ТЕМА 12 ШТУЧНИЙ ІНТЕЛЕКТ. ЕКСПЕРТНІ СИСТЕМИ УРОК 1 Основні поняття Під штучним Інтелектом розуміється галузь інформатики, яка досліджує методи та способи конструювання автоматичних систем, які здатні виконувати функції різних видів людської діяльності. Діяльність таких автоматичних систем має бути за деякими параметрами кращою за діяльність людини. На сьогодні ще не створені системи, які б виконували деяку людську функцію краще за людину, але в багатьох випадках достатньо, щоб вони цю функцію виконували швидше (наприклад, системи розпізнавання рукописного тексту працюють не дуже надійно, але дуже швидко). Основні сучасні напрями проведення досліджень у царині штучного інтелекту: 1. Створення автоматичних пристроїв, здатних виконувати фізичну роботу (роботів).2. Моделювання творчих функцій: створення мелодій, текстів, розв'язання головоломок, розвиток вміння грати (наприклад, у шахи; деякі комп'ютерні ігри також мають невеликий штучний інтелект, інколи він обігрує недосвідчених гравців). 3. Розробка комплексного інтелектуального інтерфейсу (наприклад, розпізнавання голосових команд, реакція на події голосом). 4. Створення експертних систем. Експертні системи імітують діяльність людини-експерта в деякій предметній галузі.Експертні системи на даний момент є най-значнішим результатом у царині штучного інтелекту. Експертні системи різних галузей знань складають значну частину сучасного програмного забезпечення та використовуються майже в усіх сферах діяльності. Серед експертних систем найбільш поширеними є DENDRAL, GENESIS, MYCIN, MACSYMA, EXPERT. Будь-яка експертна система складається з двох основних частин: бази знань та системи логічного висновку.База знань експертної системи — це сукупність даних об'єктів та понять предметної області, а також інформації про їх поведінку та взаємовідносини.Система логічного висновку аналізує конкретну ситуацію, імітуючи дії людини-експерта в подібній ситуації, та видає логічні висновки або відповіді на поставлені запитання. З урахуванням вищесказаного експертну систему визначають так:Експертна система --це пакет програм, який містить у собі, по-перше, інформацію про об'єкти та поняття предметної області, їх поведінку та взаємовідносини і, по-друге, систему логічного висновку, який призначений для імітації логічної діяльності людини-експерта в цій галузі. У процесі роботи з експертними системами користувач може поповнювати базу знань, підвищуючи тим самим надійність та ефективність системи. Деякі експертні системи можуть самонавчатися на основі самостійно прийнятих вдалих рішень.^ ТЕМА 13 ГЛОБАЛЬНА МЕРЕЖА INТЕРNЕТ ТА її МОЖЛИВОСТІ УРОК 1 Комп'ютерні мережі При фізичному з'єднанні двох або більше комп'ютерів виникає комп'ютерна мережа. Найпростіше з'єднання двох комп'ютерів за допомогою спеціального кабеля для обміну даними називається прямим з'єднанням. Для прямого з'єднання не потрібні інші пристрої чи програмне забезпечення.^ Локальні мережі (LAN — Local Area Network) поєднують групи невіддалених комп'ютерів. Для організації локальної мережі кожний комп'ютер повинен мати мережну плату (через яку і відбувається обмін даними) та відповідне програмне забезпечення. Локальні мережі звичайно з'єднують декілька десятків комп'ютерів. Локальні мережі часто організуються для спільного використання ресурсів: мережних принтерів, жорстких дисків (які в такому разі називаються серверами) тощо.^ Глобальні мережі (WAN — Wide Area Network) поєднують локальні мережі та комп'ютери, що знаходяться на великій відстані один від одного. Для поєднання віддалених комп'ютерів часто використовуються телефонні лінії. Для того щоб зв'язати між собою декілька локальних мереж, що працюють за різними протоколами, використовують спеціальні засоби, які називаються шлюзи. Шлюзи можуть бути як апаратними, так і програмними. Для того, щоб всі комп'ютери мережі могли взаємодіяти один з одним, необхідне дотримання єдиних вимог до способу подання даних, узгодження фізичних пристроїв тощо. Такі єдині вимоги називаються мережними протоколами. Різні локальні мережі можуть працювати згідно з різними мережними протоколами.Історія створення Інтернету Найбільшої популярності та розмірів в наш час набула глобальна мережа Інтернет (від англ. inter— між, net — мережа), яка поєднує декілька десятків мільйонів комп'ютерів по всьому світу.Інтернет — це всесвітня комп'ютерна мережа. Історія створення Інтернету сягає у 1969 рік, коли на кошти Агентства перспективних розробок Міністерства оборони США (DAPRA — Defense Advanced Research Project Agency) була створена комп'ютерна мережа. За ім'ям агентства вона дістала назву ARPANET. Ця мережа пов'язувала декілька великих науково-дослідних та освітніх центрів, її основним призначенням був обмін поштою та науковими даними. Зв'язок між вузлами мережі здійснювався за допомогою спеціальних кабелів, доступ до мережі був обмежений (мережа була таємною). З часу створення мережа невпинно розширювалась за рахунок підключення нових вузлів. На початку 80-х років минулого сторіччя на базі найбільших вузлів було створено декілька регіональних мереж загального використання, за архітектурою схожих на ARPANET. Ці мережі не мали єдиного мережного протоколу до 1983 року, коли був стандартизований протокол TCP/IP, який і досі лежить в основі Інтернету. Цю дату вважають датою народження Інтернету.^ Протокол TCP/IP Фактично TCP/IP — це два мережних протоколи: TCP та IP.Протокол TCP (від англ. Transmission Control Protocol — протокол управління передаванням) управляє процесом передавання інформації. ^ Протокол IP (Internet Protocol — між-мережний протокол) — адресний, він визначає, куди передається інформація. Згідно з протоколом TCP/IP дані розділяються на невеликі пакети, кожний зі своїм номером. До кожного пакета додається інформація, необхідна для його передавання: адреса комп'юте-ра-відправника, адреса комп'ютера-одержувача тощо. Далі пакети надсилаються, причому вони можуть йти різними маршрутами (тими, які на даний момент вільні). Спеціальні комп'ютери-маршрутизатори (англ. router) визначають шлях, яким той чи інший пакет має переходити від одного комп'ютера до іншого. Після доставки пакета до комп'ютера-одержувача перевіряється цілісність пакета. Перед відправкою до кожного пакета додаються так звані контрольні суми, які обчислюються за даними пакета. Після доставки контрольні суми обчислюються знов, і, якщо вони збігаються з початковими, то пакет доставлено без пошкоджень. Якщо якийсь пакет пошкоджено або його не доставлено зовсім, комп'ютер-одержувач вимагає повторної відправки пакета. Для точної доставки пакетів через мережу Інтернет кожному комп'ютеру присвоюється унікальна (тобто таку адресу має тільки він) IP-адреса. IP-адреса займає 4 байти, перші з них називаються мережнилі ідентифікатором (англ. network ID), вони задають адресу (номер) конкретної мережі. Останні байти визначають конкретний комп'ютер в мережі та називаються ідентифікатором комп'ютера (host ID). Використовуються три класи IP-адрес: А, В, С. До класу А належать адреси великих мереж, у них один байт відводиться під мережний ідентифікатор (номери від 1 до 126), три останні — під ідентифікатор комп'ютера. До класу В належать адреси середніх мереж, у-них два байти відводяться під мережний ідентифікатор (перший байт може мати значення від 128 до 191), два останні — під ідентифікатор комп'ютера. До класу С належать адреси невеликих мереж, в них три байти відводяться під мережний ідентифікатор (перший байт може мати значення від 192 до 223), останній — під ідентифікатор комп'ютера.ТЕМА 13 ГЛОБАЛЬНА МЕРЕЖА INТЕРNЕТ ТА її МОЖЛИВОСТІ^ УРОК 2 Принципи функціонування Інтернету За допомогою Інтернету мільйони комп'ютерів поєднуються в єдину комп'ютерну мережу. Але в наш час основна функція Інтернету полягає не в з'єднанні двох конкретних комп'ютерів, а в забезпеченні користувача певною інформацією та послугами. Організувати доступ до всіх послуг Інтернету потужностями домашнього комп'ютера майже неможливо: для цього потрібно багато спеціального апаратного та програмного забезпечення. Користувач домашнього комп'ютера звертається до послуг спеціальної фірми, яка називається провайдером (від англ, provide — забезпечувати). Як правило, з нею укладається договір та виконується фізичне підключення. Провайдер призначає комп'ютеру власну IP-адресу та забезпечує користувача інформацією (інакше кажучи, виконує для нього роль серверу). В такому разі домашній комп'ютер називається клієнтом. Така організація доступу в Інтернет називається технологія клієнт-сервер.Програмою-сервером називається програма, яка надає інформацію та послуги, програма-клієнт їх отримує. Часто сервером називають комп'ютер, на якому працює програма-сервер. Програма-клієнт може бути запущеною на будь-якому комп'ютері, який має необхідне програм-^ Глобальна мережа Інтернет. Основні поняття не забезпечення. Для отримання доступу в Інтернет комп'ютер, на якому працює програма-клієнт, має бути підключений до будь-якого комп'ютера, на якому працює програма-сервер. Для запуску програми-серверу потрібен потужний комп'ютер (зазвичай навіть декілька) для забезпечення доступу в Інтернет та обслуговування клієнтів. Існує три основних способи підключення до провайдера: 1. Через телефонну лінію (комутоване). При цьому способі підключення модем з'єднується з телефонною лінією. Для підключення до Інтернету модем дзвонить за номером провайдера (часто це звичайний абонентський номер) і після того як модем провайдера «бере слухавку», встановлюється зв'язок. Цей спосіб підключення є відносно дешевим, але дуже повільним та ненадійним, тому що звичайно встановлюється така нестабільна схема зв'язку: комп'ютер — телефонна станція — телефонна станція провайдера — провайдер. 2. Через «виділену лінію». Виділена лінія — це кабель, який з'єднує комп'ютер-клієнт напряму з провайдером. Цей спосіб вважається найнадійнішим, але він може бути дуже дорогим, якщо провайдер знаходиться від комп'ю-тера-клієнта на великій відстані. 3. Через радіозв'язок. Цей спосіб дешевший за виділену лінію, якщо провайдер знаходиться далеко, але не такий надійний, бо радіозв'язок залежить від атмосферних явищ (наприклад, якість зв'язку під час грози значно погіршується}. Для користування послугами Інтернету, крім програм, які підтримують протокол TCP/IP, на комп'ютері мають бути встановлені програми, які підтримують прикладні протоколи. Кожна послуга Інтернету має свій прикладний протокол, наприклад поштовий протокол, протокол передавання файлів (FTP — File Transfer Protocol) тощо. Отже, для користування електронною поштою на комп'ютері має бути встановлена програма поштовий клієнт, для передавання файлів — FTP-клієнт і так далі.^ Доменна адреса З наданням IP-адреси кожному комп'ютеру в мережі призначається унікальний номер, за яким цей комп'ютер може бути однозначно встановлений. Але для людини-користувача комп'ютера IP-адреса не є зручною, тому користувачі звичайно працюють з доменними адресами.Доменна адреса — це унікальне ім'я комп'ютера в мережі. Вона складається з частин, розділених крапками. Перша частина — це ім'я комп'ютера в мережі, за ним через крапку йде ім'я мережі. Весь простір адрес Інтернету умовно розбито на області — домени. В свою чергу, ці домени, якщо вони достатньо великі, розбиваються на домени нижчого рівня (піддомени). Ім'я кожного комп'ютера має вигляд: Ім'я комп'ютера.....Домен другого рівня.Домен першого рівня. Останнім записується домен найвищого рівня. Звичайно він визначає країну або тип організації, якій належить комп'ютер. Для доменів всіх країн установлені скорочені дволітерні назви, наприклад: иа — Україна, ги — Росія, us — США, uk — Великобританія, ge - - Німеччина, fr -Франція. Домени типів організацій звичайно мають три літерні скорочення: com — комерційні організації, net — провайдери послуг Інтернету, edu — освітні заклади, gov — урядові організації. Домени другого рівня та нижче звичайно визначають організацію чи мережу, якій належить комп'ютер. Ім'я комп'ютера визначає конкретний комп'ютер у мережі, воно має бути уніка- льним тільки в цій мережі, тобто в різних доменах дозволяється існування комп'ютерів з однаковими іменами. Приклади доменних адрес: education.gov.ua microsoft.com my_computer.kiev.ua Для забезпечення зв'язку при передаванні інформації доменні адреси перетворюються на IP-адреси. Таблиці відповідності IP- та доменних адрес зберігаються на спеціальних серверах, які називаються DNS-серверами (від англ. Domain Name System — система доменних імен). Такі сервери розташовані по всій мережі Інтер-нет, кожний з них зберігає інформацію про велику кількість імен комп'ютерів і за допомогою спеціальних алгоритмів здатний швидко перетворити доменну адресу на IP-адресу. Якщо DNS-сервер не знайде доменну адресу, він звернеться до найближчого сусіднього DNS-серверу і так далі. Звичайно процес відшукання потрібної адреси займає декілька секунд.ТЕМА 13 ГЛОБАЛЬНА МЕРЕЖА INТЕРNЕТ ТА її МОЖЛИВОСТІ^ УРОК 3 ПОСЛУГИ ІНТЕРНЕТУ Термінальний режимТермінальний режим (Telnet) — це служба віддаленого управління комп'ютером. Історично це одна з перших служб Інтернету. Після підключення до віддаленого комп'ютера по протоколу служби Telnet можна керувати його роботою (в межах допуску, який встановлений на тому комп'ютері). Таке управління називається термінальним або консольним. У наш час необхідність у термінальному режимі скорочується, але служба Telnet в Інтер-неті все ще існує. Часто протоколи Telnet використовують для дистанційного управління віддаленими пристроями (наприклад, телескопом у відкритому космосі тощо) та для доступу до відкритих сховищ даних (каталоги бібліотек, дошки об'яв тощо).^ Електронна пошта Історично електронна пошта (e-mail) — це одна з перших служб Інтернету, вона активно використовується і в наш час. Забезпеченням електронної пошти в Інтернеті займаються спеціальні поштові сервери. Поштові сервери отримують повідомлення від своїх клієнтів та відправляють їх (можливо, через інші сервери) до поштових серверів адресатів, де ці повідомлення нагромаджуються. Коли адресат встановлює зв язок зі своїм сервером, він дістає можливість прочитати свою кореспонденцію. Поштова адреса в Інтернеті звичайно складається з двох частин, розділених знаком «@» (читається «ет», або в країнах СНД «собака»): Ім'я користувача @ їм 'я комп'ютера В Інтернеті кожне повідомлення складається з двох частин: заголовка та тіла. Заголовок повідомлення містить службову інформацію (адресу, час відправлення тощо). Тіло містить звичайний текст в ASCII-кодах. Для того щоб переслати разом з письмовим повідомленням фо-рматовані документи, графічні зображення, звукові файли, їх необхідно додати до тіла повідомлення. Більшість сучасних поштових програм обмінюються повідомленнями в кодуванні МІМЕ (Multipurpose Internet Mail Extensions — багатоцільові розширення пошти Інтернету). Це універсальна система кодування поштових повідомлень, яка дозволяє додавати до текстових повідомлень будь-яку графічну, звукову та іншу інформацію. Поштова служба ґрунтується на двох протоколах: SMTP та РОРЗ. За першим протоколом здійснюється відправлення кореспонденції з ком-п'ютера на сервер, за другим — одержання повідомлень. Для роботи з електронною поштою існує багато поштових програм: Microsoft Outlook, The Bat!, Eudora та інші.^ Списки розсиланняСписки розсилання (Mail list) — це спеціальні тематичні сервери, які збирають інформацію з певних тем та передають їх своїм клієнтам у вигляді повідомлень електронної пошти. Для використання послуг списку розсилання його треба передплатити. Послуги більшості списків розсилання безкоштовні, вони отримують кошти через рекламу, яка звичайно додається до їх повідомлень. Служби списків розсилання ґрунтуються на електронній пошті, тому спеціального програмного забезпечення, крім поштового клієнта, для них не потрібно. Приклади списків розсилання: програми телепередач, огляди літературних новинок, інформація для абітурієнтів освітніх закладів тощо.^ Служба телеконференцій Служба телеконференцій (Usenet) схожа на циркулярну електронну пошту, коли повідомлення розсилаються одразу великій групі абонентів (такі групи називаються телеконференціями). Повідомлення, які спрямовуються на сервер групи новин, відправляються з нього на всі сервери, з якими він зв'язаний, і так далі. На кожному з серверів таке повідомлення зберігається деякий час (звичайно тиждень), так щоб кожний бажаючий міг з ним ознайомитися. Відомо, що кожного дня в світі створюється близько мільйона повідомлень для груп новин. Кожне з повідомлень спрямовується в свою тематичну групу. Вся система телеконференцій розбита на тематичні групи, в наш час їх налічується понад п'ятдесят тисяч. Часто на конференціях здійснюється попереднє відсіювання некорисної інформації, яка не стосується теми конференції (рекламна тощо). Ці конференції називаються такими, що модеруються (від англ. moderation — модерація, стримування, регулювання). Інколи модератором є програма, тоді говорять про автоматичну модерацію. Для роботи зі службою телеконференцій існують спеціальні клієнтські програми, наприклад Microsoft Outlook Express.^ Служба World Wide WebWorld Wide Web (скорочено WWW) — це єдиний інформаційний простір, який складається із взаємопов'язаних електронних документів. Таких документів на сьогодні налічується при- близно мільярд. Ці електронні документи зберігаються на спеціальних Web-серверах. Окремі документи, які складають простір WWW, називаються Web-сторінками. Групи тематично близьких Web-сторінок називаються Web-вузлами (жаргонна назва Web-сайт або просто сайт). Один Web-сервер може містити багато Web-вузлів, кожний з яких займає окрему папку на жорсткому диску серверу. Від звичайних документів Web-сторінки відрізняються тим, що вони оформлені без визначення конкретного комп'ютера, на якому їх будуть переглядати. При їх створенні невідомі розміри екрана, палітра, операційна система тощо. Оформлення Web-сторінок відбувається саме в час їх перегляду на комп'ютері клієнта відповідно до настанов цього комп'ютера. Програми для перегляду Web-сторінок називаються оглядачами, або програмами-броузе-рами. Броузер виконує відображення Web-сторінки на екрані комп'ютера відповідно до команд, які автор документа помістив у його текст. Такі команди називаються теги. Правила запису тегів установлені спеціальною мовою, близькою до мов програмування — HTML (див. далі). Таким чином, Web-документ є звичайним текстовим документом, який розмічений тегами HTML. Такі документи також називають HTML-документами. При відображенні HTML-документа на екрані за допомогою броузера теги не відображаються, користувач бачить тільки текст, оформлення якого задається тегами. Існують також спеціальні теги для вставляння графічних та мультимедійних об'єктів. Останнім часом у Web-сторінках широко використовуються активні компоненти. Ці об'єкти містять не тільки дані, але й програмний код. Активні компоненти при відображенні на екрані виконують роботу відповідно до вбудованої програми. Засобом зв'язування Web-сторінок є гіперпо-силання. Гіперпосилання також установлюються за допомогою тегів. При виборі гіперпосилання, наприклад за допомогою маніпулятора «миша», в мережу посилається запитання на пошук нової Web-сторінки, яка відображається в тому самому або іншому вікні. Унікальна адреса кожної Web-сторінки в мережі задається уніфікованим ідентифікатором ресурсу у стандарті URL (від англ. ^ Uniform Resource Locator — уніфікований локатор ресурсів). Адреса URL складається з трьох частин: схема, хост, шлях.Схема вказує на протокол, який використовується для доступу до ресурсу. Звичайно в Інтерне-ті використовується протокол HTTP (від англ. HyperText Transfer Protocol — протокол передавання гіпертексту). Після назви протоколу ставиться двокрапка та дві нахилених риски «://».^ Хост — це доменна адреса комп'ютера, на якому знаходиться ресурс.Шлях — це повний шлях до файла, в якому зберігається документ. Наприклад: http://www.abc.com/main/ де схема «http://», хост «www.abc.com>>, шлях «/main/». Шлях не є обов'язковим елементом URL. Кожний Web-вузол звичайно має початкову (головну) сторінку, яка відкривається, якщо не вказати шлях до документа. Звичайно початкова сторінка містить гіперпосилання на всі Web-сторінки вузла. Для спрощення пошуку необхідної інформації в Інтернеті існують спеціальні Web-вузли, які містять в основному гіперпосилання на інші сторінки. Такі вузли називаються пошуковими системами. В Інтернеті існує декілька типів пошукових систем, найбільш поширеними з них є пошукові покажчики, пошукові каталоги та стекові покажчики. Принцип роботи пошукових покажчиків такий: після підключення до пошукової системи треба набрати у полі пошуку слово або декілька. Після цього система видає список гіперпо-силань до Web-сторінок, на якому зустрічаються введені слова. Звичайно пошукові системи видають список таким чином, що спочатку йдуть гіперпосилання сторінок, на яких введені слова зустрічаються частіше. Принцип роботи пошукових каталогів такий: після підключення до пошукової системи треба вибрати тему, яка цікавить користувача. Далі в темі можна вибрати підтему і так далі, доки не будуть знайдені конкретні гіперпосилання на конкретні документи.^ Стекові системи за принципом дії нагадують пошукові каталоги. По кожному з розділів стекова система обчислює кількість звернень до кожного документа, так що стає очевидною його популярність.^ Служба передавання файлівСлужба передавання файлів (FTP - - File Transfer Protocol — протокол передавання файлів) займається пересиланням через Інтернет файлів, звичайно великих розмірів. Служба FTP має свої сервери в Інтернеті, на яких зберігаються великі архіви даних. Для роботи з серверами FTP може бути встановлено спеціальне програмне забезпечення, але звичайно програ-ми-броузери мають вбудовані можливості по передаванню файлів.^ Служба IRCСлужба IRC (Internet Relay Chat) призначена для прямого спілкування декількох користувачів у режимі реального часу. Службу IRC називають ще чат-конференціями, або просто чатом. На відміну від телеконференцій, у яких спілкування учасників є відкритим для всього світу, в службі IRC спілкування здійснюється по закритому каналу. Кожний користувач може створити власний канал та запросити в нього учасників бесіди або приєднатися до одного з відкритих вже каналів. Існує декілька клієнтських програм, які підтримують службу IRC, найбільш популярна з них — mire.