ПРЕДИСЛОВИЕ

В мире имеется много специальной литературы, посвященной искусственному интеллекту. До 90-х годов довольно часто Появлялись публикации на эту тему российских авторов, а также в переводе зарубежных специалистов. В последнем десятилетии книги на русском языке, отражающие современное состояние искусственного интеллекта, почти не издаются, несмотря на то что в этой области происходят радикальные изменения. Искусственны интеллект вторгается во все сферы деятельности, становится средством интеграции наук. Развитые в экономическом отношении страны начали проводить интенсивные исследования по созданию единого информационного пространства, создающего условия для совместной дистанционной работы на основе однозначно понимаемых баз знаний (онтологий). Многие аспекты этих исследований базируются на идеях искусственного интеллекта.

Настоящая книга рассчитана на начинающего читателя. Автор на протяжении многих лет читал курсы по различным разделам искусственного интеллекта в техническом университете. Опыт общения со студенческой аудиторией свидетельствует, что существующие отечественные издания трудны для большинства читателей, не имеющих достаточной культуры в области логики как математической дисциплины и склонных не к исследованиям, а к разработке практических приложений на основе теории.

Помимо того, что современных отечественных книг на эту тему просто нет, существующие чрезмерно формализованы, примеры решения задач методами искусственного интеллекта зачастую слишком схематичны и не доведены до детального разъяснения каждого шага. Переводы некоторых книг неудачны и терминологически запутаны. Все это послужило стимулом к написанию настоящего учебного пособия. Для его прочтения не требуется дополнительных источников. Помимо стремления дать читателю современное введение в искусственный интеллект, книга претендует на использование ее в качестве учебного пособия для студентов и аспирантов, обучающихся информатике в высших технических учебных заведениях. Поэтому в ней, особенно в начальных главах, переходу к строгим определениям понятий предшествует подробное изложение сути на простых примерах.

Предлагаемая книга имеет ряд принципиальных черт, отличающих ее от ряда других.

Единообразие и взаимосвязь. Многие книги написаны с учетом исторического развития искусственного интеллекта и разбиты на слабо связанные между собой разделы, каждый из которых имеет свою специфику, понятия и методы. В настоящей книге все главы взаимосвязаны, им присуща общая терминология и последовательное изложение материала от простого к сложному.

Система искусственного интеллекта рассматривается как сообщество агентов (носителей искусственного интеллекта). Концепция агента и системы искусственного интеллекта как сообщества агентов положена в основу создания современных систем искусственного интеллекта. Каждый агент имеет возможность воспринимать состояния среды, в которой он находится, и воздействовать на нее с помощью реакций. Иными словами, он отображает восприятия в реакции или действия. Задача создания системы искусственного интеллекта в этом случае представляет собой задачу построения такого отображения,

Ситуационные исчисления являются основой для представления знаний. В основу способностей агентов рассуждать и приходить к умозаключениям положены современные варианты ситуационных исчислений. Выбор того или иного варианта исчисления зависит от особенностей среды, знания о которой представлены на языке этого исчисления. Кроме того, в книге рассмотрен ряд наиболее характерных и проработанных исчислений: четких, нечетких, модальных.

Применение теории на практике. Изложение теоретического материала ведется не в отрыве от конкретных задач, а наоборот с широким использованием примеров для конкретных сред. Наряду с теоретическими вопросами, иллюстрируемыми простыми примерам, в книге приведены сведения о подходах к реализации и решению реальных задач на базе излагаемой теории.

Предлагаемую книгу “Системы искусственного интеллекта” точнее было бы назвать “Введение в искусственный интеллект на основе формальных логических систем”. Область знаний искусственного интеллекта в настоящее время не ограничивается разделами только настоящего учебного пособия. Некоторые разделы, хотя и рассмотрены в книге, могут быть существенно расширены. В частности, не включены главы по нейронным сетям, интеллектуальной обработке сигналов и изображений, интеллектуальным роботам и ряд других. Однако читатель, освоивший материал, получит весомый багаж для изучения разделов искусственного интеллекта, не включенные в книгу. Сознательно не дан исторический анализ развития искусственного интеллекта, как правило, не указаны авторы — основоположники того или иного направления или первоисточники каких-либо идей, используемых в данной работе. Читатель сможет восполнить эти пробелы, воспользовавшись, списком литературы, который приведен в конце книги.

Настоящая книга состоит из 14 глав. Сложность материала возрастает с ростом номеров глав и достигает максимума в 11 главе.

Первая глава является введением в искусственный интеллект. В ней приведены краткие сведения о предмете искусственного интеллекта, рассмотрены агенты различного типа и среды, с которыми им приходится иметь дело. Во второй главе описана одна из наиболее простых логик — логика

высказываний, в рамках этой логики обсуждаются принципы рассуждений, осуществляемых агентами на основе использования логики высказываний, введен ряд важных понятий, обобщаемых и используемых в дальнейшем, приведены простейшие примеры построения комбинационного и целенаправленного агентов. Третья глава посвящена логике предикатов первого порядка. На примерах из главы показано, почему логика предикатов первою порядка обладает большими выразительными возможностями и более удобна для рассуждений, осуществляемых агентами, по сравнению с логикой высказываний. Вопросы вывода или рассуждения в логике предикатов первого порядка и примеры построения целенаправленных агентов рассмотрены в четвертой главе.

В пятой главе предпринята первая попытка построения исчислений. Введено понятие формального языка, рассмотрена связь языка и среды, приведены примеры представления сред в формальном языке и построения по этому описанию наилучшего в определенном смысле последовательностного агента, поскольку любое исчисление — это прежде всего некоторый формальный язык представления знаний. Процедуры рассуждений связаны с поиском цели, поэтому в шестой главе показаны различные стратегии поиска и их выбор в зависимости от типа и доступных знаний о среде. В седьмой главе описана достаточно универсальная ситуационная модель среды, которая может использоваться для решения в различных прикладных задачах информатики.

В восьмой главе рассмотрено исчисление, называемое ситуационным, которое можно использовать для создания агентов и их совокупностей, решения различных прикладных задач, связанных с моделированием и управлением в дискретных средах. Девятая глава посвящена исчислению, называемому иначе модальной логикой, и вопросам применения его для анализа корректности программ.

В десятой главе рассмотрены дедуктивные базы знаний. Показано, каким образом строятся дедуктивные базы данных на основе исчислений различного типа и как в них осуществляется поиск на основе этих исчислений. Одиннадцатая глава посвящена вопросам планирования, т.е. нахождению последовательностей действий, ведущих к достижению целей, построению планов в процессе рассуждений на основе исчислений. В двенадцатой главе показано представление нечетких знаний на основе соответствующего исчисления, называемого нечеткозначным, построение и использование языков пользователя для представления и использования нечетких знаний в процессе решения практических задач.

Современный подход к решению задач на основе онтологий как средства общепонимаемого формального представления знаний рассмотрен в тринадцатой главе.

Четырнадцатая завершающая глава посвящена вопросам реализации систем искусственного интеллекта для решения конкретных задач.

Автор глубоко признателен тем, кто внес свой вклад в обсуждение и подготовку материала этой книги: В. Гайдукову, С. Косову, В. Румбешту. Особую благодарность автор выражает своей жене Г.Н. Девятковой, без долготерпения и помощи которой книга вряд ли могла быть написана.