СЕКТОР МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОСНОВ ИССКУСТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА

Заведующий сектором - к.ф.м.н. Алексей Николаевич Аверкин

Сектор "Математических основ искусственного интеллекта" - под руководством - к.ф.м.н. Алексея Николаевича Аверкина был образован в 1988 году в составе отдела проблем искусственного интеллекта под руководством проф. Дмитрия Александровича Поспелова. В настоящее время входит в отдел проф. Сергея Константиновича Дулина ⌠Интеллектуальные прикладные системы■. В секторе 6 сотрудников, из них 1 доктор и 5 кандидатов наук.

В течении последних 5 лет сектор ведет госбюджетную тему ⌠Теоретические проблемы построения систем, основанных на знаниях, и их программно-аппаратная поддержка■ (Шифр 1.13.12.6., научный руководитель, содержание которой отражает современные тенденции построения систем, основанных на знаниях. Перечислим основные из этих тенденций.

Во-первых, это отказ от жестких схем рассуждений, опирающихся на дедуктивную процедуру. В восьмидесятые годы в искусственном интеллекте исследовались замкнутые формальных систем, моделирующих предметные области, о закономерностях которых априорно известно все. К началу девяностых внимание исследователей переключается на изучение квази-аксиоматических систем, в которых аксиомы частично являются сменными, что позволяет использовать правдоподобный вывод и правдоподобную аргументацию.

Во-вторых, в искусственном интеллекте начинают активно использоваться идеи прикладной семиотики для построения семантических баз знаний. Механизмы прикладной семиотики позволяют сделать принципиальный шаг по пути приближения когнитивных структур в базах знаний к тем структурам, которыми пользуется мышление человека.

В-третьих, развитие средств когнитивной графики привело к созданию нового подхода не только к решению задач, но и к поиску постановок этих задач. Учитывая отсутствие каких-либо моделей в этой области, можно предположить, что теория когнитивных вычислений станет центральным моментом развития работ в области моделирования творческих процессов.

В-четвертых, это использование в робототехнике моделей мира, основанных на логике действий и других псевдофизических логиках. Опыт, накопленный в этой области, показывает, что эти логики выходят за рамки формальных систем в активно развивающуюся область семиотического моделирования.

В-пятых, современные тенденции развития интеллектуальных систем напрямую связаны с развитием мягких вычислений, то есть с комплексным развитием и использованием нечеткой математики вместе с обобщенными нейронными сетями и генетическими алгоритмами.

Исследования, проводимые в отделе, разумеется, не могут полностью охватить все эти направлений, связанных с построением систем, основанных на знаниях, но они, безусловно, учитывают и используют существующие тенденции для получения современных математических и прикладных результатов. В настоящее время эта тема является основной в секторе по объему (4 сотрудника), в ее рамках проводятся исследования по приближенным рассуждениям, прикладной семиотике, псевдофизическим логикам, мягким вычислениям и многоагентным системам.

Второй по объему проводимых исследований темой отдела является математическая логика (3 сотрудника). В секторе "Математических основ искусственного интеллекта" работает группа математиков, часть из которых были сотрудниками члена-корреспондента РАН Андрея Андреевича Маркова. Благодаря этой группе в тематику исследований отдела вошли исследования в области конструктивной математики, теории алгоритмов, теории доказательств, оснований логического программирования. Один из ближайших учеников и сотрудников А. А. Маркова старший научный сотрудник к.ф.м.н. Н. М. Нагорный проводит также большую работу по исследованию наследия А. А. Маркова, изданию его трудов.

В рамках 2-х вышеупомянутых тем сотрудники отдела за 5 лет опубликовали и подготовили к печати около 80 научных работ, из них √ 5 монографий. Более 30 научных работ опубликовано за рубежом.

Сотрудники отдела входили в программные комитеты 20 крупных международных симпозиумов и конференций, являются членами редколлегий 3-х международных журналов.

Руководитель сектора А. Н. Аверкин входит в состав руководства Российской Ассоциации Искусственного Интеллекта и Российской Ассоциации Нечетких Систем включающих наиболее известных ученых в этой области из России и стран СНГ.

Кроме основной тем 1994-1999 годах сотрудники отдела вели работы и руководили работами по 20 грантам, проектам и хоздоговорам по линии РФФИ, Фонда, программы Перспективные Информационные технологии Министерства науки и технологий, Секции Прикладных Проблем РАН, и программы "Интеграция", финансируемыми через ВЦ РАН. 13 из этих проектов в настоящее время успешно закончены, а 6 продолжаются.

В настоящее время в отделе выполняются следующие проекты:

1. Проект создание совместного научно-учебного центра "Интеллектуальные системы и нечеткие технологии" (совместно с МГУ и РГГУ).грант 431 Центра "Интеграция") научный руководитель со стороны ВЦ РАН заведующий сектором к.ф.м.н. А. Н. Аверкин.

2-3. Отдел является соисполнителем в двух комплексных проектах программы Перспективные Информационные технологии Министерства науки и технологий, т.е., по существу, ведет самостоятельные подпроекты:

4. Проект по гранту РФФИ 97-06-80211 "Генезис марковского математического конструктивизма и его философские и методологические аспекты", научный руководитель старший научный сотрудник к.ф.м.н. Н. М. Нагорный).

5. Проект по гранту РФФИ 94-01-01935 "Подготовка и издание трудов А. А. Маркова в трех книгах" (1994-н/вр) Научный руководитель старший научный сотрудник к.ф.м.н. Н. М. Нагорный).

Среди основных теоретических результатов сектора можно отметить

    1. Результат старшего научного сотрудника, к.ф.м.н Нагорного Николая Макаровича.. Им получено новое доказательство непротиворечивости классического логико-арифметического исчисления, основанное на модификации введенного С. К. Клини понятия реализуемой логико-арифметической формулы. Это результат выделяется среди имеющихся (в основном, зарубежных> аналогов своей прозрачностью. Им также конкретизирована знаменитая теорема Маркова о распознавании нетривиальных инвариантных (т.н. "марковских") свойств конечно определенных полугрупп. Для некоторых из этих свойств них доказано, что они, будучи перечислимыми, - неразрешимы. Результаты опубликованы во втором, существенно расширенном и переработанном издании монографии. Маркова А. А., Нагорного Н. М. ⌠Теория Алгорифмов■. Издательство "Фазиз" 1996 г. (1-е издание в 1988 году было переведено на английский язык)

    2. Результат старшего научного сотрудника д.ф.м.н. Нгуена Минь Хая по созданию нечетко-значной вероятностной логики, обобщающей вероятностную логику Нильса Нильсона, в которой вероятность события является суммой вероятностей появления этого события в некотором множестве возможных миров. Этому результату была посвящена его докторская диссертация.

    3. Результат старшего научного сотрудника Орловского С.А. по созданию аксиоматической теории нечетких множеств на языке непредикативных свойств. По этой тематике была выпущена монография Орловского С.А. "Исчисление декомпозируемых свойств, нечетких множеств и решений" (Calculus of Decomposable Properties, Fuzzy Sets and Decisions), Alberton Press, Inc., NY., 1994.

    4. Результаты заведующего сектором А.Н. Аверкина по созданию основных принципов нового интегрированного направления мягких измерений, объединяющего общие вопросы теории и практических приложений мягких вычислений и интеллектуальных измерений в условиях значительной неопределенности информации о сложных техногенных и природных системах. Опубликована монография ⌠Краткий очерк концепции мягких измерений■ Аверкин А. Н., Прокопчина С.В. Гидрометеоиздат, СПб,. 1997 г. (на русском, английском, в 2000 гг. выйдет испанский перевод). В июне 1998 года в Санкт-Петербурге проведена первая международная конференция "Мягкие вычисления и измерения" (SMC'98), 27-29 мая 1999 - 2-я международная конференция "Мягкие вычисления и измерения" (SMC'99)., в настоящее время завершается подготовка 3-й международной конференции (SMC'2000), с конца 1998 секции по этой тематике появляются на ряде конференций по интеллектуальным системам и мягким вычислениям.

Среди основных прикладных результатов отдела наибольшую важность представляют:

    1. Алгоритмы нечеткого вывода на основе логик из параметрического семейства логик с возможностью их настройки на логику пользователя и реализованные на их основе программные модули, разработанные под руководством заведующего сектором А.Н. Аверкина. Эти алгоритмы использованы в системах прогнозирования поддержки принятия решений в задачах природопользования, экологической безопасности, управления сложными техногенными комплексами в составе информационных комплексов "Экоаналитик", которые введены в практику деятельности соответствующих организаций (Севзапрыбвод, Тюменьтрансгаз, Камчатрыбвод и др.). Эти программные модули демонстрировались на международных выставках SIMO-97, SIMO-98, (Madrid, Spain), CeBit-98, CeBit-98 (Hannover, Germany).

    2. Математические программные средства для решения задачи раннего распознавания скакового класса лошадей по признакам экстерьера, Информационно-Поисковая Система Племенного Учета в Российском коневодстве (ИПС "КОНИ") и система подтверждения происхождения лошадей по данным анализов крови (система "BLOODTYPE"), созданные совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом коневодства РАСХН под руководством старшего научного сотрудника Орловского С.А. В системе используются нечеткие модели предпочтений для задач многокритериального выбора, ранжирования и сортировки.

    3. В области создания программно-аппаратных средств для систем основанных на знаниях разработана программная оболочка нечеткого вывода, позволяющая менять логику вывода в процессе управления и для ее аппаратной поддержки разработан прототип первого в мире оптоэлектронного нечеткого регулятора VAMPIR. В этом устройстве используются алгоритмы нечеткого вывода на основе логик из параметрического семейства логик с возможностью их настройки на логику пользователя (заведующий сектором А. Н. Аверкин совместно с ФИАН). В апреле 1999 года на это устройство получен патент. В настоящего время проводится сравнение эффективности работы прототипа данного нечеткого регулятора с серийными нечеткими регуляторами фирмы SGS-THOMPSON Microelectronics. Японцы называют устройства подобного типа нечеткими экспертными системами на одном чипе.

Сотрудники сектора участвовали в организации и координировали проведение следующих конференций:

    1. 4-я Национальная конференция с международным участием "Искусственный Интеллект-94", Рыбинск, 15-21 сентября 1994 г.,

    2. Симпозиум Японии и СНГ "Программные технологии, основанные на знаниях", Москва, май 1994.

    3. Национальная конференция с международным участием "Искусственный Интеллект в XXI веке", Калининград, 30 ноября - 3 октября 1995 г.

    4. 5-я Национальная конференция с международным участием "Искусственный Интеллект-96" (КИИ 96), Казань 15-21 сентября 1996 г.

    5. Международная конференция "Мягкие вычисления и измерения" г. Санкт-Петербург 22-25 июня 1998 г.

    6. 6-я Национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием "КИИ-98", Пущино 5-11 октября 1998 г.,

    7. 2-я Международной конференции "Мягкие вычисления и измерения" г. Санкт-Петербург 27-29 мая 1999 г.
    8. 3-я Международной конференции "Мягкие вычисления и измерения" г. Санкт-Петербург 27-июня √3 июля 1999 г.