Искусственный интеллект. Экспертные системы. Интеллектуальные САПР и АСУП

В данной статье показано, что в настоящее время происходят стремительное расширение границ искусственной среды обитания человека (техносферы) и повышение роли городов в научно-техническом и социально-экономическом развитии общества. Сегодня города стали центрами развития человечества, так как именно в техногенно-городской среде складываются определенные условия для совершенствования работы мозга. Этот процесс назван нооцефализацией, которая выражается в совершенствовании и оптимизации деловой и разумной деятельности человека. Автором работы акцентируется внимание на том, что трансформационные процессы урботехносоциальной глобализации человека ускоряются именно в городской среде. И это приводит к появлению у человека новых качеств, обусловленных новыми социальными условиями техногенно-городской среды. Также в работе обосновывается ключевая роль техногенно-городской среды в запуске процесса мозговой нооцефализации. В рамках идеи урбоцефализации современного человека анализируется эволюция мозга по М. Каку, обсуждается концепция клеточного аутопоэза У. Матураны и Ф. Варелы. В связи с этим рассматривается роль процессов преадаптации и интеграции в ходе нооцефализации мозга. В результате исследования автор приходит к выводу о том, что нооцефализация есть общебиологическая закономерность и универсальная философская категория. Также автором подчеркивается, что в условиях техногенно-городской среды нооцефализация мозга современного человека происходит ускоренными темпами параллельно идущей глобализации. Доказывается, что нооцефализация есть результат совершенствования живой материи и единства мозговой и сознательной деятельности человека. Отдельно автор останавливается на феномене био-техно-социальной цефализации Г.С. Смирнова и Д.Г. Смирнова, реализующейся на основе нейронных сетей мозга и коэволюции человеческого и искусственного разума. В заключении подчеркивается важность изучения нооцефализации мозга современного человека, которая имеет большое естественнонаучное и гуманитарное значение.

В учебном пособии изложены рекомендации по автоматизированному проектированию устройств электроснабжения железнодорожного, городского, трубопроводного транспорта и их инфраструктуры. Рассмотрены основы автоматизации процесса проектирования с использованием современных технических и программных средств, в целом представляющие собой системы автоматизированного проектирования (САПР), методики расчета токов нагрузки и токов короткого замыкания, используемые в пакетах программ, а также электрические схемы распределительных устройств тяговых и трансформаторных подстанций. Особое внимание уделено автоматизированной технологии проектирования устройств электроснабжения электротранспорта и нефтегазового комплекса.

Рецензируемый журнал «Искусственный интеллект и принятие решений» публикует оригинальные научные статьи и обзоры по широкому кругу проблем в области искусственного интеллекта и интеллектуальных систем, анализа и принятия решений, систем поддержки принятия решений, их практического применения. Журнал выпускается под научно-методическим руководством Отделения нанотехнологий и информационных технологий Российской академии наук.

Учебное пособие знакомит читателей с историей искусственного интеллекта, моделями представления знаний, экспертными системами и нейронными сетями. Описаны основные направления и методы, применяемые при анализе, разработке и реализации интеллектуальных систем. Рассмотрены модели представления знаний и методы работы с ними, методы разработки и создания экспертных систем. Книга поможет читателю овладеть навыками логического проектирования баз данных предметной области и программирования на языке ProLog.

Рассмотрены теоретические вопросы совершенствования рабочих процессов укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей на основе автоматизации. Предложены методики параметрического синтеза ПИД-регулятора систем управления объектами второго и высокого порядков на основе частотного и модального методов. Приведены материалы новых технических решений систем автоматического управления асфальтоукладчиками и вибрационными катками.

В монографии процессы формирования интеллекта и становления когнитивных функций рассматриваются сквозь призму совершенствования информационного взаимодействия организма со средой в ходе фило- и онтогенеза; изложены взгляды и концепции отечественных и зарубежных ученых, разрабатывавших положения о природе интеллекта, путях его онтогенетического развития и формировании когнитивных стилей, лежащих в основе индивидуального своеобразия мыслительной деятельности, которые дополнены результатами исследований авторского коллектива.

Книга представляет собой серию исследований автора, начавшихся с сенсорной физиологии и постепенно перешедших в область нейронаук, лингвистики, психологии, искусственного интеллекта, семиотики и философии - теперь всё это называется когнитивными исследованиями и представляет собой пример конвергентного и трансдисциплинарого развития науки. Исходная гипотеза совпадает с названием одного из разделов книги - язык как интерфейс между мозгом, сознанием и миром, и это отражает позицию автора и его взгляд на эволюцию и природу вербального языка и других высших функций, их фило- и онтогенез, на генетические и кросс-культурные аспекты развития сознания и языка и их мозговых коррелятов, на возможности межвидовой коммуникации и моделирования человеческих когнитивных процессов.

Книга, посвященная моделированию нервных систем, дает возможные ответы на следующие вопросы: как должна быть устроена нервная система с логически-рациональной точки зрения? можно ли воспроизвести путь «конструкторской мысли», который прошла Природа, конструируя нервные системы? что такое нейрон и как он работает? Рассмотрены способы построения адаптивных систем управления на основе эмпирических знаний, или систем динамической оптимизации. Представлены прототипы некоторых прикладных систем, построенных с использованием предложенного метода.

Самоорганизующиеся карты, вместе с их разновидностями, представляют собой одну из наиболее популярных нейросетевых архитектур, ориентированных на обучение без учителя. Они широко используются в таких областях, как статистика, обработка сигналов, теория управления, финансовый анализ, экспериментальная физика, химия, медицина, для решения сложных, многомерных, нелинейных задач, связанных с извлечением признаков, обработкой и классификацией изображений, адаптивным управлением и т. п. В книге дается детальное изложение математического аппарата и применений для самоорганизующихся карт.

Каждую секунду во всем мире собирается и динамически обновляется огромный объем информации. Графовые алгоритмы, которые основаны на математике, специально разработанной для изучения взаимосвязей между данными, помогают разобраться в этих гигантских объемах. и, что особенно важно в наши дни, они улучшают контекстную информацию для искусственного интеллекта. Эта книга представляет собой практическое руководство по началу работы с графовыми алгоритмами. В начале описания каждой категории алгоритмов приводится таблица, которая поможет быстро выбрать нужный алгоритм и ознакомиться с примерами его использования. Для изучения материала книги желателен опыт использования платформ Apache Spark или Neo4j, но она пригодится и для изучения более общих понятий теории графов, независимо от выбора графовых технологий.

Рассматривается построение нечеткой гибридной системы обучения и контроля. Для классификации учащихся используется сеть Кохонена, для предсказания развития учебного курса предлагаются методы нечеткой логики

В статье представлены результаты научно-практического исследования, направленного на решение задач разработки и анализа вероятностной модели фаззинга SQL-инъекций веб-приложений. Модель представлена в виде динамической сети Байеса. Динамические сети Байеса – это хорошо апробированный инструмент моделирования динамических процессов, протекающих в условиях риска и неопределенности, позволяющий существенно повысить управляемость и эффективность моделируемых процессов. В работе рассматриваются вопросы синтеза и семантики анализируемой динамической сети Байеса, описываются приближенные алгоритмы вероятностного вывода, фильтрации и прогнозирования, адаптированные к процессам фаззинга

Монография посвящена разработке методов обеспечения помехоустойчивости информационных коммуникаций для целей передачи и хранения информации. Получены результаты, связанные с дифференцированием и интегрированием полиномов нескольких переменных, заданных над полями Галуа. Эти результаты используются для построения новых алгоритмов декодирования некоторых кодов Рида–Маллера. Один из предложенных декодеров кодов Рида–Маллера второго порядка может быть применен для произвольных полей Галуа нечетной мощности или мощности 2. Два других построенных декодера кодов, заданных над полями мощности 2 и 3, превосходят многие известные декодеры по уровню корректирующей способности. Показано одно возможное практическое применение таких декодеров.

Данная рабочая тетрадь является дополнением к учебному пособию «Образовательная робототехника (Lego WeDo). Сборник методических рекомендаций и практикумов». Методика преподавания основывается на применении образовательного конструктора Lego Education WeDo на занятиях по конструированию и робототехнике для развития инженерного потенциала детей 5-10 лет.

Пособие посвящено рассмотрению подходов к разработке экспертной системы принятия решений для медицинских целей, с использованием больших данных для формирования требований к системе самодиагностики и оказания первой помощи. Практический аспект включает проектирование структуры БД диагнозов и разработку алгоритмы взаимодействия с ней, а так же разработку прототипа интерфейса администратора системы.

Предложена процедура проверки и уточнения результатов разделения многомерных наблюдений на кластеры несколькими методами кластерного анализа. В результате разбиения множества X на кластеры каждый из методов ставит в соответствие номерам элементов множества X соответствующие им номера кластеров. Показано, что в случае, если элементы множества X представляют собой наблюдения n параметров множества объектов, то результат кластеризации множества X может быть интерпретирован как матрица вероятностей принадлежности объектов определенным кластерам. Предложен критерий принадлежности объекта определенному кластеру, получена формула вычисления значений элементов обобщенной матрицы через элементы матриц вероятностей принадлежности объектов определенным кластерам. Экспериментальные исследования проведены с использованием методов кластерного анализа K-Means, Tree Clustering, Fuzzy Relation Clustering на 4-мерных данных об ирисах, предложенных Фишером в 1936 г.

В статье рассматривается решение задачи проектирования, управления и мониторинга локальной вычислительной сети, состоящей из удаленных друг от друга телекоммуникационных узлов связи. Разработан программный комплекс, позволяющий осуществлять планирование IP сети, управление сетевыми устройствами и анализировать состояния оборудования, находящегося на удаленных телекоммуникационных узлах. Результаты данной работы активно применяются в деятельности Воронежского предприятия ОАО «Воронежский опытный завод программной продукции». Данный комплекс не имеет аналогов, является уникальным и не использует сторонних коммерческих библиотек. Исходный код проекта может быть использован при разработке нового программного обеспечения, так как в нем имеется ряд прикладных библиотек общего назначения.

Пособие посвящено рассмотрению теоретических подходов к извлечению информации из текстов, рассмотрению и систематизации прогностических методов и моделей в маркетинге и интернет-рекламе, на основе выборки больших данных. В данном пособии рассмотрено применение машинного обучения при построении рекомендательных систем.

Рассматриваются основы методов искусственно интеллекта, история возникновения области искусственного интеллекта и становления её как науки. Рассмотрены базовые алгоритмы (ассоциативные правила, деревья решений, нейронные сети и т.д.), позволяющие решать типичные задачи для вышеуказанной области: представление знаний и поиск.

Живые организмы часто демонстрируют удивительные способности, которые вдохновляют людей на поиск новых инженерных решений старых проблем. Книга известного профессора Шигео Хиросэ из Токийского технологического института стала классической в области робототехники, но при этом не потеряла своей актуальности и значимости. В ней представлены исследования, посвященные передвижению змей, а также применению полученных знаний к новому классу роботов, передвигающихся подобно змеям. Автор дает описание потенциальных сфер применения таких роботов, утверждая, что они будут весьма востребованы в будущем, когда развитие технологий достигнет подходящего уровня.

Монография посвящена исследованиям термофлуктуационных процессов для решения задач диагностики и прогнозирования остаточного ресурса изоляционных материалов на основе неразрушающего температурного метода. Рассматриваются вопросы создания диагностики и прогнозирования термофлуктуационных процессов изоляционных материалов силовых кабельных линий (СКЛ) на основе таких методов искусственного интеллекта, как нейронные сети. Разработана нейросеть для определения температурного режима токоведущей жилы силового кабеля и проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных характеристик.

Изложены основы кибернетической антропологии (киберантропологии) – отрасли антропологии, рассматривающей человека как высокоразвитого робота, который функционирует на основании определенных программ (врожденных и приобретенных). Особое внимание уделено одному из направлений глубинной психологии – психопрограммистике (psychoprogrammistics), изучающей врожденные программ (алгоритмы), определяющие поведение и мышление человека. Выявлены основные программы человека. Рассматриваются примеры использования психопрограммистики на практике.

Рассматривается алгоритм реализации нечеткой нейронной сети Ванга-Менделя для решения задачи распознавания рукопечатных символов

Рассматривается расширение языков реляционной алгебры и реляционного исчисления, позволяющее работать с нечеткими запросами к базе данных, для чего предлагается язык, дающий возможность осуществить «мягкие вычисления». Дается описание транслятора, реализующего перевод предложенного языка в язык SQL, его основных модулей и интерфейса

Основные функции робототехники.

Представлена Web-онтология систем управления промышленными процессами, построенных в соответствии с новым международным стандартом IEC 61499. Математической основой онтологии являются дескриптивная логика и логика хорновских дизъюнктов, а языками реализации - OWL DL и SWRL. Предлагается метод семантического анализа описаний систем управления на основе определения в онтологии так называемых "семантически правильных" классов.

В статье рассматривается модель построения оптимального расписания занятий, эволюционная модель, программный комплекс, реализующий генетический алгоритм, результаты вычислительного эксперимента

В статье предложен метод мониторинга качества профессиональной подготовки, позволяющий оценить степень удовлетворенности качеством профессиональной подготовки на основе экспертных опросов и использования лингвистических переменных. Описывается реализация метода оценки удовлетворенности качеством профессиональной подготовки в рамках информационно-аналитической системы мониторинга качества как подсистемы общей информационной системы образовательного учреждения.

Издание рассказывает о применении когнитивных служб компании Microsoft и применении на практике набора простых API. В доступной форме описано создание приложений на основе искусственного интеллекта в среде разработки Visual Studio, создание разговорного интерфейса, применение API для обработки распознавания и интерпретации устной речи. Описаны различные модели языка в искусственном интеллекте.

Рассмотрены система инвариантного анализа SIAT облачной платформы NEC и основы практической работы с ней.

Рассматриваются основные понятия и определения искусственных нейронных сетей, представлен обзор методов обучения нейронных сетей, где наибольшее внимание уделено многослойному персептрону. Показано применение традиционных и нейросетевых методов для прогнозирования электрической нагрузки и оценки потерь мощности в электрических сетях.

Рассматривается проблема распознавания естественного языка, на котором написано электронное письмо, в рамках проблемы борьбы со спамом и классификации электронных сообщений. Предложен новый способ определения языков на основе областей стандарта Юникод и статистических словарей

В рамках направления "Представление знаний" решаются задачи, связанные с формализацией и представлением знаний в памяти интеллектуальной системы (ИС). Для этого разрабатываются специальные модели представления знаний и языки для описания знаний, выделяются различные типы знаний. Изучаются источники, из которых ИС может черпать знания, и создаются процедуры и приемы, с помощью которых возможно приобретение знаний для ИС. Проблема представления знаний для ИС чрезвычайно актуальна, т.к. ИС - это система, функционирование которой опирается на знания о проблемной области, которые хранятся в ее памяти.

В учебно-методическом пособии содержатся указания к практическим занятиям и выполнению компьютерных практикумов по дисциплине «Основы методов искусственного интеллекта».

В статье рассматривается процесс построения скоринговой модели на основе данных АО «ОТП-Банк» с помощью аналитической платформы Deductor. Приводятся примеры необходимости использования скоринговых моделей в различных сферах деятельности. Описываются назначение и этапы разработки скоринговой модели. Рассматриваются особенности аналитической платформы Deductor и основные обработчики, необходимые для построения скоринговой модели. Подробно рассматриваются принципы действия обработчика «Конечные классы». Формируются выводы об особенностях построения модели на используемой платформе.

Представлена схема процесса проектирования изделий электронной аппаратуры, проанализированы основные этапы и задачи проектирования аппаратуры на каждом иерархическом уровне. Рассмотрены методы формализации задач при автоматизированном проектировании электронной аппаратуры. Даны основные понятия и определения из теории графов, приведены методы формального описания электрических принципиальных схем. Представлены структура домашнего задания по теме «Автоматизация проектирования электронной аппаратуры» и контрольный пример.

Вычисления – это физический процесс. В природе действуют эволюционные процессы. Поэтому естественно говорить об эволюционных вычислениях, инспирированных природными системами. В книге делается попытка решения фундаментальной проблемы вычислительного интеллекта по разработке общей теории эволюционных вычислений, инспирированных природными системами, математических моделей и эффективных форм распределенных алгоритмов эволюционных вычислений, а также изучаются когнитивные возможности композиции эволюционных операторов.

Рассмотрены теоретические и практические вопросы применения интеллектуальных методов обработки данных с использованием аналитической системы RapidMiner. Приведены примеры решения таких типовых задач научных исследований, как предварительная подготовка данных и заполнение пропусков, классификация и снижение размерности; большое внимание уделено вопросам представления результатов исследований в удобном виде.

В результате системного анализа выявлены недостатки существующих систем инструментальной детекции лжи алгоритмов нейросетевого детектирования лжи, предложены, реализованы и проанализированы алгоритмы построения нейросетевого полиграфного аппарата, выявлен наиболее перспективный алгоритм построения нейросетевого полиграфа - анкетный.

Пособие содержит описание подходов, методов и средств аппарата искусственных иммунных систем в информационной безопасности.

Цель: разработка системы распознавания динамических образов с использованием нового подхода на основе резервуарных вычислений. Результаты: распознавание динамических образов определяется как выявление патологических состояний сердца пациента — аритмий по изменяющемуся сигналу его электрокардиограммы. В качестве примера рассматриваются два типа аритмий — суправентрикулярная и вентрикулярная. Предложен новый эффективный метод решения поставленной задачи на основе модели машины неустойчивых состояний, состоящей из импульсной рекуррентной нейронной сети и считывателей. Представлен процесс решения задачи распознавания электрокардиограмм. Демонстрируется на понятном примере специфика используемого подхода: представление данных в импульс- ной форме, работа импульсной нейронной сети, считывание данных и принятие решения — классификация. В качестве исходных данных используется база данных SVDB по аритмиям из свободного ресурса Physionet. Рассчитываются показатели качества распознавания и сравниваются с показателями, полученными при использовании наиболее известных альтернативных методов. Практическая значимость: предложенный метод на основе машины неустойчивых состояний позволяет повысить качество решения задач распознавания динамических образов разнообразной природы по сравнению с классическими методами. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.85

Важнейшим этапом проектирования перспективных инфокоммуникационных систем является этап моделирования функционирования системы при реализации в ней различных основополагающих проектно-технических решений, определяющих ее облик в целом. Индикаторами качества решений могут служить значения экспертных показателей качества функционирования системы, отражающие динамику изменения состояния системы в различных фазах и режимах эксплуатации. Поэтому целью данной работы является разработка алгоритмов оценки значений экспертных показателей качества, позволяющих выполнить известные требования к состоятельности, несмещенности и эффективности формируемых оценочных значений в условиях, отличных от стационарности исследуемых процессов.

В учебном пособии излагаются основы теории и методов машинного обучения в вероятностной постановке. Под машинным обучением понимается анализ данных, при котором выявляются закономерности или строятся модели, описывающие данные. Дисциплина базируется на методах математической статистики.

В этой книге рассмотрены основные аспекты компьютерного зрения: обработка и анализ изображений, анализ плотного движения, сегментация изображений, работа с камерами, трехмерная реконструкция, сопоставление стереоизображений, обнаружение объектов и др. Материал дополняется историческими справками, рекомендациями по дальнейшему чтению и сведениями о рассматриваемых математических понятиях. В конце каждой главы имеются проверенные на практике упражнения и вопросы на понимание материала.

Учебное пособие по курсу «Математические и алгоритмические основы построения интеллектуальных систем» (часть 1) совмещает в себе конспект лекций и практикум в части модуля «Использование графовых и гиперграфовых моделей в интеллектуальных системах» и отражает состояние современных аспектов теории графов и гиперграфов с элементами научной новизны, а также возможности их применения для решения реальных практических задач. Пособие содержит теоретический, практический и методический материал по темам: «Основные понятия теории графов», «Виды графов», «Алгоритмы на графах», «Использование графов в интеллектуальных системах», «Гиперграфы» и «Специальные графы в интеллектуальных системах». Каждая тема завершается заданиями для самостоятельной работы студентов и списком вопросов для самоконтроля.

Книга посвящена теории и численным методам гарантированного оценивания и аппроксимации множеств. Техника и математический аппарат интервального анализа строго обобщаются на процедуры работы с множествами. Впервые в монографической литературе детально рассматривается приложение разработанных методов к решению систем нелинейных уравнений и неравенств, задачам оптимизации, оценивания параметров и состояний, робастного управления и робототехники. Приводится подборка примеров и упражнений.

Ошеломляющий успех коммерческих приложений машинного обучения (machine learning — ML) и быстрый рост этой отрасли создали высокий спрос на готовые методы ML, которые можно легко использовать без специальных знаний. Однако и сегодня успех практического применения в решающей степени зависит от экспертов — людей, которые вручную выбирают подходящие архитектуры и их гиперпараметры. Методы AutoML нацелены на устранение этого узкого места путем построения систем ML, способных к автоматической оптимизации и самонастройке независимо от типа входных данных. В этой книге впервые представлен всеобъемлющий обзор базовых методов автоматизированного машинного обучения (AutoML).

Книга посвящена разработкам искусственного интеллекта в части компьютерного зрения и объединяет подходы, позволяющие рассмотреть эту тему на пересечении биологии и математического моделирования. В первой части книги рассматриваются биологические основы зрения: читатель знакомится с различными аспектами зрительного восприятия и узнает, какие структуры нейронов его обеспечивают, какие процессы происходят в мозге при распознавании образов. Во второй части представлены различные структуры математических моделей – нейронных сетей, и принципы их работы. Затрагиваются, в частности, глубокие сверточные нейронные сети, машинное обучение и генеративные состязательные сети. Последняя глава посвящена исследованию самого феномена сознания.

Пособие представляет собой краткое изложение материалов по ключевым разделам современной теории искусственного интеллекта: машинному обучению и распознаванию образов (классификации). Пособие включает, в частности, классификацию задач машинного обучения, описание основных методов ранжирования/упорядочивания объектов и методов распознавания образов (классификации): геометрических, статистических и алгебраических, а также кратких основ теории последовательного анализа и классификации, теории обучения с подкреплением и искусственных нейронных сетей. Подготовлено на кафедре геоинформатики и информационной безопасности.

Эта книга рассказывает о передовых методах компьютерного зрения. Показано, как искусственный интеллект обнаруживает признаки и объекты, на каких данных он обучается, на чем основано распознавание лиц и действий, отслеживание аномалий. Особое внимание уделяется методам глубокого обучения. Все ключевые принципы проиллюстрированы примерами из реальной практики.