Методологія та організація наукових досліджень

Ставлення суспільства

Таке глибоке входження штучного інтелекту в наше повсякденне життя не може не викликати появи різних суджень і точок зору з цього приводу.

Якщо розглядати тенденції, що намітилися серед світових релігій, то загалом вони не заперечують можливості створення штучного інтелекту, а деякі навіть активно підтримують. Цікавою є точки зору послідовників авраамічних релігій. За однією з них мозок, роботу якого намагаються імітувати системи не бере участі в процесі мислення, не є джерелом свідомості і будь-який інший розумової діяльності. Відповідно до іншої, мозок бере участь в процесі мислення, але у вигляді «передавача» інформації від душі. Мозок відповідальний за такі «прості» функції, як безумовні рефлекси, реакція на біль тощо. Обидві позиції, на даний момент, зазвичай не визнаються наукою, так як поняття душа не розглядається сучасною наукою в якості наукової категорії.

Найкраще, на мою думку, сучасне ставлення суспільства до ідеї створення штучного інтелекту відображає мистецтво. Наприклад науково-фантастичні фільми, романи, тощо.

У науково-фантастичній літературі штучний інтелект частіше всього зображується як сила, яка намагається повалити владу людини («Космічна одіссея 2001 року», Скайнет, Colossus, «Матриця», «Той, що біжить по лезу») або обслуговуючий гуманоїд («Двохсотрічна людина», «Зоряні війни»).

Цікаве бачення майбутнього представлено в романі «Вибір за Т'юрингом» письменника-фантаста Гаррі Гаррісона і вченого Марвіна Мінські. Автори міркують на тему втрати людяності в людини, у мозок якого була вживлена ЕОМ, і придбання людяності машиною з штучним інтелектом, в пам'ять якої була скопійована інформація з головного мозку людини. Деякі наукові фантасти, наприклад Вернор Віндж (Grimm’s World, The Witling, A Fire Upon the Deep), також роздумували над наслідками появи штучного інтелекту, яке, мабуть, викличе різкі драматичні зміни в суспільстві. Одні з найбільш глибоких досліджень проблематики штучного інтелекту проявляються у творчості фантаста і філософа Станіслава Лемма, що напсав такі відомі твори як Солярис, Людина з Марса, Кіберіада, Казки роботів, тощо.

Отже, загалом можна підвести підсумок, що загалом людство не довіряє таким складним технологіям і в деякій мірі боїться їх не контрольованості,але разом з тим радо користується досягненнями вчених у цій сфері не задумуючись над цим. Про це можна судити з того, що тема штучного розуму, що захопив світ є досить розповсюдженою і популярною. Але окремі особистості, що схильні глибше іти у своєму пізнанні і розумінні проблеми штучного інтелекту, натикаються на величезну кількість етичних і глибоко філософських проблем, що він підіймає самою можливістю свого існування.

Розуміння мови

Розробка способів розуміння природного мовлення є одним з найперспективніших і найнеобхідніших напрямків розвитку галузі штучного інтелекту. Цей напрям базується на методах логічного та імовірнісного пред’явлення знань і формуванні роздумів. На відміну від інших областей штучного інтелекту, саме ця потребує детального дослідження поведінки людей, адже мова – засіб комунікації, притаманний тільки їм і у великій мірі відображає людську психологію. Люди посилаюсь інформацію, закодовану у мові, з метою досягнення деяких цілей, мовленнєві акти є нічим іншим, як спробою примусити інших суб’єктів зреагувати певним чином. Мова – єдина в своєму роді знакова система, що використовує граматику для генерації структурованих повідомлень, що характеризуються необмеженою різновидністю. Усі варіанти використання мови є ситуативними, тобто смисл фрагменту мовлення залежить від ситуації, в якій був створений.

Для покращення розуміння граматичних схем, машини можуть використовувати розширення граматики, тобто граматику визначених висловлювань (Definite Clause Grammar— DCG). Важливою проблемою при розумінні природної мови є її неоднозначність. Більшість висловлювань може приймати декілька значень, вірне з яких, на даний момент, лише одне. Відкинення неоднозначності виконується на основі знань про світ і сучасну ситуацію у ньому.

Не дивлячись на те, що такі сучасні системи генерування мови як Parry? NET talk та інші досить добре можуть імітувати природній діалог з людиною, вони, все ж, не можуть обманювати співрозмовника дуже довго. Їх проблема полягає не у пам’яті, не у здатності генерувати вагомі речення, а у недостатньому розумінні машинами мови, що вони використовують. Комп’ютерний аналіз складних взаємовідносин у середині мови призвів до створення досить складних програм, що здатні розуміти мову. Прекрасним прикладом для цього може слугувати перекладач Google.

Навчання машин. Навчання на основі спостережень

Научіння – одна з найнеобхідніших якостей людини, без якої ми не тільки не розвинулися до сучасного стану, але і просто вимерли б як вид. Зрозуміло, що одним з перспективних напрямків вивчення штучного інтелекту є проблема научіння машин. Якщо вдасться створити такий комп’ютер, що буде здатен сам себе вчити, то відпаде необхідність створення нових програм для засвоєння ним нових можливостей. Проблема научіння лежить в аспекті використання сприйнятої інформації не тільки для виконання дій, а і для підвищення здібностей машини. Існує кілька видів научіння.

Научіння, що контролюється базується на вивченні деякої функції на її вхідних та вихідних даних. Правильне вихідне значення може задаватися учителем або з власних спостережень комп’ютера. Якщо машина може спостерігати за своїми діями, то не виникає проблем з використанням методу контрольованого научіння. У інших випадках, тобто якщо результати дій не повністю доступні для сприйняття, зазвичай використовується спосіб неконтрольованого научіння. Цей метод використовується коли комп’єютер не може визначити правильність чи неправильність вихідного значення функції, він базується на імовірнісних обрахунках. Найбільш загальною з цих категорій є задача научіння з підкріпленням. Такий спосіб научіння не потребує вказівок учителя, а працює завдяки підкріпленням.

Іншим важливим аспектом в навчанні машин є наявність початкових знань. У процесі навчання, людина отримує безліч побічних знань, що дозволяє краще накласти новий матеріал на вже існуючий. Також і для штучного інтелекту, значно продуктивнішим є навчання, що накладається на деякий вже існуючий багаж знань.

Індуктивне навчання.

Будь – який алгоритм навчання включає в себе задачу відновлення функції, що призвела до правильного результату або побудови іншої функції, близької до неї. Функція, яку генерує комп‘ютер називається гіпотезою. Якісна гіпотеза має правильно передрікати появу ще не отриманих результатів, в цьому і постає фундаментальна проблема індукції.

З самого початку не можливо визначити, чи можливо знайти таку гіпотезу. Можливість знаходження гіпотези залежить від обраного простору гіпотез. Прийнято вважати, що задачу навчання можливо реалізувати, якщо простір гіпотез містить необхідну функцію, і що її реалізувати неможливо, якщо простір гіпотез такої функції не містить.

Навчання ансамблю

На відміну від індуктивного навчання, цей метод постоїть у тому, що з простору слід обирати цілий набір гіпотез. Потім проводиться комбінування передбачень на їх основі і голосування для визначення найкращої класифікації нового прикладу. Причина переваги такого методу полягає у меншій вірогідності обрання неправильної класифікації прикладу, адже на відміну від попереднього способу, де висновок робився на результаті однієї гіпотези, при обранні ансамблю гіпотез (наприклад їх кількість - 5), для обрання хибної класифікації помилку повинні зробити щонайменше 3 з 5 відібраних гіпотез.

Також побудова ансамблю гіпотез допомагає у побудові нових просторів гіпотез, що сформовані з гіпотез першопочаткового простору. Такий підхід призводить до побудови більш виразних просторів гіпотез.

Теорія обчислювального навчання

Вище було поставлене важливе питання, відповідь на яке поки що не давалася. Як саме можна впевнитися, що в результаті алгоритму навчання було створено теорія, що дозволяє правильно прогнозувати майбутнє? А точніше – наскільки відтворена функція відповідає початковій. Пояснення того, що алгоритми навчання працюють лежить у теорії обчислювального навчання, у основі якого лежить принцип, що говорить: «Будь-яка гіпотеза, що містить серйозні помилки, буде «відкрита» с великою імовірністю після обробки невеликої кількості прикладів, оскільки вона виносить неправильні передбачення. Тому будь-яка гіпотеза, що співставлень з достатньо великою кількістю прикладів під час навчання, з низькою імовірністю буде містити серйозні помилки; це означає, що вона обов’язково буде приблизно правильно. З визначеною імовірністю» (Artificial Intelligence: A Modern Approach, Russel and Norvig)

Використання знань у навчанні

Також слід окреслити проблему використання початково наданих, або вже здобутих знань машиною у подальшому процесі навчання. Апріорні знання можуть допомагати у навчанні, відмітаючи хибні гіпотези, які, за обставин відсутності таких знань, класифікувалися б як спів ставні. Успішне використання апріорних знань у процесі навчання доводить, що ще більш перспективним є кумулятивне навчання, тобто таке, в якому комп’ютер підвищує свою здатність до навчання з набуттям більшої кількості знань. У метода навчання на основі пояснення (Explanation-Based Learning — EBL) передбачається витягнення загальних правил з конкретних прикладів і узагальнення пояснень. Такий дедуктивний метод дозволяє перетворювати знання основних принципів у корисні, ефективні знання спеціального значення.

«Машинна творчість»

Одною з найперспективніших галузей в області штучного інтелекту є штучна творчість. Творчість як феномен ще дуже мало вивчений у людини, це велике поле для сучасних психологів. Але на даному етапі існування штучного інтелекту вже можливе моделювання творчого процесу, і можливо саме це моделювання зможе допмогти нам у вивченні людської творчості.              

Ось декілька прикладів комп’ютерних витворів мистецтва.(Соло, Когнитивная психология)

Поезія.

Програма RKCP моделює мову, засновуючись на матеріалах, що «читала». Наприклад вона написала хоку після читання віршів Джонса Кітса і Уенді Денніс.

Душа

Ты разбил мне душу,

сок вечности,

дух моих губ.

Музика.

На даний момент машини дуже успішно справляються з задачею створення музикальних тем на основі вже існуючих творів. Слабке місце таких програм – те, що довго вони не можуть довго обманювати спеціалістів, що знаються на стилях музики.

Зображувальне мистецтво.

Існують програми, що значно полегшують дизайнерам роботу, але вони значно відрізняються від тих, що створюють картини. Прикладом може стати робот Аарон, що створив картини, що нагадують справжній живопис.

У всіх приведених вище прикладах критерієм оцінки стає судження людей. Якщо на їх думку витвір достатньо схожі на людську роботу, то він гідний високої естетичної оцінки. Нам не вистачає об’єктивних критеріїв у творчості, і поки ми не визначимо їх більш чітко, вона лишиться у руках людей окремих обчислювальних машин.

Процес творчості

Одним з важливих моментів і процесі творчості є перенос (транспонування) структур з однієї ситуації в іншу. Проблема транспонування однією з найважливіших у психології мислення і сприйняття, що, як відомо, тісно пов’язані. Неможливість спостерігати процесів мислення, під час яких відбувається перенос ідей з різних областей знань, призводить до труднощів у вирішенні цієї проблеми.

Однією з характеристик сприйняття є його структурність. Структура, як носій деякого образу, може бути перенесена в нові умови без змін. Тоді буде утворено новий об’єкт, що зберігатиме початкові характеристики. Тому при дослідженні такого образу відчувається безпосередній зв’язок з початковою структурою. По пояснюється наявністю інваріантів перетворення. Наявність інваріантів іноді маскуються трансформантами, тобто елементами, що змінюються, вони часто настільки змінюють ситуацію, що впізнати інваріанти майже неможливо.

Для проблеми штучного інтелекту безпосереднє значення має дослідження закономірностей переносу інваріантів структури. Задача штучного інтелекту – отримувати такі результати, які зазвичай отримуються в результаті людської творчої діяльності не залежно від того, імітується творчий процес людини чи ні. У 1972 році Міжнародною фіршбурзькою групою був складений список задач, що стосуються штучного інтелекту. Другим пунктом у цьому списку ставала машинна творчість в області музики, поезії, живопису. Вже описана вище проблема машин у розумінні природної мові тісно пов’язана з проблемою виділення структурних інваріантів. Один смисл може бути виражений різними словами, тому ця проблема також торкається вивчення закономірностей варіювання деяких ситуацій, що зберігають інваріант – смисл. Таким чином, дана проблема тісно пов’язана з психологією творчості і дослідженнями творчого процесу а також кібернетикою і проблемою розуміння машинами мови.

Основним сучасним методом вивчення транспортування є метод моделювання, що розроблений Захриповим для дослідження деяких функцій композитора і музикознавця. Цей метод полягає у штучному відтворенні властивостей і якостей об’єкта. Аналіз машинних результатів дозволяє оцінити вірність гіпотез і ступінь вивченості об’єкту.

Не звертаючи уваги на популярність і розвиненість теми машинної творчості, багато хто вважає, що такі явища як інтуїція, інсайт, не піддаються алгоритмізації, на основі якої і побудовані сучасні обчислювальні машини. Також існує думка (Захрипов, Моделювання творчості), що творчість частково складається з логічних структур і задача полягає саме у їх вивченні. А варіювання, що також у деякій мірі включене в алгоритми машини створює деяку «свободу дій» і являється одним з суттєвих елементів творчого процесу. Інакше кажучи, Захрипов стверджує, що варіювання елементів складає основний принцип художньої творчості і, можливо, будь-якій творчості взагалі.

Критика штучного інтелекту.

У попередніх частинах роботи було розглянуто минуле і сучасне штучного інтелекту. Отже, що підвести логічний підсумок слід розглянути прогнози на його майбутнє. Велика кількість вчених, протягом останніх шести десяти років працювала над проблемою створення штучного інтелекту і, в ході своєї роботи, вони доходили деяких висновків щодо перспектив цієї галузі. Вчені різних галузей по різному ставилися до ідеї створення штучного інтелекту, тому я розглянула це питання з точки зору кібернетики і психології, двох основних наук у цій галузі.