В процессе работы над итоговым индивидуальным проектом по информатике на тему «Искусственный интеллект в современном мире» обучающаяся 10 класса подробно разобралась в истории и технологических принципах ИИ, а также классифицировала его преимущества и недостатки.

В готовом исследовательском проекте (работе) об искусственном интеллекте в современном мире ученица 10 класса пришла к выводу о том, что ИИ имеет много полезных для человечества функций, поэтому применяется во многих сферах. Иногда он даже может полностью заменить человека там, где обычному человеку не хватает сил и мотивации.

Оглавление

Введение
1. История искусственного интеллекта
2. Технологические принципы ИИ
3. ИИ в современном мире
3.1. Развитие искусственного интеллекта
3.2. Известные системы ИИ
3.3. ИИ в смартфонах
3.4. Области применения
4. ИИ: преимущества и недостатки
Заключение
Список литературы

Актуальность исследовательской работы: в современном мире всё чаще и чаще можно услышать словосочетание «искусственный интеллект» (ИИ). Но знаем ли мы, что это такое, как работает и где применяется? К тому же, использование искусственного интеллекта будет развиваться в будущем, а области применения расширяться.

Цель исследовательской работы: рассмотреть возможные достоинства и недостатки программы, сделать вывод о будущем искусственного интеллекта и его работе.

Задачи исследовательской работы:

1. Узнать историю создания искусственного интеллекта.
2. Разобраться в его технологических принципах.
3. Открыть для себя разные системы искусственного интеллекта.
4. Рассмотреть варианты применения ИИ в смартфонах.
5. Изучить области применения программы.
6. Проанализировать его преимущества и недостатки.
7. Сформулировать возможные решения проблем искусственного интеллекта.

История искусственного интеллекта как нового научного направления начинается в середине XX века. К этому времени уже было сформировано множество предпосылок его зарождения: среди философов давно шли споры о природе человека и процессе познания мира, нейрофизиологи и психологи разработали ряд теорий относительно работы человеческого мозга и мышления, экономисты и математики задавались вопросами оптимальных расчётов и представления знаний о мире в формализованном виде; наконец, зародился фундамент математической теории вычислений — теории алгоритмов — и были созданы первые компьютеры.

Возможности новых машин в плане скорости вычислений оказались больше человеческих, поэтому в учёном сообществе зародился вопрос: каковы границы возможностей компьютеров и достигнут ли машины уровня развития человека? В 1950 году один из пионеров в области вычислительной техники, английский учёный Алан Тьюринг, пишет статью под названием «Может ли машина мыслить?».

В ней он описывает процедуру, получившую название теста Тьюринга, которая позволит определить момент, когда машина сравняется в плане разумности с человеком. Тьюринг также разработал концепцию "универсальной машины", которая стала прототипом современных компьютеров. Джон фон Нейман, в свою очередь, предложил архитектуру компьютера, которая используется и по сей день. Эти достижения стали важными вехами на пути к созданию искусственного интеллекта.

Официальным началом эры искусственного интеллекта считается Дартмутская конференция 1956 года. Именно на этой конференции Джон Маккарти, Марвин Минский, Натаниэль Рочестер и Клод Шеннон предложили термин "искусственный интеллект" и сформулировали основные задачи и направления исследований в этой области. Эта конференция стала отправной точкой для многих будущих исследований и разработок в области ИИ. Участники конференции выразили надежду, что "каждый аспект обучения или любой другой черты интеллекта можно описать настолько точно, что можно будет создать машину, которая будет его симулировать".

С конца 1950-х до середины 1970-х годов искусственный интеллект переживал период бурного развития, который часто называют "золотым веком ИИ". В этот период были разработаны первые программы для решения задач, таких как шахматы и теоремы. Например, программа "Logic Theorist", созданная Алленом Ньюэллом и Гербертом Саймоном, смогла доказать 38 из 52 теорем "Principia Mathematica". Другие программы, такие как "General Problem Solver" и "ELIZA", также продемонстрировали значительные успехи в решении различных задач. Эти достижения вызвали большой оптимизм и надежды на быстрое развитие ИИ.

Несмотря на все успехи, без падений не обошлось. В 20 веке было несколько периодов спадов, их называли как «зимы ИИ». Многие проекты были заморожены или закрыты, а исследователи переключились на другие области. Тем не менее, некоторые ученые продолжали работать над ИИ, несмотря на трудности и скептицизм. Из «первой зимы искусственного интеллекта» удалось выйти в 1980-х годах благодаря развитию экспертных систем — программ, которые могли имитировать решения экспертов в узких областях. Эти системы использовались в медицине, финансах и других отраслях. Но из-за ограничений этих систем и высоких затрат на их разработку, наступила «вторая зима ИИ».

Рассмотрим несколько технологических принципов искусственного интеллекта:
Машинное обучение (МО).
Проблематика машинного обучения касается процесса самостоятельного получения знаний интеллектуальной системой в процессе её работы. Это направление было центральным с самого начала развития искусственного интеллекта. При этом всё, что требуется от человека – это загрузить в компьютер массив данных и поставить задачу. Машинное обучение  может реализовываться посредством разных методик: обучение с учителем, когда именно человек обозначает цель (проверить какую-либо гипотезу, действие закономерности и т.п.).

Далее – обучение без учителя. В таком случае уже есть результаты интеллектуального анализа информации, а задача машины – выявлять в них закономерности, имитируя человеческое мышление. Есть еще глубокое обучение – смешанный вариант, применяемый для работы с большими объёмами данных.

Логический подход.
Логический подход к созданию систем искусственного интеллекта основан на моделировании рассуждений. Теоретической основой служит логика.
Логический подход может быть проиллюстрирован применением для этих целей языка и системы логического программирования Пролог. Программы, записанные на языке Пролог, представляют наборы фактов и правил логического вывода без жёсткого задания алгоритма как последовательности действий, приводящих к необходимому результату.

Символьное моделирование мыслительных процессов.
Выделяется такое обширное направление как моделирование рассуждений. Долгие годы развитие этой науки двигалось именно по этому пути, и теперь это одна из самых развитых областей в современном искусственном интеллекте. Моделирование рассуждений подразумевает создание символьных систем, на входе которых поставлена некая задача, а на выходе требуется её решение. Как правило, предлагаемая задача уже формализована, то есть переведена в математическую форму, но либо не имеет алгоритма решения, либо он слишком сложен, трудоёмок и т. п. В это направление входят: доказательство теорем, принятие решений и теория игр, планирование и диспетчеризация, прогнозирование.

Работа с естественными языками.
Немаловажным направлением является обработка естественного языка, в рамках которого проводится анализ возможностей понимания, обработки и генерации текстов на «человеческом» языке. В рамках этого направления ставится цель такой обработки естественного языка, которая была бы в состоянии приобрести знание самостоятельно, читая существующий текст, доступный по Интернету. Некоторые прямые применения обработки естественного языка включают информационный поиск (в том числе глубокий анализ текста) и машинный перевод.

С начала 2000-х годов искусственный интеллект переживает новый подъем благодаря развитию машинного обучения и, в частности, глубокого обучения.

Можно выделить два направления развития искусственного интеллекта:

• решение проблем, связанных с приближением специализированных систем искусственного интеллекта к возможностям человека, и их интеграции, которая реализована природой человека;
• создание искусственного разума, представляющего интеграцию уже созданных систем искусственного интеллекта в единую систему, способную решать проблемы человечества.

В области искусственного интеллекта наблюдается вовлечение многих предметных областей, имеющих скорее практическое отношение к искусственному интеллекту, а не фундаментальное. Многие подходы были опробованы, но к возникновению искусственного разума ни одна исследовательская группа пока так и не подошла.

Некоторые из самых известных систем:

• Chat GPT — чат-бот с искусственным интеллектом от компании OpenAI, основанный на большой языковой модели; способен работать в диалоговом режиме на естественных языках;
• Deep Blue — шахматная программа разработки IBM, победила чемпиона мира по шахматам;
• AlphaGo — программа игры в го разработки Google DeepMind, выиграла матч в го у корейского профессионала 9 дана Ли Седоля;
• Watson — перспективная разработка IBM, способная воспринимать человеческую речь и производить вероятностный поиск, с применением большого количества алгоритмов; для демонстрации работы приняла участие в американской игре «Jeopardy!», где системе удалось выиграть в обеих играх;
• MYCIN — одна из ранних экспертных систем, которая могла диагностировать небольшой набор заболеваний, причём часто так же точно, как и доктора;
• 20Q — проект по мотивам классической игры «20 вопросов», основанный на идеях искусственного интеллекта; стал очень популярен после появления в Интернете на сайте 20q.net;
• ViaVoice — система распознавания речи, способная обслуживать потребителей.
• Midjourney— сервис, генерирующий изображения на основе текстовых запросов.

Также, алгоритмы глубокого обучения, основанные на нейронных сетях, показали впечатляющие результаты в таких задачах, как распознавание изображений, обработка естественного языка и игры. Например, алгоритмы глубокого обучения используются в системах распознавания лиц, таких как Facebook и Google Photos, а также в голосовых ассистентах, таких как Siri и Alexa. Эти достижения стали возможны благодаря увеличению вычислительных мощностей и доступности больших объемов данных.

Разработчики компьютерных игр применяют технологии искусственного интеллекта, направление обозначается как «игровой искусственный интеллект». Стандартными задачами искусственного интеллекта в играх являются нахождение пути в двумерном или трёхмерном пространстве, имитация поведения боевой единицы, расчёт верной экономической стратегии и так далее.

На самом деле, хоть словосочетание искусственный интеллект и звучит достаточно ново, он буквально находится у вас под рукой. Работа многих функций на смартфоне осуществляется за счет него. Рассмотрим несколько примеров.

• Распознавание лиц на телефоне. Она доступна на всех новых устройствах. Распознавание лица на телефоне решает сразу две задачи. Во-первых, функция защищает персональные данные пользователя. Во-вторых, позволяет ему быстро разблокировать устройство, просто посмотрев в глазок камеры.
• Камера с искусственным интеллектом. Сегодня почти каждый смартфон оснащен камерой с искусственным интеллектом. ИИ в данном случае занимается дополнительной обработкой изображения, зачастую приукрашивая некоторые детали, что в качестве конечного результата вы видели яркую и четкую фотографию. Особенно полезен искусственный интеллект при съемке ночью, когда смартфон в буквальном смысле склеивает несколько снимков воедино, дабы итоговое фото содержало как можно больше деталей.
• Голосовой помощник. Если вы используете такие приложения, такие как Google, Яндекс, или вы пользователь IPhone, то наверняка сталкивались с голосовыми ассистентами. Работа такого помощника основана на использовании сложных алгоритмов распознавания голоса и искусственного интеллекта. Они позволяют помощнику понимать и обрабатывать различные варианты голосовых команд и запросов пользователей. Процесс работы начинается с захвата звукового сигнала от микрофона устройства. Затем звуковой сигнал преобразуется в цифровой формат, чтобы компьютер мог его обработать. С этого момента начинается процесс распознавания голоса. 

В данное время многие компании используют в своих новых смартфонах искусственный интеллект. Его задачи могут варьироваться от обработки фотографий и различных голосовых помощников, до оптимизации работы устройства. ИИ предугадывает или подстраивается в реальном времени под режим использования смартфона. Например, при запуске нетребовательного приложения ИИ понимает, что незачем задействовать все аппаратные ресурсы, и помогает системе выделить то их количество, которого будет достаточно для бесперебойной работы.

Стоит взять во внимание, что в зависимости от производителя и модели смартфона возможности ИИ разнятся: чем устройство ближе к флагманскому сегменту, тем шире функционал AI.

На этапе возникновения ИИ, в основном, предполагалось, что ему будут доступны только функции перевода текстов, распознавания объектов и смысла произносимых слов. Но сегодня становится понятно, что его возможности почти безграничны. Искусственный интеллект входит в самые разные области жизни.

• Медицина. С помощью способности собирать, анализировать информацию и делать логичные заключения, применения технологий искусственного интеллекта особенно актуальны. Благодаря этому с помощью ИИ можно поставить диагноз, регистрировать данные, он может выполнять функции ассистента врача. Кроме этих обязанностей, ИИ можно поручить определение предрасположенности пациента к развитию конкретных патологий, прогнозирование течения заболеваний хронического типа, раннее выявление болезни.
• Сельское хозяйство также относится к основным сферам применения искусственного интеллекта. Предприятия используют ИИ для обнаружения и удаления на полях сорняков, выявления заболеваний культур, распознавания вредных насекомых, экономного распределения на площадях пестицидов и удобрений в необходимых количествах. Кроме того, системы отслеживают изменения параметров окружающей среды – температуры воздуха, влажности воздуха и т.д. Из-за неоптимальных действий человека случаются потери зерна при сборе урожая, перерасход топлива из-за неоптимального движения комбайна, неоправданно долгая уборка урожая. ИИ решает эти задачи путём автономного управления комбайнами, тракторами и опрыскивателями.
• Управление человеческими ресурсами. Технологии искусственного интеллекта применяются в управлении человеческими ресурсами и рекрутинге: для просмотра резюме и ранжирования кандидатов в соответствии с их уровнем квалификации, для прогнозирования успеха кандидата в заданных ролях через платформы сопоставления должностей, для создания чат-ботов, которые могут автоматизировать повторяющиеся коммуникационные задачи.
• Тяжелая промышленность. Роботы стали распространены во многих отраслях промышленности и часто занимаются работой, которая считается опасной для людей. Роботы оказались эффективными на рабочих местах, связанных с повторяющимися рутинными заданиями, которые могут привести к ошибкам или несчастным случаям из-за снижения концентрации с течением времени.
• Военное дело. Применение искусственного интеллекта является важным трендом в создании перспективных систем управления поля боя и вооружением. С помощью искусственного интеллекта возможно обеспечить оптимальный и адаптивный к угрозам выбор комбинации сенсоров и средств поражения, скоординировать их совместное функционирование, обнаруживать и идентифицировать угрозы, оценивать намерения противника. Существенную роль искусственный интеллект играет в реализации тактических систем дополнительной реальности, например, позволяет обеспечить классификацию и семантическую сегментацию изображений, локализацию и идентификацию мобильных объектов для эффективного целеуказания.
• Онлайн и телефонные службы клиентов. Искусственный интеллект используют в онлайн-помощниках, которые можно рассматривать как чат-боты на веб-страницах. Это снижает затраты на наём и обучение сотрудников.
• Другие области применения. Различные средства искусственного интеллекта также широко используются в области обеспечения безопасности, распознавания речи и текста, интеллектуального анализа данных и фильтрации спама в электронной почте. Также разрабатываются приложения для распознавания жестов (понимание языка жестов машинами), индивидуальное распознавание голоса, глобальное распознавание голоса (от множества людей в шумной комнате),распознавание лица для интерпретации эмоций и невербальных сигналов. Другие приложения — это роботизированная навигация, преодоление препятствий и распознавание объектов.

Из вышеперечисленных данных можно сделать вывод, что искусственный интеллект является достаточно сложной системой, которая может выполнять множество задач, имеет разные функции и сферы применения. Но от ИИ исходит только польза, или есть некоторые недостатки, омрачающие полную картину?

Из «плюсов» стоит отметить высокую скорость и эффективность. ИИ может в кратчайшие сроки обработать и проанализировать огромные объемы данных, что позволяет решать сложные задачи значительно быстрее, чем это может сделать человек. Быстрые вычисления и алгоритмы позволяют ИИ обрабатывать информацию более эффективно и точно.

Ещё одним из достоинств ИИ является его способность принимать объективные решения на основе данных, обходя предвзятость и эмоциональное влияние, которые могут повлиять на человеческие решения. Это делает его незаменимым инструментом в принятии важных стратегических решений.

Искусственный интеллект снижает к минимуму возникновение ошибок, которые может допустить человек, что приводит к получению точных результатов.
Искусственный интеллект не может уставать, в отличие от человека. Ему не нужно прерываться на отдых и сон, поэтому время работы значительно больше, что позволяет выполнить большое количество задач и увеличивает производительность.

Что же по поводу «минусов»? Одним из главных недостатков является высокая стоимость. Разработка, внедрение и поддержка систем искусственного интеллекта требуют значительных финансовых вложений. 

При использовании искусственного интеллекта существует риск злоупотребления ИИ в целях мошенничества, кибератак и других подобных действий. Неконтролируемое распространение ИИ может стать угрозой для безопасности и конфиденциальности данных и информации.

Искусственный интеллект значительно облегчает жизнь. Можно не учить иностранные языки для общения, ведь за тебя это может сделать переводчик. Можно не решать самостоятельно задачи, если под рукой есть ИИ, который ответит на любой вопрос. Искусственный интеллект не заставляет людей учиться и совершенствоваться, мыслить и думать. Он не способствует развитию человека. Я считаю, это тоже значительный минус.

Как уже говорилось, искусственному интеллекту не нужен отдых, чем он превосходит людей. Из-за этого существует риск, что система заменит людей, будет нехватка рабочих мест. Многие специалисты лишатся работы, потому что их заменят автоматизированные системы и роботы. Но стоит отметить, что искусственный интеллект не заменит представителей творческих специальностей. Он делает работу быстрее дизайнеров, но результат зависит от личного участия и исходных данных. Поэтому сейчас ИИ оценивают в качестве полезного инструмента, который помогает дизайнерам и представителям других творческих направлений, но не может стать живым.

Работа искусственного интеллекта напрямую зависит от качества и объёма информации. Если данные будут неточными или их будет не хватать, это может привести к ошибкам и неправильным решениям. Недостаток качественных данных может быть препятствием для полноценного использования ИИ во многих сферах.

В процессе работы над исследовательской работой и проектом по информатике «Искусственный интеллект в современном мире» мы выяснили, что искусственный интеллект – комплекс программ, способный имитировать человеческие навыки. Он развивался многие годы и продолжает до сих пор. На основе ИИ создается множество систем, некоторые примеры которых мы рассмотрели. Также он имеет множество полезных для человечества функций, благодаря чему он получил применение во многих сферах. В некоторых задачах он может полностью заменить человека, например как рутинная работа, где обычному человеку не хватает сил и мотивации, а машина справляется на «ура».

При его внедрении, на некоторые специальности уже не нужны работники, так как их может заменить программа. С этим и появляются массовые волнения по поводу того, что людей полностью заменят машины. Но вот вопрос, это является положительным показателем, или отрицательным? С одной стороны, искусственный интеллект является программой, что значительно уменьшает ошибки в работе, когда люди из-за человеческих особенностей могут их совершить по неосторожности. У него большая скорость работы, может хладнокровно принимать решения, в виду отсутствия качеств как у человека.

Но с другой стороны, он создает угрозу безопасности данных, качество работы ИИ зависит от достоверности и достаточного количества информации. И всё же, в некоторых профессиях важна душа человека, а не машинная работа. К примеру, в творческих направлениях не со всей работой сможет справиться программа, так как она неживая и остается недостаточно способной к инновациям и оригинальным идеям.

Как я считаю, в будущем нужно найти некий баланс, гармонию в работе искусственного интеллекта и человека. Возможно, стоит сделать разделение на задачи, которые под силу человеку, и которые сможет реализовать программа. Творческие профессии лучше оставить на людей, так как ИИ не обладает способностью к интуиции и творческому мышлению, что делает его ограниченным в решении задач, требующих оригинальности и нетрадиционного подхода.

Чтобы сохранить конфиденциальность данных, необходимо разработать методы, которые обеспечат высокую степень защиты данных и соблюдение законодательства о конфиденциальности. Так же стоит разработать международные нормы и стандарты, которые будут регулировать использование ИИ.
 

1. Википедия https://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственный_интеллект
2. Майнинг криптовалюты. Информационный аналитический портал https://mining-cryptucurrency.ru/iskusstvennyj-intellekt-ai/
3. РКБ life https://www.rbc.ru/life/news/661d40869a7947162cb67a3f
4. Calltouch Blog https://www.calltouch.ru/blog/glossary/iskusstvennyj-intellekt/
5. Deco Systems https://www.decosystems.ru/plyusy-i-minusy-iskusstvennogo-intellekta/
6. Geek Brains https://gb.ru/blog/iskusstvennyj-intellekt/
7. MITM Institute https://mitm.institute/journal--informatika--plyusy-i-minusy-iskusstvennogo-intellekta-vo-vseh-sferah-zhizni-cheloveka
8. Sky Pro https://sky.pro/wiki/python/istoriya-i-razvitie-iskusstvennogo-intellekta/