Глава 1. Системы искусственного интеллекта, как предпосылки создания робототехники

Содержание

Введение

Глава 1. Системы искусственного интеллекта, как предпосылки создания робототехники

1.1 Теоретические основы систем искусственного интеллекта

1.2 Прикладные задачи систем искусственного интеллекта

1.3 История развития робототехники

Глава 2. Перспективы развития робототехники

2.1 Современное состояние роботизации

2.2 Основные задачи и направления робототехники

Заключение

Список литературы

Введение

 

Актуальность. Развитие отечественной робототехники переживает большие трудности, отрасль фактически поставлена на грань выживания. Есть несколько причин такого положения. Во-первых, вся научно-техническая и исследовательская база робототехники долгие годы поддерживалась и финансировалась государством, основные приоритеты развития данной отрасли определялись на правительственном уровне. Во-вторых, развитие робототехники в Советском союзе стимулировалось и экономическим соперничеством между странами социалистического и капиталистического лагеря.

Развитие робототехники в России зависит от многих причин. Робототехника - важная и перспективная отрасль промышленности, поскольку при помощи роботов и их комплексов руководители предприятий могут создавать высокоэффективное производство с минимальными издержками и высоким качеством продукции. Для достижения этой задачи они готовы привлекать инвестиционный капитал и вкладывать в их развитие собственные средства предприятия с целью значительно увеличить чистую прибыль от продаж продукции в будущем. Таким образом, для многих развитых предприятий подобный подход стал основой стратегии работы на долгие годы.

Мировые лидеры в производстве робототехники уже конкурируют между собой на российском рынке, использую знания и опыт отечественных инженеров по робототехнике. Положение дел необходимо срочно менять: развивать отечественную робототехнику при помощи национальных проектов, которые должны приниматься и курироваться на федеральном уровне.

Цель: определить роль робототехники в современном мире.

Объект: искусственный интеллект.

Предмет: развитие робототехники в современном мире.

Для достижения поставленной в курсовой работе цели решались следующие задачи:

.   определить роль искусственного интеллекта в научно-техническом прогрессе;

2. рассмотреть использование интеллектуальных информационных систем в различных прикладных областях;

.   рассмотреть историю развития роботов;

4. определить современное состояние роботизации;

.   проанализировать роль робототехники в геолого-разведывательной и космической промышленности.

Изученность. Методологической и теоретической основой курсовой работы послужили труды А.Ф. Тихонова [17] "Автоматизация и роботизация технологических процессов и машин в строительстве", Е.П. Попова [12] "Робототехника", В.Д. Цыганкова [18] "Нейрокомпьютер и мозг".

Вопросы, связанные с формированием и развитием робототехники, её определения и применения рассмотрены в работах В.Л. Афонин [1], Е.П. Попова [12], В.Д. Цыганкова [18], В.Л. Конюх [7] и др.

В составе авторов, рассматривающих современные возможности применения роботов, И.А. Каляев [5], Л.С. Ямпольский [20], В.В. Мацкевич [9], Е.П. Попов [11], которые имеют основополагающее значение для данного исследования.

Методы исследования. В курсовой работе были использованы такие методы исследования как: анализ, обобщение, сравнение, классификация.

Апробация. Результаты по теме исследования были представлены в докладе на межвузовской научно-практической конференции "Развитие социально-культурной деятельности и художественного образования в Западно-Сибирском регионе: теория и практика"

Структура работы. Логика исследования обусловила структуру курсовой работы, состоящей из введения, двух глав, заключения и библиографии. Первая глава посвящена обзору экспертных систем и рассмотрению инструментальных средств проектирования интеллектуальных систем. Во второй главе рассматриваются области применения экспертных систем в геолого-разведывательной и космической промышленности. В заключении подводятся итоги проведения исследования робототехники и определения его роли в современном мире.

Структура экспертных систем

Типичная статическая ЭС состоит из следующих основных компонентов:

·   решателя (интерпретатора);

·   рабочей памяти (РП), называемой также базой данных (БД);

·   базы знаний (БЗ);

·   компонентов приобретения знаний;

·   объяснительного компонента;

·   диалогового компонента.

База данных (рабочая память) предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в текущий момент задачи. Этот термин совпадает по названию, но не по смыслу с термином, используемым в информационно-поисковых системах (ИПС) и системах управления базами данных (СУБД) для обозначения всех данных (в первую очередь долгосрочных), хранимых в системе.

База знаний (БЗ) в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую область (а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области.

Решатель, используя исходные данные из рабочей памяти и знания из БЗ, формирует такую последовательность правил, которые, будучи примененными к исходным данным, приводят к решению задачи.

Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом.

Объяснительный компонент объясняет, как система получила решение задачи (или почему она не получила решение) и какие знания она при этом использовала, что облегчает эксперту тестирование системы и повышает доверие пользователя к полученному результату.

Диалоговый компонент ориентирован на организацию дружественного общения с пользователем как в ходе решения задач, так и в процессе приобретения знаний и объяснения результатов работы.

В разработке ЭС участвуют представители следующих специальностей:

эксперт в проблемной области, задачи которой будет решать ЭС;

инженер по знаниям - специалист по разработке ЭС (используемые им технологию, методы называют технологией (методами) инженерии знаний);

программист по разработке инструментальных средств (ИС), предназначенных для ускорения разработки ЭС.

Необходимо отметить, что отсутствие среди участников разработки инженеров по знаниям (т.е. их замена программистами) либо приводит к неудаче процесс создания ЭС, либо значительно удлиняет его.

робототехника роботизация искусственный интеллект

Эксперт определяет знания (данные и правила), характеризующие проблемную область, обеспечивает полноту и правильность введенных в ЭС знаний.

Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и структурировать знания, необходимые для работы ЭС; осуществляет выбор того ИС, которое наиболее подходит для данной проблемной области, и определяет способ представления знаний в этом ИС; выделяет и программирует (традиционными средствами) стандартные функции (типичные для данной проблемной области), которые будут использоваться в правилах, вводимых экспертом.

Программист разрабатывает ИС (если ИС разрабатывается заново), содержащее в пределе все основные компоненты ЭС, и осуществляет его сопряжение с той средой, в которой оно будет использовано.

Экспертная система работает в двух режимах: режиме приобретения знаний и в режиме решения задачи (называемом также режимом консультации или режимом использования ЭС).

В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет (через посредничество инженера по знаниям) эксперт. В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС в режиме решения самостоятельно (без эксперта) решать задачи из проблемной области. Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности данных и правил. Данные определяют объекты, их характеристики и значения, существующие в области экспертизы. Правила определяют способы манипулирования с данными, характерные для рассматриваемой области.

Отметим, что режиму приобретения знаний в традиционном подходе к разработке программ соответствуют этапы алгоритмизации, программирования и отладки, выполняемые программистом. Таким образом, в отличие от традиционного подхода в случае ЭС разработку программ осуществляет не программист, а эксперт (с помощью ЭС), не владеющий программированием [6].

В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или) способ его получения. Необходимо отметить, что в зависимости от назначения ЭС пользователь может не быть специалистом в данной проблемной области (в этом случае он обращается к ЭС за результатом, не умея получить его сам), или быть специалистом (в этом случае пользователь может сам получить результат, но он обращается к ЭС с целью либо ускорить процесс получения результата, либо возложить на ЭС рутинную работу). В режиме консультации данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из БЗ формирует решение задачи. ЭС при решении задачи не только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее. Если реакция системы не понятна пользователю, то он может потребовать объяснения.

Заключение

 

В результате работы были решены следующие задачи:

.   Определена роль искусственного интеллекта в научно-техническом прогрессе. При помощи ИИ отдельно взятые люди смогут получить в свое распоряжение такие колоссальные материальные и интеллектуальные возможности, о которых до этого не могли мечтать целые государства. ИИ станет достойным преемником физической причины прогресса и сможет двигать его вперед намного эффективнее своей предшественницы. При этом поле его деятельности не ограничится Землей. Опираясь на вновь сгенерированные и уже известные изобретения он очень скоро выйдет за ее пределы.

2. Рассмотрено использование интеллектуальных информационных систем в различных прикладных областях. Экспертная система в отличие от других интеллектуальных систем, экспертная система имеет три главные особенности:

адаптирована для любого пользователя;

позволяет получать не только новые знания, но и профессиональные умения и навыки, связанные с данными знаниями, т.е. не только даёт знать что., но и знать как.;

передаёт не только знания, но и пояснения и разъяснения, т.е. обладает обучающей функцией.

.   Рассмотрена история развития роботов. Идея роботов зародилась в глубокой древности, в Древнем Египте в 3 тыс. до н.э. Робототехника развивалась по мере того, как развивались такие науки, как физика (в т. ч. механика), логика, математика. Первый человеко-робот (андроид) был создан в 16 веке.

4. Определенно современное состояние роботизации. Роботы еще не обладают многими важнейшими качествами, присущими человеку, например не способны к разумному реагированию на непредвиденную обстановку и изменение рабочей среды, к самообучению на основе собственного опыта. Любой робот, приобретенный в процессе роботизации, несмотря на то, что является простым техническим механизмом, работает не непрерывно в течение трудового дня. Перерывы обусловлены необходимостью в уборке, профилактическом контроле, перебоями с энергоснабжением и т.д. Однако, тем не менее, эти временные затраты на перерывы значительно ниже, по сравнению с работой людей. Именно поэтому будущее промышленности за роботизацией.

.   Проанализирована роль робототехники в геологоразведывательной и космической промышленности. Вместе с тем, говоря о сегодняшних достижениях космической и геологоразведывательной робототехники, нужно понимать, что мы находимся лишь в начале пути. Возрастание состава задач, выполняемых с использованием робототехнических систем космического и геологоразведывательного назначения, а также повышение требований к качеству их решения делает необходимым формирование адекватной концепции их развития.

Список литературы

 

1. Афонин, В.Л. Интеллектуальные робототехнические системы [Текст]: курс лекций / В.Л. Афонин, В.А. Макушкин. - М.: Интернет-Ун-т Информ. Технологий, 2009. - 199 c.

2. Григорченков, Н.И. Состояние и перспективы развития робототехники на Барнаульском заводе механических прессов [Текст] / Н.И. Григорченков // Кузнеч. - штамповоч. пр-во. 1992. - N 11/12. - С.89.

.   Гилмор, Ч. Введение в микропроцессорную технику [Текст] / Ч. Гилмор. - М.: Мир, 1984. - 314 с.

.   Ивановский, Александр Владимирович. Начала робототехники: материал технической информации [Текст] / А.В. Ивановский. Минск: Вышэйш. шк., 1988. - 219 с.

.   Интеллектуальные роботы: учеб. пособие по направлению "Мехатроника и робототехника" [Текст] / И.А. Каляев [и др.]; под общ. ред.Е.И. Юревича. М.: Машиностроение, 2007. - 360 с.

.   Соловьёв, А.В. Когнитивная психология и искусственный интеллект: науч. аналит. обзор [Текст] / А.В. Соловьев; Рос. акад. наук, Ин-т науч. информ. по обществ. наукам. М.: [б. и.], 1992. - 77 с.

.   Конюх, Владимир Леонидович. Основы робототехники: учеб. пособие для вузов по направлениям подготовки 220300 "Автоматизация технол. процессов и пр-в" и 220400 "Мехатроника и робототехника" [Текст] / В.Л. Конюх - Ростов н/Д: Феникс, 2008. - 282 с.

.   Маслов, В.А. Робототехника берет старт [Текст] / В.А. Маслов, Ш.С. Муладжанов. - М.: Политиздат, 1986. - 109 с.

.   Мацкевич, В.В. Занимательная анатомия роботов [Текст] / В.В. Мацкевич. - М.: Сов. радио, 1980. - 159 с.

.   Подураев, Юрий Викторович. Мехатроника: основы, методы, применение: учеб. пособие по специальности "Мехатроника" направления подготовки "Мехатроника и робототехника" [Текст] / Ю.В. Подураев.2-е изд., стер. - М.: Машиностроение, 2007. - 255 с.

.   Попов, Е.П. Роботы и ЭВМ [Текст] / Е.П. Попов, В.С. Медведев. М.: Знание, 1985. - 190 с.

.   Попов, Е.П., Робототехника [Текст] / Е.П. Попов, Е.И. Юревич. - М.: Машиностроение, 1984. - 288 с.

.   Попов, Е.П. Управляющие системы промышленных роботов [Текст] / Е.П. Попов, И.М. Макаров, В.А. Чиганов. - М.: Машиностроение, 1984. - 168 с.

.   Робототехника, прогноз, программирование [Текст] / Ю.М. Баяковский [и др.]; предисл. чл. - кор. РАН Ю.П. Попова и проф.Г. Г. Малинецкого; Ин-т прикладной математики им. М.В. Келдыша Рос. акад. наук. - М.: URSS: Изд-во ЛКИ, 2008. - 202 с.

.   Робототехника и автоматизация производственных процессов: тез. докл. к всесоюзной конф. [Текст] / Науч. сов. АН СССР по проблеме "Роботы и робототехнические системы". Ч.2. - Барнаул, 1983. - 178 с.

.   Робототехника и автоматизация производственных процессов: тез. докл. к всесоюзной конф. [Текст] / Науч. сов. АН СССР по проблеме "Роботы и робототехнические системы". Ч.4. - Барнаул, 1983. - 184 с.

.   Тихонов, Анатолий Федорович. Автоматизация и роботизация технологических процессов и машин в строительстве: учеб. пособие для вузов по специальности "Механизация и автоматизация в стр-ве" [Текст] / А.Ф. Тихонов. - М.: Изд-во Ассоц. строит. вузов, 2005. - 460 с.

.   Цыганков, Владимир Дмитриевич. Нейрокомпьютер и мозг [Текст] / В.Д. Цыганков; Междунар. ин-т теорет. и прикладной физики РАЕН. - М.: СИНТЕГ, 2001. - 241с.

.   Шахинпур, Мозен. Курс робототехники: материал технической информации [Текст] / М. Шахинпур; пер. с англ.С. С. Дмитриева; под ред. С.Л. Зенкевича. - М.: Мир, 1990. - 527 с.

.   Ямпольский, Л.С. Промышленная робототехника [Текст] / Л.С. Ямпольский. - Киев: Техника, 1984. - 264 с.

Содержание

Введение

Глава 1. Системы искусственного интеллекта, как предпосылки создания робототехники

1.1 Теоретические основы систем искусственного интеллекта

1.2 Прикладные задачи систем искусственного интеллекта

1.3 История развития робототехники

Глава 2. Перспективы развития робототехники

2.1 Современное состояние роботизации

2.2 Основные задачи и направления робототехники

Заключение

Список литературы

Введение

 

Актуальность. Развитие отечественной робототехники переживает большие трудности, отрасль фактически поставлена на грань выживания. Есть несколько причин такого положения. Во-первых, вся научно-техническая и исследовательская база робототехники долгие годы поддерживалась и финансировалась государством, основные приоритеты развития данной отрасли определялись на правительственном уровне. Во-вторых, развитие робототехники в Советском союзе стимулировалось и экономическим соперничеством между странами социалистического и капиталистического лагеря.

Развитие робототехники в России зависит от многих причин. Робототехника - важная и перспективная отрасль промышленности, поскольку при помощи роботов и их комплексов руководители предприятий могут создавать высокоэффективное производство с минимальными издержками и высоким качеством продукции. Для достижения этой задачи они готовы привлекать инвестиционный капитал и вкладывать в их развитие собственные средства предприятия с целью значительно увеличить чистую прибыль от продаж продукции в будущем. Таким образом, для многих развитых предприятий подобный подход стал основой стратегии работы на долгие годы.

Мировые лидеры в производстве робототехники уже конкурируют между собой на российском рынке, использую знания и опыт отечественных инженеров по робототехнике. Положение дел необходимо срочно менять: развивать отечественную робототехнику при помощи национальных проектов, которые должны приниматься и курироваться на федеральном уровне.

Цель: определить роль робототехники в современном мире.

Объект: искусственный интеллект.

Предмет: развитие робототехники в современном мире.

Для достижения поставленной в курсовой работе цели решались следующие задачи:

.   определить роль искусственного интеллекта в научно-техническом прогрессе;

2. рассмотреть использование интеллектуальных информационных систем в различных прикладных областях;

.   рассмотреть историю развития роботов;

4. определить современное состояние роботизации;

.   проанализировать роль робототехники в геолого-разведывательной и космической промышленности.

Изученность. Методологической и теоретической основой курсовой работы послужили труды А.Ф. Тихонова [17] "Автоматизация и роботизация технологических процессов и машин в строительстве", Е.П. Попова [12] "Робототехника", В.Д. Цыганкова [18] "Нейрокомпьютер и мозг".

Вопросы, связанные с формированием и развитием робототехники, её определения и применения рассмотрены в работах В.Л. Афонин [1], Е.П. Попова [12], В.Д. Цыганкова [18], В.Л. Конюх [7] и др.

В составе авторов, рассматривающих современные возможности применения роботов, И.А. Каляев [5], Л.С. Ямпольский [20], В.В. Мацкевич [9], Е.П. Попов [11], которые имеют основополагающее значение для данного исследования.

Методы исследования. В курсовой работе были использованы такие методы исследования как: анализ, обобщение, сравнение, классификация.

Апробация. Результаты по теме исследования были представлены в докладе на межвузовской научно-практической конференции "Развитие социально-культурной деятельности и художественного образования в Западно-Сибирском регионе: теория и практика"

Структура работы. Логика исследования обусловила структуру курсовой работы, состоящей из введения, двух глав, заключения и библиографии. Первая глава посвящена обзору экспертных систем и рассмотрению инструментальных средств проектирования интеллектуальных систем. Во второй главе рассматриваются области применения экспертных систем в геолого-разведывательной и космической промышленности. В заключении подводятся итоги проведения исследования робототехники и определения его роли в современном мире.

Глава 1. Системы искусственного интеллекта, как предпосылки создания робототехники