66. Основные характеристики и требования к коммуникационной сети.

1. скорость передачи данных по каналу связи (измеряется количеством битов в единицу времени, для асинхронных модемов и телефонного канала - 300-9600 бит/сек, для синхронных - 1200-19200 бит/сек; волоконно-оптическая связь и технологии спектрального уплотнения каналов дали качественно-новый уровень - сейчас в одном канале передаются потоки 10 Гбит/с и более - до 100 Гбит, а поскольку в оптоволоконном световоде каналов можно «нарезать» более сотни, то можно говорить о переходе с терабитным системам цифровой связи)

2. пропускная способность канала связи (количество знаков в секунду, включая служебные символы), измеряется количеством знаков в секунду;

3. достоверность передачи информации (единица измерения - количество ошибок на знак, обычно в пределах 10^-6 - 10^-7 ошибок на знак)

4. надежность канала связи и модемов (определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы, отсюда единица измерения - среднее время безотказной работы - в часах; для ВС оно должно составлять, как минимум, несколько тысяч часов).

67. Глобальные сети. Internet. Способы передачи информации в internet.

Internet представляет собой глобальную компьютерную сеть. Это сеть, соединяющая отдельные сети. Логическая структура Internet представляет собой некое виртуальное объединение, имеющее свое собственное информационное пространство. Internet обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями.

Родина Internet — США. Internet — плод развития военных технологий. Прародительницей Internet выступила сеть ARPAnet (Advanced Research Project Agency net — сеть управления перспективных исследований), разработанная и развернутая еще в 1969 году по заказу Министерства обороны США. Будучи экспериментальной, ARPAnet создавалась для поддержки научных исследований в военно-промышленной сфере. В частности, изучались методы построения сетей, которые были бы устойчивы к частичным повреждениям, например, при бомбардировке авиацией, и сохраняющих способность нормально функционировать в экстремальных условиях.

Модель ARPAnet предусматривала постоянную связь между компьютером-источником и компьютером-приемником. По

69. Основные направления развития искусственного интеллекта. Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях. Разработка моделей представления знаний, создание баз знаний, моделей и методов извлечения и структурирования знаний. Игры и творчество. Первая шахматная программа была написана еще до изобретения компьютера Аланом Тьюрингом. Разработка естественно-языковых интерфейсов и машинный перевод. Естественно-языковый интерфейс - это совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих общение интеллектуальной системы с пользователем на ограниченном рамками проблемной области естественном языке. В его состав входят словари, отражающие словарный состав и лексику языка, а также лингвистический процессор, осуществляющий анализ текстов (морфологический, синтаксический, семантический и прагматический) и синтез ответов пользователю. Распознавание образов. Это направление, основной задачей которого является создание моделей, методов и средств, связанных с решением задач классификации, таксономии, формирования понятий и т.п. Образ, класс – классификационная группировка, объединяющая определенную группу объектов по некоторому набору признаку. Образы обладают характерным свойством, проявляющимся в том, что ознакомление с конечным числом явлений из одного и того же множества дает возможность узнавать сколь угодно большое число его представителей. Интеллектуальный анализ данных (Data mining). Data mining – метод обнаружения «сырых» данных ранее неизвестных, нетривиальных, практически полезных и доступных для интерпретации знаний, необходимых для принятия решений в различных сферах человеческой деятельности. В настоящее время Data mining обеспечивает решение следующих задач: классификации; кластеризации (группировка объектов на основе близости, похожести свойств, описывающих объекты); регрессии (установление функциональной зависимости между зависимыми и независимыми переменными); ассоциации (выявление закономерностей между связанными событиями); последовательных шаблонов (установление закономерностей между связанными во времени событиями); анализа шаблонов (выявление наиболее характерных шаблонов). Новые архитектуры компьютеров. Интеллектуальные роботы. Здесь главными задачами ИИ являются задачи «машинного зрения» и управления движением. «Машинное зрение» включает в себя способность робота ориентироваться в пространстве, воспринимать обстановку и строить ее план (т.н. анализ сцен), узнавать контуры и форму предметов, обнаруживать и обходить препятствия при движении и т.д. Управление движением позволяет роботу перемещаться, совершать рабочие движения своими подвижными элементами, воспринимать нагрузку и дозировать собственные усилия. Многоагаентные системы, динамические интеллектуальные системы и планирование. Это направление, изучающее интеллектуальные программные агенты и их коллективы. Интеллектуальный агент – программная система, обладающая: автономностью (агенты действуют без непосредственного участия человека и могут в некоторых пределах сами управлять своими действиями); социальными чертами (агенты взаимодействуют с другими агентами посредствам некоторого языка коммуникации); реактивностью (агенты воспринимают окр. среду и реагируют на ее изменения); активностью (агенты могут демонстрировать целенаправленное поведение, проявляя при этом инициативу). Основные задачи в этой области: реализация переговоров интеллектуальных агентов и разработка языков для этой цели; координация поведения агентов; разработка архитектуры языка программирования агентов. Специальное программное обеспечение. Обучение и самообучение. 70. Данные и знания. Информация, с которой имеют дело ЭВМ, разделяется на процедурную и декларативную. Процедурная информация овеществлена в программах, которые выполняются в процессе решения задач, декларативная информация — в данных, с которыми эти программы работают. Данные — это отдельные факты, характеризующие объекты, процессы и явления в предметной области, а также их свойства. Параллельно с развитием структуры ЭВМ происходило развитие информационных структур для представления данных. Появились способы описания данных в виде векторов и матриц, возникли списочные структуры, иерархические структуры. В настоящее время в языках программирования высокого уровня используются абстрактные типы данных, структура которых задается программистом. Появление баз данных (БД) знаменовало собой еще один шаг на пути организации работы с декларативной информацией. В базах данных могут одновременно храниться большие объемы информации, а специальные средства, образующие систему управления базами данных (СУБД), позволяют эффективно манипулировать с данными, при необходимости извлекать их из базы данных и записывать их в нужном порядке в базу.

По мере развития исследований в области интеллектуальных систем возникла концепция знаний, которые объединили в себе многие черты процедурной и декларативной информации. Знания — совокупность сведений, образующих целостное описание, соответствующее некоторому уровню осведомленности об описываемом вопросе, предмете, проблеме и т.д. Знания — это выявленные закономерности предметной области (правила, принципы, связи, законы, эвристики — фактические знания, а также стратегии принятия решения — стратегические знания), позволяющие человеку решать конкретные производственные, научные и другие задачи в этой области. В ЭВМ знания так же, как и данные, отображаются в знаковой форме — в виде формул, текста, файлов, информационных массивов и т.п. Поэтому можно сказать, что знания - это особым образом организованные данные. Но это было бы слишком узкое понимание. А между тем, в системах ИИ знания являются основным объектом формирования, обработки и исследования. База знаний, наравне с базой данных, — необходимая составляющая программного комплекса ИИ. Машины, реализующие алгоритмы ИИ, называются машинами, основанными на знаниях, а подраздел теории ИИ, связанный с построением экспертных систем, — инженерией знаний.

Знания могут делятся на следующие категории:

• поверхностные — знания о видимых взаимосвязях между отдельными событиями и фактами в предметной области;

• глубинные — абстракции, аналогии, схемы, отображающие структуру и процессы в предметной области.

Также знания делятся на факты (указывают на хорошо известные в предметной области обстоятельства) и эвристики (основаны на индивидуальном опыте специалиста-эксперта).

Кроме того, знания можно разделить на следующие виды:

• процедурные: знания, отвечающие на вопрос «Как решать поставленную задачу?»; эти знания хранятся в памяти интеллектуальной системы в виде описаний процедур, с помощью которых их можно получить. В таком виде обычно описывается информация о предметной области, характеризующая способы решения задач в этой области, а также различные инструкции, методики и т.п.

• декларативные: знания, не содержащие в явном виде процедуры решения задач; которые записаны в памяти так, что они непосредственно доступны для использования после обращения к соответствующему полю памяти. В таком виде обычно записывается информация о свойствах предметной области фактах, имеющих в ней место и т.п. информация.

• интенсиональные: знания о связях между атрибутами объектов данной предметной области. Они оперируют абстрактными объектами, событиями, отношениями.

• экстенсиональные: характеризуют конкретные объекты, их состояния, значение параметров в пространстве и времени.

• жесткие: позволяют получать четкие рекомендации при заданных начальных условиях.

• мягкие: допускают множественные, размытые решения и различные варианты рекомендаций.

71. Модели представления знаний в современных интеллектуальных системах. Модель знаний — описание знаний в базе знаний. Известны четыре типа моделей знаний: логические, в основе которых лежит формальная логическая модель; сетевые, в основе которых лежат семантические сети; фреймовые, основанные на фреймах; продукционные, основанные на продукциях. Каждая такая модель определяет форму представления знаний. Логические модели. В их основе лежит формальная система, задаваемая четверкой вида: M =<Т, Р, А, В>. Множество T есть множество базовых элементов различной природы, например слов из некоторого ограниченного словаря, деталей детского конструктора, входящих в состав некоторого набора и т.п. Важно, что для множества T существует некоторый способ определения принадлежности или непринадлежности произвольного элемента к этому множеству. Процедура такой проверки может быть любой, но за конечное число шагов она должна давать положительный или отрицательный ответ на вопрос, является ли Х элементом множества T. Обозначим эту процедуру П (T). Множество P есть множество синтаксических правил. С их помощью из элементов T образуют синтаксически правильные совокупности. Например, из слов ограниченного словаря строятся синтаксически правильные фразы, из деталей детского конструктора с помощью гаек и болтов собираются новые конструкции. Во множестве синтаксически правильных совокупностей выделяется некоторое подмножество A. Элементы A называются аксиомами. Как и для других составляющих формальной системы, должна существовать процедура П (A), с помощью которой для любой синтаксически правильной совокупности можно получить ответ на вопрос о принадлежности ее к множеству A. Множество B есть множество правил вывода. Применяя их к элементам A, можно получать новые синтаксически правильные совокупности, к которым снова можно применять правила из B. Так формируется множество выводимых в данной формальной системе совокупностей. Если имеется процедура П(B), с помощью которой можно определить для любой синтаксически правильной совокупности, является ли она выводимой, то соответствующая формальная система называется разрешимой. Семантические (смысловые) сети. В основе моделей этого типа лежит конструкция, названная ранее семантической сетью. Сеть, в вершинах которой находятся информационные единицы, а дуги характеризуют отношения и связи между ними. Семантическая сеть является наиболее общей моделью представления знаний. Самыми распространенными являются следующие типы отношений: быть элементом класса, иметь, являться следствием, функциональные связи (производит, влияет и т.д.) количественные (больше, меньше, равно…), пространственные, атрибутивные (иметь свойство…, иметь значение), логические. В зависимости от типов связей, используемых в модели, различают классифицирующие сети (в них используют отношения структуризации; они позволяют в базах знаний вводить разные иерархические отношения между информационными единицами), функциональные сети (характеризуются наличием функциональных отношений, их часто называют вычислительными моделями, т.к. они позволяют описывать процедуры «вычислений» одних информационных единиц через другие) и сценарии (в них используются каузальные отношения, а также отношения типов «средство-результат», «орудие-действие».

Фреймы (от англ. frame – каркас) – структура знаний для восприятия пространственных сцен. Под фреймом понимается абстрактный образ или ситуация. Иногда его определяют как конструкцию для представления стандартных ситуаций. Модель представления знаний на основе фреймов использует концепцию организации памяти, понимания и обучения человека, предложенную М.Минским в 1979 г. В отличие от моделей др. типов во фреймовых моделях фиксируется жесткая структура информационных единиц, протофрейм. Значением слота может быть практически что угодно. При конкретизации фрейма ему и слотам присваиваются конкретные имена и происходит заполнение слотов. Т.о. из протофреймов получают фреймы-экземпляры. Различают фреймы-структуры (обозначают объекты или понятия), фреймы-роли, фреймы-сценарии, фреймы-ситуации.

Продукционная модель, или модель, основанная на правилах, позволяет представить знания в виде предложений типа: Если (условие), то (действие). В этих моделях используются некоторые элементы логич. и сетевых моделей. Из логич. – взята идея правил вывода (продукции), а из сетевых – описание знаний в виде семантической сети.

условиям предполагалось, что любая часть сети может исчезнуть в любой момент. Не только на сеть в целом, но и на отдельные компьютеры возлагалась задача налаживания и поддержки связи. Основной принцип состоял в том, что любой компьютер может связаться как равный с равным с любым другим компьютером, подключенным к сети.

По мере роста ARPAnet развивались и другие сети, для связи между которыми задействовали так называемые шлюзы, которые позволяли информации беспрепятственно попадать из одной сети в другую.

Стандарт, согласно которому могла развиваться сеть Internet, установили в 1983 году. И с этого момента стало возможным подсоединять к ней новые сети, в то время как первоначальное звено оставалось неизменным. Большинство аналитиков полагают, что именно 1983 год — настоящая дата возникновения Internet. Сама ARPAnet прекратила свое существование в июне 1990 года.

Основные ячейки Internet — сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов (router). Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к интернет. Их называют хост–компьютерами. Каждый подключенный к сети компьютер имеет адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

Передаваемые данные разбиваются на порции – пакеты. Каждый пакет перемещается по сети независимо от других пакетов. Сети в Интернет неограниченно коммутируются (т.е. связываются) друг с другом, благодаря использованию единый протокол коммуникации TCP/IP. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) — протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя. Протокол IP (Internet Protocol) — протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.

Способы организации передачи информации:

• Электронная почта World-wide-web (всемирная информационная сеть) — одна из самых популярных информационных служб Интернет. Две основные особенности: использование гипертекста и возможность клиентов взаимодействовать с другими приложениями Интернет. При работе с системой WWW пользователи имеют дело с программами-клиентами системы, называемыми браузерами. Браузеры — программы, с помощью которых пользователь организует диалог с системой WWW: просматривает WWW страницы, взаимодействует с WWW-cерверами и другими ресурсами в Интернет.

• Служба Gopher, выполняет функции, аналогичные интернет, информация — в виде иерархической системы меню.

• Телеконференции Usenet. Эта система была разработана для перемещения новостей между компьютерами по всему миру, позднее полностью интегрировалась в Internet. Серверы Usenet имеют средства для разделения телеконференций по темам.

• Системы информационного поиска в сети — предметные каталоги и автоматические индексы.

• Передача файлов с помощью протокола FTP.

• Сервис удаленного доступа Telnet.

По некоторым оценкам сейчас в мире около миллиарда пользователей интернет. Быстро изменяется национальная, социальная и возрастная структура сети: если изначально Интернет в основном был англо язычным, то сейчас этот сектор составляет чуть больше трети. Тенденция такова, что вскоре доминировать будут азиатские языки – китайский, японский, корейский.