Лекция 4
Определение ИТ
Информационная технология (ИТ) – совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенная технологическим процессом и обеспечивающая сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности.
Виды ИТ
В зависимости от степени использования этих средств ИТ условно разделяют на:
• Традиционную ИТ;
• Современную ИТ;
• Новую ИТ;
• Интеллектуальную ИТ и пр.
Основные направления развития информационной технологии
Геоинформационные системы (ГИС)
ГИС – это комплекс программных, информационных и технических средств, ориентированных на поддержку, обработку и выдачу картографических и связанных с ними данных (в текстовой, табличной, иллюстративной и др. формах) для решения разнородных задач (в том числе профессиональных, бытовых и т.д.).
Основные подходы для представления и анализа данных
• Растровый подход применяется для получения спутниковых изображений, в дистанционном зондировании, для составления прогноза погоды.
• Государственные предприятия, коммунальные службы и бизнес используют в основном векторный подход. Векторные системы могут различать остров в озере, пересечение двух дорого и людей на участке определенного радиуса.
Визуализация
Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта - эта очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической (имеющей пространственную привязку) информации.
Задачи ГИС
ГИС приложения автоматизировали следующие задачи поддержки принятия решений:
• Обнаружение кратчайшего (длиннейшего) безопасного маршрута от А до Б;
• Определение областей с подобными частями;
• Группировка коммерческих территорий для минимизации проезда, выравнивание потенциала или отсеивание наихудших перспектив.
Новые направления ГИС
• Объемное и динамическое моделирование времени и места;
• Отображение на картах узлов Интернет для определения близлежащих мест к точке наблюдения;
• Беспроволочные технологии для поддержки оперативного ввода движущихся объектов типа грузовиков;
• Специфические географические проблемы на основе электронных таблиц, баз данных и т.д.
Системы искусственного интеллекта (ИИ)
Интеллект – это мыслительные способности человека. Отдельные интеллектуальные способности человека могут быть воспроизведены в технических средствах (в том числе и в автоматах) путем создания систем искусственного интеллекта.
Искусственный интеллект (ИИ) – это свойство автоматических и автоматизированных систем брать на себя отдельные функции человеческого интеллекта, то есть выбирать и принимать оптимальные решения на основе ранее полученного опыта и рационального анализа внешних условий (воздействий).
Характерные особенности систем искусственного интеллекта
• Наличие модели внутреннего мира;
• Пополнение имеющихся знаний;
• Способность к дедуктивному выводу;
• Умение оперировать нечеткими данными (естественная речь и т.д.);
• Возможность диалога с человеком;
• Возможность к адаптации.
Основные направления в области ИИ
• Символьное (семиотическое, нисходящее), основанное на моделировании высокоуровневых процессов мышления человека, на представлении и использовании знаний;
• Нейрокибернетическое (нейросетевое, восходящее), основанное на моделировании отдельных низкоуровневых структур мозга (нейронов).
Следовательно, сверхзадачей ИИ является построение компьютерной интеллектуальной системы, которая обладала бы уровнем эффективности решений неформализированных задач, сравнимых с человеческим или превосходящим его. В качестве критерия и конструктивного определения интеллектуальности был предложен мысленный эксперимент, известный как тест Тьюринга.
Игра в имитацию - согласно этому критерию, машина может быть признана мыслящей, если человек, ведя с ней диалог по достаточно широкому кругу вопросов, не сможет отличить ее ответов от ответов человека.
Системы искусственного интеллекта
Наибольшее развитие получили системы искусственного интеллекта, построенные на базе средств вычислительной техники и предназначенные для восприятия, обработки и хранения информации, а также формирования решений по целесообразному поведению в различных ситуациях, воспроизводящих (модулирующих) состояние некоторой среды (мира, природы, общества, производства и т.п.).
Основные направления развития систем искусственного интеллекта
Развились 5 взаимосвязанных областей: естественные языки, робототехника, системы ощущений (системы зрения и слуха), экспертные системы и нейронные сети.
1. Для работы с естественными языками необходимо создание систем, которые переводят обычные инструкции, транслируемые человеком, в машинный язык.
2. Робототехника в большой степени относится к промышленности, военному делу, космическим исследованиям. Робот – это автомат, имитирующий своим поведением, выполняемыми функциями, а иногда и внешним видом человека. Различают роботы с жестко заданной программой действия, управляемые человеком-оператором роботы и роботы с искусственным интеллектом.
3. Исследование систем ощущений направлено на создание машин-роботов, которые могут «видеть» и «слышать» и соответственно реагировать:
- компьютерное (машинное) зрение;
- системы речевого ввода и вывода информации (системы распознавания речи, системы синтеза речи и т.д.);
- системы синтеза запахов.
4. Экспертные системы используют логику принятия решений человеком. Функции эксперта при решении задач из некоторой предметной области. Они возникли как значительный практический результат в применении и развитии методов искусственного интеллекта (ИИ). ЭС выдают советы, проводят анализ, дают консультации, ставят диагноз. Практическое применение ЭС на предприятиях способствует эффективности работы.
5. Нейронные сети. Интеллектуальные системы на основе искусственных нейронных сетей позволяют с успехом решать проблемы распознавания образов, выполнения прогнозов, оптимизации, ассоциативной памяти и управления. Искусственные нейросети являются электронными моделями нейронной структуры мозга, который, главным образом, учится на опыте. Множество проблем, не поддающиеся решению традиционными компьютерами, могут быть эффективно решены с помощью нейросетей.
Виртуальная реальность
Виртуальная реальность (ВР) – искусственно созданный мир путем подмены окружающей действительности информацией, генерируемой компьютером. BP в интерактивном режиме обеспечивается использованием трехмерной графики, стереозвука и других специальных устройств ввода-вывода данных, имитирующих связь человека с воспроизводимым миром и происходящими в нем процессами.
В качестве устройств для создания ВР могут использоваться:
• Шлемы-дисплеи, позволяющие «видеть» стереоскопическое изображение виртуального мира и передающие в ПК данные о положении и ориентации головы для изменения изображения в соответствии с изменением точки обзора;
• Манипуляторы, в том числе специальные перчатки, передающие данные о движении рук и пальцев и позволяющие брать в руки, управлять положением объектов искусственно созданной среды;
• Стереоаудиосистемы и аудиостереосистемы, способные не только создавать объемное звучание, но и передавать звуковое давление, например, при моделировании ударов;
• Электромагнитные и пневматические устройства, передающие механические воздействия на человека в процессе имитации моделируемых процессов (например, ускорение, давление и т.п.).
ВР предполагает использование компьютерных систем для создания окружающей среды, которой кажется реальной пользователю – человеку. Разделяется на категории:
• проектирование (автомобилей);
• обучение (персонала на новом оборудовании безопасным и рентабельным способом, обучение водителей вождению на вариациях опасностей движения и т.д.);
• развлекательная сфера.
Виртуальный мир
• Киберпространство – искусственно создаваемое программно-аппаратными средствами объемная область – пространство – для размещения объектов и действий виртуальной реальности.
• Параллельный мир – это искусственный мир, основанный на представлениях создающих его людей о реальной действительности. Используется в экспертных системах для моделирования разнородных процессов, происходящих в реальной предметной области. Путем задания и изменения начальных условий, при которых проистекают исследуемые процессы, производится поиск оптимальных решений или оценка последствий возможный вариантов развития событий.
В минимум аппаратных средств, требующихся для взаимодействия с ВР‑моделью, входят монитор и указывающие устройства типа мыши или джойстика. В более изощренных системах применяются виртуальные шлемы с дисплеями (HMD), в частности шлемы со стереоскопическими очками, и устройства 3D-ввода, например, мышь с пространственно управляемым курсором или «цифровые перчатки», которые обеспечивают тактильную обратную связь с пользователем.
Основная особенность ВР-модели - это создаваемая для пользователя иллюзия его присутствия в смоделированной компьютером среде, которое называют дистанционным присутствием.
В некоторых из ВР-моделях пользователи воспринимают изменяющуюся перспективу и видят объекты с разных точек наблюдения, как если бы они перемещались внутри модели. Если пользователь располагает более чувствительными (погруженными) устройствами ввода, например, такими, как цифровые перчатки и виртуальные шлемы, то модель обеспечивается достаточным количеством данных, чтобы надлежащим образом реагировать на такие действия пользователя, как поворот головы или даже движение глаз.
Основные области применения ВР:
- тренажеры, симуляторы;
- развлечение, аттракционы;
- маркетинг, реклама;
- проектирование, промышленный дизайн, создание прототипов;
- дистанционное управление;
- центры подготовки и поддержки принятия решений, ситуационные комнаты;
- управление технологическими процессами; медицина;
- образование;
- архитектура, дизайн и т.д.
Американские военные создают виртуальную Землю
Разрабатываемая программная среда будет иметь многопользовательский интерфейс и сможет с максимальной точностью воспроизводить реальные физические процессы. А также система сможет моделировать взаимодействие между людьми, что особенно важно при поиске путей решения конфликтных ситуаций.
Проект "Новые связи": эмбрион автономного виртуального мира
Консорциум ряда европейских университетов запускает проект под названием "Новые и производные модели общества (мира), возникшие в результате индивидуального, эволюционного и социального обучения" (New and Emergent World models Throuoh Individual Evolutionary and Social Learning – NEW-TIES, дословно переводится как "новые связи").
«Призраки» передают ощущения в виртуальном мире
Учёные, находившиеся по разные стороны Атлантики, благополучно пожали друг другу руки через Интернет. Таким образом, общественности была продемонстрирована новая технология передачи осязательных (тактильных) ощущений.
Виртуальные выставки и галереи художников
Хотя словосочетание «электронная живопись» иногда употребляется для обозначения направления в «компьютерном» изобразительном искусстве, живопись как таковая прочно укрепилась «по эту» сторону монитора, появляясь за стеклом лишь в виду портфолио авторов-живописцев или в качестве экспонатов виртуальных экспозиций.
Нередко вместо создания персональных сайтов живописцы создают и своеобразные виртуальные картинные галереи – очень удобный способ заявить о себе для самых юных дарований, непрофессиональных художников или людей других профессий, для которых живопись является увлечением.
Пищевые стимуляторы (виртуальный способ питья через соломинку)
Симулятор представляет собой стакан с электрической начинкой и соломинкой наверху. Начинка: клапан с электромагнитным приводом, запирающий соломинку снизу, динамик, плотно присоединенный к соломинке и овальная пластина, вращаемая электроприводом вблизи среза соломинки. Комбинируя это устройство с другими системами виртуальной реальности, можно создавать новые ощущения в виртуальном мире.
Технология анимации
• Анимация - искусственное создание эффекта подвижного изображения путем быстрой смены последовательности кадров, фиксирующих отдельные фазы движения объектов или их состояния, смены сцен и т.п.
• Морфинг - преобразование формы или объекта в другую форму или объект с использованием компьютерной анимации. Данный метод впервые использован в 1990 году для создания спецэффектов при производстве фильмов. В отличие от современной компьютерной анимации, ограниченной двухмерным изображением, морфинг позволяет создавать эффекты объемных преобразований. В научных целях морфинг может быть использован для воссоздания целого образа по его части, например, в палеонтологии – черепа ископаемых животного по нескольким его зубам.