Медичні аспекти розробки штучного інтелекту

Гильфанов Н.М.

Кыргызско-Российский (Слов'янський) Университет.

Медичний факультет.

Студентська конференция-1999.

Кафедра інформаційних технологий.

Тема доклада:

Медичні аспекти розробки искуственного интеллекта.

З кінця 40-х років науковці дедалі більшої кількості університетських і промислових дослідницьких лабораторій неслися зухвалої мети: побудова комп’ютерів, діючих в такий спосіб, за результатами роботи їх було б від людського разума.

Дослідники, працюють у галузі штучного інтелекту (ІІ), виявили, що вступив у бій з іще дуже заплутаними проблемами, далеко що виходять межі традиційної інформатики. Виявилося, як колись всього необхідно зрозуміти механізми процесу навчання, природу мови та почуттєвого сприйняття. З’ясувалося, що створення машин, які імітували роботу людського мозку, потрібно з’ясувати, як діють мільярди його взаємозалежних нейронів. І тоді багато дослідників дійшли висновку, що мабуть найважча проблема, що стоїть перед сучасної наукою — пізнання процесів функціонування людського розуму, а чи не просто імітація його роботи. Що безпосередньо торкався фундаментальні теоретичних проблем психологічної науки.

У насправді, ученим важко навіть дійти спільної точки зору щодо самого предмета їх досліджень — інтелекту. Деякі вважають, що інтелект — вміння вирішувати складні завдання; інші розглядають його як спроможність до навчання, узагальнення і аналогіям; треті - як взаємодії з зовнішнім світом шляхом спілкування, сприйняття й усвідомлення воспринятого.

Проте багато дослідників ІІ схильні прийняти тест машинного інтелекту, запропонований на початку 1950;х років видатним англійським математиком і фахівцем щодо обчислювальної техніки Аланом Тьюрингом. Комп’ютер вважатимуться розумним, — стверджував Тьюринг, — коли він здатний змусити нас повірити, що ми маємо справу ні з машиною, і з человеком.

Видатний швейцарський лікар і натураліст XVI в Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (Парацельс) залишив посібник з виготовлення гомункула, у якому описувалася дивна процедура, начинавшаяся з закапывания в кінський гній герметично закупореної людської сперми. «Ми будемо як боги, — проголошував Парацельс. — Ми повторимо найбільше з чудес господніх — створення людини! «(4).

Але тільки після Другої Першої світової з’явилися устрою, начебто, підходящі задля досягнення заповітної мети — моделювання розумного поведінки; що це електронні цифрові обчислювальні машини. «Електронний мозок », як тоді захоплено називали комп’ютер, вразив в 1952 р. телеглядачів США, точно передбачив результати президентських виборів протягом кількох годин до отримання остаточних даних. Цей «подвиг «комп'ютера лише підтвердив висновок, до котрого той час прийшли багато вчені: настане день, коли автоматичні обчислювачі, так швидко, невтомно і безпомилково виконують автоматичні дії, зможуть імітувати невычислительные процеси, властиві людському мисленню, зокрема сприйняття і навчання, розпізнавання образів, розуміння повсякденної мови і листи, прийняття рішень на невизначених ситуаціях, коли відомий все факти. Саме такою чином «заочно «формувався свого роду «соціальне замовлення «розробці систем ИИ.

Загалом дослідників ІІ, працюючих створення мислячих машин, можна розділити на дві групи. Одних цікавить чиста наука і їх комп’ютер — лише інструмент, який би можливість експериментальної перевірки теорій процесів мислення. Інтереси інший групи лежать у області техніки: намагаються розширити сферу застосування комп’ютерів, і полегшити користування ними. Багато представників другої групи мало дбають про з’ясуванні механізму мислення — вони вважають, що їх роботи це чи корисніше, ніж вивчення польоту птахів та самолетостроения.

Нині, проте, виявилося, що і наукові і технічні пошуки зіштовхнулися з незрівнянно серйознішими труднощами, ніж уявлялося першим ентузіастам. На початковому етапі багато піонери ІІ вірили, що за який-небудь десять років машини знаходять найвищі людські таланти. Передбачалося, що подолавши період «електронного дитинства «і обучившись в бібліотеках усього світу, хитромудрі комп’ютери, завдяки швидкодії, точності й діють безвідмовною пам’яті поступово перевершать своїх создателей-людей. Зараз далеко не всі зізнається, а як і каже, то зовсім на вважає, що такі дива не було за горами.

Протягом усієї своєї короткій історії дослідники у сфері ІІ завжди були на передньому краї інформатики. Багато нині звичайні розробки, зокрема удосконалені системи програмування, текстові редактори і програми розпізнавання образів, значною мері розглядаються на працях з ИИ.

Попри багатообіцяючі перспективи, жодної з розроблених до цього часу програм ІІ можна назвати «розумної «у звичайному цього слова. Це тим, що вони вузько спеціалізовані; самі складні експертні системи з своїх можливостей радше нагадують чи дресированих чи механічних ляльок, ніж людини з його гнучким розумом і широкий кругозір. Навіть серед дослідників ІІ нині чимало сумніваються, більшість подібних виробів принесе істотну користь. Чимало критиків ІІ вважають, що така обмеження взагалі непреодолимы.

До таких скептиків і Хьюберт Дрейфус, професор філософії Каліфорнійського університету у Берклі. З його погляду, істинний розум неможливо відокремити з його людської основи, яка є у людському організмі. «Цифровим комп’ютер — не людина, каже Дрейфус. — У комп’ютера немає тіла, ні емоцій, ні потреб. Він позбавлений соціальної орієнтації, яка купується життям у суспільстві, саме вона робить поведінка розумним. Не сказати, що комп’ютери що неспроможні бути розумними. Але цифрові комп’ютери, запрограмовані фактами і правилами з нашого, людської, життя, справді що неспроможні стати розумними. Тому ІІ у вигляді, як ми його уявляємо, неможливий » .(1).

Спроби збудувати машини, здатні до розумного поведінці, в значною мірою натхненні ідеями професора Норберта Вінера, який крім математики мав широкими пізнаннями за іншими областях, включаючи нейропсихологию і медицину.

Вінерові та її співробітнику Джуліану Бігелоу належить розробка принципу «зворотний зв’язок », який успішно застосовано розробки нового зброї, із радіолокаційним наведенням. Принцип зворотний зв’язок залежить від використання інформації, що надходить із навколишнього світу, зміни поведінки машины.

Надалі Вінер розробив на принципі зворотний зв’язок теорії як машинного і людського розуму. Він доводив, що став саме завдяки зворотний зв’язок живе пристосовується навколишньому середовищі домагається своєї мети. «Усі машини, які претендують „розумність “ , — писав Пауль, — повинні мати здатність переслідувати певні цілі і пристосовуватися, тобто. навчатися ». Створеної їм науці Вінер дає назва кібернетика, що у перекладі із грецької означає мистецтво управління кораблем.(2).

Слід зазначити, що принцип «зворотний зв’язок », запроваджений Вінером, був передбачений Сеченовым у явленні «центрального гальмування «в «Рефлексах мозку «(1862 р.) і розглядався як механізм регуляції діяльності нервової системы.

У перебігу 1943 року Маккалох у співавторстві зі своїми 18-річним протеже, блискучим математиком Уолтером Питтсом, розробив теорію діяльності мозку. Ця теорія і була тієї основою, на якої сформувалося поширена думка, що функції комп’ютера та мозку значною мірою сходны.

У 1958 р. Фрэнком Розенблаттом було запропоновано модель електронного устрою, названого їм перцептроном, які мали імітувати процеси людського мислення. Перцептрон мав передавати сигнали від «очі «, що складається з фотоелементів, в блоки електромеханічних осередків пам’яті, які оцінювали відносну величину електричних сигналів. Ці осередки з'єднувалися між собою випадково відповідно до пануючій тоді теорією, відповідно до якої мозок сприймає нову інформації і реагує її у через систему випадкових перетинів поміж нейронами.

Область застосування нейронних мереж У літературі зустрічається дуже багато ознак, що ними мати завдання, щоб застосування СР було виправдано і СР міг би її вирішити:. відсутня алгоритм або відомі принципи вирішення завдань, але накопичено достатню кількість прикладів;. проблема характеризується великими обсягами вхідний інформації;. дані неповні чи надлишкові, зашумлені, частково суперечливі. Отже, СР добре підходять для розпізнавання образів і вирішення завдань класифікації, оптимізації і прогнозування. Банки і страхові компанії: автоматичне зчитування чеків та 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. Биомедицинская промисловість: аналіз рентгенограмм; виявлення відхилень в ЕКГ; аналіз реограмм.

Нейронные мережі - засадничі поняття та визначенням У основу штучних нейронних мереж покладено такі риси живих нейронних мереж, які дозволяють добре справлятися з нерегулярними завданнями: простий обробний елемент — нейрон; дуже великий число нейронів бере участь у обробці інформації; один нейрон пов’язані з великою кількістю інших нейронів (глобальні зв’язку); изменяющиеся на вагу зв’язок між нейронами; масована паралельність обробки інформації. Прототипом до створення нейрона послужив біологічний нейрон головного мозку. Нейронна мережу є сукупність значної частини порівняно простих елементів — нейронів, топологія сполук яких залежить від типу мережі. Щоб створити нейронну мережу на вирішення будь-якої конкретного завдання, необхідно вибрати, як слід з'єднувати нейрони друг з другом.

Переходячи до власне медичним проблемам ІІ О. К. Тихомиров виділяє три позиції щодо питання взаємодії медицини і искуственного интеллекта.

1) «Ми мало знаємо про людському розумі, хочемо його відтворити, ми це всупереч відсутності знань «- цю позицію й у багатьох зарубіжних фахівців із ИИ.

2) Друга позиція зводиться до констатації того ж факту, причому у ролі причини вказується відсутність адекватних методів. Рішення у моделюванні тих чи інших інтелектуальних функцій у роботі машин. Інакше кажучи, якщо машина переймається тим раніше решавшуюся людиною, то знання, які можна знайти, аналізуючи цю роботу і є основним матеріал для побудови психофізіологічних теорий.

3) Третя позиція характеризує дослідження у сфері штучного інтелекту та східної медицини як «цілком незалежні. І тут допускається не лише використання медичних знань у плані психологічного забезпечення робіт з ИИ.

Але й роботи з штучного інтелекту теж впливають в розвитку медицини. Як першого результату можна назвати поява нової області психологічних досліджень, саме, порівняльні дослідження того, як одні й такі завдання вирішуються людиною і машиною. Виникають поняття комп’ютерної метафори й інформаційної парадигмы.

Вже перші роботи з штучного інтелекту показали, що ні лише галузь вирішення завдань порушується соспоставительными дослідженнями, а й проблему мислення загалом. Тільки під впливом розробки ІІ виникла потреба у уточненні критеріїв «творчих «і «нетворчих «процессов.

Понад те, дослідження сприйняття й дослідження пам’яті також перебувають під сильним впливом машинних аналогій (монографія Р. Клацки).

Нова психологічна теорія поведінки (дослідження Д. Міллера К. Прибрама Ю.Галантера) побудовано результати цих работ.

Але специфіку людської мотивационно-эмоциональной регуляції діяльності становить використання як константних, а й ситуативно виникаючих і динамічно мінливих оцінок, істотно також різницю між словесно-логическими й емоційними оцінками. У існуванні потреб і мотивів бачиться різницю між людиною і машиною лише на рівні діяльності. Ця безпідставна теза спричинив у себе цикл досліджень, присвячених аналізу специфіки людської діяльності. Так у роботі Л. П. Гурьевой (7) показано залежність структури мисленнєвої діяльності під час вирішення творчих завдань через зміну мотивации.

Інформаційна теорія емоцій Симонова значною мірою харчується аналогіями із пусконалагоджувальними роботами систем ИИ.

Отже все три традиційні області психології - вчення про пізнавальних, емоційних і вольових процесах виявилися під впливом робіт з ІІ, на думку О. К. Тихомирова призвело до оформленню нового предмета психології - як наука про переробку информации.

Отже роль взаємодія між дослідженнями штучного інтелекту і медициною можна охарактеризувати як плідний діалог, дозволяє а то й вирішувати так хоча б навчитися запитувати як високого філософського рівня — «Що є людина ?», і більш прагматические.

Література: 1) Дрейфус Х. Чого що неспроможні обчислювальні машини.- М.: Прогрес, 1979 2) Вінер М. Кібернетика і общество.-М:ИЛ, 1958 3) Мінський М., Пейперт З. ПерцептроныМ: Мир, 1971 4) Комп’ютер знаходить разум. Москва Світ 1990 У цьому збірнику: Психологічні дослідження інтелектуальної діяльності. Под.ред. О. К. Тихомирова.- М., МГУ, 1979.: 5) Бабаєва Ю. Д. До питання формалізації процесу целеобразования 6) Брушлинский А. В. Чи можливий «штучний інтелект »? 7) Гур'єва Л. П. Про зміни мотивації за умов використання штучного інтелекту. 8) Ноткин Л. И. «Штучний інтелект «і проблеми навчання 9) Тихомиров О. К. «Штучний інтелект, і теоретичні питання психології «.