АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Интеллектуальная среда

Интеллектуа́льная среда́ (англ. Intelligent Environments, IE) — это пространства с встраиваемыми системами, информационными и коммуникационными технологиями, создающими интерактивные среды, в которых вычисления интегрируются в физический мир и улучшают опыт нахождения пользователей[1]. «Интеллектуальная среда — это пространство, в котором вычисления используются незаметно для повышения эффективности повседневной деятельности. Одна из движущих сил, стоящих за растущим интересом к высокоинтерактивным средам — сделать компьютеры не только по-настоящему удобными для пользователя, но и фактически невидимыми для него»[2].

Интеллектуальная среда описывает физические пространства, в которых информационные и коммуникационные технологии, а также системы датчиков становятся практически невидимыми, поскольку они встраиваются в физические объекты, инфраструктуру и окружающую среду, сопровождая нас в быту, на работе и в путешествиях. Цель подобных сред — позволить компьютерам участвовать в деятельности, в которой раньше они не были задействованы, а также дать людям возможность взаимодействовать с вычислительными устройствами жестами, голосом, движением или с учётом контекста[3].

История

undefined

Идея об искусственном интеллекте, способном управлять средой, собирать данные и реагировать на происходящее, возникла задолго до широкого распространения таких систем. В романе «Космическая Одиссея» (1968), написанном задолго до революции микрокомпьютеров, представлен вымышленный персонаж HAL 9000 — компьютер, способный контролировать различные датчики и системы среды, используя их как продолжение самого себя. Персонаж Протеус из романа «Потомство демона» (1973) также обладает характеристиками искусственного интеллекта, управляющего встраиваемой средой. На момент публикации этих романов идея компьютера, управляющего окружающей средой, не имела широкой поддержки в обществе, поскольку оба персонажа играли роль злых машин, основная цель которых заключалась в получении контроля над человеком[4].

Понятие и выражение «интеллектуальная среда» было впервые предложено Петером Дроге в одноимённой публикации издательства Elsevier в 1997 году, проект по созданию которой начался в 1986 году[5]. Проект 1986 года стал победителем конкурса Campus City Kawasaki в Японии, целью которого было внедрение преимуществ информационных технологий и современных телекоммуникаций на уровне целого города, обеспечив социальную активность, межотраслевое благополучие, а главное — экологическую модернизацию.

Только с появлением в 1991 году концепции вездесущих вычислений (англ. ubiquitous computing), предложенной Марком Вайзером, начался научный интерес к возможностям вычислений вне традиционного компьютера с клавиатурой и экраном. Вычисления стали рассматриваться как функция, которую можно встроить куда угодно, предоставляя любому пользователю возможность неформального доступа к ресурсам вычислительной среды. В 1996 году лаборатория Хасимото при Токийском университете провела первые исследования по созданию интеллектуальных пространств: Дж.-Х. Ли и Х. Хасимото спроектировали комнату с самодельными трёхмерными датчиками слежения и мобильными роботами, связанными между собой через сеть. Роботы помогали пользователю по различным задачам с помощью камер и компьютеров, и это стало одним из первых примеров интеллектуальной среды[4].

Поначалу интеллектуальные среды создавались для поддержки пользователей в выполнении физических действий: роботы помогали брать предметы, а также поддерживали людей с ограничениями по здоровью в определённых задачах. Впоследствии понятие интеллектуальной среды расширилось до платформы, увеличивающей сенсорные способности всех подключённых к ней устройств, как программных, так и аппаратных. Если проектировать продукты с учётом концепции интеллектуальной среды, усилия, необходимые для выполнения многих видов задач, заметно сокращаются[4].

Проблемы и вызовы

Практическая реализация интеллектуальной среды сталкивается со множеством вызовов. Системы повсеместных вычислений в интеллектуальной среде должны действовать проактивно, что требует способности отслеживать и интерпретировать намерения пользователя. Главная задача — определить те действия, которые действительно помогут пользователю, а не навредят ему. На сегодняшний день алгоритмы интеллектуальных сред часто совершенствуются путём проб и ошибок в искусственных условиях. Лишь когда достигается достаточный уровень точности предсказания, продукт может получить коммерческое применение. Степень точности интеллектуальных сред зависит от задач, которые они должны выполнять: несущественные действия могут допускать ошибку чаще, чем требующие особой надёжности. Всегда есть типовые действия, которые IE не способны полностью предсказать, и от пользователя требуется определённый ввод. Один из наибольших вызовов сегодня — определить, какие действия требуют участия пользователя, и как создать алгоритмы, снижающие это участие ради повышения удобства системы[6].

С другой стороны, проактивность таких систем должна быть тщательно сбалансирована. Повсеместные вычисления должны быть минимально навязчивыми, и одновременно способны принимать решения, помогающие пользователю. Достичь этого можно, если такие системы могут менять своё поведение в зависимости от состояния пользователя и окружающей обстановки. Но здесь появляются дополнительные задачи: какие данные необходимы системе для учёта контекста? Как часто их измерять, чтобы не ухудшать производительность? Задача — создать интеллектуальную среду, которая быстро и точно реагирует на запросы и сигналы пользователя, избавляя датчики от необходимости фиксировать лишнюю информацию, не влияющую на работу алгоритмов. Выделение значимых сведений и эффективная фильтрация среды — важнейший вызов[6].

Для повсеместных вычислений важно найти баланс между проактивностью и прозрачностью работы без раздражения пользователя. Система может делать выводы о нужном уровне проактивности, исходя из опыта пользователя в выполнении той или иной задачи. Самонастройка играет ключевую роль в достижении этой цели.

Как отмечает Конференция по интеллектуальным средам (2007): «Типы интеллектуальных сред варьируются от частных до общественных, от стационарных до мобильных; часть из них краткосрочны, другие существуют постоянно; некоторые меняют свой статус в ходе эксплуатации. Реализация интеллектуальной среды требует интеграции различных областей: информатики, архитектуры, материаловедения, искусственного интеллекта, социологии, дизайна. Необходимы также технологические прорывы в таких направлениях, как микроэлектроника (например, миниатюризация, энергоэффективность), сетевые и коммуникационные технологии (широкополосные и беспроводные сети), умные материалы (например, биоимпланты) и интеллектуальные агенты (например, системы учёта контекста)». Корректная интеграция компонентов имеет решающее значение для создания эффективной интеллектуальной среды[7].

Применение

Бизнес

Одна из основных сфер, на которую окажет существенное влияние появление интеллектуальных сред — это бизнес-взаимодействия. Принципы работы компаний с клиентами и между собой кардинально меняются, взаимодействие становится более гибким с приспособлением к быстро меняющейся коммерческой среде. Такая гибкость отражается и на рабочих процессах, и на условиях труда сотрудников. Уже сегодня компании — например, Microsoft, Google — добиваются большей продуктивности и удержания сотрудников за счёт гибких рабочих условий[2].

В эпоху интеллектуальных сред компаниям следует особое внимание уделять вопросам приватности данных. Успех во многом будет зависеть от степени доверия клиентов к корпоративной политике обработки персональной информации. Ключевым фактором является также предоставление конечному пользователю контроля над системой IE. Дружелюбные пользовательские настройки должны позволять управлять поведением системы, однако это по-прежнему остаётся серьёзной задачей для инженеров систем.

Досуг и развлечения

С появлением интеллектуальных сред появились новые формы досуга. В музеях опробованы инсталляции, создающие интерактивный опыт, задействующий все органы чувств посетителя; используются световые и звуковые эффекты, адаптирующиеся к экспозиции, и даже включаются ароматические компоненты — возможности применения IE практически не ограничены[8].

Тот же принцип применяется для улучшения существующих развлечений и создания новых. Художественное творчество всё чаще использует искусственный интеллект и интеллектуальные среды: например, инсталляции Криса Милка, где пользователь становится не только наблюдателем, но и частью произведения искусства. Одной из самых известных работ — «The Treachery of Sanctuary» — является использование проекций тел посетителей на экранах, позволяющее исследовать творческий процесс с помощью сгенерированных цифровых птиц[9][8].

Здравоохранение

Одно из важнейших применений интеллектуальной среды — здравоохранение. IE используется, в частности, в больничных палатах, где наблюдение за пациентами происходит незаметно и непрерывно, что снижает уровень беспокойства для пациентов и облегчает работу персонала. Технология изменяет принципы проектирования клиник и больниц: медсёстры могут уделять больше внимания тяжелобольным, не беспокоя остальных. Установки IE позволяют не только контролировать состояние больного и оповещать дежурный персонал, но и предварительно взаимодействовать с пациентом: например, дозировать лекарства либо доставлять пищу[8].

Уход за пожилыми пациентами также может существенно измениться благодаря внедрению IE в домашних условиях: дистанционное наблюдение и диагностика станут доступными без необходимости доставлять пациента в клинику, что позволит заметно снизить расходы и повысить качество жизни[8].

Реагирование на чрезвычайные ситуации

Профилактика возможных происшествий требует своевременного сбора информации о потенциальных рисках. Интеллектуальные среды обеспечивают инструменты для мониторинга и прогнозирования таких событий. Например, внедрение IE в домах может автоматически уведомлять пожарную службу о начале возгорания или полицию — о подозрительных действиях вблизи жилища. В идеале это позволит выявлять потенциальные угрозы заранее и предотвращать ущерб[8].

Мониторинг окружающей среды

Интеллектуальная среда даёт возможность проводить мониторинг окружающей среды с гораздо большей детализацией, чем раньше. Обеспечивая более объективные данные, технология не только позволяет предупреждать опасности, но и способствует совершенствованию научных представлений о природе. Сегодня такие цифровые среды используются для исследования береговой эрозии, наводнений, движения ледников. Более точные данные позволяют разрабатывать эффективные меры для предотвращения экологических проблем[8].

Примечания

  1. ↑ Августо, Хуан С.; Каллаган, Вик; Кук, Диана; Камеас, Ахиллес; Сато, Итиро (декабрь 2013). “Интеллектуальная среда: манифест”. Human-centric Computing and Information Sciences [англ.]. 3 (1). DOI:10.1186/2192-1962-3-12. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  2. ↑ 1 2 Стивентон, Алан. Интеллектуальное пространство : [англ.] / Алан Стивентон, Стив Райт. — 2006. — ISBN 978-1-84628-002-3. — doi:10.1007/978-1-84628-429-8.
  3. ↑ Конференция по интеллектуальным средам (англ.). Intelligent Environments. Дата обращения: 10 июня 2024.
  4. ↑ 1 2 3 Ли, Джу-Хо; Хасимото, Хидэки (январь 2002). “Интеллектуальное пространство — концепция и содержимое”. Advanced Robotics [англ.]. 16 (3): 265—280. DOI:10.1163/156855302760121936. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  5. ↑ Дроге, Петер. Интеллектуальные среды : [англ.]. — 1997. — ISBN 978-0-444-82332-8. — doi:10.1016/B978-0-444-82332-8.X5000-8.
  6. ↑ 1 2 Сатьянараянан, М. (2001). “Проблемы и перспективы повсеместных вычислений”. IEEE Personal Communications [англ.]. 8 (4): 10—17. DOI:10.1109/98.943998.
  7. ↑ Конференция по интеллектуальным средам (2007) (англ.). IE07. Дата обращения: 10 июня 2024. Архивировано 29 сентября 2013 года.
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 Райт, С.; Стивентон, А. (июль 2004). “Интеллектуальные пространства: видение, возможности и барьеры”. BT Technology Journal [англ.]. 22 (3): 15—26. DOI:10.1023/b:bttj.0000047116.13540.e0. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  9. ↑ Art in the Age of AI: How Tech Is Redefining Our Creativity (англ.), Singularity Hub (6 февраля 2017). Архивировано 11 октября 2025 года. Дата обращения: 10 июня 2024.

Литература

Ссылки

Категории