Искусственный интеллект в программе средней школы: введение в проблему
О.М. Корчажкина
В статье рассматриваются объективные предпосылки и обстоятельства развития технологий искусственного интеллекта, вызванные четвертой промышленной революцией. Обсуждается проблема включения основных теоретических и практических разделов искусственного интеллекта в содержание общего образования. Сделан обзор отечественных и зарубежных пособий по искусственному интеллекту для студентов вузов и научных работников.
Ключевые слова: четвертая промышленная революция; искусственный интеллект; инженерно-технические кадры; школьное образование; литература по искусственному интеллекту.
Artificial intelligence in the secondary school program: an introduction to the problem. O. M. Korchazhkina
The article considers the objective prerequisites and circumstances of the development of artificial intelligence technologies caused by the fourth industrial revolution. The problem of including the main theoretical and practical sections of artificial intelligence in the content of general education is discussed. A review of domestic and foreign manuals on artificial intelligence for university students and researchers is made.
Keywords: the fourth industrial revolution; artificial intelligence; engineering and technical personnel; school education; literature on artificial intelligence.
Введение
Искусственный интеллект (ИИ) и сопряженные с ним проблемы становятся в последнее время объектом все более пристального внимания научных кругов, бизнес-сообществ, управленческих структур различного уровня, представителей сферы образования и IT-компаний.
Относящиеся к области ИИ проблемы начинаются уже с самого определения его сущности, которая настолько многогранна, что ни одно известное из научной или научно-популярной литературы толкование не в силах объединить или объять его разноплановые стороны. Эта неоднозначность обусловлена тем, что любой круг специалистов, так или иначе связанных с ИИ, выделяет в его природе ту первооснову, которая отвечает за наиболее актуальный для них план содержания, что и объясняет разницу в подходах. Ниже приведена лишь малая часть из всего многообразия определений ИИ Некоторые из приведенных формулировок не являются определениями в классическом понимании, поскольку указывают на функциональные особенности, позитивные или негативные характеристики ИИ, а ряд из них, очевидно, требует пояснения. Кроме того, есть определения, которые отражают однотипные стороны ИИ. В целом можно согласиться с утверждением, что «лоскутность» в трактовке понятия «искусственный интеллект» порождает все проблемы, связанные с его возможностью расширить и даже превысить аналитические возможности человека. Это объясняется отсутствием ясного научного описания предмета: «Во-первых, нет конкретного определения ИИ. Во-вторых, нет однозначного понимания, что такое интеллект. В-третьих, нет главного -- фундаментальной теории ИИ. В итоге отсутствует четкая архитектура цели. Есть только версии, не работающая парадигма ИИ, шаблонность.
Искусственный интеллект -- это:
- машинное обучение, которому подвержены все области человеческой деятельности, где человечество используется как ресурс;
- любой машинный код, способный принимать сколь угодно сложную последовательность решений в динамичной среде;
- обученные нейронные сети, которые принимают данные, основанные на множестве человеческих решений, и выдают решение, аналогичное человеческому;
- заменитель интеллекта в любом функциональном наборе, развивающийся методом эволюции -- путем обучения в ходе обработки больших массивов данных;
- раздел науки, изучающий представление естественной когнитивной системы человека в виде рабочей модели вне его биологической оболочки;
- способность устройства выполнять функции, доступные только человеку;
- научное направление, исследующее понимание и связанные с ним задачи;
- имитатор естественной когнитивной системы человека как познающего субъекта, сложившейся в ходе его интеллектуального становления и развития в виде строя знаний об окружающей действительности, за счет которых формируется в его сознании целостная картина мира;
- искусственное воспроизведение способа мышления нейронных сетей человеческого мозга с помощью кибермеханизмов глубокого обучения;
- прецедентная субстанция, свободная от творческих, нестандартных действий, неспособная выдвигать идеи вне накопленной базы данных или находить принципиально новые подходы к решению проблем, если они выходят за рамки уже накопленного человеческого опыта;
- виртуальная система управления человеческим поведением на основе BigData, то есть накопленного и оцифрованного человеческого опыта;
- система современных прорывных технологий, основанных на воспроизводстве поведенческих решений за счет имитации работы человеческого мозга и способная обеспечить дальнейший научно-технологический прогресс эволюции проблемы, то есть только в технологической плоскости, и удручающая цикличность тупиков». URL: https://neuronus.com/stat/1341-iskusstvennyj-intellekt-kontseptsiya-razvitiya-i- vnedreniya-iskusstvennogo-intellekta-iskusstvennoj-analitiki.html (дата обращения: 22.05.2019). Термин научно-технологический прогресс (вместо научно-технический прогресс) появился в декабре 1991 года, когда был упразднен Государственный комитет СССР по науке и технике и тогда же он был преобразован (и переименован) в Государственный комитет РФ по науке и технологиям. путем налаживания синергетических связей между НБИКС- технологиями НБИКС-технологии (NBICS) -- система конвергентных технологий, объединенных областями нано-, био- инфо-, когнитивных и социогуманитарных технологий.;
- новый тип инженерии знаний, целью которого является разработка баз знаний и создание экспертных систем для обеспечения принципиально иных способов человеко-машинного взаимодействия, создающих условия для развития и реализации неисчерпаемых возможностей человеческого мозга за счет освобождения его от выполнения рутинных операций;
- автоматизированный математический инструмент прецедентного ситуативного анализа и прогнозирования работы сложных систем в различных областях знаний на основе оценки позитивных решений и возможных рисков, сконцентрированных в специализированных базах исходных данных;
- новый тип индустрии, основанной на фундаментальных научных открытиях, интегрированных в ведущие отрасли промышленности К таким отраслям отнесены: большие данные и машинное обучение, нейротехнологии, технологии беспроводной связи, интеллектуальные робототехнические системы, инженерные биологические системы, интеллектуальные энергетические системы, системы связи и дистанционного зондирования Земли (космические системы), электронная инженерия: умный дом, беспилотные авиационные системы, автономные транспортные системы, ядерные технологии, современные структуры и материалы, робототехнические системы, нанотехнологии, новые материалы и сенсоры, 3П-прототипирование, инженерный дизайн, сетевое и системное администрирование, технопредпринимательство, виртуальная и дополненная реальность, финансовые технологии, интеллектуальные системы обеспечения кибербезопасности, сетецентрические технологии и ряд других..
В последнее время наблюдается повышенный интерес к использованию потенциала ИИ как системы передовых и перспективных технологий и к возникающим при этом проблемам ее развития и внедрения. Это внимание вызвано технологической трансформацией инструментальных способов получения фундаментального научного знания и управления возможностями его промышленного и социокультурного применения. Поэтому наиболее актуальными определениями ИИ нам представляются те из приведенного выше перечня характеристик, которые связаны с ролью ИИ, касающейся его технологической и знаниевой составляющих Тем не менее есть специалисты, которые считают неправомерным перенесение акцента на технологическую составляющую ИИ и считают целью работ в области ИИ инструмент, решающий исключительно социальные проблемы: «Ведь вопрос социального характера “Что будет, если...?” для человека гораздо важнее технологического вопроса “Сколько будет...?”». URL: https://neuronus.com/stat/1341-iskusstvennyj-intellekt-kontseptsiya-razvitiya-i-vnedreniya- iskusstvennogo-intellekta-iskusstvennoj-analitiki.html (дата обращения: 22.05.2019)..
В русле этих тенденций перед Правительством Российской Федерации в кооперации с ведущими российскими IT-компаниями была поставлена задача к июню 2019 г. выработать Национальную концепцию развития ИИ, которая смогла бы учесть ряд объективных обстоятельств, а именно:
- современную технологическую революцию, называемую четвертой промышленной революцией [15], которая обусловила появление и слияние НБИКС-технологий в комплексную научно-технологическую область знания и в единую систему конвергентных технологий [1];
- нехватку инженерно-технических кадров (в 2018 г. в России отмечен дефицит 850 тыс. работников инженерного профиля, что приводит к необходимости создания и модернизации к 2020 г. 2,5 млн рабочих мест);
- существенные изменения в образовательной политике государства, идущие в сторону признания приоритета инженерно-технологического образования с целью формирования научно-технического потенциала РФ (как пример -- возрождение института главных (генеральных) конструкторов) Московский А.М. Генеральный конструктор -- явление особое. URL: http://www.oborona.
ru/includes/periodics/conceptions/2015/0827/134616516/detail.shtml (дата обращения: 22.05.2019)..
К настоящему времени в ответ на актуальные вызовы четвертой промышленной революции по инициативе президента и Правительства РФ приняты следующие нормативные акты и постановления:
Указ Президента РФ от 1 декабря 2016 г. № 642 «Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации» (URL: http://kremlin. ru/acts/bank/41449);
Постановление Правительства РФ от 18 апреля 2016 г. № 317 «О реализации Национальной технологической инициативы» как долгосрочной комплексной программы по созданию к 2035 г. условий для реализации передовых решений с целью обеспечения национальной безопасности, повышения качества жизни граждан, развития отраслей нового технологического уклада и лидерства российских компаний на новых мировых высокотехнологичных рынках (URL: https://asi.ru/nti/;http://nti2035.ru/nti/);
Распоряжение Правительства РФ от 28 июля 2017 г. № 1632-р. об утверждении программы «Цифровая экономика Российской Федерации» (URL: http://static.government.ru/media/files/9gFM4FHj4PsB79I5v7yLVuPgu 4bvR7M0.pdf; http://static.govemment.ru/media/files/3b1AsVA1v3VziZip5Vz AY8RtcLEbdCct.pdf);
Проект «Концепции развития технологического образования в системе общего образования Российской Федерации» (URL: https://drive. google.com/file/d/1mSjECKQI2X1PRDJk-xMi_Wwqd0VRLx1x/view), общественная экспертиза нескольких вариантов которого продолжается с ноября 2016 г. по настоящее время (URL: http://www.xn-- 80ahcnjqdebvpg7a.xn--p1ai/index.php?id=36).
Кроме того, президент страны В.В. Путин дал поручение правительству РФ совместно с корпорациями Сбербанк, «Ростех», «Яндекс», Mail.ru Group, Rambler Group и МТС разработать к 25 февраля 2019 г. план (дорожную карту) по направлению «Нейротехнологии и искусственный интеллект» (URL: https://www.rbc.ru/economics/01/02/2019/5c5341d29a79476 c960 9a7dd), а к июню 2019 г. представить для обсуждения Концепцию развития ИИ в России О стратегии развития ИИ за рубежом: 4 октября 2017 г. гендиректор компании GoogleСундарПичаи заявил, что компания делает ставку на искусственный интеллект в технике, и рассказал о концепции AI First. Эта стратегия поможет переосмыслить то, как компьютеры работают: люди должны быть способны взаимодействовать с ИИ простым образом; ИИ должен быть на всех устройствах; ИИ нужна контекстность: программное обеспечение должно учитывать контекст происходящего; умные системы должны постоянно адаптироваться и улучшаться. URL: https://yutub.kz/watch/5WRJYEA-mwY/sundar-pichai-on-what-is-googles-ai-first-strategy (дата обращения: 22.05.2019)..
Таким образом, с ориентацией на объективные характеристики постиндустриального общества как общества фундаментального научного знания, развивающегося в парадигме внедрения передовых технологий, в том числе и технологий ИИ, в ведущие отрасли промышленности, в России на законодательном уровне созданы и продолжают создаваться предпосылки, позволяющие рассматривать вопрос о подготовке нового поколения инженерно-технических кадров, способных к решению прорывных задач, обозначенных четвертой промышленной революцией.
При этом важно, чтобы знакомство учащихся, составляющих научно-технический кадровый потенциал страны, с ИИ начиналось уже со школьной скамьи. Однако включены ли материалы по ИИ в нужном объеме в содержание учебных дисциплин обязательного обучения, элективного профиля или дополнительного образования? Каким должен быть этот объем необходимых знаний и в содержании каких дисциплин он должен быть представлен? Какие существуют на российском образовательном рынке учебники и учебные пособия, отвечающие современным запросам сферы науки и промышленности? Располагают ли образовательные организации основного и дополнительного образования квалифицированными педагогическими и/или научно-техническими кадрами, способными на соответствующем уровне обеспечить овладение столь сложной тематикой, не имеющей к тому же однозначного толкования?
Некоторые из этих проблем нам предстоит обсудить в данной статье (см. сноску 1).
образовательный робототехника подросток
Анализ ситуации и постановка задачи
6 мая 2019 г. в британской газете The Guardian появилась статья об актуальности изучения ИИ в средней школе (URL: https://www.theguardian.com/ technology/audio/2019/may/06/googles-problem-with-ai-and-ethics-chips-with-everything-podcast). В статье отмечается, что в скором времени ожидается бурный рост числа рабочих мест, связанных с ИИ, -- к 2025 г. их число превысит 2 миллиона. Это продиктовано высокими скоростями развития всех направлений ИИ и возникновением новых областей и профессий.
Поэтому мировое сообщество, осознавая востребованность подготовки специалистов, которые смогут занять эти рабочие места, поставлено перед необходимостью готовить будущих специалистов в области ИИ, начиная со школьной скамьи.
Несомненно, учащиеся средней школы -- те из них, кто интересуется данным вопросом, в целом владеют сведениями об основных достижениях в области ИИ. Прежде всего, это робототехника -- та сфера применения технологий ИИ, которая является наиболее доступной и привлекательной для современного подростка.