Өзін тексеруге арналған сұрақтар

1. 
   Нейрондық желіліер деген не?
   
2. 
   Нейрон тәрізді желілердің неше типі бар?
   
3. 
   Нейрондар деген не?
   
4. 
   Нейрондық ансамльдер деген не?
   

1. Лорьер Ж.Л. Системы исскуственного интеллекта. М.:Мир.1991.

2. Умнстон П. Искусственный интеллект. М.:Мир. 1980

4-дәріс. Эвристикалық модельдеу.

Дәріс жоспары:

• 
  Эвристикалық программалау.
  
• 
  Эвристикалық модельдеу.
  
• 
  Эвристикалық қолданбалы бағдарламалау интерфейісі.
  

Эвристикалық әдіспен моделдерді құрудың қарапайым процедурасы келесі жолмен құрылады. Сезінушілерге кейбір есептеулерді өз ойларын ауызша комментарийлармен шешу ұсынылады. Олардың барлық ойлары хаттамаға жазылады. Сосын хаттамалар шешу жолы, қолданылатын операциялар характерлері, ойлар, қабылдауларды шығару мақсатымен талданады. Талдау нәтижесінде алынған материал осы түрде берілгендер моделі компьютерлік программалар құруда қолданылады. Осы себепті, программа модел сыналушынікі емес хаттаманыкі болып табылады. Мұндай модель сыналушы не істейді және қалай істейді тура солай істеуі керек.

Процедураның келесі этабы сыналушымен берілген сол типтегі есепті шешудегі модель жұмысының зерттеуімен байланысты. Егер шешу процесі протоколда жазылып қойылған бағытынан ауытқыса, программа қайта жөнделеді.

Сипатталған әдістің қолданысы қиындықтармен байланысты. Сынақтан өтуші есеп беру кезінде олармен жасалған шешімсіз барлығына түсіндірме жасай алмайды, егер олар түсіндірілмейтін қорытындылармен, ойлармен байланысты болса. Әрине, мұндай қадамдар хаттамаға енбейді және зерттеуші өзінің біліміне ғана сүйенеді, сол арқылы проблеманы шешуі керек. Осы себептен психология облысымен байланысты хаттамаға негізделген және анықталған мәліметерге негізделген соңғы программа зерттеушінің гипотезасын моделдейді.

Эвристикалық программалаудың дамуы әртүрлі таңдау мінез-құлық моделдер, бағалы қағаздарды орналастырудағы стратегияны анықтау т.б әртүрлі моделдермен байланысты. Бірақ көптеген теоретикалық және қолданбалы сипаттағы есептерді шешушілер деп аталатын жасанды интеллект жүйесін құрумен алынған.

Есептерді шешу программаларын өңдеу екі негізгі мақсатты ұстайды: біріншіден, анықалған шарттардағы адам мінез-құлқының моделі бола отырып, шешуші түсіндірілетін күшті қолданады және шешу барысында адамның әрекеттерін айтуға қолданылады; екіншіден, шешуші күрделі объектілерді, соның ішінде көбінесе роботтарды автоматизацияланған басқару жүйелерінде құрама бөлік ретінде қолданылады.

Көбінде, шешушілер жағдайлардың қайта құрылуымен байланысты есептерге құрылады. Мұндай есептерде бастапқы және ұнайтын, жағдайлар, сонымен қатар жақында жағдайды өзгерте алатын операторлар мен әрекеттер жиыны беріледі. Мұндай есептер класы өте кең ауқымды. Оларға мысалы, формальды логика есептері және мақсатты бағытталған жоспарлар әрекеттері кіреді.

Шешушілердің құрылу тарихы 50 жылдарда GPS жалпы шешушіні өңдеудегі зерттеу циклынан басталады. GPS авторы – А.Ньюэлл, Дж.Шоу және Г.Саймон – жасанды ақыл облысында жұмысқа арналған эффектілі шешушіні құруды мақсат еткен. Соcын олар GPS –ты адам ойлауларының жалпы теориясы ретінде қарады. Бұл әрекеттері іске аспады. Сонымен қатар GPS-тың әмбебап характеріне де қойған мақсаттары орындалмайды.: оларға рұқсат етілген есептер класы өте тар болып шықты. GPS позитивті жағы Жасанды интеллект проблематикасына есептерді шешу жолдарының стратегияының бірнеше қатарын өңдеуде болып табылады.

GPS –қа арналған стратегиялар роботтарға да арналған, шешушілердің құрылуы кезінде қолданылған. Мұндай шешушілер негізінен STRIPS жүйесінде және оған жуық интегралды роботтарды басқаруға арналған жүйелерде қолданылады. Жұмыстардың ерекше бағыттары есептерді шешуде және роботтардың активтілігін жоспарлауда осы эвристикалық әдістерді қолдану В.М.Глушков атындағы Кибернетика институтында В.П.Гладун басшылығымен жыл көлемінде дамуда. Осы жұмыстардың ерекшеліктері болып шешушілерді құруда әртүрлі стратегияларды қолдану да жаңа түсініктер мен байланыстардың құрылу процестері анықталған пирамидалық семантикалық желілер түрінде білімді көрсетудің аппаратының қолданылуы табылады. Соңғы жылдары осы ұжыммен APROS деп аталатын, практикалық есептерді шешуде және жоспарлауда экспериментальды зерттеулер жүргізуге арналған жүйе құрылды. Осы жүйеде 100 объектісі бар ортада есептерді шешетін роботтардың әрекеттерін жоспарлауға арналған эксперименттер жүргізілді.

Эвритикалық моделдеумен бірге жасанды ақыл жасау аймағында тағы бір эвристикалық моделдеу деп аталатын бағыт қалыптасты.

Эвристикалық әдістерді білетін зерттеуші оған басқа жағынан келіп қарайды. Ол F мінез-құлқын құратын сынақтан өтушілермен эксперименттер жүргізеді, P – F тәртібінің құрылу процесінің моделіне осы гипотезаны жатқызады және олардың ойлау операцияларының гипотезасын құрады. Процестер деңгейі мінез-құлық деңгейіне жақын, сол себепті P -F схемасы тәртіптің салыстырмалы түрде күрделі моделдерін құруға мүмкіндік береді. Бірақ осы жерде де сынақтан өтушінің өз әрекеттерін сипаттау мүмкіндігі шектелген және зерттеушінің хаттамаларды корректілі интерпретациялау мүмкіндігі де шектелген.

Осы екі жақты мәселенің кемшіліктерін эвристикалық моделдеу шешуге тырысады. F тәртібі өте қиын-ақ болсын. Эвристикалық моделдеу облысында жұмыс істеп жүрген зерттеушінің әрекеттері мынандай болмақ. F-тың құрылуына жауапты нейрондық механизмдермен танысады. F-тың күрделі болуына байланысты құрылған құрылым нейрондардың жеке құрылымдарын сипаттай алмайды, тек оның кейбір нейрондық аппараттына ғана сипаттама бере алады. Осындай гипотезаның құрылуы кезінде нейрофизиология және ми физиологиясының берілгендері қолданылады. Содан кейін S моделі құрылады. Бірақ бұл модел F–тің қайта қалпына келуіне мүмкіндік жасай алмайды, тек осы есепті шешетін аппарат ролін ғана атқарады. Жұмыстың келесі кезеңі F-тің құрылу процесімен танысумен байланысты. Зерттеуші бұл жерде эвристикалық программалау әдістемесіне сүйеніп құрылымды гипотеза құруға тырысды. F мінез-құлқының күрделілігі осы гипотезаның құрылуының мүмкін емес екенін көрсетеді. Гипотеза экспериментальды зерттеулер негізінде емес психологияның F-қа тән тәртіп формаларымен танысуға кіретін бөлімдері негізінде құрылады. Қазіргі кезде психология сапалы ғылымдардың бірі болып табылады. Құрылған гипотезаның P моделі сол себептен сапалы түрге келеді.

Сонымен, бізде екі түрлі сұрақ туады: бір жағынан F өңделген моделіне не саламыз, екінші жағынан F моделін қалай құру керек? Жұмыстың келесі кезеңінде зерттеуші P-ны S-тің көмегімен іске асырады. Құрылған модель нейрон тәрізді желілердің түрлілігі барлық желілер секілді компьютерлік программа, немесе мамандандырылған физикалық құрылғы ретінде іске асырылады.

SPF тізбегімен жылжи отырып, зерттеуші эвристикалық ұсыныстардың бір қатарын жасауы керек. Сол себепті моделдің мінез-құлқы мен F-ке қажет мінез-құлқы арасында айырмашылық бар екенін түсіне білу керек. Осыларды талдай келе, зерттеуші шығатын гипотезаларды корректрлейді S және P моделдеріне енгізеді.

Эвристикалық моделдеудің схемалық түсіндірмесі осылай. Эвристикалық моделдеу күрделі тәртіп формаларындағы моделдерді құруға бағытталған. Эвристикалық моделдеу процедурасы өте күрделі және көп жұмысты қажет етеді. Сол себепті практикада моделдеудің оңайлатылған түрлері қолданылады.

Біздің еліміздегі эвристикалық моделдеу бағытындағы зерттеулер 60 жылдары басталған. Бұл бағыттағы қызықты жұмыстар Л.Б.Емельянов және Ярославскиймен жасалған. Қазір эвристикалық моделдеу идеяларының кейбіреулері психология және жасанды интеллект негізіндегі мінез-құлықтың құрылуымен танысу процестерінде қолданылады.

Эвристикалық моделдеудегі дамыған бағыттардың бірі Н.М.Амосов басшылығымен жұмыс жасайтын ұжым жұмыстарымен көрсетілген. Ең қызықты нәтижелері моделдерді құрудың эффектілі М –желілер деп аталатын семантикалық желілер аппаратының пайда болуымен байланысты.

М-желі мидың ақпараттық процестерін моделдеу аппараты ретінде өңделген және автономды роботтар әрекеттерін басқару жүйелерін құруда қолданылады. М-желі семантикалық нейрон тәрізді желілер класына жатады; оның тораптары нейрондық ансамблдерді көрсететін және роботтың ішкі және сыртқы орта процестері және объектілері түсінігі бойынша қойылатын формальды элементтермен байланысты; ал байланыс – түсініктер арасындағы қарым-қатынас. М-желінің тораптары мен байланыстары қозуды қайта құрушы ретінде сипаттайтын анықталған функционалды мінездемелерге ие.

Қозу М-желіге кіретін екі канал бар:

Бірінші канал – сыртқы ортаны қабылдау. Кейбір объектілерді қабылдау кезінде арнайы процедуралар ішкі ақпаратты көрсететін элементті қоздырады, М-желісінің тораптары.

Екінші канал – “роботтың жалпы орнатулары”. Бұл орнатулар М-желісінің анықталған тораптарында тұрақты қозумен беріледі.

М-желідегі белсенділікті реттеуде ерекше рольді қатаю–тежелу жүйесі атқарады (ҚТЖ). Бұл әр мезетте бір ақпараттық дискреттің басқаларына қатысты басты ролде болуын қамтамасыз ететін спецификалық жүйе. Шешімдерді қабылдау роботтың мүмкін әрекеттерінің аттарындағы көптеген желінің шығу тораптарының біреуінің ҚТЖ актысының белгіленуімен теңестіріледі. Осындай белгілеудің нәтижесі болып әрекеттерді іске қосатын арнайы процедураларды активизациялау табылады. Айтылған әрекеттер ортаны өзгертеді, ол роботпен қабылданады және желідегі қозу ағындарының өзгеруіне әкеледі. Барлық ақпараттың қайта бағалауына әкеледі, ҚТЖ-ны жаңа қайта қосуларға әкеледі. Жаңадан шешім қабылданады, жаңа әрекеттер орындалады т.б.

3. Эвристикалық қолданбалы бағдарламалау интерфейісі.

АРІ (Application Programming Interface) қолданбалы бағдарламалау интерфейісі. ОЖ мен бағдарламалар арасындағы интерфейс жүйелік шақырулар жинағымен анықталады. Мысалы егер қолданушы процесіне файлдан берілгендерді оқу қажет болса, ол жүйелік шақыру командасын орындау керек, яғни ядро режиміне ауысу үзілісін орындап, содан кейін ОЖ-нің файлдан берілгендерді оқуға арналған функциясын іске қосу керек. POSIX стандартының барынша жиі қолданылатын жүйелік шақыруларын қарастырайық. POSIX-те 100-ден артық жүйелік шақырулар бар.

Fork-жаңа процесті жасау

Exit-процестің аяқталуы

Open- файлды ашады

Close-файлды жабады

Read-файлда берілгендерді буфеге оқып алады

Write-берілгендерді буферден файлға жазады

Stat-файлдың жай-күйі жайлы ақпарат алады

Mkdir-жаңы каталог жасайды

Rmdir-каталогты өшіреді

Link-сілтеме (ссылка) жасайды

unlink-сілтемені өшіреді

Mount-файл жүйесін маунттайды

Umount-файл жүйесін кері маунттайды (немесе маунсыздайды)

Chdir-жұмыс каталогын өзгертеді

UNIX-те шақырулар жүйелік шақыруларды қолданатын библиотекалық процедураларға дәлме-дәл сәйкес келеді.

Windows-қа арналған қолданбалы бағдарламалау интерфейсін қарастырамыз- Win32 API. Win32 API жүйелік шақырулардан бөлек болады. Бұл бағдарламаларды қайта жазып жатпай-ақ әртүрлі версияларда жүйелік шақыруларды өзгертуге мүмкіншілік береді. Сондықтан, шақыру жүйелік пе (ядрода орындалады) әлде ол қолданушы аясында өңделіп жатыр ма түсініксіз болып табылады. Win32 API-де 1000-нан артық шақырулар бар. Ондай көп болуының себебі:UNIX-те қолданушының графикалық интерфейсі қолданушылық режимді іске қосылады, ал Winndows-та ядрода орнатылған. Сондықтан, Win32 API-де терезелер, мәтін, шрифт, т.б.-ларды басқаруға арналған көптеген шақырулар бар. Win32 API-дің POSIX стандартының шақыруларына ұқсас шақыруларын қарастырайық:

CreatProcess(fork)- жаңа процесті жасау

ExitProcess(exit)-процестің аяқталуы

CreatProcess(open)-файлды ашады

CloseHandle(close)-файлды жабады

ReadFile(read)- файлда берілгендерді буфеге оқып алады

WriteFile(write)- берілгендерді буферден файлға жазады

CreatDirectory(mkdir)-жаңа каталог жасайды

RemoveDirectory(rmdir)-каталогда өшіреді

SetCurrentDirectory(chdir)-жұмыс каталогын өшіреді

Win32 API интерфейсі бағдарламалардың Windows- тың барлық дерлік версияларында орындалуына мүмкіншілік береді.