X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018
РАЗВИТИЕ НЕЙРОКИБЕРНЕТИКИ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Становление искусственного интеллекта как научного направления приходилось на 40-е гг. XX в. В это время Норберт Винер создает основополагающие работы в новом научном направлении - кибернетике. В 1956 году на семинаре в Дартмутском колледже (США), который был посвящен разработке методов решения логических задач, Н. Винер предложил термин "искусственный интеллект" (ИИ). Когда ИИ признали самостоятельной отраслью науки, она была поделена на 2 основных направления: нейрокибернетику и кибернетику.
Эти направления развивались независимо друг от друга, существенно различаясь в методологии и в технологии. Но в настоящее время стали заметны тенденции к объединению этих частей снова в единое целое.
Возможность нейросети к обучению впервые была исследована Уорреном Мак-Каллоком и Уолтером Питтом. Ими была предложена модель нейрона и сформулированы принципы создания искусственных нейронных сетей. Это было описано в их работе «Логическое исчисление идей, относящихся к нервной деятельности», которая вышла в свет 1943 году. Огромный шаг к развитию нейрокибернетики сделал Френк Розенблатт - американский нейрофизиолог. В 1962 году он предложил свою модель нейронной сети (персептрон) и построил первый нейрокомпьютер Марк-1. Персептрон мог различать буквы алфавита, но был чувствителен к их написанию. Сначала он был воспринят с большим энтузиазмом, но вскоре подвергся большим нападкам со стороны научных авторитетов.
Постепенно количество работ по нейронным сетям стало снижаться, и крупные исследования были свернуты на несколько лет. Несмотря на это, в 70-е годы было предложено большое количество разработок, таких как когнитрон, умеющий хорошо распознавать сложные образы.
Появляется транспьютер - компьютер с собственной внутренней памятью и каналами для соединения с другими транспьютерами Высокая степень функциональной самостоятельности транспьютера, простота интеграции и наличие периферийных устройств позволяют в короткие сроки создавать системы на их основе. Транспьютерная технология стала одной из десятка новых подходов к аппаратной реализации нейросетей, моделирующих структуру человеческого мозга.
Первые нейросетевые компьютеры появились 60 лет назад, а сейчас эта технология достаточно сильно вошла в нашу жизнь. В настоящее время, применение искусственного интеллекта в направлении нейрокибернетика очень обширно. Компьютеры отвечают за прогнозирование финансовых показателей, диагностику автомобильных и авиационных двигателей, предсказание развития возможных осложнений у больных в послеоперационный период, управление атомными электростанциями и многим другим. И смотря на это, можно с уверенностью сказать, что будущее за нейрокибернетикой. Чтение мысли больше не является научной фантастикой. Уже появились первые интерфейсы, которые позволяют управлять машин и компьютеров с помощью мысли. Пройдет время и «мысленный интерфейс» превратится в неотъемлемую часть нашей жизни, что окончательно объединит человека и компьютер. Работая с компьютером, сидя в Интернете, уже не нужны будут монитор и клавиатура, для этого достаточно будет просто подумать.
Развитие нейрокибернетики в России.
Родоначальником нейрокибернетики в России можно назвать ученого, профессора Ростовского государственного университета Александра Борисовича Когана, который привлек внимание научной общественности к новой дисциплине. Он стал основателем и первым директором института нейрокибернетики. Его создание стало мощным импульсом для организации огромного фронта поисковых исследований. В настоящее время институт носит его имя. Содружество профессионалов в разных областях уже в течение первых десяти лет существования института принесло свои плоды. Тесное взаимодействие экспериментальных и теоретических исследований позволило разработать базу для создания устройств, имитирующих нейробиологические механизмы.
Становление научно – исследовательского института нейрокибернетики пришлось на те годы, когда интерес к этому научному направлению упал. Со стороны военно-промышленного комплекса, произошло резкое сокращение финансирования, это привело к тому, что институт, имея целый ряд приоритетных разработок, оказался не готов к большому техническому прорыву в использовании новейших технологий. Но несмотря на это, используя существующие технологии, в институте были созданы новые разработки, не имевшие аналогов в мире. Например, под руководством А. И. Самарина создаются специальные визуальные сенсоры для систем распознавания образов, в создании которых специалисты опередили западных коллег на много лет вперед.
Так же следует отметить алгоритм «Кора» М. Бонгарда (60-е гг.), являющийся одним из значимых результатов, который моделирует деятельность человеческого мозга при распознавании образов.
В 1988 г. создается АИИ - Ассоциация искусственного интеллекта. Президент Ассоциации – Дмитрий Александрович Поспелов. Крупнейшие центры - в Москве, Петербурге, Переславле-Залесском, Новосибирске.
Уровень теоретических исследований по искусственному интеллекту в России ничуть не ниже мирового. В рамках Ассоциации проводится большое количество исследований, собираются конференции, издается журнал. Но к сожалению, прогрессирующее отставание в технологиях, начиная с 1975 г., сказалось на развитие этого направления. На данный момент отставание в области промышленных интеллектуальных систем составляет порядка 5-7 лет.
Нейрокибернетика в биотехнических системах и технологиях.
Использование в медицине нейронных сетей, обычно, связано с диагностикой заболеваний. Но нейросеть умеет не только распознавать примеры, но и хранить важную информацию. Поэтому одним из главных применений нейросети является интерпретирование медицинских данных.
Нейронные сети не программируются - не используют правил вывода в постановке диагноза, а обучаются делать это на примерах. В этом плане нейросети не похожи на экспертные системы, основывающиеся на изучении нейронной организации мозга, по моделированию памяти, распознавании образов, которые разрабатывались в 70-е годы.
Фирма RES Informatica вместе с Центром кардиологических исследований разработала пакет программы кардиодиагностики, которая на основе распознавания спектров тахограмм позволяет осуществлять неинвазивную кардиодиагностику.
Также на данный момент нейронные сети используются для диагностики рака молочной железы. Нейронная сеть распознает маммограммы злокачественной ткани.
Нейросети применяются для прогноза действия разрабатываемых средств лечения и свойств соединений на основе их молекулярной структуры. Это огромный шаг в разработке медикаментов для лечения различных заболеваний.
Нейросети активно используются в анализе геномных последовательностей ДНК.
В демографии и организации здравоохранения тоже могут использоваться нейросетевые модели, которые прогнозируют по анкетным данным риски заболеваний человека в ближайшие 10 лет.
Но это еще не весь список применения нейронных сетей в медицине. Есть все основания полагать, что с помощью применения методов нейрокибернетики можно будет ликвидировать в будущем несовершенство современной медицины.
Заключение:
В истории развития нейрокибернетики, как и в любой другой науке были свои успехи и неудачи. Первые результаты были неутешительными и объяснялись слабой работой существующих в то время компьютеров. Но с развитием информационных технологий появилась возможность продвижения и исследования нейрокибернетики. И это дает основание рассчитывать на новые важнейшие достижения этой науки в разных областях сферы человечества.
Список литературы:
Базы знаний интеллектуальных систем / Т. А. Гаврилова, В. Ф. Хорошевский — СПб: Питер, 2000. — 384 с.
Нейроинформатика / А.Н.Горбань, В.Л.Дунин-Барковский, А.Н.Кирдин и др. - Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998. - 296с.
Глушков В.М., Амосов Н.М., Артеменко И.А. Энциклопедия кибернетики. Том 2. Киев, 1974 г.
С. Короткий Нейронные сети: основные положения