Информационные технологии и управление искусственным интеллектом

Искусственный интеллект (ИИ) прошел через несколько поколений, каждое из которых характеризуется определенными характеристиками и технологическими достижениями. Давайте рассмотрим некоторые из них:

Первое поколение (1950-е – 1960-е годы):

В это время исследователи создавали первые программы, способные решать ограниченные задачи, такие как игра в шахматы.

Применялись логические правила и символьные методы.

Второе поколение (1960-е – 1970-е годы):

Возникли системы, способные обрабатывать естественный язык.

Исследования в области машинного обучения и нейронных сетей начали развиваться.

Третье поколение (1980-е – 1990-е годы):

Применение статистических методов, машинного обучения и нейронных сетей.

Развитие экспертных систем.

Четвертое поколение (2000-е – 2010-е годы):

Возникновение глубокого обучения и больших данных.

Успехи в области компьютерного зрения и распознавания речи.

Пятое поколение (настоящее время):

Исследования в области генеративных моделей, автономных систем и обучения без учителя.

Развитие квантовых вычислений и биоинформатики.

Искусственный интеллект продолжает развиваться, и мы можем ожидать еще больших достижений в будущем.

Тестовые вопросы с вариантами ответов

1. Кто считается родоначальником алгоритмов и алгебры?

o а) Алан Тьюринг

o б) Мухаммад аль-Хорезми

o в) Джон фон Нейман

o г) Чарльз Бэббидж

2. Какой вклад сделал Алан Тьюринг во время Второй мировой войны?

o а) Разработал первый персональный компьютер

o б) Создал теорию алгоритмов

o в) Декодировал немецкие шифры, включая шифр Энигма

o г) Написал первый известный арабский трактат по алгебре

3. Что из перечисленного является основным достижением ENIAC?

o а) Использование перфокарт для хранения данных

o б) Введение двоичной системы счисления

o в) Использование 18000 электронных ламп для вычислений

o г) Способность к обработке естественного языка

4. Какой проект был реализован на предприятии IBM в 1943—1944 годах?

o а) Разработка первого электронного цифрового компьютера

o б) Создание первой малой электронной счетной машины

o в) Разработка вычислительной машины «Марк-1»

o г) Введение операционной системы для персональных компьютеров

5. Какое событие произошло в области ИТ в 1990—2000 годы?

o а) Появление облачных вычислений

o б) Становление интернета и Всемирной паутины (WWW)

o в) Разработка микропроцессоров

o г) Начало развития мобильных технологий

Правильные ответы:

1. Правильный ответ: б)

2. Правильный ответ: в)

3. Правильный ответ: в)

4. Правильный ответ: в)

5. Правильный ответ: б)

1.3. Информация и ее свойства.

С момента рождения каждый человек окружен информацией, которую воспринимает с помощью всех органов чувств: слуха, зрения, обоняния, осязания, вкуса. Для человека, животного или растения информация является отражением окружающего их реального мира, то есть это сведения, которые один реальный объект содержит о другом.

Понятие информации всегда связано с объектом реального мира, свойство которого она отражает, поэтому информация не может возникнуть «из ничего», и ее можно получить, записать, запомнить, передать, измерить, воспроизвести или стереть, что устанавливает ее связь с реальным миром. Информация играет ключевую роль в современном обществе, становясь ключевым ресурсом, воздействующим на экономику, образование, науку и другие сферы.

Эффективное использование и понимание информации требует внимания к её свойствам, процессам обработки и контексту применения. В современном «Словаре русского языка» С. И. Ожегова, слово «информация» определяется как сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством. Важно отметить, что информация означает разъяснение, изложение и сведения о состоянии объектов управления и управляющих органов.

Информация представляет собой сведения о фактах, событиях или даже просто данных, которая не всегда означает понимание или осмысление. Она может быть представлена в виде текста, чисел, звуков, изображений и её важным аспектом информации является обработка и использование для дальнейшего применения, включая разработку автоматизированных систем управления. Для человека, животного или растения информация представляет собой отражение окружающего реального мира, то есть сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте, что является неотъемлемым свойством живой природы.

Информация играет в жизни человечества очень важную роль. Происходит лавинообразное нарастание массы разнообразной информации, получившее название «информационного взрыва». В связи с этим возникла потребность в научном подходе к информации, выявлении её наиболее характерных свойств, что привело к двум принципиальным изменениям в трактовке понятия информация.

Основные категории информации

1. Понятие информации было расширено и включило обмен сведениями не только между человеком и человеком, но также между человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире. Передачу признаков от клетки к клетке и от организма к организму также стали рассматривать как передачу информации.

Предложена количественная мера информации, что привело к созданию теории информации.

Отдельными категориями информации являются «данные» и «знания». Данные – это совокупность конкретных сведений о количественных и качественных характеристиках объектов, процессов, явлений. Для хранения данных используются базы данных, банки данных. Пример данных: ФИО, год рождения, адрес, номер телефона и т. п. В информатике часто используется понятие «данные». Данные могут рассматриваться как признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. Когда появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, они превращаются в информацию. Таким образом, информацией являются используемые данные.

Знания – определяются по-разному в зависимости от точки зрения. С философской точки зрения: знания – это проверенный практикой результат познания действительности, которые могут использоваться для решения различных задач. С точки зрения систем искусственного интеллекта, знания – это формализованная информация, которая используется в процессе логического вывода.

Существует также подход, состоящий в том, что данные – пассивны, а знания – активны, в том смысле, что они используются для решения задач, для принятия решений или логического вывода, т. е. инициируют определённые действия. Знания хранятся в базах знаний экспертных систем. Граница между данными и знаниями является нечёткой, расплывчатой.

Знания разделяются на:

Ø декларативные (Декларативные знания – это некоторые факты, утверждения);

Ø процедурные (Процедурные знания описывают последовательность действий, которые могут использоваться для решения задач).

Процедурные знания – это информация, которая характеризует способы решения задач в определенной области, т.е. это методы, алгоритмы, правила. В производственной сфере процедурными являются технологические знания. В компьютерной программе – входная и выходная информации – это данные, алгоритмы – это процедурные знания. Любая книга содержит сведения в виде данных и знаний. Например, сведения по автомобилю, его характеристики – это данные, а правила эксплуатации и правила вождения – это знания. Процедурные знания отвечают на вопрос «Что или как сделать?». Процедурные знания: «Если урожай косточковых в результате заморозков погиб, то необходимо требовать помощь от властей и от страхового фонда», т.е. процедурные знания описывают последовательность действий, которые могут использоваться при решении задач.

Декларативные знания – отвечают на вопросы «Кто или что есть Х?», «Какие связи между Х и У?», «Почему Х?» и т. д. Декларативные знания – это статьи в толковых словарях, формулировки законов физики, собрание исторических фактов. Рассмотрим примеры данных и знаний. Рассмотрим примеры. Данные: «Температура воздуха 1 апреля составила порядка 10°С в течение четырёх часов», т. е. указывается конкретные показатели – дата, температура, продолжительность времени. Декларативные знания: «Если в период цветения косточковых деревьев температура опускается ниже -10°С в течение пяти часов, то завязь погибает», т.е. приводятся определенные утверждения.

В системах искусственного интеллекта знания хранятся в формализованном виде с использованием определённой формы их представления, например в виде продукционных правил типа «Если – То».

Будем использовать понятия «данные» и «знания» в следующем смысле:

Ø данные – это конкретные характеристики объектов;

Ø знания – это информация, на основании которой путем логических рассуждений могут быть получены определенные выводы.

Одна их основных операций над данными – операция поиска. Основная операция с использованием знаний – это логический вывод.

Научный подход к понятию информации, а также появление точной количественной меры информации пробудили огромный интерес к изучению информации. С начала 1950-х гг. предпринимаются попытки использовать понятие информации для объяснения и описания самых разнообразных явлений и процессов. Исследование проблем, связанных с научным понятием информации, идёт в трёх основных направлениях:

Ø Первое из них состоит в разработке аппарата, отражающего основные свойства информации;

Ø Второе направление заключается в теоретической разработке различных аспектов информации на базе уже имеющихся средств. В теории информации возникла сложная проблема измерения ценности, полезности информации с точки зрения её использования. В 1960 А. А. Харкевич выдвинул количественную теорию, где ценность информации определяется как приращение вероятности достижения данной цели в результате использования данной информации;

Ø Третье направление связано с использованием информационных методов в экономике, лингвистике, биологии, психологии, социологии, педагогике и др.

Информация является одним из фундаментальных и трудных для определения понятий в современной науке. Наряду с такими понятиями, как вещество и энергия, пространство и время, информация составляет основу современной картины мира, ее относят к фундаментальным категориям. Понятие информации многозначно и имеет множество определений, раскрывающих ту или иную грань этого понятия. В зависимости от области знания существуют различные подходы к определению понятия информации. Определения информации давали такие ученые, как Н. Винер, Р. Хартли, К. Шеннон, Н. Рашевский и другие.

Рассмотрим различные определения, относительно понятия «информация»: Термин «информация» происходит от латинского слова «information», что означает разъяснение, осведомление и изложение. В широком смысле информация – это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, а также между людьми и устройствами; Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности и неполноты знаний; В философском словаре говорится, что информация (лат. informatio – разъяснение, изложение).

Информация является одним из основных понятий кибернетики и включает некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и так далее;

Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые некоторая система воспринимает от окружающей среды (входная информация), выдает в окружающую среду (выходная информация) или хранит внутри себе, то есть внутренняя, и внутрисистемная информация; С точки зрения кибернетики, информацией является содержание передаваемых сигнальных последовательностей. В частности, любой текст на каком- либо языке есть последовательность букв (в письменной форме) или звуков (в устной форме), которые можно рассматривать как графические или акустические сигналы; В неживой природе понятие информации связывают с понятием отражения, отображения;

В быту под информацией понимают сведения, которые нас интересуют, т.е. сведения об окружающем мире и протекающем в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами (субъективный подход); Информация для человека – это знания, которые он получает из различных источников. С помощью всех своих органов чувств человек получает информацию из внешнего мира; В лингвистике под информацией понимают не любые сообщения, а только те из них, которые обладают новизной или полезностью, т.е. учитывается смысл сообщения; Под информацией в технике понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов.

Средства вычислительной техники обладают способностью обрабатывать информацию автоматически, без участия человека, и ни о каком знании или незнании здесь речь идти не может; Эти средства могут работать с искусственной, абстрактной и даже ложной информацией, не имеющей объективного отражения ни в природе, ни в обществе; В теории связи под информацией принято понимать любую последовательность символов, не учитывая их смысл; В теории информации под информацией понимают не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность; По определению К. Шеннона, информация – это снятая неопределенность; В целом под информацией понимают передачу сообщения о фактах, предметах, событиях, их свойствах, значении, отношении к другим событиям в прошлом, настоящем и будущем; Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных методов; Н. Винера в 1958 году отметил:

«Информация – это обозначение содержания сигналов, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспосабливания к нему наших чувств»; Понятие об информации как форме деятельности в кибернетической системе связано с особенностями этой системы, которые отличают ее от всех других. Такая специфическая особенность заключается, прежде всего, в процессах целесообразного управления.

Информация в кибернетике потому и привлекает такое внимание, что на ней основывается принятие решений и формирование управляющих программ; Д. И. Дубровский в 1971 году отметил: «Анализ информационного процесса, взятого в его полном объеме, должен вестись с непрерывным учетом активности самоорганизующейся системы, ее целевой направленности»;

Л. Бриллюэн в 1960 году отметил: хотя информационные процессы протекают как объективные явления, не зависящие от их адресата, но смысл и значение полученной информации могут быть субъективно различными для разных адресатов; Мы получаем информацию, читая газету, услышав телефонный звонок, чувствуя жажду. Газета несет сообщения о событиях, произошедших в мире, телефонный звонок сообщает о том, что кто-то желает с вами говорить, чувство жажды – это сообщение о том, что водно-солевой баланс организма отклонился от равновесного состояния. Каждое сообщение имеет свой смысл и является сигналом к соответствующим действиям.

В работе Ю. В. Курносова и П. Ю. Конотопова «Аналитика» даются следующие определения информации: Информация – фундаментальная первооснова и всеобщее свойство вселенной, существует независимо от нас, проявляется в трехмерном процессе взаимодействия микро-и макропроцессов энергии, движения и массы в пространстве и времени; Информация – свойство материи изменяться и отражать это изменение; Информация – снятая неопределенность, связанная со случайными процессами, а также с превращением возможности в действительность; Информация – свойство объекта уменьшать неопределенность процесса изменения его состояния во времени; Информация – снятие (устранение) неопределенности, где неопределенность – недостаточное знание об объектах и явлениях (отождествляется с неинформированностью субъекта); Информация – степень модификации структуры входными данными; Информация – сведения о лицах, предметах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления, используемые в целях получения знаний, принятия решений; информация – это все то, что помогает управлению;

В своей книге Трояновский В. М. Математическое моделирование в менеджменте отмечает: «Уточним, что под информацией здесь понимаются не любые сведения, а только такие сведения о людях, предметах, объектах, явлениях и процессах, отображаемые в сознании человека или на каких-то носителях, которые предназначены для последующего восприятия человеком, являются для него новым, пополняют его знания или убеждения»; Информация – основное понятие кибернетики; Академик В. Г. Афанасьев утверждает, «нет, пожалуй, в науке, практике современности понятия распространенное, нежели понятие «информация». И нет в тоже время другого понятия, по поводу которого ведется столько споров, дискуссий, имеется столько различных точек зрения; под понятием «информация» понимаются сведения, содержащиеся в сообщении, сигнале или памяти.

Каждое определение информации соответствует различным точкам зрения на информацию и раскрывает различные свойства этого сложного и многозначного понятия. Отсутствие единого мнения о том, что понимать под информацией в кибернетике было причиной трудности развернутого определения этого понятия. Существование множества определений информации обусловлено сложностью, специфичностью и многообразием подходов к толкованию сущности этого понятия.

Можно сделать вывод о том, что экономический уровень и потенциал государства сегодня определяется уровнем производства средств и систем переработки информации. Вследствие этого термин «информация» приобретает не только познавательное значение, но и имеет важный практический аспект.

Система или среда, в которой осуществляется передача сигнала, называется каналом связи, информационным каналом или каналом передачи сообщений. В общем виде абстрактную схему системы связи можно изобразить следующим образом: источник информации (отправитель) обладает некоторым множеством различных и разнозначных для получателя сведений, совокупность которых называется сообщением.

Передача сообщения означает выбор определенного символа или определенных символов из множества возможных символов или алфавита отправителя и преобразование этих символов с помощью передатчика в передаваемые сигналы.

Информация передается при помощи сигналов, физическим носителем которых могут быть всевозможные виды энергии и вещества. Сигнал не передает энергию, а лишь направляет ее потоки в желаемое русло.

Информация об объекте есть изменение параметра наблюдателя, вызванное взаимодействием наблюдателя с объектом. Автор придерживается такого определение: «Информация – это то, что изменяет полноту знания об объекте управления». Другими словами можно сказать: Информация превратилась в глобальный, в принципе неистощимый ресурс человечества, вступившего в новую эпоху развития цивилизации – эпоху интенсивного освоения этого информационного ресурса. Благодаря успешной информатизации множество развитых стран стремительно меняет свой социальный облик, более динамичной и эффективной становится экономика стран, повышается качество жизни населения. Информация наряду с веществом и энергией является первичным понятием нашего мира и поэтому в строгом смысле, т.е. в рамках науки, не может быть определено. Таких неопределенных понятий много в разных науках, в частности:

Æ точка – в геометрии;

Æ множество – в математике;

Æ объект, алгоритм – в информатике.

Подход К. Шеннона, используемый в математической теории информации, состоит в том, что информация – это некоторое сообщение, которое уменьшает незнание потребителя (приемника) о некотором объекте, факте или явлении (уменьшает неопределенность).

Рассмотрим основные свойства информации.

1. Информация не подчиняется законам сохранения, подобным законам сохранения массы и энергии. Информация, содержащаяся в книге тиражируется десятки и сотни тысяч раз, телевизионное сообщение диктора воспринимается сотнями миллионов слушателей и т. п.

2. Информация приносит знания об окружающем мире, которых в данной точке не было до получения данной информации.

3. Информация обладает уникальным свойством. Она является постоянно увеличивающимся общественным ресурсом. В отличие от информации вещество – уменьшающийся ресурс. Информация является единственным видом ресурсов, который в ходе исторического развития человечества не истощается, а постоянно увеличивается.

4. Важнейшей характеристикой информации является ее структура.

Информация является идеальной, а не материальной категорией, однако она проявляется в форме материальных носителей. Материальными носителями информации могут быть: тексты; рисунки; фотографии; звуковые сигналы; электрические сигналы; магнитные записи и т. п.

Одна и та же информация может быть организована в различные структуры. Примерами различных структур являются логические структуры хранения данных в базе, получившие название табличных моделей данных. Выделяют три различных вида моделей (структур): иерархическую; сетевую; реляционную.

5. Одна и та же информация может быть представлена в различной форме. Так количеству равному четырем, может соответствовать информация в следующих формах: арабская цифра 4, римская цифра IV, русское слово «четыре», английское слово «four», и т. д.

6. Информация может быть заключена как в знаках, так и в их взаимном расположении. В зависимости от взаимного расположения знаков «Т», «Р», «С», «О» они могут нести различную информацию: «сорт», «торс», «рост», «трос».

7. Информация, которую содержит знак, меняется в зависимости от ситуации, в которой он применён. Например, знак «Т» может быть буквой в тексте и информацией о троллейбусной остановке

8. Знаки и сигналы несут информацию только для получателя, способного распознать их. Так информацию на английском языке получит только тот, кто знает английский язык. Эфир наполнен электромагнитными сигналами различной частоты. Телевизионный приемник, радиоприемник и сотовый телефон извлекают соответственно каждый свой сигнал.

9. Смысл информации может меняться в зависимости от малейших нюансов. Помиловать нельзя, повесить. Помиловать, нельзя повесить. Место запятой в этих предложениях полностью меняет их смысл.

Информация придаёт дополнительную ценность трудовым ресурсам. Например, работник с высшим образованием ценится выше, чем работник с более низким уровнем образования. Информация необходима человеку для ориентирования в окружающем мире и принятия решений о своих дальнейших действиях в нужное время.

Информация, представляет собой сведения об окружающем мире, объекте, процессе, явлении, событии, необходимые для принятия конкретного решения. Она является наиболее важным ресурсом современного производства, снижая потребность в земле, труде, капитале, уменьшая расход сырья и энергии, а также внедряя новые способы организации производства.

Информация играет ключевую роль в различных сферах:

Ø Принятие решений: Информация необходима для принятия решений на различных уровнях управления, начиная от повседневных жизненных ситуаций и заканчивая стратегическим управлением.

Ø Обучение и развитие: Информация является ключевым элементом в обучении и развитии, позволяя людям усваивать новые знания и навыки.

Ø Коммуникация: Через информацию мы обмениваемся идеями, чувствами и опытом, способствуя взаимопониманию и сотрудничеству в общении.

Информационные ресурсы включают базы данных, документы, мультимедийные файлы и электронные таблицы. Управление информационными ресурсами становится важным аспектом для эффективного использования данных и достижения целей организации или индивида. Информационный ресурс представляет собой набор данных или информации, который может быть использован для достижения определённых целей и включает в себя данные, информацию и знания, которые обработаны и организованы для удобства восприятия и использования в определенном контексте.

Информационный продукт представляет собой результат обработки и организации информации с целью предоставления ценности конечному пользователю. Эти продукты могут включать в себя различные формы, такие как отчёты, сведения или материалы, сгруппированные по определенным признакам, которые обеспечивают основу для принятия правильных управленческих решений.

Информационный продукт охватывает разнообразные элементы, включая:

Ø Отчёты и анализ данных: Структурированные документы, предоставляющие интерпретацию данных и аналитические выводы.