Институт проблем искусственного интеллекта МОН Украины и НАН Украины

Направление исследований
Результаты исследований

Институт проблем искусственного интеллекта был создан по общему решению Минобразования Украины и Академии наук Украины в 1991 году на базе специального конструкторского бюро "Интеллект" Донецкого государственного университета с целью концентрации творческих усилий и более полного использования научного и технического потенциала в сфере разработки интеллектуальных систем обучения, компьютерных технологий, искусственного интеллекта и робототехнических систем высокого уровня интеллектуализации.

Мотивация выполнения вышеупомянутых работ была обусловлена историческими корнями развития исследований и разработок по кибернетике, общей теории вычислительных машин и систем в Институте кибернетики им. В.М. Глушкова за весь период его существования и функционирования под руководством академика Виктора Михайловича Глушкова и развитием его идей от первых реальных машин с элементами разума (машина "Проминь") к макроконвейерным ЭВМ ("ЕС-2710" и "ЕС-1766"), которые не имели аналогов в мировой практике, умных роботов и интеллектуальных машин, о которых он мечтал и которые начал разрабатывать (Приказ № 43 от 20.04.81, Киев, Академия наук УССР, Институт кибернетики, директор института, акад. В.М. Глушков).

Институт проблем искусственного интеллекта воспринял основные идеи В.М. Глушкова в области искусственного интеллекта и в рамках этих идей развернул новые исследования и разработки по некоторым из них, а именно:
- исследования по компьютерному распознаванию речевой информации;
- разработка теоретических основ создания машинокомпьютеров новых поколений;
- исследования по компьютерному распознаванию зрительных образов;
- исследования свойств интеллектуальной деятельности человека; ,
- разработка компьютерных средств и систем дистантного обучения;
- исследования и разработки робототехнических систем новой генерации.

По результатам фундаментальных и прикладных исследований в институте сегодня модернизируются и создаются новые современные программно-технические продукты информационного и технического предназначения, новые устройства, приборы и системы:
- интеллектуальные робототехнические системы;
- компьютерные системы распознавания зрительных образов;
- интеллектуальные измерительные системы и приборы;
- программы компьютерно-лингвистического предназначения;
- компьютерные системы распознавания языковых образов;
- системы идентификации и верификации человека;
- компьютерные системы тестирования интеллекта;
- интеллектуальные телекоммуникационные системы и прочие.

Общий комплекс вышеупомянутых работ по отношению к архитектуре существующих компьютерных систем можно рассматривать в качестве реконфигурирующего средства и современных компьютеров, и машинокомпьютеров будущего.

С общефилософской точки зрения В.М, Глушков четко признавал и пропагандировал неоценимое значение машин сегодня и в будущем, не преувеличивая и не приуменьшая роли человека как в их создании, так и в использовании: "Едва ли можно сомневаться, что в будущем всё более и более значительная часть закономерностей окружающей нас среды будет познаваться и использоваться автоматическими помощниками человека. Но также несомненно и то, что всё наиболее важное в процессах мышления и познания всегда будет талантом человека. Справедливость этого вывода обусловлена исторически. Следует также подчеркнуть, что человеку исторически всегда будет принадлежать окончательная оценка интеллектуальных, равно как и материальных ценностей, в том числе и тех ценностей, которые создаются машинами, так что и в этом смысле машина никогда не сможет превзойти человека".

Относительно его общего отношения к существованию и возможностям решения проблем искусственного интеллекта, то можно привести одно выражение В.М. Глушкова, которое полностью характеризует это отношение: "Надо сказать, что в установлении идеи искусственного интеллекта в особенности имеются большие трудности: но я совершенно убежден в одном, что поскольку обществу нужен искусственный интеллект..., то эта задача будет решена, сколько бы преград на ее пути не создавалось и кем бы то ни было."

Научные работники института придерживаются вышеприведенных принципиальных взглядов академика В.М. Глушкова и разрабатывают новые идеи и направления искусственного интеллекта, ориентируясь на современные возможности компьютерных технологий и результаты своих теоретических исследований.

В первую очередь это разработка основных концепций, понятий и определений, которые относятся к сфере искусственного интеллекта и которые дают возможность плодотворно и конструктивно работать над созданием интеллектуальных машин будущего.

К настоящему времени усилиями многих учёных под эгидой и непосредственным участием института удалось разработать и принять эти основные концепции, понятия и определения.

Сегодня определены концепция "сознательной искусственной личности", понятия искусственного и естественного интеллекта, искусственного и естественного сознания.

Принятая концепция дает возможность выполнять исследования и разработки на уровне создания интеллектуально-духовных машин, способных к умственной "жизни" и "творчеству" и способных к выполнению физико-механических действий, подобных к тем, которые способен выполнять человек.

Под термином «интеллект» предложено понимать совокупность универсальных процедур, которая разрешает на сознательном уровне строить конкретные алгоритмы решения частных творческих задач. Созданные алгоритмы определяют интеллект. Таким образом, интеллект проявляется как реализованный алгоритм решения задач, сформированных сознанием. При этом «естественное сознание» определяется как высшая форма деятельности живого организма, владеющая определенным количеством информации о себе и о своем окружении, способная получать информацию, формировать знание, определять содержание и цель своего существования. Под «искусственным сознанием» понимается высшая управляющая система машины, владеющая определенными знаниями о себе и своём окружении, способная на основе полученной информации формировать знание, определять свое предназначение в соответствии с целью и задачами, поставленными создателем или пользователем. Тогда «искусственный интеллект» будет определяться как реализованный алгоритм решения задач, сформированных искусственным сознанием.

Среди важнейших результатов выполненных институтом в последние годы работ фундаментального характера сферы систем искусственного интеллекта следует отметить следующие:

В сфере исследований по распознаванию речевой информации и компьютерной лингвистики:
- разработаны эффективные средства защиты распознавателей от шума и посторонней речи;
- разработаны системы распознавания с автоматическим построением эталонов по транскрипции;
- разработаны новые способы сегментации речевых сигналов, распознавания слов по полученной цепочке фонем, которая может содержать ошибки, распознавания с использованием дерева транскрипций;
- разработаны распознаватели целых в отдельности произнесенных слов с помощью искусственных нейронных сетей;
- разработаны способы сегментации фраз русского и украинского языков;
- разработаны базы знаний для речевого управления мобильными роботами.

В сфере разработки теоретических основ создания компьютеров новых поколений:
завершены исследования возможностей создания программных систем искусственного интеллекта, которые имитируют функционирования интеллекта человека;
- разработаны теоретические конструкты компьютерных систем новой генерации, которые реконфигурируют существующие аппаратно-программные системы преобразования информации по принципам интеллектуально-образного компьютера.

Полученные результаты приближают решение сложной проблемы создания искусственных интеллектуальных систем, имитирующих умственную деятельность человека.

В результате исследований была теоретически обоснована возможность создания вычислительных систем нефоннеймановского типа, которые способны одновременно и параллельно вести процесс обработки информации произвольных объёмов.

С другой стороны, в результате исследований теоретически доказана возможность создания машин новой формации (машинокомпьютеров, роботокомпьютеров, полуроботов и т.п.), способных к восприятию и переработке разнообразной информации аналогично человеку, а также способных к самостоятельному выполнению физико-механических действий по аналогии выполнения этих действий человеком.

Полученные результаты являются достаточно новыми и оригинальными, не имеют соответствующих аналогов среди мировых исследований. Они прокладывают пути к новым сферам научного поиска и отражают существующие тенденции развития вычислительной техники, компьютерных технологий, робототехнических систем в эволюционных рамках научно-технического прогресса. В сфере компьютерного распознавания изображений:
- в рамках создания интерфейса компьютера нового поколения, основанного на анализе визуальной информации, разработаны новые принципы и способы оптимального описания и воспроизведения изображений для компьютерного распознавания человека и окружающей его среды;
- в рамках разработки эффективных систем технического зрения мобильных роботов создано аппаратно-программное обеспечение компьютерного распознавания человека;
- разработаны новые принципы и способы описания и воспроизведения компьютерных изображений лица человека с целью их дальнейшего распознавания;
- разработаны компьютерные методы и технологии выявления и распознавания лиц людей на изображениях.

Результаты исследований введены в конкретные программные продукты, которые, бесспорно, найдут свое место на рынке, так как адресованы многомиллионной аудитории пользователей компьютеров;
- на основе разработанных методов и алгоритмов выявления лиц людей на изображениях создана соответствующая программа для использования её на мобильном роботе. Проведенные испытания подтвердили эффективность и надежность использования этой программы;
- создан вариант вышеуказанной программы для использования вместе с системой распознавания на основе нейронных сетей. Испытания системы показали надежность работы программы выявления и локализации лица человека;
- создана компьютерная система распознавания человека по изображению его лица на основе испотльзования функций Габора;
- на основе разработанных методов и алгоритмов выявления фигур людей на изображениях создана соответствующая компьютерная программа для использования её на мобильном роботе.

Созданные на базе разработанных методов и алгоритмов программные продукты могут быть использованы на предприятиях, в организациях и учреждениях различных областей и форм собственности, везде, где есть современные компьютеры.

Разработанные методы и алгоритмы также могут быть использованы при создании других систем распознавания и верификации человека по изображению его лица в разных системах, таких как системы контроля и доступа, поиска похожих лиц в больших базах данных, и т.п.

В настоящее время в институте разрабатываются элементы визуальной системы интеллектуального мобильного робота с подсистемами стабилизации движения робота, системой управления жестами, системой выявления меченых предметов, системой распознавания лиц с соответствующей речевой реакцией на результат распознавания.

В сфере исследований свойств интеллекта человека:
- исследованы вопросы, связанные с определением значения эмоций и подсознания в повышении эффективности интеллектуальной деятельности человека: определены понятия "эмоция", прослежена эволюция теории эмоций, сделана классификация эмоций, освещён физиологический механизм эмоций, определена роль эмоций в познании реальной действительности, определено понятие "подсознание", прослежена эволюция теории подсознания, выявлена связь между понятиями "подсознание" и "интуиция", определены взаимодействие эмоций и подсознания, взаимодействие подсознания и интеллекта, обобщено влияние психоэмоционального состояния человека на уровень его интеллектуальных способностей в процессе адаптации к реальной действительности;
- ведутся теоретические и прикладные исследования, которые касаются специализации полушарий нормального мозга человека при распознавании информации разного рода, а также расхождения в стиле когнитивной деятельности левого и правого полушарий в условиях осуществления зрительного восприятия и нервно-психической деятельности мозга в целом.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке интеллектуальных систем искусственного интеллекта и высокоинтеллектуальных интерфейсов автономных мобильных роботов, которые самообучаются и самосовершенствуются, дают возможность понимать механизм появления нелогичных, но эффективных решений при адаптации к реальной действительности как человека, так и машины. Знание особенностей функционирования мозга дает возможность реально смотреть на проблему создания машин настоящего и будущего. В частности, можно предполагать, что левополушарный биокомпьютер мозга человека отвечает современным компьютерным средствам, а правополушарный - машинокомпьютерным средствам будущего, которые сейчас иногда определяются как «образные компьютеры».

В настоящее время основной идеей, которая реализуется в рамках создания реальной системы сферы искусственного интеллекта, является идея построения интеллектуально-механических роботов с высоким уровнем интеллектуальности, интеллектуальным интерфейсом, который базируется на восприятии речевой и зрительной информации, которые владеют высоким уровнем искусственного сознания, способны к выполнению умственных и физико-механических операций с самостоятельной ориентацией в пространстве, владеют собственными средствами защиты и собственными средствами безопасности, оснащены манипуляторами и средствами передвижения.

Разработанные в институте интеллектуально-механические роботы типа «Интеллект» фактически поглотили все основные полученные результаты фундаментальных и прикладных исследований в области распознавания речевых и зрительных образов, которые определяют в данное время степень искусственной интеллектуальности создаваемых машин новой формации, которым, по нашим представлениям, принадлежит будущее.

В последние годы усилиями института в содружестве с Институтом кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины и НИИ многопроцессорных вычислительных систем Таганрогского государственного радиотехнического университета - НИИ МВС ТГРТУ РАН в научно-технических программах на ближайшую перспективу были поставлены задачи и выдвинуты для решения проблемы более близкого будущего, а именно: задачи создания интеллектуальных компьютерных и робототехнических средств и систем нового поколения, или новой формации, которые бы если не целиком, то, по крайней мере, частично базировались бы на материальной основе сегодня существующих машин и средств их оснащения и реконфигурации и отвечали бы всем современным требованиям и возможностям.

В сфере компьютерных обучающих систем сегодня ведутся разработки теоретических и прикладных основ создания и использования электронных средств обучения новых поколений в дистантных формах образования.
К потребителям уже поступили компьютерные учебные системы, электронные учебники, пособия и самоучители, электронные энциклопедии. Планируется разработка и распространение мультимедийных изданий на CD-RОМ по математике общим объемом 357 уроков в четырёх сериях, по физике - 4 серии, 1146 уроков, по химии - 3 серии, 707 уроков и прочие. Созданы средства овладения компьютерными формами обучения - "Самоучитель Teach-ProWindows-2000 Professional" - 30 часов видеолекций с интерактивным режимом контроля знаний. Электронные средства обучения предназначены для разных возрастных категорий: детей, подростков, учеников старших классов, студентов вузов и самодеятельных слоев населения.

Разработки и исследования института получили как отечественное, так и мировое признание. Институт регулярно принимает участие во всемирных выставках компьютерных технологий и телекоммуникаций "СеВiТ" (г. Ганновер, Германия), начиная с 1993 года.

Научно-техническая продукция института пользуется большим спросом и вниманием со стороны будущих потребителей, в особенности последние модели шасси мобильных интеллектуально-механических роботов, где нашли внедрение новейшие разработки института по компьютерному распознаванию речевых и зрительных образов.

Институт наряду с научными исследованиями и разработками проводит также интенсивную научно-организационную деятельность.

За время существования института создано научно-учебное объединение "Интеллект", в которое входят научно-исследовательский институт, высшее учебное заведение, лицеи, средние школы и профессионально-технические училища. Создан Донецкий государственный институт искусственного интеллекта, Центр по дистантному обучению восточного региона Украины вместе с Академией педагогических наук Украины, установлены многочисленные связи с научными учреждениями и организациями Российской Федерации, с научными учреждениями других стран.

Институт инициировал и регулярно проводит две международные научно-практические конференции: "Искусственный интеллект" и "Роль науки, религии и общества в формировании нравственной личности", материалы которых регулярно издаются на трёх языках (английском, украинском, русском) в основанных институтом журналах "Искусственный интеллект" и "Наука. Религия. Общество" на собственной полиграфической базе. По местным и республиканским каналам телевидения регулярно проходит специально для этого разработанный курс цикловой передачи "Информатика от "А" до "Я" ".

В институте ведётся интенсивная подготовка научных кадров высшей квалификации. Функционируют аспирантура и докторантура по современным специальностям, в том числе по новой специальности "Средства и системы искусственного интеллекта", открытой в ВАКе Украины по инициативе института.

Институт неоднократно принимал участие в формировании и закупке на тендерных торгах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по проектам Государственной научно-технической программы Минпромполитики Украины "Образный компьютер", начиная с 2002 года, и выполнил ряд проектов этой программы, таких как "Разработка элементов голосового переводчика с английского языка на украинский и с украинского на английский с использованием компьютерных средств", "Система выявления человеческого лица в виртуальном изображении", "Разработка теоретико-методологических основ создания образного компьютера" и других.

Основные научные направления исследований института совпадают с актуальными и приоритетными направлениями научного развития новых компьютерных средств и технологий информатизации общества, определенных в соответствующем указе президента Украины.

www.iai.donetsk.ua

Наверх