СИСТЕМНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФОРМАЛИЗОВАННОГО МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА С ИНТЕГРИРОВАННЫМ ИСКУССТВЕННЫМ ИНТЕЛЛЕКТОМ

АННОТАЦИЯ

Обсуждается методология исследования системных взаимодействий крупных составляющих реальной действительности. Концептуальный подход предельно общего взгляда на качественную картину мира позволяет учесть влияние каждой компоненты на итоговое состояние информационных процессов через присущую ей особенность: материальную, формальную и интеллектуальную. Стиль проявления общего отражён в структурной схеме. Включение Микромира в число взаимодействующих факторов как граничного условия вносит новую возможность связать разнообразные моменты их взаимовлияния на технологии. Анализ структурных законов позволяет раскрыть содержание исследуемых объектов. Системный подход в области только формальных описаний дополнен теоретико-эмпирическим наблюдением движения микрочастиц и их совокупностей, а также гуманитарными обобщениями людей прошлого и настоящего. Такая структуризация даёт принципиальную возможность соединить количественные отношения с чувственным (эмоциональным) компонентом знания.

ABSTRACT

Metodology of enlarged sistematic interactions of large scale constituents of the reality has been proposed. The conceptional approach of extremely general view on a qualitative world picture allows one to realize the influence of every component on the final state of information processes through its particular feature: material, formal and intellectual. The structural scheme displays common characteristics. Inclusion of microworld in interacting factors as a boundary condition brings in a new possibility to connect various moments of their interaction in technology. The analysis of structural laws allows one to reveal the contents of the objects under investigation. Systematic approach in the field of only formalized descriptions is supplemented with theoretical and empirical observation of micro particles and their aggregate movement as well as with humanitarian generalizations by the people of the past and present days. Such structuring gives the possibility to connect quantitative relations with sensual (emotional) component of knowledge.

Ключевые слова: неравновесная термодинамика, дерево эволюции, вербально-цифровая модель, база знаний, система искусственного интеллекта.

Keywords: nonequilibrium thermodynamics, evolution tree, verbal and digital model, knowledge base, system of artificial intelligence .

Я постараюсь следовать традиции и

рассматривать мир в его нерасторжимом единстве.

Академик РАН Н.Н. Моисеев

Предлагается методология концептуального подхода укрупнённого предельно общего исследования взаимодействий отдельных сущностей и взглядов на единую картину материального мира [1-3]. Особенностью его является использование крайне ограниченного круга согласованных понятий. Концепция как способ, позволяющий реализовать единый учёт влияния каждой компоненты на окружающий мир через присущую ей особенность: материальную, формальную и духовную. Статья даёт широкий охват взаимодействующих структур материального Мира. Проблема понимается путём взгляда на картину в целом.

Стиль единства разного в процессах взаимодействия частей целого представлен на рис 1. Включение факторов микромира в общую схему взаимодействий существенно как научная тематика, но не менее важно учитывать её прямое воздействие на целый ряд технологий макросистем как своеобразное граничное условие: аэрокосмическая и атомная промышленность, термоядерные устройства и процессы, ядерная медицина и др.

Рисунок 1. Схема взаимодействий структур Микро- и Макромира  и соответствующих технологий с выходом на интегрированный ИИ

Здесь в соответствующие блоки объединены:

• разнообразные субатомные (межатомные) структуры вещества Микромира;
• макроструктуры и поведение, порождённые различием градиентов потенциалов вещества Макромира;
• отраслевые образования и их математические модели в разной интерпретации;
• человекоориентированные понятия, отражающие знания людей об устройствах и мотивах поведения, свойственные Естественному Интеллекту.

Микросистемы

Раздел Микросистемы включён в данную статью для полноты охвата Вещества и его границ со стороны Макромира.

Атом - наиболее крупная (пограничная) частица Микромира. Она состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Молекула - наименьшая частица вещества Макромира; состоит из одинаковых или различных атомов, соединённых химическими связями и является носителем его основных химических и физических свойств.

Материя - это 1) вещество, 2) физическое поле, 3) физический вакуум.

Уровни организации материи: микромир, макромир, мегамир.

Субатомное (межатомное) строение вещества

Микромир – это мир элементарных частиц; общее их число превышает 360 единиц.

Микромир включает (таблица 1):

• физический вакуум – низшее энергетическое состояние квантового поля;
• кварки – элементарные частицы и их поля;
• протон, нейтрон – субэлементарные частицы;
• ядра, атомы, молекулы; их не относят к элементарным частицам.

Пространственные характеристики элементарных частиц: от 10^-8 до 10^-16 см.

Сегодня, на основании новейших исследований [4, 5], понимание строения вещества и механизмов его структурообразования в принципиальном отношении достигнуто; открытие электрон-протон-нейтронного строения атомов потребовало установления новых взаимосвязей между разными структурами в процессах самоорганизации вещества.

Типы элементарных частиц, переносчиков взаимодействий:

Квант - элементарная частица, носитель свойств какого-либо физического поля.

Все элементарные частицы делятся на адроны, имеющие сложное строение, и бесструктурные (фундаментальные) частицы;

адроны – протоны, нейтроны, глюоны, кварки; они участвуют в сильных взаимодействиях; делятся на барионы, мезоны;

лептоны, бозоны (электрон, нейтрино, позитрон), фотон (частица электромагнитного излучения, имеющего квантовый характер), – слабые взаимодействия.

Нейтрон – нейтральная элементарная частица.

Нейтрино - общее название нейтральных фундаментальных частиц с полуцелым спином, участвующих только в слабом и гравитационном взаимодействиях.

Позитрон - во всём подобен электрону, но имеет положительный заряд.

Некоторые дополнительные сведения можно получить из табл. 1, образованной только из соображения обозримости состава микромира. Она даёт представление о характерных диапазонах структурных проявлений. Автор здесь опирался на Интернет и работы [4, 5].

Теоретическим основанием иерархии можно считать фактор реального или идеального взаимодействия сложных термодинамически неравновесных отраслевых структурированных объектов разной природы. Проходимый ими путь исторического развития (эволюции) носит признаки синергетической универсальности (общих свойств явления самоорганизации) [2, 3]. Это и в некоторой мере схожее по смыслу таксономическое обособление в отдельных группах локальных образований приводит к практически идентичному иерархическому структурированию.

Большое количество микрочастиц систематики Микромира позволяет, по аналогии с Макромиром, сформировать ранговую систему их эволюции и проследить её закономерность в форме аппарата деревьев. Дерево – это линия символического развития микроструктур. На рис. 1 приведена ранговая иерархия, охватывающая четыре группы деревьев (i = 1,..,4) развития основных структурообразующих частиц; обозримость и читаемость названий предопределяет необходимость привести конкретные микроэлементы только на левых ветвях каждого дерева.

Таблица 1.

Структурные проявления микромира

Иерархия микроструктурных элементов

Рисунок 2. Деревья иерархии развития микрочастиц.

Макросистемы (1)

Макромир – мир объектов, размеры которых соотносимы с человеком и масштабами жизни на Земле. Материя с момента своего появления и последующего накопления на просторах ранней Вселенной обладала свойством синергетической активности, зависящей от массы и градиентов её состояния [3]. Эффекты неравновесности в результате длительной эволюции достигали череды критических переходов (бифуркаций) - вплоть до той картины, которую мы наблюдаем повсеместно. Такая термодинамика процессов эволюции (развития) достигла высочайшего уровня общности. Здесь работает гипотеза о постепенном наращивании объёма знаний об изучаемом объекте по мере повышения требований к детальности анализа.

Неравновесная (структурообразующая) термодинамика

Этому блоку посвящены работы [3, 6]. Здесь потребуются для каждой отдельной задачи серьёзные усилия для освоения выхода на уровень ИИ как формализованной системы обработки научных знаний во всех отраслях деятельности человека в Макромире. Ниже на рис. 2 и 3 приведены в порядке иллюстрации основные результаты работы [3].

Рисунок 3. Термодинамическая интерпретация картины развития структур и состояний. ds/dt - энтропийный символ активности взаимодействий системы со средой, C₁ – глобальное изменение структуры или поведения системы, C_i ,..., C_∞ – точки критических переходов (бифуркаций) состояний системы, C_∞ – точка появления непериодических структур и поведения (хаоса). ПС – предельные состояния решений

Искусственный интеллект - развитие через знания

Рисунок 4. Формализованная система обработки знаний.

Макросистемы соответствующих технологий (2)

Количественное разнообразие технологий в вещественном макромире неисчислимо [9-15]. В таблице 2 приведены наименования первых матриц ветвей деревьев, задающих систематики лишь некоторых из них.

Традиционным местом получения укрупнённых сведений по свойствам и количественным характеристикам отраслевых образований является математическое моделирование. Отсюда этот путь движения к ИИ на рис. 1 был назван как путь Модельных Знаний.

Таблица 2.

Примеры первых матриц отдельных отраслей макромира

Структуры технологий, например, энергетики

В ИСЭМ (Сибирский Энергетический институт имени Л.А. Мелентьева) СО РАН уже более полувека выполняют разнообразные системные исследования по многим актуальным направлениям энергетической отрасли. Есть в структуре ИСЭМ и отдел Искусственного Интеллекта по сложным проблемам адекватного состава, эффективного и безопасного управления, живучести, оптимизации режимов функционирования и др.

ИИ - как система, вырабатываемая на основе традиционных модельных знаний технологий энергетики и других отраслей.

Гуманитарное знание как естественный интеллект

Естественный интеллект (ЕИ), по сути, требует адекватности взаимодействия с формальным ИИ на едином, например, структурном языке. Значит, в предстоящем преобразовании ЕИ в структурную форму для использования компьютерной техники можно ожидать нового прорыва. И он в первом приближении намечен [3].

Похожий прецедент уже был, и он сыграл существенную роль в альпинизме. До 1953 года существовала мечта покорить Эверест, этот третий полюс Земли – 8 км 882 м. И только после многолетних неудач и больших жертв – успех! Новозеландец Э. Хиллари и шерпа Н. Тенцинг достигли вершины! Так путь к новым высотам любого Недостижимого был открыт.

В проблеме ИИ – возник свой Эверест; и вот появилась надежда. В [3] был указан путь к интеграции гетерогенного содержания материала, формализованного и гуманитарного, в работах по построению эффективных схем ИИ. Исходно этот путь требовал отыскать единое средство взаимодействия сугубо формального языка традиционного ИИ, а также своего подхода к гуманитарному стилю, богатому эмоциональными оценками живой человеческой мысли. В работе [7] принят минимально приемлемый ход формализации через слово как главной структурной единицы человеческой мысли, богатой на выразительную мудрость.

Единообразие понимания содержания самого слова достигается с помощью средств Толкового Словаря, задающего понятный и верный смысл высказанного. Здесь сложившаяся коллективная мудрость авторитетных деятелей прошлого и настоящего получает доступ к развитию движения, отвечающего задачам прогресса в знаниях при текущем моменте использования. В основу монографии [8] заложен «Толковый словарь мудрости» (ТСМ) с нарастающим вербальным (терминологическим) наполнением и афористической поддержкой некоторого слова авторитетными представителями человечества; структуризация вводит эмоциональный компонент знаний в возможности ИИ.

Из класса ТС берутся единичные термины, отвечающие замыслу конструктора ИИ. Новейший тип такого словаря ТСМ) [7] отвечает требованию наличия достаточно широкой поддержки желаемого термина выдающимися мыслителями разных эпох и народов, что облегчает формировать нужное резюме для своих творческих задач. Через структуру слова соединяются подходы рационального и чувственного знаний, что задаёт многообещающую перспективу ИИ. Практическое применение богатства языка способствует виденью проблемы, обостряет полемический аспект сообщения.

Ориентирование ТСМ на формализацию представления позволяет организовать в систему знания, выработанные в человекоразмерном опыте. Необходимый вариант ТСМ придётся конструировать творцу своего формально-индивидуального варианта ИИ. Желаемый объём ТСМ получается при применении афористической формы высказываний.

Требование равноправных отношений ЕИ с любой структурой формализованного ИИ - универально; достичь такого уровня далеко не просто, и поэтому желаемый гармонический результат – не близок. Пока в человеческом опыте есть только полувековой давности запрос (писатель С.П. Залыгин, учёный-филолог В.Я. Пропп и др.). Мыслимы и иные пути формализации гуманитарного материала.

Интегрированный искусственный интеллект

Получило развитие понятие система и привычные в наше время термины теория систем и системный подход. В их основе лежит представление о структуре сложного образования как некоторой иерархии соподчинённых образов. Системный подход применим и в гуманитарном, казалось бы, не формализуемом, творчестве.

Знание + моделирование + естественный интеллект образуют ИИИ. Интегрированный (объединённый) ИИ, в результате применения базовых операций теории систем (анализа и синтеза), сможет демонстрировать через собственный выбор СЛОВА новое качество управлением творчеством – ходом мыслей. Анализ граней выбранного слова из материала поддержки становится существенным, а её размер - значимым. Формально, не будучи априорно озадачен, такой выбор через ЕИ, определённо повлияет и на ИИИ.

Анализ структурных законов во всех областях науки (физики, математики, лингвистике, литературоведении и др.) позволяет раскрыть внутренний мир исследуемых объектов. Поиск этих законов связан с процедурами декомпозиции исходных объектов и их моделированием в виде языковых систем. Формальный и понятийный характер элементов, структурность, как порядок их отношений, позволяют выйти на теоретический уровень исследований с опорой на применение структурных методов. Системный подход в области точных наук дал впечатляющие достижения. В гуманитарных же науках появилась структурная и математическая лингвистика, теоретическая поэтика и др. Поскольку «раскрытие закономерностей является венцом всякой науки», В.Я. Пропп утверждает возможность раскрыть в гуманитарных науках законы того же уровня, которые присущи Природе.

Структурированная мудрость в состоянии организовать в систему знания, выработанные в человекоразмерном (т. е. неформализуемом) опыте. Она – своеобразный гуманитарный вариант науки, позволяющий охватить некую высказываемую, но не обсуждаемую суть, индивидуально существенную и избирательно необходимую для каждого отдельного человека.

Книгу «Мудрость, структурированная словом» [8] можно считать компонентом сложной системой естественного интеллекта. Подобная структуризация даёт принципиальную возможность вступать в равноправные отношения с любой структурой традиционного формализованного искусственного интеллекта (ИИ). Путь достижения взаимного пересечения гармоний в таком союзе непрост, удовлетворительный демонстрационный результат – не близок; пока в человеческом обществе есть только полувековой давности запрос среди гуманитариев (В.Я Пропп, С.П. Залыгин) и др.). Данная книга всё же открывает некоторую надежду пробить стену их кажущейся несовместимости. Но и здесь лишь безграничное упорство творцов, их целеустремлённость и самоотверженность со временем дадут результат.

Список литературы:

1. Ласло Э. Основания трансдисциплинарной единой теории // Вопросы философии. 1997. № 3. С. 80-84.
2. Корольков Б.П. Универсальности в иерархически структурированных транспортных системах // Транспорт. Наука, техника, управление. Сб. обзорной информации. ВИНИТИ. 2019. № 8. С. 59-63.
3. Корольков Б.П. О построении систем искусственного интеллекта на основе эволюционного развития научного знания // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2020. № 3 (19). С. 34-42.
4. Потапов А.А. Природа и механизмы структурирования вещества: монография. - М.: РУСАЙНС. 2019. - 326 с.
5. Потапов А.А. Атомное ядро: природа и механизмы формирования. Кристаллоподобное строение ядер. Монография / А.А. Потапов. - Москва: РУСАЙНС. 2021. - 258 с.
6. Дудакова А.В. Систематика и кодирование в структуре информационного обеспечения контейнерных перевозок. Дисс. уч. степени кандидата техн. наук. Спец. 05.13.01. Системный анализ, управление и обработка информации. Иркутск. 2011.
7. Корольков Б.П. Толковый Словарь Мудрости (изд. второе). - Иркутск: ООО «Типография на Чехова». – 2018. – 660 с. ISBN 978-5-98839-127-2.
8. Корольков Б.П. Мудрость, структурированная словом. Иркутск: ООО «Типография на Чехова». 2020. 748 с. ISBN 978-5-98839-135-7