Исследовательская работа

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Курташкинская средняя общеобразовательная школа»
Атюрьевского муниципального района Республики Мордовия







Исследовательская работа «Искусственный интеллект в медицине»





Работу выполнил: Кабанова Марина
ученица 9 класса
Руководитель работы: Анисимова Т.И.
учитель химии и биологии







Наименование работы
Искусственный интеллект в медицине

Статус работы
Исследовательская работа

Аннотация
работы
В работе исследуются способы применения искусственного интеллекта в различных областях медицины

Актуальность работы
Актуальность рассматриваемой темы обусловлена необходимость эффективного использования искусственного интеллекта современной медицине.

Противоречия, решаемые
в работе
В настоящее время наука подошла к такому уровню своего развития, что появилось возможность создания искусственного интеллекта. Но развитие техники и искусственного интеллекта возникают различные дуальные эффекты: искусственный интеллект обеспечивает удовлетворение потребностей человека, но он способен привести к разрушению самого человека

Проблема
работы
Как можно практически применить результаты теоретических исследований искусственного интеллекта в медицине

Гипотеза
работы
Предполагаем, что применение искусственного интеллекта в медицине позволит повысить уровень современной медицины на более высокий.

Цель работы
Выяснить практическое применение результатов теоретических исследований искусственного интеллекта в медицине

Предмет
работы
Величайшие открытия в области искусственного интеллекта.


Задачи работы
1.Изучить материал из разных источников: литература и интернет
2.Исследовать отношение обучающихся к применению искусственного интеллекта в медицине.
3. Сделать выводы своего исследования;
4. Довести результаты своего исследования до учащихся моей школы.


Методы работы
1. Теоретические:
– анализ литературы и изучение Интернет-ресурсов по вопросам искусственного интеллекта и его применения в медицине
2. Эмпирические:
– социологические: опрос учащихся нашей школы их отношения к искусственному интеллекту



Научная
новизна работы
Определяется отсутствием информации о применении искусственного интеллекта в различных областях медицины

Теоретическая значимость
работы
Приблизится к открытию, почувствовать сложность и значимость искусственного интеллекта

Практическая значимость
работы
Расширение знаний учащихся в области величайших открытий в искусственного интеллекта

Сроки и этапы реализации
работы
Январь – май 2016 года

Основные разделы работы
1. Введение:
а) Актуальность проблемы изучения
б) Цели, задачи исследования
2.Свойства искусственного интеллекта
3.История возникновения искусственного интеллекта
4.Современное представление об искусственном интеллекте
5.Практическое применение искусственного интеллекта в различных областях медицины
6.Социологический опрос учащихся 8-11 классов в форме сочинения эссе «Моё отношение к применению искусственного интеллекта в медицине»
Заключение
Выводы
Список использованных источников
Приложения:
1.Сочинение эссе обучающихся

Ожидаемые
конечные
результаты
работы
1. Изучена научная литература по проблеме искусственного интеллекта
2. Вывод по социологическому опросу учащихся 8-11 классов в форме сочинения эссе «Моё отношение к применению искусственного интеллекта в медицине»



Разработчики
Руководитель:
Учитель химии и биологии МБОУ « Курташкинская средняя общеобразовательная школа»
Анисимова Татьяна Ивановна
Исполнитель:
Ученица 9 класса МБОУ « Курташкинская средняя общеобразовательная школа»
Кабанова Марина Васильевна








ВВЕДЕНИЕ
Что такое искусственный интеллект? Сейчас, пожалуй, уже мало кто задается подобным вопросом. В современном времени искусственные интеллектуальные системы используются буквально во всех сферах жизнедеятельности человека. Создание искусственных интеллектуальных систем является одним из перспективных научных направлений. Наблюдается устойчивое увеличение масштабов применения искусственных интеллектуальных систем в повседневной жизни.
Актуальность рассматриваемой темы реферативно - исследовательской работы обусловлена необходимость эффективного использования искусственного интеллекта современной медицине
Выполняя исследовательскую работу, поставила следующую цель:
- выяснить практическое применение результатов теоретических исследований искусственного интеллекта в медицине.
Задачи исследования:
1.Изучить материал из разных источников: литература и интернет
2.Исследовать отношение обучающихся к применению искусственного интеллекта в медицине.
3. Сделать вывод своего исследования;
4. Довести результаты своего исследования до учащихся моей школы.
При выполнение рефератно –исследовательской работы использовались следующие методы:
1. Теоретические:
– анализ литературы и изучение Интернет-ресурсов по вопросам искусственного интеллекта и его применения в медицине.
2. Эмпирические:
– социологические: опрос учащихся нашей школы их отношения к искусственному интеллекту.
Свойства искусственного интеллекта
Искусственный интеллект - одна из новейших наук, появившихся во второй половине 20- ого века на базе вычислительной техники, математической логики, программирования, психологии, лингвистики, нейрофизиологии и других отраслей знания. Задача учёных состояла в том, чтобы построить компьютер, действующий таким образом, что по
3
результатам его работы невозможно было бы отличить его деятельность от деятельности
человеческого разума.
Терпеливо продвигаясь вперёд в своём нелёгком труде, исследователи, работающие в области искусственного интеллекта, обнаружили, что вступили в схватку с весьма запутанными проблемами, далеко выходящими за пределы традиционной информатики.
Выяснилось, что для создания машин, имитирующих работу человеческого мозга, требуется разобраться в том, как действуют миллиарды его взаимосвязанных нейронов. И тогда многие исследователи пришли к выводу, что, пожалуй, самая трудная проблема, стоящая перед современной наукой- познание процессов функционирования человеческого разума, а не просто имитация его работы.
Термин «интеллект» (intelligence) происходит от латинского «intellectus» , что означает ум, рассудок, разум; мыслительные способности человека. В понятии «искусственный интеллект» вкладывают различный смысл- от признания интеллекта у ЭВМ, решающих логические или даже любые вычислительные задачи, до отнесения у интеллектуальным лишь тех систем, которые решают весь комплекс задач, осуществляемых человеком, или ещё более широкую их совокупность.
Характеризируя особенности систем искусственного интеллекта Л.Т.Кузин указывает на их основные свойства:
наличие в них собственной внутренней модели внешнего мира; эта модель обеспечивает индивидуальность, относительную самостоятельность системы в оценке ситуации, возможность семантической и прагматической интерпретации запросов к системе;
способность пополнения имеющихся знаний;
способность к дедуктивному выводу, т.е. к генерации информации, которая в явном виде не содержится в системе; это качество позволяет системе конструировать информационную структуру с новой семантикой и практической направленностью;
умение оперировать в ситуациях, связанных с различными аспектами нечеткости, включая "понимание" естественного языка;
способность к диалоговому взаимодействию с человеком;
способность к адаптации.
Эти характеристики можно сказать точно соответствуют характеристикам интеллекта человека. 4

История становления первых идей об искусственном интеллекте
Технология искусственного интеллекта быстро развивается с 1940 года с появлением вычислительной техники. Для создания искусственного интеллекта требуются два основных фактора: труда ученных и оборудование (компьютер). Первый цифровой электронный компьютер был разработан учеными во второй мировой войне. Первым компьютером с операционной системой было электромеханическое устройство Heath Robinson,которое создали группой Алана Тьюринга в 1940 году для расшифровки немецких сообщений.
В 1957г. Ф. Розенблатт - американский физиолог – предложил структуру перцептрона - модель зрительного распознавания и восприятия Перцептрон – первая нейронная сеть, которая работает на основе правила feedfoward. Перцептрон имитируется процесс распознавания, и работает в двух режимах: режиме обучения или распознавания.
Искусственный интеллект в современном мире
Область искусственного интеллекта является одним из важных направлений в области информатики. Целью искусственного интеллекта является разработка аппаратных и программных средств, и помочь человеку решать свои интеллектуальные задачи с применением ЭВМ на ограниченном естественном языке».
Современные работы в области практического применения искусственного интеллекта ведутся по нескольким основным направлениям:
Распознавание образов. Эта проблема касается распознавания зрительных или звуковых образов, а также других (смешанных) модальностей. Медицинская диагностика, предсказание погоды являются примерами задач распознавания образов. В последнее время основная часть работ в этой области ориентирована на анализ ситуаций (сцен), а не отдельных объектов (например, печатных знаков).
Использование естественного языка. Под этим подразумевается разработка
систем «вопрос-ответ» и систем автоматического перевода.
Экспертные системы. В них воплощаются большие объемы знаний и навыков, присущих эксперту – человеку. Эти системы представляют большую ценность, в частности, в медицинской диагностике, в геологии, а также в некоторых других областях.
5
Инженерия знаний. Эта область не является самостоятельной, но сам термин отражает определенное отношение к тому, каким образом следует осуществлять взаимодействие различных видов знаний в распознавании образов, робототехнике и в экспертных системах, а также включает ту область, в рамках которой ведутся исследования по определению знаний, манипулированию ими и слежению за пополнением и корректировкой знаний.
Моделирование игр. Игры являются хорошей основой для изучения эвристического поиска. Программы ведения игр, несмотря на их простоту, ставят перед исследователями новые вопросы, включая вариант, при котором ходы противника невозможно определенно предугадать. Наличие противника усложняет структуру программы, добавляя в нее элемент непредсказуемости и потребность уделять внимание психологическим и тактическим факторам игровой стратегии.
Доказательство теорем. Данная область перекрывается с определенными областями математики и решением проблем в ряде других областей (например, в робототехнике).
Нейронные сети. В эту сложную область исследований входят такие перспективные методы, как обработка видеоизображений и их преобразование в векторные графические модели, автоматизация построения и анализа объектов. В медицине: обработка медицинских изображений, мониторинг состояния пациентов, диагностика, факторный анализ эффективности лечения, очистка показаний приборов от шумов.
Генетические алгоритмы. С помощью генетических алгоритмов и методик искусственной жизни исследователи вырабатывают новые решения проблем из компонентов предыдущих решений. Генетические операторы, такие как скрещивания или мутация, подобно своим эквивалентам в реальном мире, вырабатывают с каждым поколением все лучшие решения.
Робототехника. Эта сфера представляет непосредственный практический интерес и наглядно демонстрирует возможности.
Практическое применение искусственного интеллекта в медицине
Технологии искусственного интеллекта используется в различных областях. Более подробно, хотела бы акцентировать внимание на применение искусственного
6
интеллекта в медицине.
Один из методов применения искусственного интеллекта в медицине использование нейронных сетей. Нейронные сети применяются для решения задач диагностики, прогнозирования и анализа медицинской информации: в кардиологии – анализ
электрокардиограмм, прогнозирование осложнений инфаркта миакарда и других заболеваний серденчно- сосудистой системы. Идут исследования по применению нейросетей для диагностики злокачественных опухолей, диагностики иммунодефицитных состояний, аллергических и псевдоаллергических реакций. Другим из перспективных направлений является хирургическая техника.  Медицинский робот – робот, который создан для выполнения каких-либо действий, связанных с медициной вообще и здоровьем человека в частности. Роботы-хирурги проводят уникальные операции, которые отличаются низкими кровопотерями, высокими шансами на успешную реабилитацию пациента. Кроме этого, вмешательство роботов-хирургов часто приводит к тому, что пациент меньше времени проводит в стационаре, а значит, к существенной экономии. Вторым направлением, ожидающим вливания со стороны правительства и инвесторов, являются роботизированные конечности, которые позволят вернуть человеку активность и самостоятельность. На рынке уже представлены прототипы подобных устройств, но они требуют доработок и серьезных испытаний. Еще одним важным моментом является создание роботизированных помощников для пожилых людей. Пожилые люди особая группа населения, которая часто нуждается в посторонней помощи. Но найти хорошую санитарку или помощницу по дому достаточно сложно, а содержание домов престарелых часто нерентабельно. Роботизированные помощники с развитым искусственным интеллектом оптимальный вариант, который давно практикуется в Японии.
Медицина и искусственный интеллект тесно связаны. Так, например, нельзя забывать о создании единой информационной базы, которая позволяет врачам получать все
необходимые данные о пациенте, используя специальные гаджеты с искусственным интеллектом.
Кроме этого в медицине для решения проблем многих женщин и мужчин используется экстракорпоральное оплодотворение. В экстракорпоральном оплодотворении используются спермоботы, которые ускоряют способность сперматозоидов двигаться, способствуя оплодотворению яйцеклетки.
Социологический опрос
Для определения отношения людей к применению искусственного интеллекта в
8
медицине, был проведен социологический опрос учащихся 8-11 классов в форме сочинения эссе «Моё отношение к применению искусственного интеллекта в медицине»
В результате опроса были получены следующие выводы:
Учащиеся 8-11 классов нашей школы знакомы понятием искусственный интеллект.
80 % учащихся (17 из 21) участвующих в социологическом опросе выразили положительное отношение к применению искусственного интеллекта в медицине.
Класс
Число обучающихся
За
Против




8
8
6
2




9
8
7
1




10
4
3
1




11
1
1








































































































































Заключение
Сегодня за счет достижений в области искусственного интеллекта создано большое количество научных разработок, которое существенно упрощает жизнь людей. Развитие информационной техники позволило компенсировать человеку психофизиологическую ограниченность своего организма в ряде направлений. Искусственный интеллект и его совершенствование превращают границы сложности, доступные человеку, в систематически раздвигаемые. Это особенно важно в современную эпоху, когда общество
9
не может успешно развиваться без рационального управления сложными и сверхсложными системами. Разработка проблем искусственного интеллекта является существенным вкладом в осознание человеком закономерностей внешнего и внутреннего мира, в их использование в интересах общества и, тем самым, в развитие человека.
По мере развития нейротехнологий и когнитивных технологий будут все больше использоваться прямые интерфейсы мозг-компьютер, чипы и внешние программы (экзокора), дополняющие мозг человека. В то же время, в искусственном интеллекте будут использоваться системы, созданные по аналогии с биологическими нейронными системами. Элементы человеческого интеллекта будут встраиваться в искусственные интеллекты. Загруженные в компьютер личности будут свободно заменять существующие блоки своего сознания на искусственно созданные или эволюционировавшие с помощью генетических алгоритмов (т. е. перепрограммировать себя). Люди и искусственный интеллект будут объединяться в единые системы. Всё это приведёт к стиранию грани между человеческим разумом и искусственным интеллектом. В какой-то момент останутся просто «разумные существа».

Выводы исследовательской работы:
Искусственный интеллект – это машина созданная человеком, для вычисления и применения каких либо решений, на основе полученных данных.
Искусственный интеллект имеет неограниченные сферы применения.
Искусственный интеллект в скором будущем внесет кардинальные изменения существование человечества.







10
Литература
Джордж Ф. Люггер, «Искусственный интеллект. Стратегии и методы решения сложных проблем», Москва, «Вильямс», 2003 г.
Норберт Винер, «Кибернетика», Москва, «Советское радио», 1968 г.
Алексеева И. Ю., «Человеческое знание и его компьютерный образ», Москва, «Наука», 1992 г.
Сотник С. Л., «Экспертные системы. Базовые понятия. Методика построения. Статистический подход», сайт «Искусственный интеллект»,[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

























11












Приложенные файлы


Добавить комментарий