Занимательная информатика. Искусственный интеллект. Манга

Занимательная информатика
Искусственный интеллект

Манга 

坂本 真樹 / 著
澤田 様 / 作画

人工知能 が  
ほぼほぼ わかる本

Конечно, с одной 

стороны ии 

отнимает работу 

у людей, но...

Отныне кофе, который 
Отныне кофе, который 
я приготовил, станет 
я приготовил, станет 
началом истории...
началом истории...

Информация, получаемая  
с помощью пяти органов чувств

Данные

Зрение
Слух

Обоняние

Осязание
Вкус

И

И 

5
го 

уро

вня

?!

сглотнула...
сглотнула...

урчит  
урчит  

в      животе
в      животе

пых
пых
пых
пых

пых
пых

пшш
пшш

Конечно, с одной 

стороны ии 

отнимает работу 

у людей, но...

Отныне кофе, который 
Отныне кофе, который 
я приготовил, станет 
я приготовил, станет 
началом истории...
началом истории...

Информация, получаемая  
с помощью пяти органов чувств

Данные

Зрение
Слух

Обоняние

Осязание
Вкус

И

И 

5
го 

уро

вня

?!

сглотнула...
сглотнула...

урчит  
урчит  

в      животе
в      животе

пых
пых
пых
пых

пых
пых

пшш
пшш

О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н А Я  М АН ГА
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВЕННЫЙ  
ИНТЕЛЛЕКТ

Сакамото Маки

Художник Савада

Перевод

С. Л. Плехановой

Москва 
ДМК Пресс, 2023

УДК 004.04
ББК 32.372
 
С15

Сакамото Маки
С15 Занимательная информатика. Искусственный интеллект. Манга / Сакамото 
Маки (автор), Савада (худ.); пер. с яп. С. Л. Плехановой. — М.: ДМК Пресс, 
2023. — 188 с. : ил. — (Серия «Образовательная манга»). — Доп. тит. л. яп. 

 
ISBN 978-5-93700-115-3

Маки Сакамото, преподавательница университетского курса по искусственному интеллекту (ИИ), приветствует нового студента: это высокофункциональный робот, который хочет разобраться, как он устроен. Вместе с ним читатель 
узнает, когда появился искусственный интеллект и как он обучается, что такое 
нейронные сети, как работает глубокое обучение и в каких областях на сегодняшний день применяется ИИ – от игр и медицины до автоматизированных 
разговорных систем, музыки и живописи.
Материал изложен просто и доступно – для чтения не требуется специальной 
технической подготовки. Манга будет интересна всем, кто интересуется искусственным интеллектом и современными технологиями.

УДК 004.04
ББК 32.372

Manga Jinkou Chinou ga hobohobo wakaru hon (Manga Guide: Artificial Intelligence)
By Maki Sakamoto (Author), Sawada (Illustrator)  
and TREND-PRO Co., Ltd. (Producer)
Published by Ohmsha, Ltd.
Russian language edition copyright © 2022 by DMK Press

Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена 
в любой форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая 
фотографирование, ксерокопирование или иные средства копирования или сохранения информации, без письменного разрешения издательства.

ISBN 978-4-274-22050-0 (яп.)  
 Copyright © 2019 by TREND-PRO Co., Ltd.
ISBN 978-5-93700-115-3 (рус.) 
© Издание, перевод, ДМК Пресс, 2022

Предисловие
Предисловие

За последние несколько лет было опубликовано большое количество книг, 
касающихся искусственного интеллекта. Похоже, такие книги довольно 
популярны по всему миру и неплохо продаются. Поэтому я думала, что 
уже поздновато писать об искусственном интеллекте, и точно не хотела писать об этом общую книгу. В это время из редакции Ohmsha, с которой 
я работала над другим проектом, поступило следующее предложение: «Поскольку вы являетесь членом редакционной коллегии журнала, издаваемого Японским обществом искусственного интеллекта, почему бы вам, Сакамото-сэнсэй, не написать книгу исключительно по-своему, как сможете 
только вы?» Я не могу отказать, когда меня просят (когда это, конечно, физически возможно), и я привыкла считать, что такие возможности посылаются свыше, поэтому с благодарностью приняла предложение.
Первое, что пришло мне в голову при словах «Написать книгу исключительно по-своему», – это сделать книгу на основе своих статей, получивших приз Японского общества искусственного интеллекта в 2014 году, 
а именно «Система оценки мгновенного впечатления от ономатопеи» (Журнал общества искусственного интеллекта, т. 29, № 1) и «Система, генерирующая ономатопеи, соответствующие эмоциональному впечатлению пользователя» (Журнал общества искусственного интеллекта, т. 30, № 1). Однако 
я решила, что это будет уже похоже на одержимость, и попробовала изменить направление книги на более ознакомительное.
До того я читала профессиональную литературу по искусственному интеллекту, в данном же случае я решила изучить вводную литературу, чтобы 
понять, какие книги на эту тему издаются в мире. В результате у меня сложилось впечатление, что вводные книги, которые должны бы быть легко 
понятными, оказываются довольно сложными для обычных людей. На самом деле я слышала, как люди говорили, что искусственный интеллект 
у них ассоциируется с чем-то сложным, так что у них даже не возникает 
желания попытаться понять его. Поэтому я написала эту книгу с намерением сделать ее интересной и простой для понимания. 
Эта книга создавалась с целью, чтобы ее было интересно читать даже 
тем, кто ничего не знает об искусственном интеллекте. Я бы хотела, чтобы 
эту книгу читали люди всех возрастов: и старшеклассники, чья карьера еще 

 
V

впереди; и гуманитарии, которые интересуются искусственным интеллектом; и студенты, начинающие изучать информационные технологии в технических вузах; и офисные работники, которые не могут игнорировать существование искусственного интеллекта; и те люди, которым небезразлично будущее наших детей, которым предстоит жить в обществе, неразрывно 
связанном с искусственным интеллектом; и пожилые люди, которые хотят 
продолжать вести активный образ жизни.
Хотя я начала эту книгу с целью сделать ее легкой и увлекательной, все 
же мне не удалось избежать специализированных технических тем вроде 
глубокого обучения, поэтому глава 3 получилась довольно сложной. Эта 
часть оказывается самой сложной в любой вводной книге, заставляя авторов этих книг проливать слезы. Так, проливая слезы, я отправила черновик 
в издательство Ohmsha, но благодаря их понятным иллюстрациям впечатление стало совсем другим. За что я им очень благодарна.
На этапе корректуры я попросила господина Кавасиму Такуя, который 
в этом году отвечал за выпускные исследования с использованием глубокого обучения в нашей лаборатории, прочитать книгу и высказать свое мнение, указав на непонятные и сомнительные места. Я очень ему благодарна, 
что он нашел возможность прочитать книгу перед самым выпуском, когда 
ему было совсем не до того. 
Наконец, я хотела бы поблагодарить всех сотрудников издательства 
Ohmsha, которые смогли осуществить проект в столь короткое время, 
а также господина Саваду из офиса sawa за прекрасные иллюстрации.
Я очень надеюсь, что благодаря этой книге увеличится число людей, интересующихся искусственным интеллектом.
Сакамото Маки
Март 2017

VI

содержание
содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................V

СОДЕРЖАНИЕ .....................................................................................VII

Глава 1. ЧТО ТАКОЕ ИСКУССТВЕННЫЙ 
ИНТЕЛЛЕКТ? .............................................................................................1

1.1. Когда появился искусственный интеллект? ................................2
Человеческий интеллект? Искусственный интеллект?...........3
Кто из них человек? Тест Тьюринга................................................4
Одинокий искусственный интеллект? ...........................................6
Разница между человеком и искусственным интеллектом ....7
Следом за возможностями компьютеров ......................................9
История ИИ (Дартмутский семинар) .............................................10
История ИИ (первый бум ИИ) .......................................................... 11
История ИИ (второй бум ИИ) ...........................................................13
И вот сейчас третий бум ИИ! ...........................................................15
1.2.  Это искусственный интеллект? ......................................................16
Разница между искусственным интеллектом и роботом ......17
Исследование роботов? Исследование искусственного 
интеллекта? ...........................................................................................19
Так нужно ли искусственному интеллекту тело? ................... 20
Искусственный интеллект 1-го уровня ....................................... 23
Искусственный интеллект 2-го уровня ....................................... 24
Искусственный интеллект 3-го уровня ....................................... 26
Искусственный интеллект 4-го уровня, слабый 
искусственный интеллект ............................................................... 27
Искусственный интеллект 5-го уровня, сильный 
искусственный интеллект ............................................................... 28
1.3.  Искусственный интеллект превосходит человека? ...............30
Что такое сингулярность? .................................................................31
Сингулярность опасна? Или не опасна? .................................... 32
Как создать сильный искусственный интеллект? ................... 33
Возможна ли гибель человечества из-за ИИ? ..........................34

VII

Как изменится наше будущее с искусственным 
интеллектом? ....................................................................................... 36
Профессии, которые исчезнут в будущем?! .............................. 37
Профессии, которые останутся в будущем?! ............................ 39

Глава 2. ЧТО ЛЕГКО, А ЧТО ТРУДНО ВВЕСТИ 
В ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ .......................................41

2.1.  Что легко ввести в искусственный интеллект ......................... 42
Любую информацию из веба можно ввести ............................ 43
Данные в цифровом формате из 0 и 1 ........................................44
Разные типы данных (текстовые, движущиеся  
изображения, звуковые) ....................................................................46
Введение визуальной информации в компьютер ...................48
Эволюция цифровой камеры......................................................... 49
С ростом количества пикселей возможности камер  
превысят возможности человека?! ...............................................50
Данные, используемые во всем мире ..........................................51
Кампания по распознаванию образов, ILSVRC ........................ 52
Ввод в компьютер аудиоинформации ........................................54
Распознавание речи с использованием двух микрофонов ....55
Несколько микрофонов ....................................................................56
Как преобразовать голос в текст? .................................................58
Акустическая модель, языковая модель ....................................60
2.2.  Что трудно ввести в искусственный интеллект ....................... 62
Трудно понять смысл... ..................................................................... 63
Что такое семантическая сеть? ......................................................64
Можно ли дать ответ, не понимая смысла?! ............................. 65
Что такое латентно-семантический анализ? ............................ 67
Причины прекращения проекта Todai robot project .............. 67
Чтобы стать умным, нужны все пять чувств? ............................ 69
Вкус для искусственного интеллекта? ........................................ 70
Обоняние для искусственного интеллекта? ............................. 70
Что будет с запахами в дальнейшем? ......................................... 72
Осязание для искусственного интеллекта ................................ 73
Реализовать осязание трудно! ........................................................ 74

Глава 3. КАК ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ 
ОБУЧАЕТСЯ, ИСПОЛЬЗУЯ ИНФОРМАЦИЮ? ...............77

3.1.  Что такое машинное обучение? ..................................................... 78
Хочу обучить машину (компьютер)! ............................................. 79
Что такое обучение с учителем? ...................................................80
Задача классификации «Выявление спама в почте» ........... 82
Задача регрессии «Прогнозирование значений» ...................84

VIII

Найдем идеальную линию (функцию)! .....................................85
Не допускайте переобучения! ........................................................88
Что такое обучение без учителя? ..................................................90
Попробуем выделить группы! ....................................................... 92
Метод классификации k-средних (k-means)  ............................94
Обучение с подкреплением, метод кнута и пряника .............95
3.2.  Что такое нейронная сеть? ............................................................... 97
Мозг состоит из нейронов ...............................................................98
Устройство искусственного нейрона ......................................... 100
Веса, важность и надежность ........................................................ 102
Правило обучения Хебба ............................................................... 103
Что такое перцептрон? .................................................................... 104
Нельзя разделить одной линией (линейно)! .......................... 105
Метод обратного распространения ошибки ............................ 106
Чтобы уменьшить ошибку, настраиваем веса!......................... 108
Если увеличить количество слоев... не доходит  
до конца? ..............................................................................................110
Преимущества метода опорных векторов ................................110
Компромисc между переобучением и обобщением .............112
3.3. Что такого выдающегося в глубоком обучении? ...................113
День, когда глубокое обучение получило всеобщую 
известность .......................................................................................... 114
Самостоятельно определяет количество признаков! ...........115
В глубоком обучении не менее четырех слоев ......................116
Автокодировщик, вход и выход одинаковы? ........................... 117
Почему вход и выход одинаковы? .............................................118
Все ближе к человеку?.. .................................................................. 120
Методики глубокого обучения .................................................... 120
3.4. Топ-3 искусственного интеллекта. Что такое  
 
генетический алгоритм? .................................................................124
Топ-3 ИИ по пунктам  ..................................................................... 125
В основе теория эволюции Дарвина ......................................... 125
Применение генетического алгоритма .................................... 126

Глава 4. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО 
ПРИМЕНЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО  
ИНТЕЛЛЕКТА ......................................................................................129

4.1.  Развитие ИИ на примере его практического  
 
применения в играх ........................................................................ 130
История развития ИИ в области игр .......................................... 130
Человек vs ИИ. Шахматы ............................................................... 132
Человек vs ИИ. Сёги ..........................................................................133
Человек vs ИИ. Го ............................................................................. 134

IX

4.2. Примеры практического применения ИИ  
 
для изображений , вызвавшие третий бум  
 
искусственного интеллекта .......................................................... 136
Коты от Google ................................................................................... 136
Эволюция распознавания изображений ................................... 138
Применение в медицине (лаборатория Сёно-сэнсэй) ........ 139
Применение в медицине (выявление меланомы) ............... 140
Применение в медицине (обнаружение рака) ......................... 141
Увеличение точности диагнозов .................................................142
Насколько автоматизированные? ................................................143
4.3. Применение нашумевшего ИИ  
 
для автоматизированного вождения ..........................................143
Что нужно для реализации автоматизированного  
вождения? ............................................................................................145
Процедура обучения автоматизированному вождению ..... 146
Что нужно для оценки местоположения и ситуации ............147
Расследование причин в случае аварии... ................................149
4.4. Примеры практического использования  
 
разговорного ИИ ............................................................................... 150
Что нужно, чтобы вести диалог с компьютером.................... 150
Обладающий знаниями разговорный ИИ ................................ 152
Не обладающий знаниями разговорный ИИ .......................... 154
Три типа техники для генерации разговора ........................... 155
Как сделать разговор естественным? ........................................ 156
4.5. Применение генетического алгоритма для ономатопеи .... 158
Близкая людским сердцам ономатопея ................................... 158
Система, создающая ономатопею .............................................. 159
Близкая людским сердцам ономатопея ................................... 160
Что происходит в процессе оптимизации ...............................162
Устройство системы генерации ономатопеи ......................... 164
Получившаяся ономатопея ........................................................... 166
4.6. Примеры практического использования ИИ в искусстве .... 168
ИИ в искусстве. Новеллы .............................................................. 168
Проекты ИИ для создания новелл ..............................................170
ИИ в искусстве. Картины .................................................................172
ИИ в искусстве. Музыка ...................................................................174

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .....................................................................................175

X