Новейшие достижения в информатике

MYCIN — одна из ранних экспертных  систем, которая могла диагностировать  небольшой набор заболеваний,  причем часто так же точно, как и доктора.

 

ГЛАВА 3. ДОСТИЖЕНИЯ XXI В. В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИКИ

3.1 ИСКУССтвенный интеллект. киборги

За уходящее десятилетие были сделаны  большие успехи и открытия в области  контроля людьми автоматизированных частей тела и компьютеров при помощи интеллекта [3, c.1].

     Команда из MIT Media Lab Europe разработала неинвазивный метод считывания мозговых волн и в 2004 году впервые использовала эти сигналы для того, чтобы руководить движениями героев видеоигры. Автоматизированные части тела, управляемые нервными импульсами дебютировали в 2001 году в Чикагском реабилитационном институте. Там инвалид Джесси Салливан использовал метод управления обоими автоматизированными руками. И, наконец, в 2009 году Пьерпаоло Петрузиелло научился контролировать биомеханическую руку, соединенную с нервами его культи при помощи проволок и электродов. Петрузиелло оказался первым человеком в мире, который смог выполнить целый комплекс движений всего лишь при помощи силы мысли [2, c.2].

В 2009 году агентство по перспективным  оборонным научно-исследовательским  разработкам США продемонстрировало радиоуправляемых жуков, в нервные  узлы которых были вживлены электроды. Средняя продолжительность управляемого полёта составляла 45 секунд, но один из экземпляров управлялся около 30 минут.

Современные человекоподобные роботы:

• Aiko - гиноид с имитацией человеческих чувств: осязание, слух, речь, зрение. Разработан в 2007 году.
• TOPIO - андроид, разработанный для игры в настольный теннис против человека.
• ASIMO - андроид, созданный корпорацией Хонда, в Центре Фундаментальных Технических Исследований Вако (Япония).
• Einstein Robot - голова робота с внешностью Эйнштейна. Модель для тестирования и воспроизведения роботом человеческих эмоций.
• EveR-1 - робот, похожий на 20-летнею кореянку: её рост 1,6 метра, а вес - около 50 килограммов. Ожидается, что андроиды вроде EveR смогут служить гидами, выдавая информацию в универмагах и музеях, а также развлекать детишек.
• HRP-4C - робот-девушка, предназначенная для демонстрации одежды. Рост робота составляет 158 см, а вес вместе с батареями — 43 кг. Что касается степеней свободы, их 42, к примеру, в области бёдер и шеи их по три, а в лице - восемь, они дают возможность выражать эмоции.
• Repliee R-1 -человекоподобный робот с внешностью японской пятилетней девочки, предназначенная для ухода за пожилыми и недееспособными людьми.
• Repliee Q2  - робот-девушка под рабочим названием Repliee Q1expo был показан на международной выставке World Expo, проходившей в Айти (Aichi), Япония. На демонстрациях он исполнял роль телевизионного интервьюера, при этом постоянно взаимодействуя с людьми. В роботе были установлены всенаправленные камеры, микрофоны и датчики, которые позволяли Repliee Q2 без особых трудностей определять человеческую речь и жестикуляцию.
• Ибн Сина  - андроид, названный в честь древнего арабского философа и врача Ибн Сины. Один из самых продвинутых современных (2010 год) андроидов. Говорит на арабском языке. Способен самостоятельно найти своё место в самолёте, общаться с людьми. Распознаёт выражение лица говорящего и прибегает к соответствующей ситуации мимике. Его губы двигаются довольно монотонно, однако отмечается, что особенно хорошо у него, получается, поднимать брови и прищуривать глаза.

В 2009 году американский канал Discovery подвел итоги первого десятилетия XXI века и опубликовал список из десяти самых  значимых, по его мнению, научных  открытий за это время. Пятое место открытий первого десятилетия XXI века покоряют киборги [2,c.1].

3.2 Квантовые компьютеры

На рубеже 21 века во многих научных  лабораториях были созданы однокубитные квантовые процессоры. Очень скоро был реализован жидкостной ЯМР — квантовый компьютер. В 2005 году группой Ю. Пашкина (кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник лаборатории сверхпроводимости г. Москвы) при помощи японских специалистов был построен двухкубитый квантовый процессор на сверхпроводящих элементах

Размеры таких устройств будут  сопоставимы с атомами. А мир  квантов и атомов очень странный и удивительный. Но именно его странность и открывает множество новых  возможностей. Таким примером может  служить квантовый бит. Он может  одновременно принимать несколько  совершенно разных значений. Это позволяет  образовывать огромное множество различных  комбинаций. Но здесь есть свои сложности. Нужно научить взаимодействовать  такие биты между собой.

В апреле 2012 года группе исследователей из Южно-Калифорнийского университета, Технологического университета Дельфта, университета штата Айова, и Калифорнийского  университета, Санта-Барбара, удалось  построить двухкубитный квантовый  компьютер на кристалле алмаза с  примесями [10,c.8]. Компьютер функционирует при комнатной температуре и теоретически является масштабируемым. В качестве двух логических кубитов использовались направления спина электрона и ядра азота соответственно. Для обеспечения защиты от влияния декогерентности была разработана целая система, которая формировала импульс микроволнового излучения определенной длительности и формы. При помощи этого компьютера реализован алгоритм Гровера для четырёх вариантов перебора, что позволило получить правильный ответ с первой попытки в 95 % случаев.

В декабре 2012 года физики разработали  фотонный квантовый компьютер.

Действующие экземпляры квантовых  компьютеров существуют и в наше время.

 

Глава 4. лауреаты премии тьюринга

 

     Премия Тьюринга - самая престижная премия в информатике, вручаемая Ассоциацией вычислительной техники за выдающийся научно-технический вклад в этой области [9, c.3]. Премия учреждена Ассоциацией вычислительной техники в честь выдающегося английского учёного Алана Тьюринга, получившего первые глубокие результаты относительно вычислимости задолго до появления первых электронных вычислительных машин.

      В сфере информационных технологий  премия Тьюринга имеет статус, аналогичный Нобелевской премии  в академических науках. Впервые  Премия Тьюринга была присуждена  в 1966 году Алану Перлису за  развитие технологии создания компиляторов [4, c.1].

  Всего с 1966 года по 2012 премией  Тьюрина было награждено 70 человек.  В XXI в. премия была присуждена 20 ученым [8, c.6]:

Год	Лауреат	Причина присуждения
2000	Эндрю Чи-Чи Яо	В дань его фундаментальному вкладу в  теорию вычислений, включающему, основанную на понятии сложности вычисления, теорию генерации псевдослучайных чисел, криптографии, и коммуникационной сложности
2001	Уле-Йохан Даль Кристен Нигаард	За идеи, фундаментальные для развития объектно-ориентированного программирования, возникшие в ходе разработки языков программирования Simula I и Simula 67
2002	Рональд Л. Ривест Ади Шамир Леонард М.Адлеман	За уникальный вклад по увеличению практической пользы систем шифрования с открытым ключом
2003	Алан Кэй	За многочисленные новаторские идеи, которые легли в основу современных  объектно-ориентированных языков, руководство  командой разработчиков языка Smalltalk и за фундаментальный вклад в  развитие области ПК
2004	Винтон Серф Роберт Кан	За пионерскую работу по проблеме межсетевого  обмена, включая разработку и реализацию основных Интернет-протоколов, TCP/IP и за ведущую роль в области компьютерных сетей
2005	Питер Наур	За фундаментальный вклад в  проектирование языков программирования и создание языка Алгол 60, а также  в проектирование компиляторов, и  в искусство и технику компьютерного  программирования
2006	Френсис Э. Аллен	За новаторский вклад в теорию и практику оптимизации компьютерных программ, послуживший основой для  современных оптимизирующих компиляторов и автоматическому распараллеливанию  программ
2007	Эдмунд М. Кларк Аллен Эмерсон Иосиф Сифакис	За их роль в развитии проверки моделей  — высокоэффективную технику  верификации программ, широко применяемую  при разработке как программного, так и аппаратного обеспечения
2008	Барбара Лисков	За вклад в практические и теоретические  основы языков программирования и системного дизайна, в частности в области  исследований устойчивости к ошибкам, абстракции данных и распределённых вычислений.
2009	Чарльз Текер	За новаторскую разработку и создание Альто, первого современного персонального  компьютера, а также за его вклад  в технологию Ethernet и развитие планшетных персональных компьютеров
2010	Лесли Вэлиант	За вклад в теорию алгоритмов, включая  приближенно правильное обучение, теорию сложности перечисления и алгебраических исчислений, а также теорию параллельных и распределённых вычислений.
2011	Джуда Перл	За фундаментальный вклад в  искусственный интеллект посредством  разработки исчисления для проведения вероятностных и причинно-следственных рассуждений
2012	Сильвио Микали Шафи Гольдвассер	За новаторские работы по вероятностному шифрованию и работы по применению доказательств с нулевым разглашением в криптографических протоколах

     В настоящее время премия спонсируется корпорациями Intel и Google и составляет 250 000 долларов США.

Глава 5. Будущее всемирной сети

 

     Интернет – это глобальное средство массовой информации, которое носит специфический характер. Сегодня в интернете можно найти любой ответ на вопрос, но на этом развитие информационных технологий не останавливается.

Множество ученых работают над развитием компьютерных технологий и их мысли двигают  прогресс. Впереди более высокая фаза эволюции интеллекта. Технологический прогресс ведёт к тому, что уже скоро появятся киборги, разумные компьютеры [1, c.1].

     Ученые спорят: сможет ли в результате слияния человечества с Интернетом появиться новый и совершенно независимый интеллект?

      Научные Техасского университета  Остина, выдвинули следующие предположения развития будущего [6, c.1]:

      1. Ближайшее будущее (с настоящего момента до 2030 г.) - экспертные системы.

      Сегодня во многих домах уже  появились простые роботы, предназначенные  для чистки ковров. Существуют  также роботы-охранники, патрулирующие  здания по ночам, роботы-экскурсоводы  и т.д. В 2006 г. было примерно  подсчитано, что в мире существует 950 000 промышленных роботов, а в  домах и офисах работает 3 540 000 обслуживающих роботов. В ближайшие  десятилетия робототехника будет  развиваться в нескольких направлениях, возможно неожиданных, но новые  роботы не будут похожи на  тех, что знакомы нам по научной  фантастике.

       Самые большие успехи, скорее  всего, будут достигнуты в области  так называемых экспертных систем  — компьютерных программ, заключающих  в себе мудрость и опыт человечества. Однажды мы получим возможность  поговорить с Интернетом на  настенном экране и увидеть  доброжелательное лицо и получить  совет от рободоктора или робоюриста.

     Таким образом, можно будет  исключить большую часть визитов  к врачу и значительно ослабить  нагрузку на систему здравоохранения. 

     2. Середина века (2030–2070 гг.) - модульные роботы.

     К середине века в нашем  мире будет полно роботов, причем  мы, возможно, не будем их даже  замечать. Дело в том, что большинство  роботов, вероятно, не будет похоже  на человека внешне. Они будут  скрыты из виду, замаскированы  под змей, насекомых и пауков, выполняющих неприятные, но очень  важные задачи. Это будут модульные  роботы, способны менять форму  в зависимости от задания.

     3. Отдаленное будущее  (2070–2100 гг.) - когда машины обретут сознание.

     Некоторые эксперты утверждают, что наши создания-роботы будут  постепенно подниматься по эволюционному  древу. Сегодня они сравнимы  по интеллекту с тараканами. В  будущем они вырастут и сравняются  с собаками и кошками, обезьянами, а затем станут соперничать  с человеком. На медленное преодоление  этого пути могут уйти десятилетия,  но ученые верят, что это  всего лишь вопрос времени  и когда-нибудь машины обязательно  превзойдут нас разумом. Исследователи ИИ расходятся в вопросе о том, когда это может произойти. Некоторые говорят, что не позже чем через двадцать лет роботы приблизятся по разумности к человеческому мозгу, а затем оставят своих создателей далеко позади.

     Все это порождает следующий вопрос: что станет с человечеством, если будет реализован второй сценарий? Когда роботы превзойдут людей

     В одном сценарии нас просто отодвинут в сторону как пережиток эволюции. Более приспособленные виды развиваются и сменяют менее приспособленные - это закон эволюции. В этом сценарии нашей задачей будет побыстрее уйти с пути разумных роботов.

    Следующий и, как предполагают  некоторые ученые, наиболее вероятный сценарий: дружественный искусственный интеллект [6, c. 5].

    Во-первых, ученые примут меры к тому, чтобы роботы не были опасны. В качестве минимальной меры в мозг робота можно поместить специальный чип, который будет автоматически выключать своего носителя при возникновении у него мыслей об убийстве людей. При таком подходе все разумные роботы будут снабжены отказоустойчивым механизмом, который любой человек сможет в любой момент включить, особенно если робот вдруг начнет вести себя неправильно.

    В дополнение к дружественному искусственному интеллекту существует и другой вариант: слиться со своими созданиями. Вместо того чтобы просто ждать, пока роботы превзойдут нас в интеллекте и мощи, нам следует улучшать себя и становиться сверхлюдьми. Я считаю, что будущее будет двигаться по обоим этим путям, т. е. человек будет создавать дружественный ИИ и одновременно совершенствоваться.

   Этот вариант исследовал, в частности, Родни Брукс, бывший директор знаменитой Лаборатории искусственного интеллекта МТИ. Брукс пишет: «Я предсказываю, что к 2100 г. всюду в нашей повседневной жизни будут встречаться весьма умные роботы. Но и мы не останемся независимыми от них - скорее, мы сами будем отчасти роботами и будем при этом неразрывно связаны с роботами». Он считает, что путь к этому будет постепенным.