Медичні аспекти розробки штучного інтелекту






    Головна сторінка





Скачати 14.09 Kb.
Дата конвертації21.09.2017
Розмір14.09 Kb.
Типреферат

Гільфанов Н.М.

Киргизько-Російський (Слов'янський) Університет

Медичний факультет

Студентська конференція-1 999.

Кафедра інформаційних технологій.

Тема доповіді:

Медичні аспекти розробки штучного інтелекту.

З кінця 40-х років учені все більшого числа університетських і промислових дослідницьких лабораторій кинулися до зухвалої мети: побудова комп'ютерів, що діють таким чином, що за результатами роботи їх неможливо було б відрізнити від людського розуму.

Дослідники, що працюють в області штучного інтелекту (ІІ), виявили, що вступили в сутичку з вельми заплутаними проблемами, далеко виходять за межі традиційної інформатики. Виявилося, що перш за все необхідно зрозуміти механізми процесу навчання, природу мови і чуттєвого сприйняття. З'ясувалося, що для створення машин, що імітують роботу людського мозку, потрібно розібратися в тому, як діють мільярди його взаємопов'язаних нейронів. І тоді багато дослідників прийшли до висновку, що мабуть найважча проблема, що стоїть перед сучасною наукою - пізнання процесів функціонування людського розуму, а не просто імітація його роботи. Що безпосередньо зачіпало фундаментальні теоретичні проблеми психологічної науки.

Справді, вченим важко навіть прийти до єдиної точки зору щодо самого предмета їх досліджень - інтелекту. Деякі вважають, що інтелект - вміння вирішувати складні завдання; інші розглядають його як здатність до навчання, узагальнення і аналогій; треті - як можливість взаємодії із зовнішнім світом шляхом спілкування, сприйняття і усвідомлення сприйнятого.

Проте багато дослідників ІІ схильні прийняти тест машинного інтелекту, запропонований на початку 50-х років видатним англійським математиком і фахівцем з обчислювальної техніки Аланом Тьюрингом. Комп'ютер можна вважати розумним, - стверджував Тьюринг, - якщо він здатний змусити нас повірити, що ми маємо справу не з машиною, а з людиною.

Видатний швейцарський лікар і натураліст XVI в Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (Парацельс) залишив керівництво з виготовлення гомункула, в якому описувалася дивна процедура, що починалася з закапування в кінський гній герметично закупореній людської сперми. "Ми будемо як боги, - проголошував Парацельс. - Ми повторимо найбільше з чудес господніх - створення людини!" (4)

Однак тільки після другої світової війни з'явилися пристрої, здавалося б, що підходять для досягнення заповітної мети - моделювання розумного поведінки; це були електронні цифрові обчислювальні машини. "Електронний мозок", як тоді захоплено називали комп'ютер, вразив в 1952 р телеглядачів США, точно передбачивши результати президентських виборів за кілька годин до отримання остаточних даних. Цей "подвиг" комп'ютера лише підтвердив висновок, до якого в той час прийшли багато вчених: настане той день, коли автоматичні обчислювачі, настільки швидко, невтомно і безпомилково виконують автоматичні дії, зможуть імітувати необчислювальних процеси, властиві людському мисленню, в тому числі сприйняття і навчання, розпізнавання образів, розуміння повсякденної мови і листи, прийняття рішень у невизначених ситуаціях, коли відомі не всі факти. Саме таким чином "заочно" формувався свого роду "соціальне замовлення" на розробку систем ШІ.

Загалом дослідників ШІ, що працюють над створенням мислячих машин, можна розділити на дві групи. Одних цікавить чиста наука і для них комп'ютер - лише інструмент, що забезпечує можливість експериментальної перевірки теорій процесів мислення. Інтереси іншої групи лежать в області техніки: вони прагнуть розширити сферу застосування комп'ютерів і полегшити користування ними. Багато представників другої групи мало дбають про з'ясуванні механізму мислення - вони вважають, що для їх роботи це чи більш корисно, ніж вивчення польоту птахів і літакобудування.

В даний час, однак, виявилося, що як наукові так і технічні пошуки зіткнулися з незмірно більш серйозними труднощами, ніж уявлялося першим ентузіастам. На перших порах багато піонери ІІ вірили, що через якийсь десяток років машини знайдуть найвищі людські таланти. Передбачалося, що подолавши період "електронного дитинства" та навчившись в бібліотеках всього світу, хитромудрі комп'ютери, завдяки швидкодії, точності і безвідмовної пам'яті поступово перевершать своїх творців-людей. Зараз мало хто говорить про це, а якщо і говорить, то аж ніяк не вважає, що подібні чудеса не за горами.

Протягом усієї своєї короткої історії дослідники в галузі ШІ завжди перебували на передньому краї інформатики. Багато нині звичайні розробки, в тому числі вдосконалені системи програмування, текстові редактори і програми розпізнавання образів, значною мірою розглядаються на роботах з ШІ.

Незважаючи на багатообіцяючі перспективи, жодну з розроблених досі програм ІІ не можна назвати "розумної" у звичайному розумінні цього слова. Це пояснюється тим, що всі вони вузько спеціалізовані; найскладніші експертні системи за своїми можливостями швидше нагадують дресированих або механічних ляльок, ніж людину з його гнучким розумом і широким кругозором. Навіть серед дослідників ШІ тепер багато хто сумнівається, що більшість подібних виробів принесе істотну користь. Чимало критиків ІІ вважають, що такого роду обмеження взагалі нездоланні.

До числа таких скептиків належить і Х'юберт Дрейфус, професор філософії Каліфорнійського університету в Берклі. З його точки зору, істинний розум неможливо відокремити від його людської основи, закладеною в людському організмі. "Цифровий комп'ютер - не людина, говорить Дрейфус. - У комп'ютера немає ні тіла, ні емоцій, ні потреб. Він позбавлений соціальної орієнтації, яка купується життям у суспільстві, а саме вона робить поведінку розумним. Я не хочу сказати, що комп'ютери не можуть бути розумними. Але цифрові комп'ютери, запрограмовані фактами і правилами з нашої, людської, життя, дійсно не можуть стати розумними. тому ІІ в тому вигляді, як ми його представляємо, неможливий ". (1)

Спроби побудувати машини, здатні до розумного поведінки, значною мірою натхнені ідеями професора Норберта Вінера, який крім математики мав широкі пізнання в інших областях, включаючи нейропсихологию і медицину.

Вінеру і його співробітнику Джуліану Бігелоу належить розробка принципу "зворотного зв'язку", який був успішно застосований при розробці нової зброї з радіолокації наведенням. Принцип зворотного зв'язку полягає у використанні інформації, що надходить з навколишнього світу, для зміни поведінки машини

Надалі Вінер розробив на принципі зворотного зв'язку теорії як машинного так і людського розуму. Він доводив, що саме завдяки зворотного зв'язку все живе пристосовується до навколишнього середовища і домагається своїх цілей. "Усі машини, що претендують на" розумність ", - писав він, - повинні мати здатність переслідувати певні цілі і пристосовуватися, тобто навчатися". Створеної ним науці Вінер дає назву кібернетика, що в перекладі з грецького означає мистецтво управління кораблем. (2)

Слід зазначити, що принцип "зворотного зв'язку", введений Вінером, був передбачив Сеченовим в доказі "центрального гальмування" в "Рефлекси головного мозку» (1862 г.) і розглядався як механізм регуляції діяльності нервової системи.

Протягом 1943 року Маккалох в співавторстві зі своїм 18-річним протеже, блискучим математиком Уолтером Піттс, розробив теорію діяльності головного мозку. Ця теорія і була тією основою, на якій сформувалося широко поширена думка, що функції комп'ютера і мозку в значній мірі подібні.

В середині 1958 Френк Розенблат була запропонована модель електронного пристрою, названого їм перцептроном, яке мало імітувати процеси людського мислення. Перцептрон повинен був передавати сигнали від "очі", складеного з фотоелементів, в блоки електромеханічних елементів пам'яті, які оцінювали відносну величину електричних сигналів. Ці осередки з'єднувалися між собою випадковим чином відповідно до панівної тоді теорією, згідно з якою мозок сприймає нову інформацію і реагує на неї через систему випадкових зв'язків між нейронами

Область застосування нейронних мереж

У літературі зустрічається значне число ознак, якими має володіти задача, щоб застосування НС було виправдано і НС могла б її вирішити:

· Відсутня алгоритм або не відомі принципи вирішення завдань, але накопичена достатня кількість прикладів;

· Проблема характеризується великими обсягами вхідної інформації;

· Дані неповні або надлишкові, зашумлені, частково суперечливі.

Таким чином, НС добре підходять для розпізнавання образів і рішення задач класифікації, оптимізації і прогнозування.

Банки і страхові компанії:

- автоматичне зчитування чеків і фінансових документів;

- перевірка достовірності підписів;

- прогнозування змін економічних показників.

Військова промисловість і аеронавтика:

- обробка звукових сигналів (поділ, ідентифікація, локалізація, усунення шуму, інтерпретація);

- обробка радарних сигналів (розпізнавання цілей, ідентифікація і локалізація джерел);

- обробка інфрачервоних сигналів (локалізація);

- автоматичне пілотування.

Біомедична промисловість:

- аналіз рентгенограм;

- виявлення відхилень в ЕКГ;

- аналіз реограмм.

Нейронні мережі - основні поняття і визначення

В основу штучних нейронних мереж покладено такі риси живих нейронних мереж, що дозволяють їм добре справлятися з нерегулярними завданнями:

· Простий обробляє елемент - нейрон;

· Дуже велике число нейронів бере участь в обробці інформації;

· Один нейрон пов'язаний з великим числом інших нейронів (глобальні зв'язку);

· Змінюються за вагою зв'язку між нейронами;

· Масована паралельність обробки інформації.

Прототипом для створення нейрона послужив біологічний нейрон головного мозку. Нейронна мережа являє собою сукупність великого числа порівняно простих елементів - нейронів, топологія з'єднань яких залежить від типу мережі. Щоб створити нейронну мережу для вирішення якої-небудь конкретного завдання, необхідно вибрати, яким чином слід з'єднувати нейрони один з одним.

Переходячи до власне медичних проблем ІІ О.К. Тихомиров виділяє три позиції з питання про взаємодію медицини і штучного інтелекту.

1) "Ми мало знаємо про людський розум, ми хочемо його відтворити, ми робимо це попри відсутність знань" - ця позиція характерна для багатьох зарубіжних фахівців з ШІ.

2) Друга позиція зводиться до констатації того ж факту, причому в якості причини вказується відсутність адекватних методів. Рішення бачиться в моделюванні тих чи інших інтелектуальних функцій в роботі машин. Іншими словами, якщо машина вирішує задачу раніше вирішує людина, то знання, які можна почерпнути, аналізуючи цю роботу і є основний матеріал для побудови психофізіологічних теорій.

3) Третя позиція характеризує дослідження в області штучного інтелекту і медицини як абсолютно незалежні.У цьому випадку допускається можливість тільки використання медичних знань в плані психологічного забезпечення робіт з ШІ.

Але і роботи з штучного інтелекту теж впливають на розвиток медицини .. В якості першого результату можна виділити появу нової галузі психологічних досліджень, а саме, порівняльні дослідження того, як одні й ті ж завдання вирішуються людиною і машиною. Виникають поняття комп'ютерної метафори та інформаційної парадигми.

Вже перші роботи з штучного інтелекту показали, що не тільки область вирішення завдань зачіпається соспоставітельнимі дослідженнями, але і проблема мислення в цілому. Тільки під впливом розробки ІІ виникла потреба в уточненні критеріїв "творчих" і "нетворчих" процесів.

Більш того, дослідження сприйняття і дослідження пам'яті також знаходяться під сильним впливом машинних аналогій (монографія Р.Клацкі).

Нова психологічна теорія поведінки (дослідження Д. Міллера К.Прібрама Ю.Галантера) побудована на результатах цих робіт.

Але специфіку людської мотиваційно-емоційної регуляції діяльності становить використання не тільки константних, а й ситуативно виникають і динамічно мінливих оцінок, суттєво також відмінність між словесно-логічними та емоційними оцінками. В існуванні потреб і мотивів бачиться різниця між людиною і машиною на рівні діяльності. Ця теза спричинив за собою цикл досліджень, присвячених аналізу специфіки людської діяльності. Так в роботі Л.П.Гурьевой (7) показана залежність структури розумової діяльності при вирішенні творчих завдань від зміни мотивації.

Інформаційна теорія емоцій Симонова в значній мірі харчується аналогіями з роботами систем ШІ.

Таким чином всі три традиційні галузі психології - вчення про пізнавальних, емоційних і вольових процесах виявилися під впливом робіт з ШІ, що на думку О. К. Тихомирова призвело до оформлення нового предмета психології - як наука про переробку інформації.

Таким чином роль взаємодія між дослідженнями штучного інтелекту та медициною можна охарактеризувати як плідний діалог, що дозволяє якщо не вирішувати то хоча б навчитися ставити запитання як високого філософського рівня - «Що є людина?», Так і більш прагматичні.

література:

1) Дрейфус Х. Чого не можуть обчислювальні машіни.- М .: Прогрес, 1979

2) Вінер Н. Кібернетика і суспільство.-М: ІЛ, 1958

3) Мінський М., Пейперт С. Перцептрони -М: Світ, 1971

4) Комп'ютер знаходить разум.Москва Світ 1990 збірнику: Психологічні дослідження інтелектуальної діяльності. Под.ред. О.К.Тіхомірова.- М., МГУ, 1979 .:

5) Бабаєва Ю.Д. До питання про формалізацію процесу цілеутворення 6) Брушлинский А.В. Чи можливий "штучний інтелект"?

7) Гур'єва Л.П. Про зміну мотивації в умовах використання штучного інтелекту.

8) Ноткин Л.І. "Штучний інтелект" і проблеми навчання

9) Тихомиров О.К. "Штучний інтелект і теоретичні питання психології"


  • Медичні аспекти розробки штучного інтелекту.
  • Деякі
  • Френк Розенблат
  • Банки і страхові компанії
  • Військова промисловість і аеронавтика
  • Біомедична промисловість

  • Скачати 14.09 Kb.