Медицинские аспекты разработки искусственного интеллекта

Реферат

Кыргызско-Российский (Славянский) Университет

Медицинский факультет

Студенческая конференция-1999.

Кафедра информационных технологий.

Тема доклада:

Медицинские аспекты разработки искуственного интеллекта.

С конца 40-х годов ученые все большего числа университетских и промышленных исследовательских лабораторий устремились к дерзкой цели: построение компьютеров, действующих таким образом, что по результатам работы их невозможно было бы отличить от человеческого разума.

Исследователи, работающие в области искусственного интеллекта (ИИ), обнаружили, что вступили в схватку с весьма запутанными проблемами, далеко выходящими за пределы традиционной информатики. Оказалось, что прежде всего необходимо понять механизмы процесса обучения, природу языка и чувственного восприятия. Выяснилось, что для создания машин, имитирующих работу человеческого мозга, требуется разобраться в том, как действуют миллиарды его взаимосвязанных нейронов. И тогда многие исследователи пришли к выводу, что пожалуй самая трудная проблема, стоящая перед современной наукой — познание процессов функционирования человеческого разума, а не просто имитация его работы. Что непосредственно затрагивало фундаментальные теоретические проблемы психологической науки.

Некоторые

Тем не менее многие исследователи ИИ склонны принять тест машинного интеллекта, предложенный в начале 50-х годов выдающимся английским математиком и специалистом по вычислительной технике Аланом Тьюрингом. Компьютер можно считать разумным,- утверждал Тьюринг,- если он способен заставить нас поверить, что мы имеем дело не с машиной, а с человеком.

Выдающийся швейцарский врач и естествоиспытатель XVI в Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (Парацельс) оставил руководство по изготовлению гомункула, в котором описывалась странная процедура, начинавшаяся с закапывания в лошадиный навоз герметично закупоренной человеческой спермы. «Мы будем как боги, — провозглашал Парацельс. — Мы повторим величайшее из чудес господних — сотворение человека!»(4)

Однако только после второй мировой войны появились устройства, казалось бы, подходящие для достижения заветной цели — моделирования разумного поведения; это были электронные цифровые вычислительные машины. «Электронный мозг», как тогда восторженно называли компьютер, поразил в 1952 г. телезрителей США, точно предсказав результаты президентских выборов за несколько часов до получения окончательных данных. Этот «подвиг» компьютера лишь подтвердил вывод, к которому в то время пришли многие ученые: наступит тот день, когда автоматические вычислители, столь быстро, неутомимо и безошибочно выполняющие автоматические действия, смогут имитировать невычислительные процессы, свойственные человеческому мышлению, в том числе восприятие и обучение, распознавание образов, понимание повседневной речи и письма, принятие решений в неопределенных ситуациях, когда известны не все факты. Именно таким образом «заочно» формировался своего рода «социальный заказ» на разработку систем ИИ.

15 стр., 7478 слов

Интеллект: новый взгляд

... тестировании определяются генетическими факторами, а 30% — перечисленными переменными среды. Таким образом, можно сказать, что психометрический интеллект на 70% зависит от биологического и на 30% — от средовых ... в значительной степени определяются различиями в IQ, но также и многими другими параметрами. В целом социальный интеллект проявляется в использовании IQ для социальной адаптации, и работы ...

чистая наука

В настоящее время, однако, обнаружилось, что как научные так и технические поиски столкнулись с несоизмеримо более серьезными трудностями, чем представлялось первым энтузиастам. На первых порах многие пионеры ИИ верили, что через какой-нибудь десяток лет машины обретут высочайшие человеческие таланты. Предполагалось, что преодолев период «электронного детства» и обучившись в библиотеках всего мира, хитроумные компьютеры, благодаря быстродействию, точности и безотказной памяти постепенно превзойдут своих создателей-людей. Сейчас мало кто говорит об этом, а если и говорит, то отнюдь не считает, что подобные чудеса не за горами.

На протяжении всей своей короткой истории исследователи в области ИИ всегда находились на переднем крае информатики. Многие ныне обычные разработки, в том числе усовершенствованные системы программирования, текстовые редакторы и программы распознавания образов, в значительной мере рассматриваются на работах по ИИ.

Несмотря на многообещающие перспективы, ни одну из разработанных до сих пор программ ИИ нельзя назвать «разумной» в обычном понимании этого слова. Это объясняется тем, что все они узко специализированы; самые сложные экспертные системы по своим возможностям скорее напоминают дрессированных или механических кукол, нежели человека с его гибким умом и широким кругозором. Даже среди исследователей ИИ теперь многие сомневаются, что большинство подобных изделий принесет существенную пользу. Немало критиков ИИ считают, что такого рода ограничения вообще непреодолимы.

К числу таких скептиков относится и Хьюберт Дрейфус, профессор философии Калифорнийского университета в Беркли. С его точки зрения, истинный разум невозможно отделить от его человеческой основы, заключенной в человеческом организме. «Цифровой компьютер — не человек, говорит Дрейфус. — У компьютера нет ни тела, ни эмоций, ни потребностей. Он лишен социальной ориентации, которая приобретается жизнью в обществе, а именно она делает поведение разумным. Я не хочу сказать, что компьютеры не могут быть разумными. Но цифровые компьютеры, запрограммированные фактами и правилами из нашей, человеческой, жизни, действительно не могут стать разумными. Поэтому ИИ в том виде, как мы его представляем, невозможен».( 1)

Попытки построить машины, способные к разумному поведению, в значительной мере вдохновлены идеями профессора Норберта Винера, который помимо математики обладал широкими познаниями в других областях, включая нейропсихологию и медицину.

4 стр., 1762 слов

Принятие решения о покупке компьютера

... которые обычно покупают компьютеры для работы и сразу в больших количествах. Потребность возникает из необходимости в вычислительной мощности, в экономии времени и повышении производительности работы сотрудников. Поиск ... обожаемых гедонистами баров и ресторанов. Таким образом, для данного типа потребителя, продавцу стоит предлагать самые передовые модели компьютеров с высокими ценами. Независимые - ...

Винеру и его сотруднику Джулиану Бигелоу принадлежит разработка принципа «обратной связи», который был успешно применен при разработке нового оружия с радиолокационным наведением. Принцип обратной связи заключается в использовании информации, поступающей из окружающего мира, для изменения поведения машины

В дальнейшем Винер разработал на принципе обратной связи теории как машинного так и человеческого разума. Он доказывал, что именно благодаря обратной связи все живое приспосабливается к окружающей среде и добивается своих целей. «Все машины, претендующие на «разумность»,- писал он, — должны обладать способность преследовать определенные цели и приспосабливаться, т.е. обучаться». Созданной им науке Винер дает название кибернетика, что в переводе с греческого означает искусство управления кораблем.(2)

Следует отметить, что принцип «обратной связи», введенный Винером, был предугадан Сеченовым в явлении «центрального торможения» в «Рефлексах головного мозга» (1862 г.) и рассматривался как механизм регуляции деятельности нервной системы.

В течении 1943 года Маккалох в соавторстве со своим 18-летним протеже, блестящим математиком Уолтером Питтсом, разработал теорию деятельности головного мозга. Эта теория и являлась той основой, на которой сформировалось широко распространенное мнение, что функции компьютера и мозга в значительной мере сходны.

Фрэнком Розенблаттом

Область применения нейронных сетей

В литературе встречается значительное число признаков, которыми должна обладать задача, чтобы применение НС было оправдано и НС могла бы ее решить:

  • отсутствует алгоритм или не известны принципы решения задач, но накоплено достаточное число примеров;
  • проблема характеризуется большими объемами входной информации;
  • данные неполны или избыточны, зашумлены, частично противоречивы.

Таким образом, НС хорошо подходят для распознавания образов и решения задач классификации, оптимизации и прогнозирования.

Банки и страховые компании:

  • автоматическое считывание чеков и финансовых документов;
  • проверка достоверности подписей;
  • прогнозирование изменений экономических показателей.

Военная промышленность и аэронавтика:

  • обработка звуковых сигналов (разделение, идентификация, локализация, устранение шума, интерпретация);
  • обработка радарных сигналов (распознавание целей, идентификация и локализация источников);
  • обработка инфракрасных сигналов (локализация);
  • автоматическое пилотирование.

Биомедицинская промышленность:

  • анализ рентгенограмм;
  • обнаружение отклонений в ЭКГ;
  • анализ реограмм.

Нейронные сети — основные понятия и определения

В основу искусственных нейронных сетей положены следующие черты живых нейронных сетей, позволяющие им хорошо справляться с нерегулярными задачами:

13 стр., 6475 слов

Возможности применения технологий искусственного интеллекта в компьютерных играх

... с вновь поступающей информацией является свидетельством более высокого уровня искусственного интеллекта. Большинство исследователей считают ... мышления (в отличие от рассудочной деятельности животных) состоит в том, что человек ... связей, отношений этого мира. Если задача не является мыслительной, то она решается на ЭВМ традиционными методами и, значит, не входит в круг задач искусственного интеллекта. ...

  • простой обрабатывающий элемент — нейрон;
  • очень большое число нейронов участвует в обработке информации;
  • один нейрон связан с большим числом других нейронов (глобальные связи);
  • изменяющиеся по весу связи между нейронами;
  • массированная параллельность обработки информации.

Прототипом для создания нейрона послужил биологический нейрон головного мозга. Нейронная сеть представляет собой совокупность большого числа сравнительно простых элементов — нейронов, топология соединений которых зависит от типа сети. Чтобы создать нейронную сеть для решения какой-либо конкретной задачи, необходимо выбрать, каким образом следует соединять нейроны друг с другом.

Переходя к собственно медицинским проблемам ИИ О.К. Тихомиров выделяет три позиции по вопросу о взаимодействии медицины и искуственного интеллекта.

1) «Мы мало знаем о человеческом разуме, мы хотим его воссоздать, мы делаем это вопреки отсутствию знаний»- эта позиция характерна для многих зарубежных специалистов по ИИ.

2) Вторая позиция сводится к констатации того же факта, причем в качестве причины указывается отсутствие адекватных методов. Решение видится в моделировании тех или иных интеллектуальных функций в работе машин. Иными словами, если машина решает задачу ранее решавшуюся человеком, то знания, которые можно почерпнуть, анализируя эту работу и есть основной материал для построения психофизиологических теорий.

3) Третья позиция характеризует исследования в области искусственного интеллекта и медицины как совершенно независимые. В этом случае допускается возможность только использования медицинских знаний в плане психологического обеспечения работ по ИИ.

компьютерной метафоры

только область решения задач

восприятия

Новая психологическая теория поведения (исследования Д. Миллера К.Прибрама Ю.Галантера) построена на результатах этих работ.

Но специфику человеческой мотивационно-эмоциональной регуляции деятельности составляет использование не только константных, но и ситуативно возникающих и динамично меняющихся оценок, существенно также различие между словесно-логическими и эмоциональными оценками. В существовании потребностей и мотивов видится различие между человеком и машиной на уровне деятельности. Этот тезис повлек за собой цикл исследований, посвященных анализу специфики человеческой деятельности. Так в работе Л.П.Гурьевой (7) показана зависимость структуры мыслительной деятельности при решении творческих задач от изменения мотивации.

Информационная теория эмоций Симонова в значительной степени питается аналогиями с работами систем ИИ.

Таким образом все три традиционные области психологии — учения о познавательных, эмоциональных и волевых процессах оказались под влиянием работ по ИИ, что по мнению О.К.Тихомирова привело к оформлению нового предмета психологии — как наука о переработке информации.

Таким образом роль взаимодействие между исследованиями искусственного интеллекта и медициной можно охарактеризовать как плодотворный диалог, позволяющий если не решать то хотя бы научиться задавать вопросы как высокого философского уровня – «Что есть человек ?», так и более прагматические.

27 стр., 13308 слов

Курсовая работа исследование ценностных ориентаций современной семьи

... исследования:, Методы исследования:, База исследования:, Теоретическая значимость исследования, Практическая значимость исследования ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СОВРЕМЕННОЙ СЕМЬЕ ... общественной жизни создает определенный образ современной семьи, который может стать эталоном, примером ... людей к созданию семьи, а также недостаточной работой по подготовке юношества ...

Литература:

[Электронный ресурс]//URL: https://psystars.ru/referat/iskusstvennyiy-intellekt-v-meditsine/

1) Дрейфус Х. Чего не могут вычислительные машины.- М.: Прогресс, 1979

2) Винер Н. Кибернетика и общество.-М:ИЛ, 1958

3) Минский М., Пейперт С. Перцептроны -М:Мир,1971

4) Компьютер обретает разум.Москва Мир 1990 В сборнике: Психологические исследования интеллектуальной деятельности. Под.ред. О.К.Тихомирова.- М., МГУ,1979.:

5) Бабаева Ю.Д. К вопросу о формализации процесса целеобразования 6) Брушлинский А.В. Возможен ли «искусственный интеллект»?

7) Гурьева Л.П. Об изменении мотивации в условиях использования искусственного интеллекта.

8) Ноткин Л.И. «Искусственный интеллект» и проблемы обучения

9) Тихомиров О.К. «Искусственный интеллект и теоретические вопросы психологии»