ярких проявлений ИИ выступают беспилотные автомобили. Их передвижение возможно только при обработке больших массивов информации, для чего используются вычислительные мощности компьютеров.
3. Финансы. Одним из первых сфер использования ИИ стала борьба с мошенничеством в банковской деятельности. Не менее важными направлениями работы выступает ускорение обработки платежей и подтверждение их подлинности.
4. Медицина. Искусственный интеллект используется для диагностики самых различных заболеваний посредством быстрого распознавания симптомов на различных источниках информации – результатах анализов и исследований.
5. Интернет-торговля. Внедрение ИИ произвело революцию в онлайн-торговле. Формирование и анализ данных о потенциальных покупателях позволяет повысить уровень обслуживания и объемы продаж за счет персонификации направляемому клиенту предложения.

Курс «Python: алгоритмы и искусственный интеллект. Восстание машин» от Startoria

Курс «Python Pro» от Kodland

Проблемы ИИ

Возможности искусственного интеллекта на сегодняшний день существенно ограничены. Одной из ключевых причин такого развития событий выступает комплекс из трех проблем, включая:

1. Зависимость результатов от точности и корректности поступающей извне информации.
2. Узкая специализация подавляющего большинства подобных систем. Пример – шахматный суперкомпьютер не способен решить элементарную задачу по физике.
3. Отсутствие автономности, которое выражается в обслуживании каждого суперкомпьютера многочисленной командой специалистов.

Что почитать и посмотреть по теме?

1. Джон Маркофф «Homo Roboticus? Люди и машины в поисках взаимопонимания».
2. Алексей Потапов «Искусственный интеллект и универсальное мышление».
3. Игнаси Белда «Разум, машины и математика».
4. Педро Домингос «Верховный алгоритм. Как машинное обучение изменит наш мир».
5. Документальный фильм BBC «Искусственный Интеллект: не боишься, человек?»
6. Видео ролик на YouTube «ИИ, машинное обучение, НЕЙРОСЕТИ, Что есть что? Большой разбор».
7. Видео ролик на YouTube «Первые зачатки разума у искусственного интеллекта. Шокирующий диалог ИИ и инженера Google».
8. Видео ролик на YouTube «Технологии искусственного интеллекта – что надо знать перед изучением machine learning новичку».

FAQ

Что понимается под искусственным интеллектом?

ИИ представляет собой созданную искусственно систему, имеющую способность к самообучению, самостоятельному принятию решений и совершению действий. Дополнительное условие – схожесть в принципах работы с человеческим мозгом.

Сопоставимы ли возможности человеческого мозга и ИИ в настоящее время?

Мозг человека – совершенно уникальная система, которая на порядок превосходит ИИ в производительности при намного меньшем – на несколько порядков – расходовании энергии. Существуют и другие явные преимущества человеческого мозга над искусственным интеллектом, но указанные два наиболее красноречивы.

Каковы основные направления научных исследований в области ИИ?

Работы ведутся в самых разных направлениях – машинное обучение, нейронные сети, распознавание речи, робототехника и т.д.

Где ИИ применяется уже сегодня?

В настоящее время возможности искусственного интеллекта используются в самых разных видах деятельности – онлайн-торговле, медицине, финансах, интернете и т.д.

Подведем итоги

1. Искусственный интеллект – компьютерная система, функционирующая по схожим с человеческим мозгом принципам и способная к обучению, принятию решений и совершению различных действий.
2. Научные исследования в области ИИ ведутся по нескольким направлениям: робототехника, нейронные сети, распознавание образов и речи, машинное обучение и т.д.
3. В настоящее время ИИ заметно уступает человеческому мозгу сразу по многим показателям: эффективность, энергоемкость, производительность, универсальность и т.д.
4. Несмотря на это, искусственный интеллект все шире проникает в самые разные сферы деятельности – от интернета и социальных сетей до финансов, медицины и онлайн-торговли.