Самообучение искусственного интеллекта


Многие вопросы, над которыми размышляли крупнейшие умы человеческой цивилизации, по прошествии времени становятся тривиальными и очевидными. Они входят в школьные программы, и непонимание их становится признаком задержки в умственном развитии. Это нормальный процесс эволюции знания. Но остаются проблемы из разряда "вечных", которые не были решены, и неизвестно, существует ли у них решение вообще. К их числу относится понимание того, что такое интеллект, определение искусственного интеллекта и все, связанные с ними практические вопросы. Научным базисом современных разработок в этой области явились работы Норберта Винера, в которых он показал, что основой информационных процессов, происходящих в живом организме, являются сложные отрицательные и положительные обратные связи, которые могут быть смоделированы в искусственном автоматическом устройстве.

Практическая важность темы стала очевидна не так уж давно, если применять временные масштабы истории развития человеческой мысли. Однако сегодня "интеллектуальные агенты" типа Copernic`а или системы распознавания образов установлены уже почти на каждом компьютере. Причиной, почему этот вопрос не нашел своего однозначного решения до сих пор, является то, что для его понимания необходимо применить иные принципы мышления, отличающиеся от тех, которые являются основными для большинства носителей не только "искусственного", но и "естественного" интеллекта. Нельзя понять нечто, находясь внутри. Необходим взгляд извне. Только такой подход может дать объяснение явлению в его взаимодействии с окружающим. Иными словами, для того чтоб понять, как мы думаем, надо думать иначе или не думать вовсе... А понять это необходимо, так как наши "железные" творения уже приблизились к уровню, когда отношение к ним, просто как к техническим приспособлениям, может оказаться недопустимым и привести к стратегическим ошибкам.

Начать анализ существующих систем искусственного интеллекта и сделать предположения об их дальнейшем развитии удобнее всего с программ распознавания графических образов и речи. Эта задача, рассмотренная изолировано, еще не дает ответа на вопрос о том, что же такое искусственный интеллект или способность к мышлению вообще, но позволяет вплотную подойти к нему. Не случайно еще классики марксизма-ленинизма связывали в своих философских работах вопрос появления "человека разумного" с развитием речи.

Если говорить именно об обработке речи, то программное обеспечение от Dragon Systems практически уже решило этот вопрос. Пятая версия Speech SDK от Microsoft, являясь, как и все произведения этой компании, гораздо более громоздким (более 500 Мб на системном диске!) и требовательным к используемым ресурсам, также позволяет обеспечить приемлемое для диктовки качество. Устойчивое распознавание слов и даже целых фраз достигается после нескольких часов тренировки и адаптации системы к особенностям произношения и создания статистической модели речи пользователя. При этом оно может достигать 95-98%. Если сравнить, то, наверное, и человек не сможет разобрать устную речь точнее.

В основе принципа действия упомянутых программных продуктов лежит математическая модель преобразования акустических сигналов в числовые последовательности, каждой из которых соответствует то или иное слово из предварительно загруженного словаря. Словари могут дополняться пользователем, а вероятность выбора из списка близких по своим числовым параметрам слов изменяется в зависимости от частоты их употребления конкретным пользователем. Распознавание графических образов, от стандартных шрифтов до разборчивого рукописного текста, известное большинству читателей по программному обеспечению от фирмы ABBYY (Fine Reader), имеет в своей основе тот же принцип.

Однако сходство между искусственными и естественными или биологическими системами носит чисто внешний характер. Необходимо сразу внести определенность в терминологию. В случае перечисленных программных продуктов мы имеем дело с распознаванием или узнаванием образов, а вот говоря о биологических системах вообще и человеке в частности, правильнее говорить об их понимании. В чем разница?

Диктуя своему скверно русифицированному "Дракону" (Dragon Systems), легко можно обнаружить напечатанной фразу о том, что "Солнце ярко синело на небе". И "Дракон" может гордиться тем, что определил именно эту символьную последовательность с вероятностью 90%, так как слова "сияло" и "синело", с его точки зрения, почти не различаются. Если программа будет учитывать более полную статистику не только по словам, но и по словосочетаниям, (последние версии ряда Natural Speaking уже это делают), а процесс ее обучения составит не дни, а месяцы, что по человеческим меркам - довольно быстро, то, конечно, в следующий раз она запишет эту фразу правильно. Но принцип "узнавания" все же останется именно узнаванием, а не пониманием.

С точки зрения "понимания", прежде всего, необходимо исключить вариант того, что повествование идет от лица собаки, которая из всего спектра цветов различает только оттенки синего, и, следовательно, для нее солнце действительно может "синеть", так как ничего иного ему не остается. Но если говорить серьезно, то для правильного понимания сказанной фразы необходимо иметь представление об описываемых образах реальности. Надо иметь опыт и помнить ощущения жары, лета, берега моря или иной ситуации, в которой данное описание могло бы иметь место. При этом слова (неважно, на каком языке, так как для понимания выбор языка не является принципиальным) являются лишь отражением этой реальности. С точки зрения нашего "Дракона" (или иной системы распознавания образов) это было бы возможным, если оснастить его температурными и световыми спектральными датчиками и отправить в отпуск, скажем, в Анталию. Иными словами, обеспечить ему весь набор органов чувств, сходных с человеческими, и позволить пройти процесс обучения с целью накопления базы данных жизненного опыта хотя бы пятилетнего ребенка. Вывод прост - адекватное человеческому понимание речи или иной вводимой информации возможно только при тождественности жизненного опыта и устройств ввода. Ведь программа распознавания может быть достаточно совершенна и адекватна, но только самой себе. Все ее "органы чувств" состоят из микрофона и клавиатуры, а жизненный опыт - это те часы тренировки и запоминания речевой модели при диктовке, которые она, собственно, и "прожила", как уникальное виртуальное "существо" во взаимодействии со своим окружающим миром, ограниченным голосом "хозяина".

Но и этого еще не достаточно для "понимания". Одной из самых важных черт систем искусственного и "естественного" интеллекта является способность к самообучению. В системах распознавания образов, помимо первичной тренировки изначально установленных словарей и таблиц символов, существует еще и процесс исправления ошибок распознавания, который также запоминается и становится частью их "жизненного опыта". Это очень похоже на дрессировку. Правда, возможности стимулирования здесь сильно ограничены. Правильно определенное слово (или символ) проходит "по умолчанию", а вот ошибка требует ручного ввода нужного значения и, возможно, его дополнительной тренировки. При этом системе, в общем-то, все равно, правильно или нет была определена данная последовательность. Отрицательные эмоции приходятся на долю пользователя-дрессировщика. С собачкой Павлова дело обстоит более жестко: за правильную последовательность действий - сахар, а за ошибку - можно и удар электротоком (или просто удар) получить. Справедливее было бы, если ручная коррекция ошибок распознавания (или, в более общем виде, исправление неправильной с точки зрения "хозяина" реакции на команду или сигнал) вызывала "отрицательные эмоции" именно у системы. Представляете - вы вносите исправление в продиктованный текст, а ваш "Дракон" жалобно попискивает от обиды и переживаний за свою некомпетентность (а может, так оно и есть?)!

В природе существует два механизма совершенствования поведенческих реакций (в нашем примере - это вывод в текстовой форме продиктованного и распознанного материала). Для простейших организмов - это, в основном, принцип естественного отбора, когда наиболее адекватно реагирующие на окружающую среду особи оказываются и наиболее плодовитыми, а сами реакции закрепляются в генетическом коде. Для наиболее развитых представителей и, соответственно, для более сложных поведенческих реакций основным становится механизм мотивации за счет эмоций. Уже не просто физическая боль, чувство голода или стремление к размножению, но и весь мир страданий и радостей - часто по совершенно не понятным на первый взгляд причинам - становится той силой, которая движет человеком (или не только человеком?) по пути самообучения и развития.

Вспомним Книгу Иова (глава 5): "Но человек рождается на страдание, как искры, чтоб устремляться вверх". Вопрос только в том, положительная или отрицательная мотивация (кнут или пряник) преобладает в каждой конкретной жизни. Обычно приходится иметь дело с обоими вариантами, а вообще - кому как повезет...

Из этого следует, что, кроме неадекватности мировосприятия, вторым отличием современных систем искусственного интеллекта является отсутствие стимулов или мотивации для развития как на индивидуальном, так и видовом уровне. Но это отличие является вполне преодолимым.

Если говорить о развитии на видовом уровне, то уже известны "мутирующие" вирусы, которые хотя и не являются интеллектуальными в полном смысле, но зато уже вполне способны в процессе естественного отбора в искусственной среде передавать своим "потомкам" наиболее зловредные черты, препятствующие их отлову.

Вопрос мотивации или создания стимулов к развитию на эмоциональном уровне также является вполне разрешимым. Для этого достаточно понять, что эмоция, положительная или отрицательная, - это всего лишь, соответственно, положительная или отрицательная обратная связь, свойственная любому автоматическому устройству. Поясню: отрицательная эмоция, или отрицательная обратная связь, - это процесс, в котором заложено стремление к его прекращению. Соответственно, и положительная эмоция, или положительная обратная связь, - это процесс, несущий тенденцию к своему продолжению или многократному повторению. Варианты их технической реализации многочисленны, и практически любое устройство - от классического сливного бачка с поплавком и клапаном до современного электрочайника - содержит в себе несколько примеров обратных связей. Естественные же и природные системы буквально насыщены их всевозможными вариантами. Важно отметить, что, в отличие от отрицательной, положительная обратная связь всегда склонна к насыщению, то есть прекращению своей "положительности" с течением времени или после повторения нескольких циклов. Это является принципиальной особенностью. Чисто житейский вывод - страдание бесконечно, а удовольствие всегда ограниченно ("вечный кайф" недостижим). Так что в приведенной цитате из Книги Иова, к сожалению, больше правды, чем нам хотелось бы. Да и кто когда-нибудь слышал, чтоб удовлетворенный и довольный субъект создал что-нибудь достойное внимания, кроме как в области кулинарии?

Внутренние противоречия, конфликты и неудовлетворенность всегда были нормой в творческой среде. Можно попытаться вывести общую закономерность о преобразовании количества неудовлетворенности и страдания в импульс развития, но категории являются слишком общими и расплывчатыми. Одно ясно - Господь Бог посредством применения теории эволюции и теории игр в полной мере оснастил нас комплексом взаимоисключающих желаний и связанными с ними переживаниями для нашего же развития на благо общего прогресса. Причем мера персональных страданий каждого из участников процесса значения не имеет и заслугой не является, а что является конечной целью этого самого прогресса - одному Богу ведомо. Как это очевидное положение совместить с образом Христианского Бога, любящего и всепрощающего, мне пока не ясно. Может, кто на форуме разъяснит. У Ирины Богушевской на эту тему есть замечательная песенка со словами: "Небесам все равно, что будет с нами"... Поэтическое и научное восприятие мира часто приводят к одинаковым выводам.

Но вернемся к нашим баранам и "Драконам", обладающим некоторыми признаками интеллекта. А что если для стимуляции обучения, по примеру Господа Бога, поступившего так с нами, дать им возможность безграничного страдания и кратковременной радости?

Ам-ням-нямОказывается, подобная работа уже ведется. В качестве стимула выбрано элементарное чувство голода, или - поясню для тех, кто не знает, что это такое, - физиологическое ощущение возможного прекращения существования при отсутствии некоторых внешних компонентов. Речь идет об уникальной серии "Гастророботов", извлекающих электроэнергию из переработки белков и углеводов в специальном биореакторе. Первой машиной в ряду вечно голодных творений человека является "Жуй-жуй" (Chew Chew), сконструированный Стюартом Вилкинсоном (Stuart Wilkinson) в Университете Тампа (Южная Флорида). Сам изобретатель считает мясо идеальным кормом для своего создания, однако пока "Жуй-жуй" ест кусочки сахара, так как при этом, на радость лаборантам, он оставляет минимум "фекалий". Основной стратегией робота является изучение окружающей среды - вполне реальной, с целью обнаружения и потребления пищи. Адекватность восприятия окружающего мира является достаточно условной и достигается при помощи ультразвуковых сонаров. "Жуй-жуй" пока не сможет подкрасться к вам незаметно, так как состоит из трех вагончиков на колесах, длиной около метра каждый, и похож на поезд детской железной дороги. Постоянное чувство голода - его нормальное состояние, так как аккумуляторы требуют непрерывной подзарядки. Продолжением проекта должна стать подводная машина, питающаяся рыбой и предназначенная для патрулирования побережья и защиты купающихся от акул. Как бы здесь программисты не ошиблись и не создали реальные стальные "челюсти", ведь пловец более легкая добыча, чем акула и автономный "Жуй-жуй" может легко переучиться в "Кус-куса". А какие мысли будут в его вечно голодных электронных мозгах, когда он будет наблюдать беззащитного "Творца", проплывающего вверху, на поверхности?

Несомненно, что развитие науки и технологии в области искусственного интеллекта создает целую группу вопросов, требующих своего решения. Среди них есть и морально-этические проблемы. Причем голодающий, жаждущий мяса "Жуй-жуй" - пожалуй, не самая главная из них. Некоторые из них мы рассмотрим в последующих статьях цикла.

Сейчас же я хотел бы сформулировать вывод, который, возможно, поможет вам по-иному взглянуть на окружающие предметы, животных и людей.

Он заключается в следующем - почти все, что находится рядом с вами, наделено в той или иной мере способностью к отражению мира, к страданию или радости и демонстрирует некоторые признаки интеллекта, далеко не всегда искусственного, а чаще - вполне естественного происхождения. То, что вы их не замечаете, не означает, что их нет. Просто они не совместимы с вашим уникальным восприятием мира.

Может, не так уж и не правы индуистские монахи и последователи некоторых древних учений, одушествляющие все окружающие предметы и наделяющие их способностью "мыслить", страдать и радоваться?

Следующая статья цикла Имитационные игры с искусственным интеллектом





Сайт "Искусственный интеллект" - программирование ИИ от разработчика: общение, статьи, ссылки.

Copyright "OBRAZEC.RU", 2002-2017. Последние изменения внесены October 31 2010 10:29:40.
С предложениями и замечаниями обращайтесь на форум.



         Дата предыдущего изменения 13 февраля 2007 года.