.

Медицинские аспекты разработки искусственного интеллекта

Язык: русский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
84 468
Скачать документ

Гильфанов Н.М.

Кыргызско-Российский (Славянский) Университет

Медицинский факультет

Студенческая конференция-1999.

Кафедра информационных технологий.

Тема доклада:

Медицинские аспекты разработки искуственного интеллекта.

С конца 40-х годов ученые все большего числа университетских и
промышленных исследовательских лабораторий устремились к дерзкой цели:
построение компьютеров, действующих таким образом, что по результатам
работы их невозможно было бы отличить от человеческого разума.

Исследователи, работающие в области искусственного интеллекта (ИИ),
обнаружили, что вступили в схватку с весьма запутанными проблемами,
далеко выходящими за пределы традиционной информатики. Оказалось, что
прежде всего необходимо понять механизмы процесса обучения, природу
языка и чувственного восприятия. Выяснилось, что для создания машин,
имитирующих работу человеческого мозга, требуется разобраться в том, как
действуют миллиарды его взаимосвязанных нейронов. И тогда многие
исследователи пришли к выводу, что пожалуй самая трудная проблема,
стоящая перед современной наукой – познание процессов функционирования
человеческого разума, а не просто имитация его работы. Что
непосредственно затрагивало фундаментальные теоретические проблемы
психологической науки.

В самом деле, ученым трудно даже прийти к единой точке зрения
относительно самого предмета их исследований – интеллекта. Некоторые
считают, что интеллект – умение решать сложные задачи; другие
рассматривают его как способность к обучению, обобщению и аналогиям;
третьи – как возможность взаимодействия с внешним миром путем общения,
восприятия и осознания воспринятого.

Тем не менее многие исследователи ИИ склонны принять тест машинного
интеллекта, предложенный в начале 50-х годов выдающимся английским
математиком и специалистом по вычислительной технике Аланом
Тьюрингом. Компьютер можно считать разумным,- утверждал Тьюринг,- если
он способен заставить нас поверить, что мы имеем дело не с машиной, а
с человеком.

Выдающийся швейцарский врач и естествоиспытатель XVI в Теофраст Бомбаст
фон Гогенгейм (Парацельс) оставил руководство по изготовлению
гомункула, в котором описывалась странная процедура, начинавшаяся с
закапывания в лошадиный навоз герметично закупоренной человеческой
спермы. “Мы будем как боги, – провозглашал Парацельс. – Мы повторим
величайшее из чудес господних – сотворение человека!”(4)

Однако только после второй мировой войны появились устройства,
казалось бы, подходящие для достижения заветной цели – моделирования
разумного поведения; это были электронные цифровые вычислительные
машины. “Электронный мозг”, как тогда восторженно называли компьютер,
поразил в 1952 г. телезрителей США, точно предсказав результаты
президентских выборов за несколько часов до получения окончательных
данных. Этот “подвиг” компьютера лишь подтвердил вывод, к которому в то
время пришли многие ученые: наступит тот день, когда автоматические
вычислители, столь быстро, неутомимо и безошибочно выполняющие
автоматические действия, смогут имитировать невычислительные процессы,
свойственные человеческому мышлению, в том числе восприятие и обучение,
распознавание образов, понимание повседневной речи и письма, принятие
решений в неопределенных ситуациях, когда известны не все факты.
Именно таким образом “заочно” формировался своего рода “социальный
заказ” на разработку систем ИИ.

В общем исследователей ИИ, работающих над созданием мыслящих машин,
можно разделить на две группы. Одних интересует чистая наука и для них
компьютер – лишь инструмент, обеспечивающий возможность
экспериментальной проверки теорий процессов мышления. Интересы другой
группы лежат в области техники: они стремятся расширить сферу применения
компьютеров и облегчить пользование ими. Многие представители второй
группы мало заботятся о выяснении механизма мышления – они полагают, что
для их работы это едва ли более полезно, чем изучение полета птиц и
самолетостроения.

В настоящее время, однако, обнаружилось, что как научные так и
технические поиски столкнулись с несоизмеримо более серьезными
трудностями, чем представлялось первым энтузиастам. На первых порах
многие пионеры ИИ верили, что через какой-нибудь десяток лет машины
обретут высочайшие человеческие таланты. Предполагалось, что преодолев
период “электронного детства” и обучившись в библиотеках всего мира,
хитроумные компьютеры, благодаря быстродействию, точности и безотказной
памяти постепенно превзойдут своих создателей-людей. Сейчас мало кто
говорит об этом, а если и говорит, то отнюдь не считает, что подобные
чудеса не за горами.

На протяжении всей своей короткой истории исследователи в области ИИ
всегда находились на переднем крае информатики. Многие ныне обычные
разработки, в том числе усовершенствованные системы программирования,
текстовые редакторы и программы распознавания образов, в значительной
мере рассматриваются на работах по ИИ.

Несмотря на многообещающие перспективы, ни одну из разработанных до
сих пор программ ИИ нельзя назвать “разумной” в обычном понимании этого
слова. Это объясняется тем, что все они узко специализированы; самые
сложные экспертные системы по своим возможностям скорее напоминают
дрессированных или механических кукол, нежели человека с его гибким
умом и широким кругозором. Даже среди исследователей ИИ теперь многие
сомневаются, что большинство подобных изделий принесет существенную
пользу. Немало критиков ИИ считают, что такого рода ограничения вообще
непреодолимы.

К числу таких скептиков относится и Хьюберт Дрейфус, профессор
философии Калифорнийского университета в Беркли. С его точки зрения,
истинный разум невозможно отделить от его человеческой основы,
заключенной в человеческом организме. “Цифровой компьютер – не человек,
говорит Дрейфус. – У компьютера нет ни тела, ни эмоций, ни
потребностей. Он лишен социальной ориентации, которая приобретается
жизнью в обществе, а именно она делает поведение разумным. Я не хочу
сказать, что компьютеры не могут быть разумными. Но цифровые
компьютеры, запрограммированные фактами и правилами из нашей,
человеческой, жизни, действительно не могут стать разумными. Поэтому
ИИ в том виде, как мы его представляем, невозможен”.(1)

Попытки построить машины, способные к разумному поведению, в
значительной мере вдохновлены идеями профессора Норберта Винера, который
помимо математики обладал широкими познаниями в других областях,
включая нейропсихологию и медицину.

Винеру и его сотруднику Джулиану Бигелоу принадлежит разработка
принципа “обратной связи”, который был успешно применен при разработке
нового оружия с радиолокационным наведением. Принцип обратной связи
заключается в использовании информации, поступающей из окружающего мира,
для изменения поведения машины

В дальнейшем Винер разработал на принципе обратной связи теории как
машинного так и человеческого разума. Он доказывал, что именно
благодаря обратной связи все живое приспосабливается к окружающей среде
и добивается своих целей. “Все машины, претендующие на
“разумность”,- писал он, – должны обладать способность преследовать
определенные цели и приспосабливаться, т.е. обучаться”. Созданной им
науке Винер дает название кибернетика, что в переводе с греческого
означает искусство управления кораблем.(2)

Следует отметить, что принцип “обратной связи”, введенный Винером, был
предугадан Сеченовым в явлении “центрального торможения” в “Рефлексах
головного мозга” (1862 г.) и рассматривался как механизм регуляции
деятельности нервной системы.

В течении 1943 года Маккалох в соавторстве со своим 18-летним протеже,
блестящим математиком Уолтером Питтсом, разработал теорию
деятельности головного мозга. Эта теория и являлась той основой, на
которой сформировалось широко распространенное мнение, что функции
компьютера и мозга в значительной мере сходны.

В середине 1958 г. Фрэнком Розенблаттом была предложена модель
электронного устройства, названного им перцептроном, которое должно
было имитировать процессы человеческого мышления. Перцептрон должен был
передавать сигналы от “глаза”, составленного из фотоэлементов, в
блоки электромеханических ячеек памяти, которые оценивали относительную
величину электрических сигналов. Эти ячейки соединялись между собой
случайным образом в соответствии с господствующей тогда теорией,
согласно которой мозг воспринимает новую информацию и реагирует на
нее через систему случайных связей между нейронами

Область применения нейронных сетей

В литературе встречается значительное число признаков, которыми должна
обладать задача, чтобы применение НС было оправдано и НС могла бы ее
решить:

отсутствует алгоритм или не известны принципы решения задач, но
накоплено достаточное число примеров;

проблема характеризуется большими объемами входной информации;

данные неполны или избыточны, зашумлены, частично противоречивы.

Таким образом, НС хорошо подходят для распознавания образов и решения
задач классификации, оптимизации и прогнозирования.

Банки и страховые компании:

автоматическое считывание чеков и финансовых документов;

проверка достоверности подписей;

прогнозирование изменений экономических показателей.

Военная промышленность и аэронавтика:

обработка звуковых сигналов (разделение, идентификация, локализация,
устранение шума, интерпретация);

обработка радарных сигналов (распознавание целей, идентификация и
локализация источников);

обработка инфракрасных сигналов (локализация);

автоматическое пилотирование.

Биомедицинская промышленность:

анализ рентгенограмм;

обнаружение отклонений в ЭКГ;

анализ реограмм.

Нейронные сети – основные понятия и определения

В основу искусственных нейронных сетей положены следующие черты живых
нейронных сетей, позволяющие им хорошо справляться с нерегулярными
задачами:

простой обрабатывающий элемент – нейрон;

очень большое число нейронов участвует в обработке информации;

один нейрон связан с большим числом других нейронов (глобальные связи);

изменяющиеся по весу связи между нейронами;

массированная параллельность обработки информации.

Прототипом для создания нейрона послужил биологический нейрон головного
мозга. Нейронная сеть представляет собой совокупность большого числа
сравнительно простых элементов – нейронов, топология соединений которых
зависит от типа сети. Чтобы создать нейронную сеть для решения
какой-либо конкретной задачи, необходимо выбрать, каким образом следует
соединять нейроны друг с другом.

Переходя к собственно медицинским проблемам ИИ О.К. Тихомиров выделяет
три позиции по вопросу о взаимодействии медицины и искуственного
интеллекта.

“Мы мало знаем о человеческом разуме, мы хотим его воссоздать, мы
делаем это вопреки отсутствию знаний”- эта позиция характерна для многих
зарубежных специалистов по ИИ.

Вторая позиция сводится к констатации того же факта, причем в качестве
причины указывается отсутствие адекватных методов. Решение видится в
моделировании тех или иных интеллектуальных функций в работе машин.
Иными словами, если машина решает задачу ранее решавшуюся человеком, то
знания, которые можно почерпнуть, анализируя эту работу и есть основной
материал для построения психофизиологических теорий.

Третья позиция характеризует исследования в области искусственного
интеллекта и медицины как совершенно независимые. В этом случае
допускается возможность только использования медицинских знаний в плане
психологического обеспечения работ по ИИ.

Но и работы по искусственному интеллекту тоже влияют на развитие
медицины.. В качестве первого результата можно выделить появление новой
области психологических исследований, а именно, сравнительные
исследования того, как одни и те же задачи решаются человеком и машиной.
Возникают понятия компьютерной метафоры и информационной парадигмы.

Уже первые работы по искусственному интеллекту показали, что не только
область решения задач затрагивается соспоставительными
исследованиями, но и проблема мышления в целом. Только под влиянием
разработки ИИ возникла потребность в уточнении критериев “творческих” и
“нетворческих” процессов.

Более того, исследования восприятия и исследования памяти также
находятся под сильным влиянием машинных аналогий (монография Р.Клацки).

Новая психологическая теория поведения (исследования Д. Миллера
К.Прибрама Ю.Галантера) построена на результатах этих работ.

Но специфику человеческой мотивационно-эмоциональной регуляции
деятельности составляет использование не только константных, но и
ситуативно возникающих и динамично меняющихся оценок, существенно
также различие между словесно-логическими и эмоциональными оценками. В
существовании потребностей и мотивов видится различие между человеком
и машиной на уровне деятельности. Этот тезис повлек за собой цикл
исследований, посвященных анализу специфики человеческой деятельности.
Так в работе Л.П.Гурьевой (7) показана зависимость структуры
мыслительной деятельности при решении творческих задач от изменения
мотивации.

Информационная теория эмоций Симонова в значительной степени питается
аналогиями с работами систем ИИ.

Таким образом все три традиционные области психологии – учения о
познавательных, эмоциональных и волевых процессах оказались под
влиянием работ по ИИ, что по мнению О.К.Тихомирова привело к
оформлению нового предмета психологии – как наука о переработке
информации.

Таким образом роль взаимодействие между исследованиями
искусственного интеллекта и медициной можно охарактеризовать как
плодотворный диалог, позволяющий если не решать то хотя бы научиться
задавать вопросы как высокого философского уровня – «Что есть человек
?», так и более прагматические.

Литература:

1) Дрейфус Х. Чего не могут вычислительные машины.- М.: Прогресс, 1979

2) Винер Н. Кибернетика и общество.-М:ИЛ, 1958

3) Минский М., Пейперт С. Перцептроны -М:Мир,1971

4) Компьютер обретает разум.Москва Мир 1990 В сборнике:
Психологические исследования интеллектуальной деятельности. Под.ред.
О.К.Тихомирова.- М., МГУ,1979.:

5) Бабаева Ю.Д. К вопросу о формализации процесса целеобразования 6)
Брушлинский А.В. Возможен ли “искусственный интеллект”?

7) Гурьева Л.П. Об изменении мотивации в условиях использования
искусственного интеллекта.

8) Ноткин Л.И. “Искусственный интеллект” и проблемы обучения

9) Тихомиров О.К. “Искусственный интеллект и теоретические вопросы
психологии”

PAGE 4

PAGE 5

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Ответить

Курсовые, Дипломы, Рефераты на заказ в кратчайшие сроки
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020