ИСКУССТВЕННЫЙ РАЗУМ

— искусственно созданная система произвольной природы, предназначенная для решения сложных задач широкого класса. Задачи для И. р. можно ставить в строгой форме и на содержательном уровне; сформулировать их можно в терминах как какого-либо формального, так и естественного языков. Термин «И. р.» используют кроме того, для обозначения класса автономных тех. систем, реализующих операции восприятия, хранения и переработки информации и формирующих на этой основе целесообразное поведение в широком классе сред. В полном объеме системы такого типа не реализованы. Поэтому термин «И. р.» часто используют и для обозначения области научных исследований и проблем, связанных с построением систем указанного типа.

Разумность поведения искусственных систем, как правило, оценивается по аналогии с поведением человека при решении сопоставимых задач. Это позволяет ввести более конструктивное определение разума путем выделения осн. программ переработки информации, свойственных человеческому мозгу. Под такими программами понимают возможные последовательности изменений системы во времени, определяемые ее структурой. Различают следующие осн. программы, характеризующие мозг как информационную систему. Восприятие внешней информации. Воспроизведение этой программы в И. р. обеспечивает настройку анализаторов на восприятие определенной информации, распознавание образов, временное хранение и предварительную обработку полученной информации. Эмоциональная оценка информации. Наличие аналога такой программы в И. р. позволяет системе вырабатывать собственные критерии оценок, необходимые для организации целесообразного поведения в сложных средах. Организация действий, направленных на изменение положения системы во внешней среде или на изменение самой среды. Воспроизведение этой программы необходимо для активного взаимодействия И. р. с внешней средой. Программа речи обеспечивает возможность кодирования сложных и не строго определенных понятий и явлений, формирование новых понятий и т. п. Программа речи необходима для организации взаимодействия И. р. и человека или различных систем И. р. Программа сознания, в которой выделяют несколько уровней: а) внимание — выделение наиболее важной в данный момент информации; б) определение пространственных и временных взаимоотношений объектов, возможность предсказания их поведения; в) представления о собственном «Я» и «не — Я», ) воля — способность концентрировать и направлять внимание; д) воображение и способность различать реальное и нереальное. Воспроизведение этой программы в И. р. обеспечивает определение пространственных, временных и причинно-следственных отношений системы и объектов внешнего мира. «Уровень сознания» характеризуется мерой сложности отношений, которые может отразить система. Творчество — создание новой информации.

Проблематика И. р. включает в себя задачу построения теории «разумных» автоматов и разработку средств для их реализации. Теор. разработки ведутся в двух осн. направлениях. Первое связано с проблемой автоматизации отдельных интеллектуальных действий человека (игры, доказательства теорем и т. п.). Целью исследований является разработка приемов и построение специализированных устр-в и конкретных программ для ЭВМ, обеспечивающих решение сложных матем. и логич. задач. Это направление известно под названием «искусственный интеллект». Осн. внимание здесь уделяется получению результата, а на способ его получения спец. ограничений не накладывается. Широко используются эвристические приемы — правдоподобные рассуждения, выводы по аналогии и интуитивные предположения. Наиболее интересные результаты получены в области доказательства теорем логики и геометрии, а также применительно к играм (см. Доказательство теорем на ЭВМ).

Второе направление теор. разработок связано с проблемой построения И. р. путем моделирования его биол. прототипа — человека. Целью исследований является разработка приемов и построение конкретных автоматов, которые могут вести себя в широком классе сред так, как это делает человек. Спец. ограничения накладываются на способы получения конечного результата — поведения. Существуют

два подхода к изучению мозга: феноменологический (психология) и структурный (физиология центр, нервной системы, нейропсихология); сформировались соответственно и два направления в моделировании — феноменологическое и структурное моделирование.

В рамках феноменологического моделирования рассматривается поведение человека как сложной информационной системы, функционирующей в некоторой среде, причем имеется возможность наблюдать взаимодействие системы со средой. Требуется построить систему-модель, поведение которой в выбранных ситуациях соответствовало бы поведению человека. Такая модель должна решать задачи, используя те же методы, способы и приемы переработки информации, которыми пользуется человек. На этом пути возникает проблема изучения алгоритмов переработки информации человеком, проблема изучения человеческих эвристик. Эту проблему решает программирование эвристическое, суть которого состоит в следующем. Путем экспериментального исследования поведения человека при решении задач из выбранного класса выявляются наиболее характерные приемы и методы решения. На этой основе выдвигается гипотеза об алгоритмах, описывающих выбранный тип деятельности человека. Для проверки гипотезы строится ее модель (обычно в виде программы для ЦВМ) и сопоставляется поведение модели и человека при решении задач из выбранного класса. Результаты сопоставления используются для коррекции гипотезы и модели. В области использования метода эвристического программирования для создания систем типа И. р. получены интересные результаты. Создан ряд моделей — «Логик-теоретик», «GPS», «Композитор», модель игры в шашки и др. Характерно, что в рамках эвристического программирования разрабатываются модели деятельности человека в строго определенных ситуациях (напр., деятельность по решению логич. задач фиксированного класса). Поэтому различные модели оказываются слабо связанными друг с другом и возникает важная задача теор. осмысливания и систематизации полученных разрозненных результатов. Эта задача является наиболее актуальной в эвристическом программировании. Кроме исследований по методу эвристического программирования в рамках феноменологического подхода проводятся работы, посвященные моделированию отдельных психических функций. Обычно эти работы тесно связаны с психол. проблематикой (моделирование процессов обучения, формирования понятий и др.), но их результаты можно использовать и в области И. р.

Структурное моделирование связано с попытками описать работу мозга как системы, порождающей поведение, т. е. объектом моделирования становятся присущие мозгу механизмы переработки информации. При этом человек рассматривается также как информационная система, функционирующая в некоторой среде. Предполагается, что существует информация (неполная) о свойствах структурных элементов системы и о некоторых принципах их взаимодействия (нейрофизиология), а также информация о некоторых алгоритмах взаимодействия системы со средой (психология и эвристическое программирование). Требуется построить систему-модель, структура и поведение которой с заданной степенью точности соответствовали бы структуре и поведению системы-оригинала. Сущность направления состоит в том, что на основе имеющихся знаний выдвигают гипотезы о структуре информационных механизмов системы-оригинала и строят модели этих гипотез. Сравнение модели и оригинала используется для оценки правомерности гипотез о структуре.

Первые работы в области структурного моделирования связаны с попытками синтезировать искусственную нейронную сеть, которая проявляла бы свойства нервной системы. Большое внимание уделяется также моделированию нейронных структур рецепторных органов низших животных. Широко изучаются свойства моделей нервных сетей со случайной организацией. При исследовании функционирования нервных структур большое внимание уделяется вопросам обучения (см. Персеп-трон). Исходя из понимания мозга как моделирующего устр-ва, создающего собственные информационные внутренние модели объектов внеш. мира, явлений и т. п., в Ин-те кибернетики АН УССР выдвинута гипотеза о программах переработки информации мозгом и о механизмах, обеспечивающих выполнение этих программ. Согласно этой гипотезе деятельность коры больших полушарий головного мозга выражается в изменении активности внутренних информационных моделей и связей, которые вместе реализуют различные виды памяти (см. Моделирование памяти). Информационную модель со стороны ее субстрата можно сопоставить с нейронным ансамблем. Рассмотрение работы мозга на уровне взаимодействия информационных моделей как функциональных единиц мозга позволяет разрабатывать И. р. в виде систем с сетевой структурой, узлы которой ставятся в соответствие внутренним информационным моделям коры, а связи — отношениям между этими моделями. При таком подходе для предварительной организации сети используются сведения не только из нейрофизиологии, но и психологии, логики и др. Взаимосвязанные элементы такого рода составляют семантическую сеть. Одним из осн. принципов организации сети является иерархичность ее структуры. Состояние каждого элемента сети изменяется во времени непрерывно. В каждый момент времени активна вся сеть, т. е. каждый ее узел находится в состоянии некоторой активности. В процессе перераспределения активности между узлами и реализуются программы переработки информации. Упорядоченность в этот процесс вносит спец. система усиления — -торможения, функцией которой является выбор в каждый момент времени наиболее

активных узлов сети и усиление их влияния на остальные узлы. Работа такой системы частично реализует в сети одну из программ сознания — внимание. В зависимости от полноты представления и реализации в сети программ, описывающих разум человека, могут быть созданы как специализированные системы И. р., предназначенные для решения отдельных классов задач, так и системы широкого назначения, которые могут организовать «разумное» поведение в широком классе сред. Эта гипотеза использована при разработке ряда автоматов (реализованных в виде программ для ЦВМ), воспроизводящих в различном объеме отдельные программы переработки информации и некоторые их совокупности.

Кроме двух осн. направлений, в теории И. р. можно выделить и некоторые другие, иапр., эволюционное моделирование. При таком моделировании человека рассматривают как продукт развития и предлагают заменить процесс моделирования человека моделированием процесса его эволюции.

Теор. работы в области И. р. имеют большое познавательное значение. Практ. использование полученных результатов осуществляется путем построения специализированных устр-в, предназначенных для частичной автоматизации умственного труда (программы-кон-сультанты, информационно-справочные системы, автомат, диспетчеры и т. п.). В настоящее время из тех. средств реализации И. р. наиболее широко применяют ЭЦВМ, являющиеся осн. базой для реализации действующих моделей. Дальнейший прогресс в теории И. р. тесно связан с развитием вычислительной техники и разработкой алгоритмических языков, обеспечивающих высокую эффективность взаимодействия человека с вычислительной машиной.

Важное направление работ в области И. р. связано с созданием моделей поведения человека в виде специализированных тех. устр-в (роботов). Разрабатываемые в настоящее время феноменологические и структурные модели поведения можно рассматривать как вычисл. аналоги подобных тех. устр-в, позволяющие проверить пригодность принятых теор. положений и эффективность моделей. Следующим этапом является разработка конкретных тех. устр-в. Тип этих устр-в определяется типом соответствующих исходных моделей. Модели, разработанные при помощи феноменологического подхода, удобно реализовать в виде специализированных ЦВМ или аналого-цифровых комплексов. Структурные модели содержат большое к-во однотипных элементов, что дает возможность строить соответствующие тех. устр-ва в виде сетевых структур, состоящих из большого числа элементов, разнообразие типов которых также ограничено. В этой связи большое значение приобретает задача создания элементов, обладающих необходимыми характеристиками. Очевидно, для построения устр-ва, пригодного к организации достаточно сложного поведения, требуется значительное к-во элементов. Это приводит к постановке ряда спец. проблем. Одна из них связана со стоимостью и компактностью элементов, другая — со сложностью предварительной организации и настройки системы. Лит.: Глушков В. М. Кибернетика и умственный труд. К., 1965; Амосов Н. М. Моделирование мышления и психики. К., 1965; Некоторые проблемы биокибернетики, применение электроники в биологии и медицине, в 3. К., 1967; Амосов Н. М. Моделирование процессов мышления. «Кибернетика», 1968, № 2; Амосов Н. М. Искусственный разум. К., 1969; Самоорганизующиеся системы. Пер. с англ. М., 1964; Проблемы бионики. Биологические прототипы и синтетические системы. Пер. с англ. М., 1965; Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики. Пер. с англ. М., 1965 [библиогр. с. 468—473]; Принципы самоорганизации. Пер. с англ. М., 1966; Вычислительные машины и мышление. Пер. с англ. М., 1967 [библиогр. с. 491—546]; Фогель Л., Оуэнс А., Уолш М. Искусственный интеллект и эволюционное моделирование. Пер. с англ. М., 1969 [библиогр. с- 220—228]. Н. М. Амосов, А. М. Касаткин.

ИСО (International Organization for Standardization) - см. Международная организация по стандартизации.