В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем)




НазваниеВ семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем)
страница2/28
Дата публикации21.07.2013
Размер4.22 Mb.
ТипДокументы
lit-yaz.ru > Информатика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   28
Глава 1. Интеллектуальные системы
Правомерно считать, что каждая программа в свою меру интеллектуальна, так как она имеет интерфейс с пользователем, обеспечивающий ему работу с программой без специальных знаний в информатике или программировании, а главное - обеспечивает наглядный и быстрый выбор требуемой работы с настройкой на конкретные условия применения. Наиболее интеллектуальными (и это естественно) являются программы ИИ, ЭС и ПС. Они не только обеспечивают эффективный и интеллектуальный интерфейс, но и воспринимают «программы», написанные на языке, близком к ЕЯ. Проблема, которая рассматривается в этом разделе, состоит в обобщенном определении новых Интеллсист, включая ИИ и ЭС, и в обеспечении пользователя средствами «программирования» без специальных знаний в информатике и программировании. Новые Интеллсист это обеспечивают, так как программа - это описание знаний и заданий на ЕЯ с профессиональным уклоном. Ниже описываются предпосылки создания новых Интеллсист.

^ 1.1. Причины возникновения Интеллсист.
Рассмотрим главные причины, породившие новое направление в информатике. С одной стороны представленные причины являются критикой ПП, а с другой - проектным заданием на создание Интеллсист нового класса. Перечисленные ниже причины являются глобальными. Другие причины по нашему мнению являются частными и способствуют раскрытию главных причин. Для краткости будем использовать сокращение САПР для обозначения любой программной системы, предназначенной для решения полезных и практических задач.
Сказанного выше (интеллектуальность программ и применение ЕЯ), как кажется, вполне достаточно для характеристики причин возникновения ИП. Однако этим вопросам следует уделить дополнительное внимание для того, чтобы выделить некоторые преимущества ИП перед ПП. Важной причиной является то обстоятельство, что число программистов мало, а рост этого числа определяется ростом объема запросов остальной части населения на необходимые вычисления. С другой стороны, непрерывный рост числа прямых пользователей вызван расширением сфер применения ВМ. Эти причины уже оговаривались. Рассмотрим и другие причины появления ИП.
Причина 1. Прямой пользователь не имеет доступа к ВМ без готовой программы и не желает его иметь, так как программирование ему не доступно. Для обеспечения доступа необходимы условия, позволяющие все-таки осуществить прямой доступ. Более того, выдвигается следующее положение. Каждый прямой пользователь ВМ должен стать «программистом» своих задач. Известна уже упомянутая проблема 20-х годов о необходимости ускоренного роста количества телефонисток в условиях бурного развития средств телефонной связи. Возникал парадокс: для обеспечения указанного роста необходимо почти всех людей страны превратить в телефонисток. Парадокс был разрешен изобретением и внедрением автоматических телефонных станций. В этом случае каждый становился телефонистом, он сам соединяется с абонентом путем набора номера. Парадокс сегодняшнего дня - это необходимость ускоренного роста количества программистов в условиях бурного развития СВТ, необходимость в связи с этим переквалификации всех людей страны в программистов и переобучения их новой науки - прикладной информатики. Парадокс должен быть разрешен созданием и внедрением методологии применения СВТ, основанным на программировании без программистов. Как и в случае с телефонами, с применением Интеллсист каждый становится «программистом» на основе использования своих знаний, представленных на своем профессиональном языке.
Причина 2. Главным барьером для пользователя ВМ является необходимость составления алгоритмов и программ. Устранением этих условий является создание средств программирования без разработки алгоритмов и программ. Следствием внедрения методологии программирования без программистов (сама методология должна реализовываться программными комплексами, построенными силами программистов высокой квалификации) должно быть увеличение общего количества пользователей СВТ. В современных условиях на пути использования ВМ в новых областях науки, техники, культуры и быта барьером является именно составление алгоритмов решения заданий. Необходимость составления алгоритмов и записи их в некоторой форме программ с использованием ФЯ является самостоятельным занятием. Поэтому специальное обучение программированию на ФЯ или методами ПП каждого является невыполнимой проблемой. Интеллсист и ИП способствует устранению барьера программирования и привлечению новых пользователей СВТ.
Причина 3. Необходимость формализации процессов общения с ВМ существует. Процесс построения программы формализуем, если известны способы спецификации заданий и методы их развертывания, базирующиеся на научном анализе, с помощью и в процессе которого строится алгоритм. Формализованное задание, метод и алгоритмы его развертывания содержат полный состав всех операций, потоки имен, названных идентификаторами, данных и управления – все, что необходимо для написания программы. Если известна только формальная запись спецификации задания, то по ней возможен вывод алгоритма методом автоматического синтеза, но он еще не исчерпывает всех возможностей программирования без программистов. Огромный класс проблем характеризуется неявным заданием спецификации, в которой неизвестны явные записи выражений, входящих в спецификацию. Имеются в таком случае знания только о данных предметной и проблемной областях. Из этих знаний необходимо вывести новое знание, которое составляется или формируется из ответов на запросы пользователя Интеллсист. Однако по имеющимся знаниям и запросу весьма сложно вручную построить алгоритм и соответствующую ему программу. В таких случаях говорят о том, что данная проблема либо плохо формализуется, либо совсем не формализуема. Именно здесь область применения Интеллсист и ИП для вывода ответов на запросы пользователя. Необходимо обеспечить условия создания программ только из потоков операций, исключая потоки имен и управления.
Причина 4. Барьер формализации процессов общения с ВМ для решения задач состоит в следующем. Решение неформализованных заданий с помощью знаний всегда подразумевает учет сведений от специалистов (как иногда принято говорить - экспертов). Их сведения уникальны и плохо поддаются формализации. Частенько сами программисты пасовали перед замечаниями специалистов относительно свойств результатов прогона программы. Учет программистом замечаний специалистов в формальном описании алгоритмов сложен, а зачастую практически невозможен. Однако подобные проблемы должны разрешаться положительно, и Интеллсист обеспечивает подход к разрешению проблемы учета и использования всякого знания специалистов науки, техники, культуры и быта. При этом знания должны быть общедоступными, а не быть знаниями только одного эксперта. Заметим, что и сам эксперт часто попадает в весьма затруднительное положение, сталкиваясь со скрытыми противоречиями внутри знаний.
Доступ прямого пользователя к ВМ должен знаменоваться постепенным внедрением средств естественного (национального) языка в качестве средства общения в системе человек-ВМ. Использование ЕЯ в полном объеме (почти) невозможен, поскольку с его помощью можно передавать только расплывчатые или просто неопределенные знания, которые будут требовать непрерывного уточнения и контекста. Из ЕЯ можно выделить часть, которая именуется ЯПП (см. т.2), являющимся проекцией ЕЯ на предметную и проблемную области знания прямого пользователя. Именно ЯПП призван обслужить интерфейс пользователя-профессионала в общении его с ВМ. Почти каждая специальность или специализация характеризуется своим ЯПП. ЯПП различных профессий могут пересекаться (иметь общие части) или совпадать. Эти факторы не являются препятствием для внедрения Интеллсист.
Причина 5. Существует ли панацея? Ньюэлл и Саймон, см. например в [Выч67], описали решатель задач. Были и другие попытки построения универсальных решателей. Все случаи таких экспериментов предполагали построение программы, реализующей путь от исходных данных к конечному целевому результату. Эта проблема является неразрешимой, если ориентироваться на классические логики. У каждого пользователя или в каждой области знания своя логика, включающая или не включающая классические. Этот фактор не учитывался в экспериментальных универсальных решателях. Простой пример показывает на правильность такого утверждения. Можно ли решить уравнение Х * Х = 2? Невозможно! Запись Х=sqrt(2) является модификацией исходного уравнения или задания. Практика решения подобных проблем подсказывает путь получения приближенного значения для корня этого уравнения: Х ~ 1.41. Следовательно, мы не всегда можем достигнуть поставленной цели. Вопрос о возможности или невозможности (или степени возможного) достижения цели чаще всего установить сложно. Представляет интерес аппарат автоматического получения возможно более близкого к цели результата. Другими словами, эту проблему можно сформулировать так. Имеются знания, на основе которых необходимо решить задачу и достигнуть максимальной близости к цели настолько, насколько позволяют знания. Остаток пути к цели будет оценкой возможностей знания и необходимости пополнения знаний новыми знаниями. В соответствии со знаниями ответом на рассматриваемое задание будет либо формальное выражение с квадратным корнем, либо выражение с вычисленным приближенным значением, либо бесконечным процессом поиска очередной цифры последовательности, представляющий результат. Систему поиска решений задачи пользователя, соответствующих знаниям и запросу, мы называем Интеллсист.
Причина 6. Уровень или интеллектуальность общения с ВМ является важным обстоятельством. Современные системы создания программ вполне обеспечивают значительными удобствами только тех программистов, которые являются профессионалами в области подготовки ВМ к использованию. Увеличение количества пользователей ВМ выдвигает проблемы учета человеческих факторов, в том числе и для программистов-профессионалов (которым важны факторы производительности труда). Для пользователей ВМ важен учет следующих главных факторов. Важно иметь в виду, что любая программная система должна понимать ЕЯ. Общение с ВМ должно напоминать общение с человеком. Может быть не с человеком вообще, а с профессионалом тех же предметной и проблемной областей, каким является сам пользователь. Второе, любая программная система должна воспринимать избыточность вводимых в ВМ сведений в связи с решением некоторой проблемы без передачи ее в рабочую программу. Избыточность случайна, она не должна быть препятствием для решения заданий. Отметим третье, любая программная система должна допускать естественную ошибочность сообщений пользователя и средства ее устранения. Последнее обстоятельство важно для привлекательности системы. Таковы требования к Интеллсист со стороны пользователя.
Причина 7. Углубление барьеров программирования. Развитие СВТ не только увеличивает количество пользователей, но и приводит к увеличению размеров и сложности алгоритмов, программ, а, следовательно, исходных заданий. Отсюда проистекают многие беды современного использования ВМ. Интеллсист должны смягчить это препятствие путем контроля правильности знаний. Технические барьеры должны автоматически контролироваться, но не быть препятствием в решении проблем.
Обсуждение причин возникновения ИП и Интеллсист каждый раз сопровождается требованием специального достаточно емкого обучения для успешного использования ВМ. Для прямого пользователя это непреодолимая преграда, если обучение связано с программированием. Впрочем, сказано очень сильно, многие прямые пользователи освоили методы ПП и находят в этом наслаждение. Но большинство из таких специалистов постепенно теряют свою исходную квалификацию. Конечно, это может оказаться пагубным для проблемы и соответствующей специальности.
Вообще говоря, каждая программа интеллектуальна логически, поскольку в ней имеются ветвления, определяемые в результате логического вычисления (получения логического значения) актуального в данный момент пути вычислений. Сегодня программы для пользователей оснащены большим интеллектом, так как они успешно оснащаются средствами меню самого разнообразного свойства (окна, пиктограммы, рисунки, словари и т.п.). Наибольшим интеллектом обладают ЭС, которые реализуют современные возможности интеллектуализации, но обладают только линейным логическим выводом на основе знаний. Более всего свойствами Интеллсист обладают ПС, но они основаны на математической логике и используют дедуктивный метод. Обо всем этом (что касается ЭС и ПС) будет подробно сказано далее. Сопоставление систем позволяет определить место каждой системы среди средств решения задач. Два направления и две технологии использования ВМ (на наш взгляд) - ЭС и ПС - явились прецедентами ИП и сильными образцами интеллектуализированных программ.
^ 1.2. Проблемы процедурного программирования.
Сущность самого процесса ПП с точки зрения программиста (или пользователя СВТ) состоит в прохождении трех стадий: изобретание идентификаторов, формирование потоков данных и потоков машинных или укрупненных операций. Вначале продумываются обозначения величин вместе с их свойствами или характеристиками (описания идентификаторов и поток данных) и непосредственными связями в формулах (поток операций), затем организуется порядок использования данных или последовательность выполнения связей величин (поток управления). Сразу укажем на различия ПП и ИП. В ИП в меньшей степени изобретаются термины, в приблизительно в равной степени устанавливаются непосредственные связи терминов через выражения, совершенно (если не рассматривается запись алгоритмов) отсутствует организация порядка или последовательности выполнения выражений (поток управления). Итак, вместо идентификатора используются термины, которые большей частью известны из человеческого знания предметов или действий и только частично требуется изобретательность для формирования новых терминов. Далее, непосредственные связи устанавливаются естественным образом, как правило, в форме утверждений, которые чаще могут быть понятными по сравнению с формулами. Утверждения же могут записываться в произвольной последовательности. Данное главное сопоставление двух подходов к программированию ниже дополняется перечнем недостатков ПП, которые исключены из ИП. Недостатки ПП достаточно подробно были рассмотрены в предыдущих томах. Здесь дается повтор подобного рассмотрения, поэтому текст выделен петитом.
Современные информационные технологии характеризуются тем, что вводимые в нее знания, ориентированные на решение проектных задач, представлены алгоритмически. В основе используется технология ПП. Все сопутствующие знания (БД, меню, сервисные программы и т.п.) формализованы также, они призваны обеспечить работу или подключение основных алгоритмов. Ниже рассматриваются общие средства для ввода других форм или видов знания, обладающих рядом преимуществ и разрешающих проблемы современного программирования естественными средствами, пригодными для профессионального проектировщика, исследователя или учащегося. Указывается также на некоторые проблемы реализации прикладных систем программирования, слабо разрешаемых при использовании традиционного метода ПП. Эффективное решение указанных проблем возможно при использовании новых Интеллсист.
Современное программирование характеризуется постепенным переходом к программированию классов задач (создание пакетов прикладных программ, настраиваемых подпрограмм, программ с возможностью адаптации и др.). Поэтому одной из главных причин появления ИП является обязательное выполнение требования реализации всех возможностей для разрешения классов проблем пользователя. ИП связано с разработкой и использованием БЗ, представляющей «программу» решения класса проблем. Это и важная причина появления ИП.
С недостатками в программировании борются путем поиска новых методов представления знаний в памяти ВМ. Основным средством ввода знаний в память было и являются языки программирования - основа ПП, которое представляет собой трудоемкую и кропотливую работу (сравнимую с трудом шахтеров), обладающую рядом недостатков. Их рассмотрение является постановкой требований к Интеллсист и ИП, при этом важен учет всех достоинств имеющихся в многочисленных методах программирования вплоть до непосредственного восприятия готовых программ.
Лозунг «Моя программа может все!» плодотворно бытует и стимулирует хорошее качество программ. Другой лозунг «Все можно запрограммировать!» более важен и действен, поскольку он утверждает необходимость алгоритмического знания, навсегда вошедшего в нашу жизнь. Тем не менее, рассмотрим самые важные и общие недостатки ПП, которые стимулировали интеллектуализацию применения ВМ. Сами программисты испытывают некоторые неудобства в своей работе, они также не откажутся от ИП.
Вспомним, что сокращение САПР используется ниже для краткости изложения и указания ударения на ответственную часть работ по проектированию, независимо от объекта проектирования. САПР - здесь любая программная система, обеспечивающая эффективность работ или способствующая эффективному созданию предмета, явления или процесса. Вместо САПР можно подразумевать и Интеллсист как систему проектирования объекта путем выяснения истины в утверждениях относительно объекта или поиска условий истинности любых утверждений. Более того, Интеллсист существенно способствует устранению или разрешению всех перечисленных ниже проблем. В этом разделе вместо термина «прямой пользователь» используется термин «проектировщик».
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   28

Похожие:

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconВопросы к зачету по дисциплине
Гаскаров Д. В. Интеллектуальные информационные системы. Учеб. Для вузов. – М.: Высш. Шк – 431 с: ил

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconВ проточной части устройства (или трубопровода)
Разработан метод численного решения системы четырех дифференциальных уравнений характеристики, описывающих неустановившиеся течения...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconС. П. Соколова интеллектуальные информационные системы
Методические указания предназначены для студентов специальности 351400 «Прикладная информатика (в экономике)»

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) icon«системы автоматизированного проектирования», 2008 Дисциплина: «Интеллектуальные...
Предмет исследования и основные направления исследований в области искусственного интеллекта

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconРеферат по экологической психологии на тему: Новые ценностные системы...
Теория Дарвина о борьбе за существование и выживании наиболее приспособленных как способе образования новых видов жизни использовалась...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconИнтеллектуальные информационные системы рекомендуемая литература
Гаврилова Т. А., Хорошевский И. Ф. 2000. Базы знаний интеллектуальных систем. – Спб.: Питер, 2000

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) icon3. Логистические системы Литература 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11,...
Понятие логистической системы является частным по отношению к общему понятию системы. Система (греч. «целое, составленное из частей,...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconВопросы к экзамену по курсу «Интеллектуальные информационные системы»
Ии связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта, но не обязательно ограничивается биологически...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconМодель адаптивной системы стереозрения для подвижного робота
Т. е такие системы, которые в зависимости от сложности распознавания окружающего мира и поставленных задач будут адаптироваться по...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconЗадачи школы: Создание системы социально педагогической, психологической,...
Цель школы: Создать условия для выстраивания системы воспитания в школе на основе гуманизации и личностно-ориентированного подхода...



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
lit-yaz.ru
главная страница