Искусственный интеллект

Комментарии к слайдам презентации «Искусственный интеллект»

Автор: методист Детского технопарка «Кванториум» Н.П.Лаврова

1.     Здравствуйте! В фантастических фильмах нам постоянно показывают, как искусственный интеллект развязывает глобальную войну, порабощает мир. Давайте разберёмся, насколько реальны это или это просто фантазии и надо ли нам бояться искусственного интеллекта.

2.     Технологии искусственного интеллекта (Artificial Intelligence, AI) нынче на слуху у всех и вся — о них много пишут, говорят, спорят.

Предметом изучения науки «Искусственный интеллект» является  мышление.

Цель исследований в сфере изучения искусственного интеллекта – создать модель человеческого интеллекта и реализовать ее на компьютере, или научить машину мыслить.

3.     Мозг человека – самый главный процессор. Но то же самое выполняет мозг у животных, включая эмоции. Комментарии на слайде.

4.     Особенность человека – мыслительная деятельность. Как мыслит человек? С шести лет дети начинают комбинировать в голове разные понятия для решения возникающих перед ними повседневных задач. В этом возрасте ребенок уже овладел языком и использует его для пространственной навигации. Например, он сообразит, что к нужному дому надо пойти налево вдоль белого забора. Здесь используются сразу два понятия — «налево» и «белый». Крысы в аналогичной ситуации добиваются успеха лишь в половине случаев, то есть результат чисто случайный. Эти животные прекрасно ориентируются в пространстве, знают, где лево и право. Различают цвета. Но не способны ориентироваться по сочетанию направления и цвета. У них в мозгу отсутствует соответствующая система. И эта система — язык.

   Чарльз Фернихоф из Даремского университета (Великобритания), проделавший опыты на крысах, придерживается довольно радикальной точки зрения. Он полагает, что мышление без языка невозможно. Доказательство тому — мы думаем всегда фразами, это называется внутренняя речь. В этом смысле, считает ученый, маленькие дети, еще не умеющие говорить, не мыслят.

   С другой стороны, многое в сознании выражено не словами и звуками, а картинами, образами. Если у взрослого человека эта способность сформирована, то для выражения собственных мыслей ему необязателен язык.

    Еще одно уникальное качество человека — умение воспринимать и сочинять музыку. Это очень похоже на способность к языку: тоже участвуют звуки, ритм, интонации, есть правила их использования.

5.     Что такое мышление? Как происходит мыслительная деятельность?

       Во-первых, при осознании человеком чего-либо или кого-либо, в коре головного мозга начинается усиленная работа нервных клеток. При этом в первую очередь включаются те зоны, которые участвовали и до этого в обработке неосознанной информации.

       Во-вторых, начинается активация остальных зон, нацеленных на переработку прежде всего зрительной информации. Все это можно проиллюстрировать следующим образом: глядя на деревья в сквере, мы, в тот же самый момент, можем задуматься о возможном завтрашнем дожде. Постепенно деревья мы перестанем замечать, хотя и будем находиться рядом с ними, а будем думать про зонтик, который необходимонам взять завтра.

        В-третьих, между всеми зонами нашего головного мозга начинаются сверхбыстрые взаимодействия, которые носят циклический характер.

         В-четвертых, только после всего вышеперечисленного наступает момент осознания. При этом ученые установили, что сознание человека заметно отстает от непосредственной реакции отделов головного мозга на те или иные события.

Далее – комментарий по тексту слайда.

6.     Мыслительные операции. Комментарий по тексту слайда.

7.     Мозг человека: преимущества перед компьютером

10¹¹ нейронов, 10¹⁴-10¹⁵ связей между нейронами.

      Частота импульсации - 10² Гц (современные персональные компьютеры - до 10⁹ Гц).

     Однако! Медлительность и ненадежность отдельных нейронов компенсируется их количеством.

        Параллельная переработка информации (в компьютерах - преимущественно последовательная). «Переход количества в качество»: богатство поведения. Нельзя сказать, что мозг исходно «готов к использованию»: велика роль обучения.

8.     Можно ли научить машину думать?

9.     Основоположником теории искусственного интеллекта считается Алан Мэтисон Тьюринг (Alan Mathison Turing) 23 июня 1912 — 7 июня 1954.  Великобритания. Он одним из первых поставил вопрос о способности вычислительной машины мыслить, то есть вопрос об искусственном интеллекте, и первым предложил критерий оценки мыслительных способностей машины. Его кругозор распространялся от квантовой теории и принципа относительности до психологии и неврологии. Он находил решения, казалось бы, нерешаемых задач, но был сильнее всего увлечен идеей «Универсальной машины», способной вычислить всё, что в принципе вычислимо.

    Тьюринг внес вклад в криптографию, математику, логику и все дальнейшее развитие компьютерных наук. Его часто называют «отцом компьютерной науки», основоположником теории искусственного интеллекта, первым теоретиком современного программирования. Причём, Тьюринг был первым в мире «хакером», взломавшим код немецкой шифровальной машины «Энигма».

10. В научном мире математика считается самой формализованной частью человеческого знания, т.к. её можно представить в виде набора аксиом и теорем.  Именно для решения этой задачи Тьюрингом было разработано понятие абстрактной цифровой вычислительной машины и в 1936 году придумано устройство. Модель вычислительного процесса была следующей: каждый алгоритм разбивается на последова­тельность простых, элементарных шагов. Эта логическая конструкция и была впоследствии названа «машиной Тьюринга». Это бесконечная лента, не имеющая ни начала, ни конца, поделённая на ячейки. Для работы с ней используют управляющее устройство (автомат), для визуализации выбрана каретка. В каждый момент времени она имеет одно состояние и считывает содержимое одной ячейки. О том, что происходит в остальной части ленты, каретка не знает, соответственно оперировать она может только текущими данными.

        Машина Тьюринга – это предельно простая и предельно общая условная схема автоматической вычислительной машины. Выводы, которые сделал Тьюринг: любой вычислительный или логический процесс, для которого существует алгоритм, может быть автоматизирован с помощью такой примитивной машины. И наоборот: все, что можно сделать с помощью этой машины, подчинено алгоритму. Задачи, которые этой машиной не решаются - алгоритмически неразрешимы для любой, даже самой мощной, машины не только сегодняшнего дня, но и будущего. С алгоритмически неразрешимыми задачами способен справиться только мозг человека.

11. За следующие годы Тьюринг увлекся шахматным программированием, курировал создание первого американского программируемого компьютера - Марк 1. Ученый предложил весьма амбициозный проект АСЕ (Automatic Computing Engine – Автоматическая Вычислительная Машина). В 1951 благодаря огромному компьютеру, созданному Тьюрингом, специалисты студии ВВС смогли записать первую музыку, генерируемую машиной. Это событие сделало Тьюринга музыкальным новатором.

      В 1950 г. Тьюринг обратился к проблеме искусственного интеллекта и предложил эксперимент, ставший впоследствии известным как тест Тьюринга.
          Его идея заключалась в том, что можно считать, что компьютер «мыслит», если человек, взаимодействующий с ним, не сможет в процессе общения отличить компьютер от другого человека. В этой работе Тьюринг предположил, что вместо того, чтобы пытаться создать программу, симулирующую разум взрослого человека, намного проще было бы начать с разума ребёнка, а затем обучать его.

12. Тестирование состоит в том, чтобы программа в течение пяти минут вела разговор, через напечатанные сообщения, с экспертом. Затем опрашивающий должен угадать, разговаривает ли он с программой или с человеком. Программа проходит тест, если она обманывает допрашивающего в 30% случаев. Тьюринг предположил, что к 2000 году компьютер с памятью 109 единиц может быть запрограммирован достаточно хорошо, чтобы пройти тест. В 2014 г. разработанная в России компьютерная программа первой за всю историю прошла знаменитый тест Тьюринга для оценки искусственного интеллекта компьютера. Eugene Goostman - это виртуальный собеседник. Программисты сделали его 13-летним мальчиком родом из Одессы, у которого есть домашний питомец - морская свинка, а его папа работает гинекологом.

     «Юджин» родился в 2001 году. Наша главная идея была в том, что он может утверждать, что знает все. Но ввиду его столь юного возраста, совершенно очевидно, что он не знает всего. Мы провели много времени, разрабатывая персонажа с правдоподобной личностью", - приводятся слова разработчика программы Владимира Веселова на сайте британского университета Рединга.

      Eugene Goostman удалось обмануть 33% участников теста, убедив их в том, что он человек, а не машина. Во время теста Тьюринга ответы компьютера показались более «человечными», чем ответы участвовавшего в эксперименте человека. Для правдоподобности искусственного разума в первую очередь необходимо наделить его характером и эмоциями. Разработчикам это вполне удалось, а электронному мальчику, в частности, привили хобби и интересы, о которых он мог с удовольствием рассказать.

Многие обычные люди были обмануты, когда не знали, что они общаются с компьютером. Программа ELIZA и интернет-чаты, такие как MGONZ и NATACHATA, неоднократно обманывали своих корреспондентов, а чат-бот CYBER LOVER привлек внимание правоохранительных органов из-за своей склонности к принуждению товарищей по чату к разглашению достаточного для «кражи личности» количества персональной информации.

  Для защиты от этого создана программа CAPTCHA — это аббревиатура от английских слов «Completely Automatic Public Turing Test to Tell Computers and Humans Apart» — полностью автоматический тест Тьюринга для различения компьютеров и людей. CAPTCHA широко распространён в интернете. Это задача, которую легко решает человек, но которую невозможно (или крайне трудно) научить решать компьютер. Применяются CAPTCHA для того, чтобы предотвратить множественные автоматические регистрации и отправления сообщений программами-роботами. Т. е. задача CAPTCHA — защита от спама и захвата аккаунтов. Чаще всего CAPTCHA выглядит как тем или иным образом зашумленное случайное число, слово или иная надпись, которую пользователю нужно прочитать и ввести прочитанный результат, хотя существуют и другие алгоритмы.

     Версии reCAPTCHA просят пользователя распознать картинки — например, указать все изображения из предложенного набора, на которых присутствуют дорожные знаки, машины или котики.

     Google представила новую версию системы защиты веб-сайтов от ботов под названием reCAPTCHA 3. Этот вариант системы не требует от пользователя совершать какие-либо действия, чтобы подтвердить, что он человек, а не робот.    Вместо этого, reCAPTCHA 3 анализирует поведение пользователя в интернете за последние несколько дней, обращая внимание на особенности движения курсора мышки или ввода текста. На основании этих данных система оценивает естественность поведение пользователя по шкале от 1 до 0 баллов. 1 балл получают люди, 0 баллов — боты. Авторы проекта заявляют, что точность определения равняется 99,98%. При этом алгоритм никак не отвлекает пользователя от работы в интернете.

13.  Для того, чтобы определить, есть ли у индивидуума самосознание, был создан «Зеркальный тест», при помощи которого определяют, есть ли самосознание у детей, у людей с поражением мозга, у животных.  считается тестом на самосознание у животных. Тест состоит в следующем:

1.     Испытуемого временно усыпляют и наносят цветное пятно на его голову;

2.     Будят его и помещают перед зеркалом;

3.     Если испытуемый убирает пятно, тогда признают, что он обладает самосознанием.

      Сам по себе тест вряд ли является надежным, так как существует множество возможных сценариев, которые могут привести к ложноположительным и ложноотрицательным результатам. Например, существо, не обладающее какой-либо формой самосознания, может пройти тест по одной из следующих причин:

1.     Пятно — это раздражающее вещество, которое заставляет, например, животное, царапать его;

2.     Испытуемый воспитан вести себя так, чтобы вытирать лоб, когда его помещают перед зеркалом.

        Кроме того, существо, обладающее самосознанием, может провалить тест во многих отношениях:

1.     Ему не хватает зрительных возможностей;

2.     Пятно ему нравится, испытуемый предпочитает остаться с пятном;

3.     Испытуемый не может двигать руками/конечностями.

Может ли робот различить собственное зеркальное отражение?

        Учёные провели исследование и установили, что робототехнический агент, распознающий себя в зеркале, возможен. Однако, в программе должно быть заложено это условие. А всё ли возможно предусмотреть?

14.  Данный эксперимент имел ряд принципиальных следствий. Во-первых, он предложил некоторый критерий для ответа на вопрос «Может ли машина мыслить?». На данном этапе развития технологий всё зависит о программиста. Далее комментарий по тексту слайда.

15.  Любого рода мышление требует наличия закономерностей. Это означает, что наш разум обнаруживает в мире закономерности, которые повторяются, хотя и не обязательно точно.

      Это могут быть зрительные образы во внешнем виде объектов, например, точки в линии или положение глаз на лице, или это могут быть слова в речи или простые действия, например, нажатие на газ при вождении.

      Независимо от того, какой вид наблюдения или мысли несет в себе закономерность, вы ожидаете, что она будет повторяться, чтобы ее можно было использовать для понимания новых ситуаций.

      Искусственный интеллект не находит новых закономерностей. Он работает как черный ящик и ничего не делает, кроме как наклеивает ярлык, например, говоря вам: «Это изображение выглядит так, как будто здесь есть лицо». При поиске лица не говорится: «Сначала я искал глаза, а потом понял, где должна быть остальная часть лица». Тут только говорится, к какому выводу он пришел. Нам нужны алгоритмы, которые выводят: «Я нахожу новый шаблон в большинстве моих данных, давайте дадим ему имя».

16.  Комментарий по тексту слайда.

17.  Комментарий по тексту слайда.

18. Комментарий по тексту слайда.

19. Комментарий по тексту слайда.

20. В настоящее время учеными уже разработаны различные типы искусственных нейронов и нейронных сетей, способных к самоорганизации и самообучению. Такие знания применяются в конструировании роботов, способных воспринимать и перерабатывать информацию, а также воздействовать на окружающий мир, исходя из полученных знаний.

Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых приборов, механизмов, материалов и т. п.

Начало 21-го века знаменует собой начало эпохи робототехники. Еще совсем недавно это казалось фантастикой, но прогресс не стоит на месте – с каждым годом роботы становятся все более технически совершенными.

Появились новые понятия: андроид и киборг.

  Андроид — человекоподобный робот. Слово происходит от греческого andr-, что означает «человек, мужчина, мужской», и суффикс -eides, который означает — «подобный, схожий» (от eidos). Родина андроидной робототехники Япония. С понятием андроида соприкасается значение слова киборг.

   Киборг (сокращение от «кибернетический организм») — биологический организм, содержащий механические компоненты; реже неверно используется в качестве термина для обозначения робота, содержащего биологические компоненты (данное значение термина популяризовано во многом благодаря серии кинофильмов «Терминатор», хотя все терминаторы — андроиды, а не киборги). Тут делается смысловой акцент на самом симбиозе биологических и электронно-механических систем.

21.  Андроид Repliee Q1

       Один из самых человекоподобных роботов на данный момент. Кожу у нее заменяет не твердый пластик, как у других роботов, а эластичный силикон; целый набор датчиков и микромоторов позволяют ей поворачиваться и реагировать на происходящее. Она моргает глазами и очень по-женски двигает руками. И даже делает вид, что дышит.

       Repliee Q1 может общаться с людьми, может реагировать на человеческие прикосновения. Движения андроида неотличимы от человеческих. Движения тела робота построены на компьютерном анализе движений человека. Алгоритм совершенствуется, когда Repliee Q1 наблюдает за настоящими людьми и действует независимо от них.

22. Комментарий по тексту слайда.

23. О том, что технологии искусственного интеллекта сегодня являются темой номер один в IT-индустрии, можно судить не только по восторженным публикациям в СМИ и многочисленным проектам в этой сфере, но и по масштабам проникновения искусственного интеллекта практически по все области современной жизни — от медицины, экспертных систем и научных исследований до промышленной робототехники и автопилотируемого транспорта.

Направление машинного обучения и нейронных сетей активно развивается и совершенствуется, в нём задействованы Intel, AMD, NVIDIA, IBM, Google, Facebook, «Яндекс», ABBYY, а также тысячи других компаний-разработчиков по всему миру.

Представлю некоторые интересные решения, созданные на основе Искусственного интеллекта.  

Remove.bg. Бесплатный AI-сервис, позволяющий за считаные секунды удалить фон на фотографиях без использования графических редакторов. Достаточно загрузить изображение — и система автоматически, с использованием алгоритмов искусственного интеллекта выделит объекты на переднем плане и уберёт всё лишнее. По заверениям разработчиков, лучше всего Remove.bg справляется со снимками людей, что, впрочем, не мешает использовать сервис для обработки фото с различными предметами — иногда результат получается очень даже неплохим. К загрузке принимаются картинки любого размера, однако итоговый вариант изображения (файл формата PNG с прозрачным фоном) ограничен разрешением 500 на 500 пикселей.

24.       «Яндекс.Алиса». Голосовой помощник, который вряд ли нужно представлять широкой публике и который в полной мере демонстрирует возможности современных технологий машинного обучения и систем искусственного интеллекта на базе нейронных сетей. По набору функций «Алиса» действительно способна дать фору многим другим AI-проектам: она отлично владеет русским языком, умеет давать быстрые ответы на вопросы и прокладывать маршруты, рассказывать сказки детям, вызывать такси, совершать покупки в интернет-магазинах, играть в различные игры, разбираться в музыке, распознавать фотографии, а также выполнять прочие действия. Отличительными особенностями «Алисы» являются умение общаться на отвлечённые темы и возможность встраивания голосового помощника в различные сервисы.

Jukedeck. Сервис, использующий всю мощь AI-технологий для создания музыкальных треков различных жанров. Всё, что требуется от пользователя, — это определить начальные параметры будущей композиции (жанр, темп, настроение, длительность, состав инструментов), после чего щёлкнуть по клавише Create Track и дождаться завершения обработки запроса. Сочинённую искусственным интеллектом музыку можно прослушать в браузере, скачать на компьютер либо отправить на доработку, откорректировав характеристики трека. Примечательно, что созданные Jukedeck произведения не требуют авторских отчислений и их можно использовать по своему усмотрению — например, для звукового сопровождения видеороликов на YouTube, публикации в социальных сетях, пополнения фонотеки или музыкального творчества.

25.     Google AutoDraw. Сервис, превращающий рисунки от руки в высококачественные клип-арты. Положенный в основу AutoDraw искусственный интеллект в реальном времени анализирует пользовательские наброски, распознаёт их и предлагает аналогичные картинки, нарисованные профессиональными художниками. Созданные иллюстрации можно разместить в социальных сетях либо скачать на компьютер для дальнейшего использования. Важно отметить, что разработанный компанией Google сервис прекрасно подходит не только для развлечения, но и для решения вполне реальных задач. Например, добрую службу AutoDraw может сослужить дизайнерам-оформителям презентаций, иллюстраторам, фоторедакторам и представителям прочих творческих профессий.

26. Deepart.io. Ещё один AI-сервис, предназначенный для работы с графикой и создания оригинальных картин на основе пользовательских изображений. Техника работы с Deepart.io предельно простая: загружаем на сервер сервиса фотографию, указываем предпочтительный художественный стиль и дожидаемся завершения процесса отрисовки картины, который может занять продолжительное время. Для тех, кто не желает ждать, разработчики сервиса предлагают несколько вариантов платных подписок, позволяющих не только свести к минимуму время рендеринга шедевров цифрового искусства, но и снять ограничения на размер выходных изображений.

27. Beautiful.ai. Онлайновый инструмент для создания презентаций, использующий технологии искусственного интеллекта с целью автоматизации и упрощения работы пользователя со слайдами. «Умные» алгоритмы сервиса контролируют каждый шаг при работе с презентацией и делают так, чтобы просмотр слайдов был более комфортным. Beautiful.ai анализирует расположение элементов презентации и автоматически перестраивает слайды, корректирует их цветовое оформление, перерисовывает графики, подбирает анимационные переходы, рекомендует подходящие по тематике контента шаблоны и выполняет прочие действия, стараясь, чтобы подача материала на слайдах была профессиональной с точки зрения дизайна. Beautiful.ai имеет собственную библиотеку шаблонов и изображений, поддерживает совместную работу над документами, позволяет сохранять созданные презентации в облачном хранилище и экспортировать их в файлы форматов PDF и PowerPoint. В общем, рекомендуем.

Let’s Enhance. Сервис, который позволяет улучшать фотографии и масштабировать их без потери качества. «Сердцем» данного программного решения является обученная на большой базе снимков нейронная сеть, которая благодаря знаниям типичных объектов и текстур умеет восстанавливать детали и сохранять чёткие линии и контуры обрабатываемых изображений. Let’s Enhance может не только увеличивать разрешение фотографии в четыре раза, но и удалять шумы и артефакты сжатия на снимках формата JPEG, а также дорисовывать недостающие мелкие детали, делая картинку, как заверяют разработчики, максимально реалистичной. Для рядовых пользователей в системе установлено ограничение в 15 мегапикселей и 15 мегабайт для каждого загружаемого файла. Оформившим платную подписку на услуги сервиса предлагается максимальный приоритет в обработке изображений и возможность загружать картинки с разрешением до 30 мегапикселей.

28. DeepCode. Сканер программного кода, «электронный разум» которого умеет находить ошибки и предоставлять разработчикам рекомендации по их исправлению. В основу сервиса положены знания более чем четверти миллиона алгоритмических правил, принципов и методов разработки ПО, оперируя которыми искусственный интеллект системы может проверять и оценивать качество кода. DeepCode поддерживает работу с JavaScript, Java, Python и широко востребованным в профессиональной среде репозиторием GitHub.

29. Colorize. Сервис, использующий технологии искусственного интеллекта для раскрашивания чёрно-белых фотографий. Работа с Colorize реализована по принципу «проще не бывает»: загружаем снимок или указываем ссылку на изображение в глобальной сети — и на выходе, спустя несколько минут, получаем цветное фото. Справедливости ради стоит отметить, что с раскрашиванием изображений AI-движок сервиса справляется не всегда идеально, но иногда результаты получаются действительно впечатляющими.

30. CaptionBot. Онлайновый сервис компании Microsoft, который распознает объекты на загружаемых пользователем изображениях и с помощью нейронных сетей описывает то, что находится на фото, причём простыми человеческими словами. Особенностью CaptionBot является использование сразу двух систем искусственного интеллекта — Computer Vision (компьютерное зрение) и Natural Language Processing (анализ и синтез естественных языков). И этот тандем действительно работает!

Ну а завершает наш обзор разработанный компанией Mail.Ru Group сервис аудиоаналитики Sounds. Положенные в его основу AI-технологии позволяют распознавать голоса, отдельные звуки и их комбинации в аудиопотоке, различать громкость, тональность и интенсивность звучания, выполнять преобразование речи в текст и решать прочие задачи. Благодаря широким функциональным возможностям Sounds может использоваться во множестве сценариев. К примеру, сервис может найти применение для распознавания выстрелов и драк на улицах и последующего оповещения полиции, охраны помещений, акустического наблюдения за неисправностями в работе промышленного оборудования, очистки аудиозаписей от шумов, идентификации людей по голосам, оценки тональности речи и её конвертирования в текст, а также для скрытия нецензурной лексики в радио- и телепередачах в прямом эфире.

31. Перспективы развития искусственного интеллекта. Комментарий по тексту слайда.

32.  Спасибо за внимание!

33. Скачано с www.znanio.ru