Алексей Ивахненко - Alexey Ivakhnenko

Алексей Ивахненко
Алексей Ивахненко, Киев 1967.jpg
Родившийся
Алексей Григорович Ивахненко

( 1913-03-30 ) 30 марта 1913 г.
Умер 16 октября 2007 г. (2007-10-16) (94 года)
Национальность украинец
Альма-матер Ленинградский электротехнический институт ( магистр )
Известен Групповой метод обработки данных ,
глубокое обучение ,
индуктивное моделирование
Награды Заслуженный деятель науки СССР,
две Государственные премии СССР.
Заказать дружбу народов rib.png DistinguishedLabourRibbon.png RibbonLabourDuringWar.png
Научная карьера
Поля Искусственный интеллект ,
машинное обучение ,
информатика
Учреждения Институт кибернетики им. Глушкова великобритания ,
Киевский электротехнический институт ,
Киевский политехнический институт ( д.э.н. )
Тезис Теория комбинированных систем автоматического управления электродвигателями   (1954 г.)
Известные студенты Кунцевич В.М., Костюк
В.И., Иваненко В.И., Васильев В.И.,
Павлов О.А.

Алексей Ивахненко ( украинский : Олексій Григо́рович Іва́хненко ); (30 марта 1913 - 16 октября 2007) был советским и украинским математиком, наиболее известным разработчиком группового метода обработки данных (GMDH), метода индуктивного статистического обучения, за который его иногда называют «отцом глубокого обучения». ".

ранняя жизнь и образование

Алексей родился в Кобелякском , Полтавской губернии в семье учителей. В 1932 году окончил электротехнический техникум в Киеве и два года проработал инженером на строительстве большой электростанции в Березниках . Затем, в 1938 году, после окончания Ленинградского электротехнического института , Ивахненко во время войны работал во Всесоюзном электротехническом институте в Москве . Там он исследовал проблемы автоматического управления в лаборатории под руководством Сергея Лебедева .

После возвращения в Киев в 1944 году он продолжил исследования в других учреждениях Украины. В том же году он получил степень доктора философии. степень, а затем, в 1954 г., получил докторскую степень. степень. В 1964 году он был назначен заведующим отделом комбинированных систем управления Института кибернетики. Одновременно работал сначала преподавателем, а с 1961 года профессором кафедры автоматического управления и технической кибернетики Киевского политехнического института .

Исследование

Ивахненко известен как основоположник индуктивного моделирования, научного подхода, используемого для распознавания образов и прогнозирования сложных систем. Он использовал этот подход при разработке группового метода обработки данных (GMDH). В 1968 году в журнале «Автоматика» была опубликована его статья «Групповой метод обработки данных - конкурент метода стохастической аппроксимации», положившая начало новому этапу в его научной деятельности. Он руководил разработкой этого подхода с профессиональной командой математиков и инженеров в Институте кибернетики.

Групповой метод обработки данных

Метод GMDH представляет собой уникальный подход к решению проблем искусственного интеллекта и даже новую философию научных исследований , которые стали возможны с использованием современных компьютеров. Исследователь может не придерживаться в точности традиционного дедуктивного способа построения моделей «от общей теории - к конкретной модели»: наблюдение за объектом, изучение его структуры, понимание принципов его действия, разработка теории и тестирование модели объекта. Вместо этого предлагается новый подход «от заданных данных - к общей модели»: после ввода данных исследователь выбирает класс моделей, тип генерации моделей-вариантов и устанавливает критерий выбора модели. Поскольку большая часть рутинной работы переносится на компьютер, влияние человеческого фактора на объективный результат сводится к минимуму. Фактически, этот подход можно рассматривать как одну из реализаций тезиса об искусственном интеллекте, в котором говорится, что компьютер может выступать в качестве мощного советника для людей.

Развитие GMDH состоит из синтеза идей из разных областей науки: кибернетической концепции « черного ящика » и принципа последовательного генетического отбора попарных признаков , теорем Геделя о неполноте и принципа Габора «свободы выбора решений». в Адемар в неправильности и в Бере принцип внешнего дополнения.

GMDH - оригинальный метод решения задач структурно-параметрической идентификации моделей экспериментальных данных в условиях неопределенности . Такая проблема возникает при построении математической модели , аппроксимирующей неизвестный образец исследуемого объекта или процесса. Он использует информацию о нем, которая неявно содержится в данных. GMDH отличается от других методов моделирования активным применением следующих принципов : автоматическое построение моделей, неубедительные решения и последовательный отбор по внешним критериям для поиска моделей оптимальной сложности. В нем использовалась оригинальная многослойная процедура автоматического построения структуры моделей, имитирующая эволюционный процесс биологического отбора с учетом попарно следующих друг за другом признаков. Такая процедура в настоящее время используется в сетях глубокого обучения . Для сравнения и выбора оптимальных моделей используются два или более подмножества выборки данных. Это позволяет избежать предварительных предположений, поскольку деление выборки неявно признает различные типы неопределенности во время автоматического построения оптимальной модели.

В начале 1980-х годов Ивахненко провел органическую аналогию между проблемой построения моделей для зашумленных данных и сигнала, проходящего через канал с шумом . Это позволило заложить основы теории помехоустойчивого моделирования. Главный результат этой теории состоит в том, что сложность оптимальной прогнозной модели зависит от уровня неопределенности данных: чем выше этот уровень (например, из-за шума), тем проще должна быть оптимальная модель (с меньшим количеством оцененных параметров). Это положило начало развитию теории GMDH как индуктивного метода автоматической адаптации оптимальной сложности модели к уровню информации в нечетких данных . Поэтому GMDH часто считают оригинальной информационной технологией для извлечения знаний из экспериментальных данных .

Полученные результаты

Наряду с GMDH Ивахненко разработал следующий набор результатов:

  • Новые принципы автоматического регулирования скорости вращения электродвигателей переменного тока и асинхронных электродвигателей .
  • Теория инвариантных систем адаптивного управления с компенсацией измеряемых возмущений. Он разработал принцип косвенного измерения возмущений, названный «дифференциальной вилкой», который позже использовался на практике.
  • Принцип комбинированного управления (с отрицательной обратной связью для контролируемых переменных и положительной обратной связью для контролируемых возмущений). Ряд таких систем для регулирования скорости электродвигателей был реализован на практике. Тем самым доказана практическая осуществимость инвариантных условий в комбинированных системах управления, объединяющих преимущества закрытых систем управления по отклонению (высокая точность) и открытых систем (производительность).
  • Непоисковые крайние регуляторы на основе распознавания ситуаций.
  • Принцип самообучающегося распознавания образов. Сначала это было продемонстрировано в когнитивной системе «Альфа», созданной под его руководством.
  • Основа для построения устройств кибернетического предсказания.
  • Теория самоорганизации моделей по экспериментальным данным.
  • Метод управления с оптимизацией прогноза.
  • Помехоустойчивые принципы робастного моделирования данных с шумами.
  • Принцип построения самоорганизующихся сетей глубокого обучения.
  • Создание многослойных нейронных сетей с активными нейронами, где каждый нейрон представляет собой алгоритм.

Ивахненко известен своими достижениями в теории инвариантности и теории комбинированных систем автоматического управления, которые работают по принципу компенсации измеренных возмущений. Он разработал устройства и методы адаптивного управления системами с магнитными усилителями и двигателями.

Он является автором первой украинской монографии по технической кибернетике, которая была опубликована во всем мире на семи языках. В его исследовании дальнейшее развитие принципов комбинированного управления было связано с реализацией методов эволюционной самоорганизации , распознавания образов и прогнозирования в системах управления .

В последние годы его главное новшество - метод GMDH был разработан как метод индуктивного моделирования, прогнозирования сложных процессов и систем . Его идеи сейчас используются в сетях глубокого обучения . Эффективность метода неоднократно подтверждалась при решении реальных сложных задач в области экологии , метеорологии , экономики и технологий , что способствовало повышению его популярности среди международного научного сообщества. Параллельно велась разработка эволюционных алгоритмов самоорганизации в смежной области - задачах кластеризации распознавания образов. Достижения в моделировании экологических процессов отражены в монографиях, экономические процессы - в книгах. В книгах описаны результаты исследования рекуррентных многослойных алгоритмов GMDH.

Научная школа

С 1963 по 1989 год Ивахненко был редактором специализированного научного журнала «Автоматика» (позже «Проблемы менеджмента и информатики»), сыгравшего решающую роль в становлении и развитии украинской школы индуктивного моделирования. На протяжении этих лет журнал переводился и переиздавался в США как «Советское автоматическое управление» (позже «Журнал автоматизации и информационных наук»).

Наряду с постоянными инновациями в своей области с 1945 года, Ивахненко вел активную педагогическую деятельность, сначала в качестве доцента кафедры теоретической механики, а затем кафедры систем управления. С 1960 года в качестве профессора кафедры технической кибернетики Киевского политехнического института он читал лекции университету и студентам, а также руководил работой многих аспирантов. В 1958-1964 гг. Он был организатором Всесоюзных конференций по инвариантности в Киеве, на которых после запрета было восстановлено развитие теории инвариантных систем управления.

Его неиссякаемый энтузиазм помог более чем 220 молодым ученым подготовить и успешно защитить докторскую диссертацию. под его руководством в КПИ и Институте кибернетики, около 30 его студентов защитили докторские диссертации. Научная школа Ивахненко была и остается настоящей колыбелью высококвалифицированных научных кадров. Кроме того, его ученики В. М. Кунцевич, В. И. Костюк, В. И. Ваненко, В. И. Васильев, А. А. Павлов и другие создали свои уважаемые научные школы. Ивахненко был ярким примером ученого, с тонким чутьем новой и замечательной научной интуиции. До последних дней он продолжал активно работать и щедро генерировал оригинальные научные идеи и результаты.

Награды и почести

Ивахненко - Заслуженный деятель науки СССР (1972 г.), двукратный лауреат Государственной премии (1991, 1997 гг.) За работы по теории инвариантных автоматических систем и ряд публикаций по информационным технологиям в области искусственного интеллекта. Автор 40 книг и более 500 научных статей. Почетный доктор Национального технического университета «КПИ» (2003 г.) и Львовской политехники (2005 г.). Член-корреспондент АН СССР (1961) и академик НАН Украины (2003).

Избранные работы

  • Ивахненко А.Г. Эвристическая самоорганизация в задачах инженерной кибернетики , Автоматика, т. 6, 1970 - с. 207-219.
  • Ивахненко А.Г. Теория полиномов сложных систем , IEEE-транзакции по системному человеку и кибернетике, 4, 1971 - с. 364-378.
  • Ивахненко, АГ; Ивахненко, Г.А. (1995). «Обзор задач, решаемых алгоритмами группового метода обработки данных (GMDH)» (PDF) . Распознавание образов и анализ изображений . 5 (4): 527–535. CiteSeerX   10.1.1.19.2971 .
  • Ивахненко, АГ; Мюллер, Я.-А. (1997). «Последние разработки самоорганизующегося моделирования в прогнозировании и анализе фондового рынка» (PDF) . Микроэлектрон . Надежность . 37 : 1053–1072. CiteSeerX   10.1.1.19.4973 .

Рекомендации

внешняя ссылка