Бесплатный фрагмент - Искусственный разум. Задача коммивояжера

Введение

Данная, предлагаемая мной любознательному читателю, книга посвящена проблеме перебора в теории алгоритмов, рассматриваемой в дискретной математике.

Эта книга является составной частью серии книг, в которых описывается разработанная мною, согласно философии априоризма И. Канта, модель искусственного разума. Эта модель представляет, из себя имитатор человеческого разума, мышления и является моей авторской работой.

Вопрос о равенстве классов сложности P и NP задач, также известной как проблема перебора, является центральной открытой проблемой в теории алгоритмов уже более четырёх десятилетий.

Если на него будет дан положительный ответ, то это будет означать, что теоретически возможно решать многие сложные задачи значительно быстрее, чем сейчас,

Нерешённость центральной проблемы современной дискретной математики тормозит развитие не только дискретной математики, но тормозит развитие всей математики в целом.

Это касается многих её направлениях исследования математических структур в области алгебры, топологии, геометрии и др.

Отличительной чертой задачи коммивояжера, как и других переборных задач, является довольно простой способ получения их решения. Основной проблемой является доказательство оптимальности решения (нахождение наилучшего решения).

В данной книге рассматривается безпереборный метод точного решения комбинаторных оптимизационных задач (я называю его как эффективный метод комбинаторной оптимизации), который разработан на примере задачи коммивояжера, и которая относится классу NP задач комбинаторной оптимизации.

В настоящее время неизвестны точные эффективные методы решения задач класса NP.

Мне удалось найти, при применении моего эффективного метода комбинаторной оптимизации, косвенный признак оптимальности получаемого решения.

Доказано, что метод, с помощью которого можно эффективно решить одну из задач класса NP, можно применить для решения и других задач класса NP.

В результате моих исследований была найдена определённая зависимость для задачи коммивояжера. Эта зависимость является закономерной, объективной, и представляет найденную мной научную новизну.

Разработанный мной эффективный метод комбинаторной оптимизации, на основании этой зависимости, использующий найденный мной косвенный признак определения наилучшего решения, также может быть применим, для решения различных других задач класса NP.

Я утверждаю, что предположительно мной решена центральная проблема современной дискретной математики, проблема перебора (P versus NP). P = NP.

Предлагаемая мной книга открывает целую серию моих книг, посвящённых разработке машинного антропоморфного искусственного разума («искусственный разум»), как нового научного направления отличного от искусственного интеллекта, сильного или слабого. Эта серия книг не имеет аналогов в научном мире, обладает абсолютной научной новизной и является моей авторской работой.

Искусственный разум

Разработка и создание искусственного разума, подобного человеческому разуму, даст всему человечеству неограниченные возможности.

Искусственный разум будет иметь другую энергетическую основу. Эта энергетическая основа не будет конкурировать с пищевой цепочкой различных биологических существ, включая человека.

Искусственный разум сможет осуществлять свою жизнедеятельность в тех средах, где не может жить человек. Ему не будет требоваться кислород для дыхания. Он может жить практически при любом давлении окружающей среды (от нуля до сотен атмосфер). Его проще защитить от жёсткой радиации.

Искусственный разум сможет напрямую взаимодействовать с компьютерными системами и системами передачи информации.

Искусственный разум может быть наделен органами чувств, которых нет у человека. Спектры этих органов чувств могут быть гораздо шире человеческих (слух в различных диапазонах, зрение в инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском спектре, диапазон обоняния и тактильного ощущения).

Искусственный разум может иметь тело, отличающимся от человеческого тела своим размером, формой, количеством и формой конечностей (манипуляторов).

Тело искусственного разума не будет подвержено старению (их можно менять).

Искусственный разум можно сохранять и восстанавливать при потере, а это практическое бессмертие разума (индивида).

---

Искусственный разум может полноценно существовать в виртуальном мире (матрице).

Искусственный разум может перемещаться в пространстве со скоростью света (между передатчиком и приёмником).

Искусственный разум может функционировать в другой временной шкале (например, ускоренной в несколько раз или наоборот замедленной многократно).

Эти возможности позволят в несколько раз увеличить количество разумных существ в России без проблемы перенаселения, что в свою очередь увеличит интеллектуальный потенциал России и ускорит научный прогресс в России.

Россия сможет активно исследовать космос, заселять новые планеты. Осуществлять далёкие космические экспедиции, проводить переформирование планет для заселения биологическими земными видами.

Искусственный разум поможет поднять уровень жизни людей в России.

Искусственный разум будет способствовать повышению эффективности жизнедеятельности людей в России при использовании огромных природных ресурсов в России и многое другое.

Предлагаемое мной понятие «искусственный разум» основано, в основом, на решении проблемы перебора (P versus NP). P = NP.

Сейчас, под термином «искусственный разум» понимают «искусственный интеллект» как некую интеллектуальную систему или программу, наделённую ограниченными интеллектуальными функциями, способную решать узкий круг задач, т.е. он имеет ограниченную область своего применения.

Между этим определением «искусственный интеллект» и определением «искусственный разум» лежат, по моему мнению, принципиальные различия.

Современный сильный искусственный интеллект, в основном, представляет компьютерную программу, которая способная как бы мыслить и осознавать себя, т.е. осознавать себя как отдельную личность, в частности, понимать собственные мысли подобно человеку.

Искусственный разум, по моему мнению, не программа, а механизм, причём механизм в основном аналоговый. При его разработке основную, определяющую роль должны играть не программисты, а инженеры в различных областях науки и техники. Главная роль должна быть у инженеров по системным технологиям, разработчиков различных аналоговых и цифровых устройств.

Программисты должны играть второстепенную роль, которая, в основном, будет иметь прикладной характер, при физической реализации различных функций искусственного разума.

По моему мнению, современное научное направление под названием искусственный интеллект является тупиковым. Достижения в области искусственного интеллекта могут быть в лучшем случае применимы в искусственном разуме только в качестве дополнения.

Я ввёл понятие по Канту «чистый искусственный разум» как «абсолютный разум» или теоретический по Канту, который присущ не только людям, но и другим разумным существам, как на Земле по Канту, так и во Вселенной.

Я считаю, как и Кант, что мы не можем утверждать, что разумность (как абстрактное метафизическое определение явления в виде человеческого разума) может существовать только в теле человека на планете Земля.

Если задаться вопросом, мог бы человек (разумное существо) появиться в другой среде, в другом теле, с другими физическими законами, возможно в пространстве с другим количеством измерений и т. д. и пр.?

То, в этом случае у нас нет оснований ответить на этот вопрос отрицательно.

Можно предположить, что проявления разумности другого существа были бы во многом иное, чем у человека.

На мой взгляд, явление разумности (как некое абстрактное, неопределённое, но метафизически интуитивно понятное) может существовать в большом спектре возможного существования во Вселенной, а следовательно, его можно считать идеальным по Канту явлением, а именно чистым разумом.

Оно не автономно в полном понимании (ему необходимо по Канту тело). Но тело и его свойства являются только причиной характера проявления разумности, что делает его практическим по Канту, но не определяет его само существование.

Проявление разумности невозможно без существования тела с любыми характеристиками. Другими словами нет допустимых или недопустимых наборов характеристик тела для существования (проявления) разумности.

Исходя из этого, мы можем наблюдать проявления разума только у человека и в той реальности, которую мы имеем.

Но следует сказать, что нельзя сужать явление разумности до этих границ и пытаться создать искусственный разум, имитируя отдельные проявления человеческого разума в виде алгоритмов

В других реальностях во Вселенной проявление разумности может быть другим. Таких вариаций разума может быть бесчисленное множество.

На мой взгляд, создавая алгоритмы для искусственного интеллекта, как слабого, так и сильного, имитирующие отдельные свойства человеческого разума, и объединив их вместе, нельзя создать искусственный разум.

Несмотря на то, что мы выделяем области человеческого мозга и наблюдаем различные функции этих областей, но всё же человеческое мышление, не поддаётся декомпозиции

Не может существовать алгоритма для искусственного разума, так как алгоритм создаётся для решения конкретной задачи и рамки его применения ограничены этой задачей.

Я утверждаю, по Канту, что искусственный разум должен уметь решать любые задачи и даже те, которых не существовало в момент его рождения. Алгоритмический подход не даёт нам такой возможности, так как задача должна быть поставлена до написания алгоритма.

Если говорить в подобном ключе о нейронных сетях, то алгоритм только эмулирует нейронную сеть, в основе которой лежит другая (не алгоритмическая) концепция.

Создание алгоритма эмуляции нейронной сети не определяет то, какие задачи будет решать эта нейронная сеть. Эти задачи будут определяться данными, полученными в процессе её обучения, а структура нейронной сети будет влиять на некую эффективность этой нейронную сеть для определённого класса задач и объёма данных.

Причём различные конфигурации нейронной сети исследуются эмпирическим путём, что говорит о том, что на момент проектирования структуры нейронной сети её эффективность для решения конкретной задачи нельзя определить.

Американский учёный в области искусственного интеллекта Марвен Минский, который является автором этого понятия, в своём интервью проводил параллели между принципом работы мозга и работой компьютера. Он говорил, что невозможно понять, что такое компьютер и как он работает, даже если детально изучить принцип работы транзисторов, из которых состоит компьютер. Таким же образом нельзя понять работу мозга, изучая работу нейронов, дендритов и аксонов.

Мышление или разумность по Канту — это способность проявлять волю в отношении вероятного исхода (результата, следствия) того либо иного события, исходя из субъективного опыта и с целью расширения возможностей своего влияния на них в будущем.

Искусственного интеллект, сильный или слабый не содержит и не может содержать никаких предписаний для способности суждения по Канту. В самом деле, так как он отвлекается от всякого содержания познания, то на ее долю остается только задача аналитически разъяснять одну лишь форму познания в понятиях, суждениях и умозаключениях и тем самым устанавливать формальные правила всякого его применения.

Способность суждения и поучения по И. Канту, есть отличительная черта человеческого разума, которую нельзя воспроизвести никаким искусственным интеллектом. Мы можем дать и как бы вдолбить в программное обеспечение сколько угодно правил искусственному интеллекту, но способность правильно пользоваться ими, ему не присуща.

У искусственного интеллекта нет этой способности. Никакие правила, которые были бы предписаны извне искусственному интеллекту, с целью суждения, не гарантируют его от ошибочного применения их.

Поэтому искусственный интеллект может иметь сколь угодно много превосходных медицинских, юридических, технических, военных, политических правил и др., что сам способен быть хорошим учителем в своей области, и, тем не менее, в применении их легко может впадать в ошибки потому, что ему недостает естественной для человека способности суждения.

Так что он хотя и способен in abstracto усматривать общее, но не может различить, подходит ли под него данный случай in concrete. Единственная, и притом огромная, польза правил, примеров, получаемых извне, именно в том и состоит, что они усиливают искусственный интеллект.

Тупой, глупый или «ограниченный» искусственный интеллект, которому недостает рассудка и выработке собственных понятий, может путём обучения достигнуть даже определённой «учёности» в некоторых областях познания, но эта «учёность» не страхует его от ошибок (возможно весьма трагических).

В предлагаемых в дальнейшем моих книгах по возможности доступно, ясно и вместе с тем строго и систематично излагаются основные понятия и деятельность машинного антропоморфного искусственного разума и его машинной воли.

Я утверждаю, что предлагаемый мной машинный антропоморфный искусственный разум имеет, согласно И. Канта, способность суждения и поучения.

Мною определена методология функционирования машинного антропоморфного искусственного разума и разработана стратегия создания практического машинного антропоморфного искусственного разума.

Главное внимание уделено общему представлению об операциях машинной воли на основе разработанного мною практического правила (практического принципа апперцепции, практического принципа антиципации и метода решения задач комбинаторного типа как способа познания реального мира практическим машинным искусственным разумом).

Логическая схема практического машинного искусственного разума показана в соответствии с некоторыми атрибутами человеческого разума и мышления, согласно теории антропологии разума и мышления великого философа Иммануила Канта, изложенной им в его книгах:

---

• «Критика чистого разума»;

• «Основы метафизики нравственности»;

• «Критика способности суждения»;

• «Критика практического разума».

Мной определён состав машинного мозга по Канту, который включает наряду с разумом, мышлением и рассудком по Канту также интеллект в соответствии с современной точкой зрения на искусственный интеллект.

Также мной показан окружающий мир для метаразума, который включает по Канту внешний мир, реальный мир, внутренний мир метаразума и душу метаразума.

Мной осуществлена попытка показать определение и состав понятия «душа метаразума» т.е. я доказываю простую природу души метаразума, но не души человеческого разума. По Канту, такая моя попытка расширить человеческое знание выходит за пределы всякого возможного опыта. Что, по его мнению, невозможно сделать, и совершенно превосходит его силы.

Кант первым указал на возможность существования на земле других разумных существ, кроме людей. За это его свободомыслие его не один раз критиковали современники, и даже посмеивались над ним, не понимая, чего он подразумевает под другими разумными существами.

По этой, или по другой причине Иммануил Кант никогда не вступал в спор с современниками. Он не оставил учеников.

И. Кант обратился, в своих работах, к последующим поколениям с мыслью о том, чтобы они обратили особое внимании на его новую науку, а именно на науку под названием «метафизика природы», основанную на философском априоризме, в отличии от философии, разработанной великим Исааком Ньютоном, который представлял пространство как математическую абстракцию в виде декартовой системы заполненной эфиром.

Особое внимание Кант уделял своей трансцендентальной логике. Эти его мысли являются актуальными на сегодняшний день.

Предлагаемые мной книги дают общее представление о структуре, понятиях и принципе действия практического машинного искусственного разума.

Они предназначены для всех умных, любознательных и доброжелательно настроенных читателей, интересующихся машинным антропоморфным искусственным разумом, для которого искусственный интеллект является простым дополнением.

В этой серии книг мной будет представлены примеры решения различных переборных задач, модель специализированной параллельной гибридной вычислительной машины, модель разумного поведения, модель антропоморфной машинной платформы, модель метаразума, его начала, основоположения и принципы, а также, собственно, практический машинный искусственный разум.

Вычислительный процесс представлен мной, в основном, в виде аналоговой модели вычислений, позволяющей получать решения почти «мгновенно».

Задача коммивояжёра

Комбинаторная оптимизация (КО) заключается в поиске оптимального решения в конечном множестве решений, то есть комбинаторные задачи можно решить методом полного перебора. Во многих задачах КО полный перебор нереален.

В настоящее время построение точных эффективных методов для труднорешаемых задач КО считается проблематичным и маловероятным. К таким задачам относится задача коммивояжера (ЗК).

Доказано, что она является труднорешаемой и относится к классу NP. Для данного класса задач существующая проблема перебора в теории алгоритмов является открытой. Утверждается, что если будет решена эта проблема, то задачи класса NP можно будет решать с помощью одного единственного эффективного метода, так как эти задачи можно свести друг к другу. Существующие точные методы решения задач КО являются, по сути, методами неявного перебора с экспоненциальной временной сложностью.

К ним относятся:

• метод ветвей и границ;

• метод динамического программирования.

Данные методы являются неэффективными по определению, так как требуют для решения задач КО экспоненциально зависящее от размера задачи время решения. Поэтому для решения задач КО разработаны приближённые эффективные методы.

---

К ним относятся:

• приближённые алгоритмы с гарантированными оценками качества получаемого решения;

• вероятностные алгоритмы.

В данной книге предлагается безпереборный метод точного решения комбинаторных оптимизационных задач. Этот метод вместо перебора осуществляет поиск оптимального решения на основе закономерности, присущей задачам КО и косвенного признака оптимальности, получаемого решения.

Идея метода

ЗК имеет факториальную временную сложность. Число размещений A на графе V. равно