Системантика

Вид материала

Монография

Содержание 1. Функциональная структура Декларативное представление Двигательные реакции Абстрактная сущность

1. Функциональная структура

Попытки человека познать или даже смоделировать самого себя уходят корнями в глубокую древность. На протяжении веков именно этим занимались поэты, художники, мыслители. Во все времена находились люди с техническим воображением, которые пытались решать эти проблемы, создавая всевозможные «живые» конструкции в виде механических мышей, черепах, уток, которые могли обучаться отыскивать пищу, обходить препятствия, т. е. моделировались механические процессы. В то же время технические модели не шли ни в какое сравнение с гуманитарными. Созданные поэтами и писателями модели в образах, например, Короля Лира, Евгения Онегина, представляют собой почти реальных людей.

Научное познание человека составляло поле деятельности для психологов, философов, медиков всего мира. В наши дни в эту работу активно включились технические специалисты. Толчком послужило развитие вычислительной техники (компьютеров) (от compute – вычислять (англ.), computere – определять (исп.).

Технические специалисты усмотрели в компьютерах большие возможности для исследования отдельных функций и поведения человека в целом на основе моделирования самого интересного – человеческого интеллекта в чистом виде, отвлекаясь от физической системы, несущей этот интеллект.

В настоящее время созрели условия, которые привели к лавинообразному процессу увеличения объема работ по «искусственному интеллекту». Это объясняется:

потребностями практики;

достижениями в исследованиях естественного интеллекта;

успехами в развитии вычислительной техники;

успехами в физике твердого тела;

успехами в области лингвистики, математики и программных средств.

С развитием возможности бинарного кодирования (Дж. фон Нейман) создались условия, чтобы машина сама составляла действия, необходимые ей для реализации. К таким условиям относятся:

а) языки ЛИСП, Рефал, Пролог – программно-логические языки, удобные для человека;

б) появление современных средств связи, в том числе оптоволоконных; передача информации лазерными средствами.

Все это создало условия для практического применения интеллектных систем.

Под интеллектной системой понимается искусственно созданная система, обладающая способностью накопления и корректировки знаний на основе активного восприятия информации о мире и обобщенного опыта, а также целенаправленного поведения.

В интеллектных системах выделяют два типа представления внешнего мира: декларативный и процедурный.

Декларативное представление (его называют знанием) описывает структуру данных о внешнем мире (рис. 27).




Рис. 27. Структура компетенции


Процедурное представление (его называют мышлением) описывает механизм, способный выполнять некоторые операции (например: логический вывод, поиск по аналогии, концептуальный анализ и другие), используя знание в качестве базы данных.

Информацию, обеспечивающую возможность процесса восприятия, мышления, обучения, двигательного возбуждения, рассматривают как компетенцию. Знание и компетенция имеют разные структуры и содержание, но между ними существует связь, необходимая для приведения в действие планов поведения, построенных мыслительными процессами. Планы строятся исходя из знания о действии. Выполнение действий относится к области компетенции.

Знание включает концептуальную теорию внешнего мира (К-теорию) и модели этой теории (К-модели) (рис. 28).




Рис. 28. Восприятие и распознавание


К-теория представляет собой ряд понятийных сущностей, позволяющих вести рассуждение о сущностях такого рода. К-модель представляет собой внешний мир, изменяющийся во времени и пространстве.

Структура компетенции выглядит следующим образом.

Мышление – это совокупность процедур, работающих строго в рамках знания. Восприятие – это процедура, позволяющая системе вводить информацию.

Двигательные реакции – это процедуры, контролирующие поведение системы.

Мышление включает такие процессы, как логический вывод и анализ понятий.

Особый интерес представляют два процесса: составление планов (синтез планов) и обучение. Деятельность по составлению плана заключается в построении программы поведения, способного перевести мир из одного состояния в другое.

Обучение разделяется на понятийное и процедурное. Понятийное обучение связано с обучением понятиям, процедурное – с обучением действиям. Обучение связано с имитацией того, что должна делать сама система в соответствующих обстоятельствах. Оно определяется способностью системы представлять свою активность в К-модели. Следует различать два взаимосвязанных процесса – восприятие и распознавание. Объект, для которого нет описания в К-теории, не может быть распознан, хотя он и может восприниматься.

Двигательные реакции объясняются тем, что для реализации двигательного плана необходимы способ перехода к двигательной компетенции от понятийных единиц, составляющих план-действие, на которое есть ссылка в плане и которое должно выполняться, и способ контроля над выполнением действия.

До недавнего времени план действия выражался алгоритмом. Такие системы были замкнутыми. На практике так бывает крайне редко. Более общей точкой зрения является принципиальная неполнота знаний. Модели подобного типа определяются как открытые. В них используются и интерпретируются формализмы представления знаний в более естественной форме.

К таким системам относятся экспертные системы. В их состав входят два основных раздела: база знаний и база данных.

База знаний определяет интенсиональную (процедурную) семантику систем представления знаний и содержит описания абстрактных сущностей объектов, отношений, процессов.

Абстрактная сущность – это понятие об обобщенном представителе некоторого класса объектов (абстрактном объекте), например о заводе, высказывание о свойствах или отношениях между абстрактными объектами.

База данных фиксирует экстенсиональную семантику заданной предметной области: состояние конкретных объектов, конкретных значений параметров для определенных моментов времени и временных интервалов (например, показатель производительности труда на конкретном заводе).

Теория позволяет создать модель предметной области, воспроизводящую средствами системы главные связи и взаимоотношения, описанные теорией. Реальная действительность предметной области богаче теоретических построений и моделей.

Модели являются основой построения искусственных систем, в том числе и систем искусственного интеллекта.