Роль интеллектуальных информационных систем в развитии современного общества

Современные проблемы создания интеллектуальных автоматизированных информационных систем

Роль интеллектуальных информационных систем в развитии современного общества

Общество
Текущее состояние	Перспективы развития
Неустойчивое развитие (Конференция ООН по окружающей среде и развитию 1992 г.): 1. Вещественно-энергетическое общество. 2. Мощь воздействий человека на природу = Мощь самих природных сил. 3. Угроза глобального кризиса (демографического, экологического, энергетического, сырьевого …).	Устойчивое развитие 1. Информационное общество (основано на знаниях и научной информации). 2. Обеспечение выживания и непрерывного развития человечества. 3. Обеспечение сохранения биосферы (биосфероцентричность).

Аналог:

Неандертальцы ® Кроманьонцы

Охота + Собирательство ® Скотоводство + Земледелие

Инструмент создания информационного общества (инфосферы) – новые информационные технологии (НИТ).

Основа НИТ – ИАИС (естественно-языковые).

ИАИС расширили сферу применения ЭВМ: решение неформализуемых или слабо формализуемых проблем (нет алгоритмического решения! ) – современная наука и техника.

Пример 1. Анализ и обработка данных об изменениях климата на планете, перспективы глобального потепления и др. катаклизмы – суперкомпьютер NEC Earth Simulator: 5104 процессора, 35.6 трлн. операций в секунду (87 % от предполагаемой скорости), 5 (пять! ) лет разработки и строительства, $400 млн.

Пример 2. Проекты распределенных вычислений. Поиск разумных радиосигналов из космоса. Анализ сотен миллионов лекарств, перспективных в борьбе с раком.

" Разработка программы, которая будет выполнять сложную статистическую обработку данных, нельзя рассматривать как исследование в области искусственного интеллекта, какие бы сложные алгоритмы в ней не использовались".

Искусственный интеллект @ науки о познании (психология, логика, лингвистика).

" Впервые после фундаментального пересмотра картины мира, связанного с именами Коперника и Дарвина, разработка методов искусственного интеллекта возвращает нас к вопросу о месте человека в природе".

Центральная проблема – проблема представления и приобретения знаний.

Концепция устойчивого развития – изучение функционирования сознания и структуры знаний человека, его интересов и целей его деятельности (когнитивного аспекта развития человека). Переориентация сознания и интересов людей на новые ориентиры и цели, отказ от многих потребностей, которые до сих пор считались общепринятыми (и снова аналог с неандертальцами и кроманьонцами).

Вывод: важность ИАИС определяется:

1) их ориентированностью на слабоструктурированные и слабоформализованные проблемы;

2) их ориентацией на знания и когнитивный характер моделируемых и автоматизируемых ими структур и процессов.

Основные проблемы практики создания интеллектуальных информационных систем

информационный система иерархический универсум

ИАИС " не всесторонне охватывают человеческие потребности" и не вплетены " органически в живую ткань человеческого общества".

Главная задача – не повышение производительности ЭВМ, а в том, чтобы ее работа основывалась на идее антропоцентризма – чтобы сделать процессы, происходящие в системах, понятными для людей, иначе человек не сможет управлять ими (системы управления АЭС, военные системы предупреждения …).

Проблемы применения естественного языка:

1. Диалоговый компонент ИАИС использует меню, шаблоны, заготовки фрагментов фраз и т.п.

2. Аналитик (инженер по знаниям) должен дать толкование естественноязыковых элементов в терминах формального языка.

3. Функционирование основной части системы (представление и манипулирование знаниями) осуществляется с помощью формализмов, недоступных конечному пользователю.

4. Проблема выбора формализма для представления знаний.

Организация БЗ отличается от структуры знаний человека: соотношение " поверхностных знаний" и " глубоких (глубинных) знаний".

Поверхностные знания	Глубокие знания
Основаны на опыте работы или получены от наставников, из практических руководств, инструкций.	Включают знания о первопричинах и взаимосвязи явлений, а также отношениях между объектами.
Используются для решения несложных, часто встречающихся задач.	Используются для поиска решений в ситуациях, возникающих впервые.

Современные ИАИС в основном наполняются поверхностными знаниями, специфическими для каждой ПО.

" Суть информационной технологии, воплощенной в интеллектуальной системе, можно выразить сравнением " работает как человек". …Однако ни один специалист, имеющий опыт работы с этими системами, никогда не скажет, что они способны моделировать поведение людей или хотя бы работу человека в некоторой узкой предметной области"

Вывод: Основная практическая проблема – приближение ИАИС к человеку, обеспечение нового (человеческого) уровня взаимопонимания в системе " человек-машина" на всех этапах разработки и эксплуатации.

Фундаментальные теоретические проблемы интеллектуальных информационных систем

Практическая проблема	Фундаментальная проблема
Ограниченность информационной коммуникации	Создание ЭВМ по принципу такой кибернетической и коммуникационной системы, какой является сам человек
Обеспечение понимания работы ЭВМ	Научиться организовывать ее работу по образу и подобию работы человеческого мозга. Способ представления решения задачи должен быть понятен человеку и описываться знакомыми понятиями

Метод решения – максимальное использование в ИАИС естественного языка.

Задача создания средств общения на понятийном уровне (" концептуальный интерфейс" ), с помощью которых машины и люди могли бы обмениваться знаниями в доступном человеку виде (в форме понятий! ).

Принципы, заложенные в основу ИАИС должны соответствовать принципам организации интеллектуальной деятельности человека.

Роль когнитивных исследований – изучение и моделирование человеческих знаний и когнитивных процессов (принятия решений, обучение, восприятие, запоминание, использование естественного языка …).

Главная цель когнитологии – понять общие закономерности наших знаний.

Первоочередная научная проблема – проблема представления знаний.

Суть проблемы представления знаний – найти способ выражения общих закономерностей нашего мира.

Проблема представления знаний сводится к проблеме концептуального моделирования ПО.

Определение. Концептуальная модель – модель ПО, состоящая из перечня всех понятий, используемых для описания этой ПО, вместе с их свойствами и характеристиками, классификации этих понятий по типам, ситуациям, признакам в данной ПО.

Основа концептуального моделирования – концептуальный анализ.

Цель концептуального анализа – выявление элементов ПО, их свойств и взаимосвязей.

Процедура не формализована (! ). Используемые методы:

1. Методы экспертных оценок (снижают субъективность).

2. Методы системных исследований (системный и классификационный анализ) – помогают организовать плохо структурированное знание.

Задача классификационного анализа – отражение и выражение логическими средствами отношений между классами, т.е. родовидовых отношений, существующих в естественных системах и отображенных в естественном языке.

Вывод: Ключевая научная проблема при разработке ИАИС – проблема концептуального классификационного моделирования.

Проблемы концептуального классификационного моделирования для систем, основанных на знаниях

Исходные (аксиоматические) понятия

Единство универсума

Принцип единства мира. Специальный философский термин – бытие.

Вывод: ЕК должна обязательно иметь одну единственную инициальную вершину.