Искусственный интеллект.

По времени возникновения это направление в информатике — самое молодое. Время его появления как научной дисциплины — начало 70-х гг. нашего столетия. Но сейчас, пожалуй, именно искусственный ин­теллект определяет стратегические направления развития информатики.

Искусственный интеллект тесно связан с теоре­тической информатикой, откуда он заимствовал многие модели и методы, например активное ис­пользование логических средств для преобразо­вания знаний. Столь же прочны связи этого направления с кибернетикой. Математическая и прикладная лингвистика, нейрокибернетика и гомеостатика теснейшим образом связаны с развити­ем искусственного интеллекта. И конечно, работы в области создания интеллектуальных систем (чем, собственно, и занимаются специалисты, работаю­щие в области искусственного интеллекта) немыс­лимы без развитых систем программирования. Последняя связь столь тесна, что бытует даже мне­ние, что работы в области проектирования и созда­ния интеллектуальных систем есть новая ступень работ в области программирования.

Основная цель работ в области искусственного интеллекта — стремление проникнуть в тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению навыками, знаниями и умениями. Для этого необходимо раскрыть те глубинные механиз­мы, с помощью которых человек способен научить­ся практически любому виду деятельности. Если суть этих механизмов будет разгадана, то есть на­дежда реализовать их подобие в искусственных системах, т. е. сделать их по-настоящему интеллек­туальными.

Такая цель исследований в области искусствен­ного интеллекта тесно связывает их с достижениями психологии — науки, одной из задач которой явля­ется изучение интеллекта человека. В психологии сейчас активно развивается особое направление — когнитивная психология, исследования в котором направлены на раскрытие тех закономерностей и механизмов, которые интересуют специалистов в области искусственного интеллекта.

Создателей интеллектуальных систем инте­ресует не только проблема автоматизации способ­ности к рассуждениям и умозаключениям, т. е. моделирование рассуждений, но и способности к восприятию окружающего мира, которой весьма успешно пользуются живые существа (и конечно, люди). Поэтому кроме достижений когнитивной психологии в работах по искусственному интеллек­ту используются и результаты, полученные в пси­хологии восприятия информации разного типа.

Кроме психологических исследований, в сферу интересов специалистов в области искусственного интеллекта входят те лингвистические исследова­ния, которые тесно связаны с психологией. Эту пограничную область активно исследует психолин­гвистика. Ее результаты касаются моделирования общения не только с помощью естественного языка, но и с использованием иных средств (жестов, ми­мики, интонации и т. п.).

Математическая и при­кладная лингвистика также тесно взаимодействуют с исследованиями в области искусственных систем общения на естественном языке. Компьютерная лингвистика — еще одно из лингвистических на­правлений, с которым тесно смыкаются интересы искусственного интеллекта.

Существует много способов описать и предста­вить разнообразные знания о мире. И естественный язык лишь один из них. Восприятию информации посвящена отдельная область исследований. Еще один пример — язык математики, способный выра­зить своими средствами многие законы и законо­мерности окружающего нас мира. Существует специальная наука, называемая семиотикой, кото­рая изучает общие свойства различных систем, спо­собных описывать явления окружающего мира и его законы. Понятно, что к семиотике специалисты по искусственному интеллекту проявляют не меньший интерес, чем к психологии или лингвистике.

И конечно, достижения математической логи­ки вносят свой весомый вклад в развитие наших представлений о человеческом интеллекте и о воз­можных путях формализации человеческих рас­суждений.

Искусственный интеллект — наука не чисто теоретическая. Она занимается и прикладными вопросами, связанными с построением реально дей­ствующих интеллектуальных систем, например ро­ботов. Но робототехника — наука о роботах — не исчерпывает всех типов интеллектуальных сис­тем. Например, экспертные системы гораздо ме­нее известны, чем роботы, но они активно входят в нашу жизнь.

 

Информационные системы.

Начало этому направлению положили исследования в области до­кументалистики и анализа научно-технической ин­формации, которые проводились еще до появления компьютеров. Но своего истинного развития инфор­мационные системы достигли лишь тогда, когда компьютеры прочно вошли в их состав. Сейчас в рамках этого направления решаются несколько ос­новных задач.

A. Анализ и прогнозирование потоков разно­образной информации, перемещающихся в обще­стве. Изучаются потоки документов с целью их минимизации, стандартизации и приспособления для эффективной обработки на вычислительных машинах, а также особенности потоков информа­ции, протекающей через журналы, газеты, радио­каналы, телевизионные каналы и другие каналы распространения информации. Оценивается влия­ние распространяемой информации на научно-тех­нический прогресс и состояние общества.

B. Исследование способов представления и хранения информации, создание специальных язы­ков для формального описания информации раз­личной природы, разработка специальных приемов сжатия и кодирования информации, аннотирова­ния объемных документов и реферирования их. В рамках этого направления развиваются работыпосозданию банков данных большого объема, хранящих информацию из различных областей знаний в форме, доступной для вычислительных машин.

C. Построение различных процедур и тех­нических средств для их реализации, с помощью которых можно автоматизировать процесс из­влечения информации из документов, не пред­назначенных для вычислительных машин, а ориентированных на восприятие их человеком: Эти исследования тесно связаны с проблемой извлече­ния смысла (содержания) тех или иных документов при вводе их в банки данных и другие информа­ционные хранилища, ориентированные на компью­теры.

D. Создание информационно-поисковых сис­тем, способных воспринимать запросы к инфор­мационным хранилищам, сформулированные на естественном человеческом языке, а также спе­циальных языках запросов для систем такого типа.

E. Создание сетей хранения, обработки и пе­редачи информации, в состав которых входят информационные банки данных, терминалы, об­рабатывающие центры и средства связи.

Перечисленные задачи показывают, что рабо­ты в области информационных систем опираются, с одной стороны, на исследования в прикладной лингвистике, которая создает языки для записи информации и поиска ответов в информационных массивах по поступающим запросам, а с другой сто­роны, на теорию информации, поставляющую мо­дели и методы, которые используются при организации циркуляции информации в каналах передачи данных.

Вычислительная техника.

Собственно вычислительная техника представляет собой впол­не самостоятельное направление исследований. В рамках этого направления решается немало задач, не имеющих прямого отношения к информатике и ее проблемам. Например, ведутся многочисленные исследования, направленные на совершенствова­ние элементной базы вычислительных машин (Микроэлектроника). Основное содержание микроэлектроники составляют теория, методы расчета и технология изготовления интегральных микросхем. Микросхемы стали основной элемент­ной базой большинства современных средств элек­тронной техники (БИС, СБИС). Но, конечно, развитие современной информатики не­мыслимо без компьютеров — основного и пока единственного инструмента для работы с разнооб­разной информацией.

Эффективное использование компьютеров не­возможно без знания их архитектуры и принципов функционирования. Они не работают вне специаль­но созданных для них операционных систем, тести­рующих программ, трансляторов — всего того программного обеспечения, которое составляет программную среду, в которой "существует" вы­числительная машина.

Это означает, что само развитие вычислитель­ной техники невозможно без использования ре­зультатов, полученных в программировании, искусственном интеллекте и других разделах, со­ставляющих информатику. Даже проектирование современных вычислительных машин и разработка их элементной базы требуют специальных систем автоматизированного проектирования, создани­ем которых занимаются специалисты, работающие в области информатики.

Кроме того, как мы говорили, для любой вы­числительной машины надо создать операционную систему, обеспечивающую функционирование ма­шины. А этим также занимаются люди, работаю­щие в области информатики.

Большое влияние на развитие новых структур вычислительных машин оказали работы в области искусственного интеллекта. В результате компью­теры новых поколений становятся куда более ин­теллектуальными, чем их предки. Они обладают возможностью общаться с пользователем на языке, максимально приближенном к обычному разговор­ному языку, они не требуют подробного написания программ решения задач из данной проблемной об­ласти, а составляют ее сами на основе задания и знаний о решениях задач в этой области, которые хранятся в базах знаний этих машин.

Такое взаимопроникновение методов, харак­терных для этих двух областей, позволяет рассмат­ривать значительную часть исследований в области вычислительной техники применительно к рабо­там, проводимым в информатике.

 

Информатика в обществе.

Мир сейчас находится на пороге информационного общества. В этом обществе огромную роль будут играть сис­темы распространения, хранения и обработки информации. Со временем, подобно мировой систе­ме связи, возникнет единая информационная среда, которая обеспечит любому человеку доступ ко всей нужной для него информации, накопленной чело­вечеством. Широкое внедрение компьютеров во все сферы человеческой деятельности наряду с исполь­зованием интеллектуальных роботов коренным об­разом изменит традиционную среду обитания людей. Растет количество людей, профессионально занятых сбором, накоплением, обработкой, распро­странением и хранением информации. Информа­ция становится товаром, имеющим большую ценность, и индустрия информации в обществе будущего ста­новится весьма значимым явлением.

Перспективы перехода к информационному обществу вызывают массу проблем социального, правового, технического характера. Например, при­менение роботов на производстве приведет к пол­ному изменению технологии, которая в наши дни ориентирована на участие в нем человека. Разработ­ка таких технологий уже началась. Резко изменится подготовка членов нового общества к самостоя­тельной жизни. Уже начаты поисковые работы в об­ласти создания новых форм обучения, которые заменят существующие традиционные формы. Полностью изменится номенклатура профессий, специальностей и способов организации труда.

Все эти проблемы составляют объект иссле­дования тех психологов, социологов, философов и юристов, которые работают в области информати­ки. Создаются автоматизированные обучающие системы, автоматизированные рабочие места для специалистов различного профиля, распреде­ленные банковские системы и многие другие, чье функционирование опирается на использование всего арсенала информатики.

Информатика в природе.

Основная задача этого направления — изучение информационных процессов, протекающих в биологических систе­мах, и использование накопленных знаний при организации и управлении природными системами и создании технических систем. Три самостоятель­ные науки, входящие в эту ветвь информатики, решают указанные задачи. Одна из них — биоки­бернетика. В сферу ее интересов входят проблемы, связанные с анализом информационно-управляю­щих процессов, протекающих в живых организмах, диагностика заболеваний и поиск путей их лечения. Сюда же относятся системы, предназначенные для оценки биологической активности тех или иных хи­мических соединений, без которых уже не может существовать фармакология, а также исследования моделей внутриклеточных процессов, лежащих в основе всего живого.

Вторая наука, входящая в это научное направ­ление, — уже упоминавшаяся бионика.

Третья наука — биогеоценология — нацелена на решение проблем, относящихся к системно-ин­формационным моделям поддержания и сохране­ния равновесия природных систем и поиска таких воздействий на них, которые стабилизируют разру­шающее воздействие человеческой цивилизации на биомассу Земли.

Принципы обработки информации.

7)Информация и формы её представления.

Сигнал – представляет собой любой процесс, несущий информацию.

Сообщение – это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи.

Данные – это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки её техническими средствами.

Формы представления информации:

1)непрерывная – его параметр в заданных пределах может принимать любые промежуточные значения.

2)дискретная – его параметр в заданных пределахможет принимать отдельные фиксированные значения.

Классификация информации по видам:

1) элементарная – процессы и явления неодушевленной природы

2) биологическая – процессы животного и растительного мира

3) социальная – процессы в человеческом обществе

4) визуальные – видимые образы и символы

5) аудиальные – звуки

6) тактильная – ощущения

7) органолептическая – запахи и вкусы

8) машинная – средства вычислительной техники

Количество информации – называют числовую характеристику отражающую ту степень неопределенности, которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала.

Связь между количеством информации и числом состояний системы устанавливается формулой Хартли N=2^i

8)Информационные процессы и технологии.

Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда игра­ли важную роль в науке, технике и жизни общества. В ходе эволюции человечества про­сматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов, хотя их внутрен­нее содержание по существу осталось неизменным.

Сбор информации — это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведе­ния об интересующем его объекте.

Сбор информации может производиться или чело­веком, или с помощью технических средств и систем — аппаратно. Например, пользова­тель может получить информацию о движении поездов или самолетов сам, изучив рас­писание, или же от другого человека непосредственно, либо через какие-то документы, составленные этим человеком, или с помощью технических средств (автоматической справки, телефона и т. д.). Задача сбора информации не может быть решена в отрыве от других задач, — в частности, задачи обмена информацией (передачи).

Обмен информацией — это процесс, в ходе которого источник информации ее пере­дает, а получатель — принимает.

Если в передаваемых сообщениях обнаружены ошиб­ки, то организуется повторная передача этой информации. В результате обмена инфор­мацией между источником и получателем устанавливается своеобразный «информаци­онный баланс», при котором в идеальном случае получатель будет располагать той же информацией, что и источник.

Обмен информации производится с помощью сигналов, являющихся ее мате­риальным носителем. Источниками информации могут быть любые объекты ре­ального мира, обладающие определенными свойствами и способностями. Если объект относится к неживой природе, то он вырабатывает сигналы, непосредственно отражающие его свойства. Если объектом-источником является человек, то выра­батываемые им сигналы могут не только непосредственно отражать его свойства, но и соответствовать тем знакам, которые человек вырабатывает с целью обмена информацией.

Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой це­лью он должен зафиксировать ее на материальном носителе (магнитном, фото, кино и др.).

Накопление информации — это процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации.

Среди записанных сигналов могут быть такие, которые отражают ценную или часто используемую информацию. Часть информации в данный момент времени особой ценности может не представлять, хотя, возможно, по­требуется в дальнейшем.

Хранение информации — это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установлен­ные сроки.

Обработка информац ии — это упорядоченный процесс ее преобразования в соот­ветствии с алгоритмом решения задачи.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конеч­ным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью вне­шних устройств ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.

Информационная техника представляет собой материальную основу информацион­ной технологии, с помощью которой осуществляется сбор, хранение, передача и обра­ботка информации. До середины XIX века, когда доминирующими были процессы сбо­ра и накопления информации, основу информационной техники составляли перо, чер­нильница и бумага. Коммуникация (связь) осуществлялась путем направления пакетов (депеш). На смену «ручной» информационной технике в конце XIX века пришла «ме­ханическая» (пишущая машинка, телефон, телеграф и др.), что послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации. Понадобилось еще много лет, чтобы перейти от запоминания и передачи информации к ее переработке. Это стало возможно с появлением во второй половине нашего столетия такой инфор­мационной техники, как электронные вычислительные машины, положившие начало «компьютерной технологии».

Древние греки считали, что технология (techne — мастерство + logos — учение) — это мастерство (искусство) делать вещи. Более емкое определение это понятие приоб­рело в процессе индустриализации общества.

Технология — это совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов, при которых происхо­дит качественное изменение обрабатываемых объектов.

Технологиям управляемых процессов свойственны упорядоченность и организован­ность, которые противопоставляются стихийным процессам. Исторически термин «тех­нология» возник в сфере материального производства. Информационную технологию в данном контексте можно считать технологией использования программно-аппарат­ных средств вычислительной техники в данной предметной области.

Информационная технология — это совокупность методов, производственных про­цессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информа­ции с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ре­сурса, а также повышения их надежности и оперативности.

Информационные технологии характеризуются следующими основными свой­ствами:

• предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные;

• целью процесса является получение информации;

• средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и про­граммно-аппаратные вычислительные комплексы;

• процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;

• выбор управляющих воздействий на процессы долженосуществляться лицами, принимающими решение;

• критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки инфор­мации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.

Из всех видов технологий информационная технология сферы управления предъявляет самые высокие требования к «человеческому фактору», оказывая прин­ципиальное влияние на квалификацию работника, содержание его труда, физичес­кую и умственную нагрузку, профессиональные перспективы и уровень социальных отношений.

9)ЭВМ как средство обработки информации.

Архитектура ЭВМ – совокупность общих принципов организации аппаратно – программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач.

ü Архитектуру вычислительного средства следует отличать от его структуры.

@ Структура вычислительного средства определяет его конкретный состав на некотором уровне детализации и описывает связи внутри средства во всей их полноте.

@ Архитектура же определяет правила взаимодействия составных частей вычислительного средства, описание которых выполняется в той мере, в какой это необходимо для формирования правил их взаимодействия.