Институт информационных и вычислительных технологий - страницы истории: искусственный интеллект

                                                      И.И. Ладыгин, А.К. Поляков

       В 2010 г. в научном, широко известном у «вычислителей», журнале «Программные продукты и системы» была опубликована статья «Становление и развитие научной школы искусственного интеллекта в Московском энергетическом институте». Авторы  статьи -В.Н. Вагин, А.П. Еремеев, И.И. Дзегеленок, А.Б. Фролов, О.С. Колосов - все выпускники МЭИ, доктора технических наук, профессора кафедр прикладной математики; вычислительных машин, систем и сетей; математического моделирования; управления и информатики института автоматики и вычислительной техники.  В этой статье говорится о значительной  роли Д.А. Поспелова  в становлении науки искусственного интеллекта (ИИ) в нашей стране и о теоретических аспектах решаемых авторами статьи задач. В частности, в ней отмечается: «Д.А. Поспелов вместе со своими коллегами по кафедре, известными специалистами профессором В.А. Горбатовым и доцентом Е.Т. Семеновой, а также с первыми своими аспирантами, ставшими известными учеными в области ИИ и интеллектуальных систем, среди которых доктора наук Ю.И. Клыков и В.Н. Вагин создали и развили такие направления в ИИ, как ситуационное управление, семиотическое моделирование, прикладная семиотика, системы распознавания и генерации тестов,  которые остаются  актуальными и в настоящее время». По прошествии 10 лет, мы попытаемся рассказать в основном об исторических аспектах и роли выпускников и сотрудников МЭИ, которые стояли у истоков данной науки, тесно связанной с понятиями кибернетика и информатика, о которых говорилось в предыдущей нашей статье.

       Участники Российской ассоциации искусственного интеллекта дают следующие определения искусственного интеллекта (ИИ): Научное направление, в рамках которого ставятся и решаются задачи аппаратного или программного моделирования тех видов человеческой деятельности, которые традиционно считаются интеллектуальными.

        Из материала сайта studopedia.su "Идея создания искусственного подобия человека для решения задач и моделирования человеческого разума витала в воздухе в древнейшие времена. Так, в древнем Египте была создана «оживающая» механическая статуя бога Амона. У Гомера бог Гефест ковал человекоподобные существа-автоматы. В литературе эта идея обыгрывалась многократно: от Галатеи Пигмалиона до Буратино папы Карло. Однако родоначальником искусственного интеллекта считается средневековый испанский философ и поэт Раймонд Луллий, который еще в XIII веке попытался создать механическую машину для решения различных задач, на основе разработанной им всеобщей классификации понятий. Окончательное рождение искусственного интеллекта как научного направления произошло только после создания ЭВМ в 40-х годах двадцатого века».

       Термин «искусственный интеллект» - ИИ - (AI - Artificial Intellegenсе) предложен в 1956 г. на семинаре с аналогичным названием в Дартсмутском колледже (США). Слово intelligence означает «умение рассуждать разумно», а вовсе не «интеллект», для которого существует английский термин intellect. Вскоре после признания искусственного интеллекта отдельной областью информатики, произошло разделение его на два направления: нейрокибернетика и «кибернетика черного ящика». Эти направления развиваются практически независимо, существенно различаясь в методологии, так и в технологии. И только в настоящее время заметны тенденции к объединению этих частей вновь в единое целое.

 

       Нейрокибернетика

       Основную идею  направления нейрокибернетика можно сформулировать таким образом. Единственный объект, способный мыслить, - это человеческий мозг. Поэтому любое «мыслящее» устройство должно каким-то образом воспроизводить его структуру. Таким образом, нейрокибернетика ориентирована на программно-аппаратное моделирование структур, подобных структуре мозга. Физиологами давно установлено, что основой человеческого мозга является огромное количество связанных между собой взаимодействующих нервных клеток - нейронов. Поэтому усилия нейрокибернетики были сосредоточены на создании моделей элементов, аналогичных нейронам, и их объединении в функционирующую систему. Эти системы принято называть нейронными сетями, или нейросетями. Первые нейросети были созданы Розенблаттом и Мак-Каллоком  в 1965 г. Это были попытки создать системы, моделирующие человеческий глаз и его взаимодействие с мозгом. Устройство, созданное ими тогда, получило название персептрона (perceptron).

        Направление нейросетей в МЭИ развивал в свое время  профессор кафедры ВМСС Игорь Игоревич Дзегеленок. Еще в начале 70-х годов прошлого столетия он, будучи студентом, пытался воспроизвести персептрон Розенблатта. Однако в то время из-за ограниченных возможностей ЭВМ это направление  не получило развития. Только в конце 20 столетия произошел прорыв в области нейросетей, и оно стало бурно развиваться. Сейчас нейросети  широко   используются в машинном обучении, распознавании лиц и т.п.

 

       Кибернетика черного ящика

       В основу этого подхода был положен принцип, противоположный нейрокибернетике.

Не имеет значения, как устроено «мыслящее» устройство. Главное, чтобы на заданные входные воздействия оно реагировало также как человеческий мозг. Сторонники этого направления мотивировали свой подход тем, что человек не должен слепо следовать природе в научных и технологических поисках. Так, например, очевиден пример колеса, которого не существует в природе, или самолета, который не машет крыльями, подражая птице. Это направление искусственного интеллекта было ориентировано на поиски алгоритмов решения интеллектуальных задач на существующих моделях компьютеров. Существенный вклад в становление направления внесли его «пионеры»: Дж. Маккарти (автор первого языка программирования для задач ИИ - ЛИСПа), Минский (автор и  фреймовой модели представления знаний), Ньюэлл, Хант и другие.

        Рассматривая вопрос об участии выпускников и сотрудников МЭИ в становлении новой науки и развитии методов искусственного интеллекта, прежде всего следует вспомнить выдающегося ученого, академика АН СССР выпускника МЭИ 1940 г. Гермогена Сергеевича Поспелова, основоположника отечественной школы искусственного интеллекта (ИИ), развивающей направление "черного ящика".

 

       Участник Великой отечественной войны, кавалер многих правительственных орденов, генерал-майор Г.С. Поспелов был крупнейшим ученым в области теории автоматического управления, системного анализа, использования вычислительной техники в планировании и управлении большими производственно-экономическими системами, искусственного интеллекта и разработки прикладных интеллектуальных систем.

       В сфере научных интересов Г.С. Поспелова ИИ и разработка прикладных интеллектуальных систем оказались примерно с начала 1970 годов. Из высказываний Г.С. Поспелова. «Если оставить в стороне вычислительные задачи, то с того момента, когда ЭВМ и их программы получили способность обрабатывать данные в символьной форме, стало возможным говорить об искусственном интеллекте как о научном направлении, цель которого - научить ЭВМ решать задачи, традиционно считающиеся интеллектуальными. Пока в подавляющем большинстве случаев в ЭВМ представляются и обрабатываются данные, а не знания. Решение проблемы представления знаний в ЭВМ и их обработки, т. е. получения нового знания из предварительно накопленного, только начинается, хотя некоторые выдающиеся результаты уже получены благодаря разработке исчисления предикатов, семантических сетей, фреймов и т.п.».

       Крупнейшим научным мероприятием, организованным  в академии наук СССР, стало проведение в Тбилиси 4-6 июня 1974 г. Седьмого всесоюзного симпозиума по кибернетике – первого в нашей стране представительного форума, целиком посвященного проблемам ИИ. Главным докладом, прочитанным на его пленарном заседании, стал совместный доклад Г.С. Поспелова и профессора МЭИ Д.А. Поспелова «Основные проблемы искусственного интеллекта».        В декабре того же 1974 г. в рамках Научного совета по комплексной проблеме «Кибернетика» при Президиуме АН СССР была создана новая секция по проблеме «Искусственный интеллект». Именно Гермоген Сергеевич Поспелов выступил главным инициатором формирования двух вышеупомянутых организационных структур в системе Академии наук СССР и сам возглавил их. С этого и началась официальная история развития ИИ в СССР.     (Г.С. Поспелов был награжден 7 орденами и 24 медалями. Два ордена Красного Знамени и орден Отечественной войны II степени он получил во время войны за участие в боевых действиях. После войны за научную, преподавательскую и организаторскую деятельность был награжден орденами Ленина, Красного Знамени, Октябрьской Революции, Отечественной войны I степени).

 

       Практически сразу после образования кафедры прикладной математики в МЭИ по инициативе Г.С. Поспелова и Дмитрия Александровича Поспелова был организован и работал на постоянной основе в МЭИ семинар по проблемам искусственного интеллекта.

           Ниже представлена фотография участников дискуссии на Международной конференции по искусственному интеллекту в Репино под Ленинградом в 1977 г. Слева направо Д.А. Поспелов, В.И. Варшавский – профессор, д.т.н., автор известной книги «Коллективное поведение автоматов», Дж. Маккарти – американский информатик, основоположник функционального программирования, автор термина «Искусственный интеллект» (1956 г.), Л. Заде – американский математик и логик, автор термина «нечеткая логика».

 

Д.А. Поспелов (1932-2019) окончил в 1956 г. МГУ им. М.В. Ломоносова, профессор, доктор технических наук, действительный член РАЕН, с 1956 по 1968 г.  работал в МЭИ на кафедре вычислительной техники(ВТ).

Нам посчастливилось слушать его лекции по дисциплине «Арифметические и логические основы вычислительных машин дискретного действия», а затем и работать с ним на одной кафедре. В те годы кафедра была огромной, выпускала на дневном обучении  по четыре группы студентов в год и еще 2 вечерних группы, со своим вычислительным центром,  с мощной научной группой под руководством А.Г. Шигина. Это был коллектив единомышленников, быстро реагирующих  на новые в те времена решения в области вычислительной техники. Горячо обсуждали появившиеся новые машины в США -сначала СТРЕТЧ, потом IBM-360,   IBM-370 и конечно проблему автоматизации проектирования цифровых вычислительных машин, фанатом которой был А.Г. Шигин. И обсуждали эти темы не только в рабочее время, но и после его окончания, играя при этом в шахматы, домино, и даже в большой бильярд, для которого, усилиями тогда инженера кафедры Вадима Николаевича Фалька (в последствии д.т.н. профессора кафедры ПМ), был самостоятельно создан разборный настоящий бильярдный стол (в рабочее время хранившийся на площадке «черного хода» корпуса Е). Играли «на интерес» - проигравший шел в магазин и покупал бой шоколада к чаю, продававшийся в развес по 6 рублей за килограмм (средняя зарплата инженера тогда в стране была примерно 120 руб.).  В таких обсуждениях принимал участие  и Д.А. Поспелов. Здесь следует вспомнить и еще один важный вопрос, который тогда волновал неравнодушных к делам страны людей, в том числе и сотрудников кафедры ВТ. В эти годы, и на западе и  в нашей стране, появились ученые, которые были убеждены, что формальные модели, применяемые для описания процессов управления в сложных технических системах, созданных людьми, могут быть успешно применены и в социальных моделях управления и моделях управления в экономике. Таких ученых стали называть технократами. Некоторые их них приезжали в МЭИ, выступая с лекциями и проводя семинары по данной теме. Посетителей таких мероприятий было не много, так как сотрудники МЭИ побаивались последствий. Партийное руководство института относилось к технократам резко отрицательно.  Доходило до того, что  некоторые активные посетители лекций были вынуждены уйти из МЭИ. Но все же сотрудники кафедры ВТ активно обсуждали эти вопросы в нерабочее время.

       С 1968 по 1998 гг. Дмитрий Александрович работал в Вычислительном центре РАН в должности заведующего отделом проблем искусственного интеллекта. Д.А. Поспелов около 10 лет работал на кафедре прикладной математики МЭИ в качестве профессора по совместительству. Среди его учеников пять докторов наук и более 50 кандидатов наук. Он автор 20 монографий и более 300 статей.

       В 1997 г. Д.А. Поспелов в своей книге «Становление информатики в России» определил структуру информатики как состоящую из таких областей исследования, как - теория алгоритмов; логические модели; базы данных; искусственный интеллект; бионика; распознавание образов и обработка зрительных сцен; теория роботов; языки программирования, технологии создания программных систем, инструментальные системы; теория компьютеров и вычислительных сетей; компьютерная лингвистика; числовые и символьные вычисления системы человеко-машинного взаимодействия; нейроматематика и нейросистемы; использование компьютеров в замкнутых системах. Следует отметить, что сотрудники МЭИ внесли существенный вклад  в развитие практически всех данных областей исследования.

 

      Д.А. Поспеловым был создан комплекс новых методов построения систем управления, в основе которых лежит идея семиотических (логико-лингвистических) моделей представления объекта управления и описания процедур управления ими.    Успешные научные работы на кафедре ПМ в области искусственного интеллекта,  тесное сотрудничество с созданной Д.А. Поспеловым Ассоциацией искусственного интеллекта России, которой он и руководил, привели к возможности в 1990 г. начать подготовку специалистов в МЭИ по новому профилю «Искусственный интеллект и интеллектуальные системы». Сам Д.А. Поспелов поставил и стал читать такие курсы лекций как «Основы искусственного интеллекта» и «Прикладная семиотика». В этой работе активное участие принимали ученики Д.А. Поспелова профессора кафедры В.Н. Вагин, А.П. Еремееев, В.П. Кутепов. За создание учебно-методического комплекса по обеспечению подготовки специалистов по этому направлению они  в 2000 г. были награждены премией Президента Российской Федерации в области образования. В этой работе МЭИ был определен головной организацией, а руководителем проекта был В.Н. Вагин.

       Заведующий кафедрой прикладной математики Александр Павлович Еремеев действительный член РАЕН и Международной академии информатизации, член Научного совета Российской ассоциации искусственного интеллекта (РАИИ), зам. главного редактора журнала «Искусственный интеллект и принятие решений». Руководитель проектов по тематике ИИ и интеллектуальным системам поддержки принятия решений.

       Вадим Николаевич  Вагин (1940-2019) окончил МЭИ в 1963 г.,  профессор, доктор технических наук, действительный член РАЕН и Международной академии информатизации, член Научного совета РАИИ, победитель конкурса «Золотые имена Высшей Школы - 2018» в номинации «За вклад в науку и высшее образование», заслуженный профессор МЭИ. Им были подготовлены более 30 кандидатов и докторов наук. А начинал он свою научную, а затем и педагогическую деятельность на кафедре вычислительной техники МЭИ в 1965 г. И всегда отличался своим импульсивным характером, не терпевшим несправедливости и особенно не грамотными высказываниями в научной сфере. О его манере горячо выступать, в том числе и на очень представительных конференциях говорит фотография, приведенная ниже.

 

           

 

          В 2015 г. в Вестнике МЭИ №2 была опубликована статья В.Н. Вагина и А.П. Еремеева «Научная школа искусственного интеллекта в Московском энергетическом институте на базе кафедры прикладной математики: становление и результаты», где подводятся результаты  научной работы и перспективы развития  бурно развивающейся  в настоящее время области информатики, связанной с искусственным интеллектом. А в высшем учебном заведении ответом на актуальность  этого направления    может быть подготовка специалистов и научные исследования в  данной области знаний.

       В заключение следует сказать, что 30 декабря 2019 г. кафедра прикладной математики МЭИ стала именоваться кафедрой «Прикладной математики и искусственного интеллекта», что отражает значительный вклад ее сотрудников в развитие работ по ИИ в нашей стране.