Файл: Разновидности интеллектуальных информационных систем (Интеллектуальные системы и технологии).pdf

Звуковое сопровождение, в том числе со стерео и квадро-звуком, сегодня уже стали стандартом. В системах ВР человек не слышит ничего, кроме звуков этой виртуальной реальности.

В некоторых моделях систем виртуальной реальности пользователи имеют возможность восприятия изменяющейся перспективы и видят объекты с разных точек наблюдения, как если бы они сами находились и перемещались внутри модели.

Если пользователь располагает более развитыми (погруженными) устройствами ввода, например, такими, как цифровые перчатки и виртуальные шлемы, то модель может даже надлежащим образом реагировать на такие действия пользователя, как поворот головы или движение глаз.

Необходимо отметить, что в настоящее время системы виртуальной реальности развиваются очень быстрыми темпами и явно выражена тенденция проникновения технологий виртуальной реальности в стандартные компьютерные технологии широкого применения. Развитие этих и других подобных средств привело к появлению качественно новых эффектов, которые ранее не наблюдались или наблюдались в очень малой степени[16, 10, 21]:

• эффект присутствия пользователя в виртуальной реальности;

• эффект деперсонализации и модификации самосознания и сознания пользователя в виртуальной реальности.

Эффект присутствия – это создаваемая для пользователя иллюзия его присутствия в смоделированной компьютером среде, при этом создается полное впечатление "присутствия" в виртуальной среде, очень сходное с ощущением присутствия в обычном "реальном" мире.

При этом виртуальная среда начинает осознаваться как реальная, а о реальной среде пользователь на время как бы совершенно или почти полностью "забывает". При этом технические особенности интерфейса также вытесняются из сознания, т.е. мы не замечаем этот интерфейс примерно так же, как собственное физическое тело или глаза, когда смотрим на захватывающий сюжет. Таким образом, реальная среда замещается виртуальной средой.

Исследования показывают, что для возникновения и силы эффекта присутствия определяющую роль играет реалистичность движения различных объектов в виртуальной реальности, а также убедительность реагирования объектов виртуальной реальности при взаимодействии с ними виртуального тела пользователя или других виртуальных объектов. В то же время, как это ни странно, естественность вида объектов виртуальной среды играет сравнительно меньшую роль [14].

Системы виртуальной реальности уже в настоящее время широко применяется во многих сферах жизни. Одними из первых технологии виртуальной реальности были применены НАСА США для тренировки пилотов космических челноков и военных самолетов, при отработке приемов посадки, дозаправки в воздухе и т.п.

Самолет-невидика "Стелс" вообще управляется пилотом, практически находящемся в виртуальной реальности. Из виртуальной реальности человек управляет роботом, выполняющим опасную или тонкую работу. Технология Motion Capture, позволяет дистанционно "снять" движения с человека и присвоить их его трехмерной модели, что широко применяется для создания компьютерных игр и анимации рисованных персонажей в фильмах [12].

С учетом вышесказанного, предлагается следующее определение виртуальной реальности. Система ВР – это система, обеспечивающая:

1. Генерацию полиперцептивной модели реальности в соответствии с математической моделью этой реальности, реализованной в программной системе.

2. Погружение пользователя в модель реальности путем подачи на все или основные его перцептивные каналы – органы восприятия, программно-управляемых по величине и содержанию воздействий: зрительного, слухового, тактильного, термического, вкусового и обонятельного и других.

3. Управление системой путем использования виртуального "образа Я" пользователя и виртуальных органов управления системой (интерфейса), на которые он воздействует, представляющие собой зависящую от пользователя часть модели реальности.

4. Реалистичную реакцию моделируемой реальности на виртуальное воздействие и управление со стороны пользователя.

5. Разрыв отождествления пользователя со своим "Образом Я" из обычной реальности (деперсонализация), и отождествление себя с "виртуальным образом Я", генерируемым системой виртуальной реальности (модификация сознания и самосознания пользователя).

6. Эффект присутствия пользователя в моделируемой реальности в своем "виртуальном образе Я", т.е. эффект личного участия пользователя в наблюдаемых виртуальных событиях.

Особенно эффективно применение виртуальной реальности в рекламе, особенно в Интернет-рекламе на стадии информирования и убеждения.

Глава 3. Интеллектуальные системы и технологии в современной робототехнике

3.1. Интеллектуальные роботы

Эволюция представлений о путях развития робототехники, ее целях и задачах весьма схожа с тем, что наблюдается с такой областью, как искусственный интеллект. Декларируемые общие принципы и, как казалось, понимание путей достижения некой глобальной цели исследования сменилось узкой специализацией, множеством частных, зачастую не связанных между собою подцелей и направлений [24].

Объясняется это тем, что поставленные изначально задачи оказались значительно более сложными, требующими создания совершенно иных моделей, методов и технологий, и прежде всего – технологий искусственного интеллекта.

Технологии ИИ всегда были тесно связаны с робототехникой. Не случайно одним из направлений ИИ до сих пор считается целенаправленное поведение роботов (создание интеллектуальных роботов, способных автономно совершать операции по достижению целей, поставленных человеком).

Робот – это технический комплекс, предназначенный для выполнения различных движений и некоторых интеллектуальных функций человека и обладающий необходимыми для этого исполнительными устройствами, управляющими и информационными системами, а также средствами решения вычислительно-логических задач.

В настоящее время различают 3 поколения роботов [26]:

Программные. Работают по жестко заданной программе (циклограмме).

Адаптивные. Имеют возможность автоматически перепрограммироваться (адаптироваться) в зависимости от обстановки. Изначально задаются лишь основы программы действий.

Интеллектуальные. Задание вводится в общей форме, а сам робот обладает возможностью принимать решения или планировать свои действия в распознаваемой им неопределенной или сложной обстановке.

Общепринято мнение, что интеллектуальный робот обладает моделью внешнего мира или внутренней средой, что позволяет роботу действовать в условиях неопределенности информации. В том случае, если эта модель реализована в виде базы знаний, то целесообразно, чтобы эта база знаний была динамической. При этом коррекция правил вывода в условиях меняющейся внешней среды естественным образом реализует механизмы самообучения и адаптации [22].

Если отойти от подобного «перечислительно-функционального» определения ИР, то останется лишь два более или менее конструктивных определения. Первое заключается в том, что интеллектуальный робот – это робот, в состав которого входит интеллектуальная система управления. Тогда достаточно только выбрать определение интеллектуальной системы (ИС). Например, определить ИС как компьютерную систему для решения задач, которые или не могут быть решены человеком в реальное время, или же их решение требует автоматизированной поддержки, или же их решение дает результаты сопоставимые по информативности с решениями человека [23].

Кроме того, среди прочего подразумевается, что задачи, решаемые ИС не предполагают полноты знаний, а сама ИС должна обладать способностями: к упорядочению данных и знаний с выделением существенных параметров; к обучению на основе позитивных и негативных примеров, к адаптации в соответствии с изменением множества фактов и знаний и т.д.

Другим, менее формальным, определением интеллектуальности робота может быть способность системы решать задачи, сформулированные в общем виде. Это определение является, не смотря на свою «слабость», достаточно конструктивным по крайней мере для того, чтобы определить «степень интеллектуальности» робота.

Итак, несмотря на множество предлагаемых критериев интеллектуальности, самым сильным остается по-прежнему требование, согласно которому роль человека при взаимодействии с ИР должна свестись лишь к постановке задачи.

На сегодняшний день считается, что в состав интеллектуального робота должны входить (рисунок 6) [13]:

Исполнительные органы – это манипуляторы, ходовая часть и др. устройства, с помощью которых робот может воздействовать на окружающие его предметы. Причем по своей структуре это сложные технические устройства, имеющие в своем составе сервоприводы,

Датчики – это системы технического зрения, слуха, осязания, датчики расстояний, локаторы и др. устройства, которые позволяют получить информацию из окружающего мира.

Система управления – это мозг робота, который должен принимать информацию от датчиков и управлять исполнительными органами. Эта часть робота обычно реализуется программными средствами. В состав системы управления интеллектуального робота должны входить следующие компоненты:

Рисунок 6 – Компоненты робота

Модель мира – отражает состояние окружающего робот мира в терминах, удобных для хранения и обработки. Модель мира выполняет функцию запоминания состояния объектов в мире и их свойств.

Система распознавания – сюда входят системы распознавания изображений, распознавания речи и т.п. Задачей системы распознавания является идентификация, т.е. «узнавание» окружающих робот предметов, их положения в пространстве. В результате работы компонентов системы распознавания строится модель мира.

Система планирования действий – осуществляет «виртуальное» преобразование модели мира с целью получения какого-нибудь действия. При этом обычно проверяется достижимость поставленной цели. Результатом работы планирования действий является построение планов, т.е. последовательностей элементарных действий.

Система выполнения действий – пытается выполнить запланированные действия, подавая команды на исполнительные устройства и контролируя при этом процесс выполнения. Если выполнение элементарного действия оказывается невозможным, то весь процесс прерывается и должно быть выполнено новое (или частично новое) планирование [18].

Система управления целями – определяет иерархию, т.е. значимость и порядок достижения поставленных целей.

Важными свойствами системы управления является способность к обучению и адаптации, т.е. способность генерировать последовательности действий для поставленной цели, а также подстраивать свое поведение под изменяющиеся условия окружающей среды для достижения поставленных целей [14].

3.2. Нанотехнологии при интеллектуальных системах

Нанороботы — , размером с молекулой ( 10 нм), обладающие движения, и передачи , исполнения .

Нанороботы, к созданию копий, то самовоспроизводству, репликаторами. создания рассмотрел в книге « создания» учёный Дрекслер.

интересными за последних два , стали в сфере интеллекта. Еще в году , достигли прогресса в «искусственного » [19].

научной не раз встречали в описание мозга, но не все , что ученые, в области инженерии уже добились прогресса в изысканиях. в исследованиях, созданию нервной , имитирующей мозга, считают искусственных [13].

По ученых, их функцию мемристоры( 7) – пассивные в микроэлектронике, изменять сопротивление в от текущего по тока. живого представляет клеток-нейронов, отростками-аксонами контакты-синапсы. упрощенно, в обучения синапсы определенную , в то время как остаются и не проводят .

Рисунок 7 – Зависимость тока на мемристоре от переменного напряжения

Мемристор может выполнять ту же функцию – он может уже в процессе работы стать каналом или сопротивлением под воздействием внешнего стимула. Ученые пошли дальше рассуждений и создали небольшую сеть из наноразмерных кремниевых мемристоров, которые представляют две расположенные одна над другой сетки проводов в аморфном серебряном слое, причем содержание серебра при одном слое выше, чем при другом. При подаче напряжения ионы серебра начинают течь к нижнему слою и увеличивают электропроводность. Таким образом, ученые получили возможность полностью контролировать основной параметр мемристора и, соответственно, сроить на их основе сеть, которая сможет имитировать работу живого мозга.

В то же время следует отметить два важных аспекта, отличающих работу мозга от работы микросхемы. Во-первых, компьютеры могут выполнять вычисления с фантастической скоростью - в настоящее время самые мощные машины могут выполнять до 1000 триллионов операций в секунду, однако за единицу времени может выполняться только одна операция. Нейроны мозга выполняют лишь 1000 операций в секунду, однако мозг способен просчитывать миллионы операций одновременно и выполнять многие задачи быстрее и эффективней компьютера. Во-вторых, нейронная сеть постоянно модифицируется, а компьютер не способен к этому.