Популярно об ИИ
Окружающая нас природа, общество, вселенная — это хаос или все-таки нечто упорядоченное? Можно ли все описать либо объяснить ключевым рядом формул и алгоритмов? На самом деле пока нет, необходима качественная оценка, для чего нужно избавиться от неопределенности. Сама же неопределенность возникает в случае отсутствия необходимого количества данных и проведенных взаимосвязей? Если для опытного игрока в шахматы ситуация на доске выглядит достаточно детерминированной, то есть предсказуемой, поскольку он одновременно оценивает множество шахматных показателей, то для новичка все выглядит неопределенным. Даже более того, о некоторых показателях, которые нужно оценивать, он даже и не подозревает. Но есть и другая сторона вопроса. Для ее обсуждения обратимся к литературной классике, а именно к произведению М.А. Булгакова "Мастер и Маргарита". Ситуация с Берлиозом и Аннушкой, которая пролила масло. По терминологии ИИ с точки зрения высших сил оба персонажа по праву можно считать агентами, которые не знают даже о существовании друг друга, тем более о взаимосвязи…
Да, на самом деле, говоря об искусственном интеллекте, достаточно трудно удержаться от того, чтобы не перейти на философский уровень повествования с фантастическим либо мистическим уклоном. Хотя… наши читатели любят фантастику, поэтому давайте рассмотрим один интересный пример. Тем более он имеет прямое отношение к практике.
Предсказания
В период с 1961 по 1967 годы была опубликована очень популярная сага из трех фантастических романов "Основание", "Основание и империя", "Второе основание". Их автором является практически наш соотечественник (он родился под Смоленском) Айзек Азимов. Вся история начинается с того, что во время существования некоей мощной империи появилась такая наука, как психоистория. Цитируем, что под этим понималось: "ответвление математики, которое касается реакции человеческих обществ на стабильные социальные и экономические стимулы… используя точные математические данные, можно определенным образом воздействовать на человеческие общества". Так вот, благодаря использованию сложных математических формул, учитывающих большое количество данных, выраженных в ряде факторов, один из ученых точно предсказал время падения империи как таковой — ровно через пятьсот лет.
А теперь стоит задуматься: реально ли это? То есть предсказать наступление какого-либо события во времени. В принципе, очень даже возможно. Например, рассчитав идеальную модель развития чего-то, после чего начать вводить данные с коэффициентами влияния. В принципе, все достаточно утрированно, хотя люди, знакомые с играми в жанре экономических стратегий, особенно уровня Pharao, Caesar, CivCity: Rome, Capitalism и т.п., ясно понимают, о чем идет речь. Для других приведем другой пример, медицинский. С какой вероятностью можно предсказать появления того или иного заболевания и даже предсказать примерное время его наступления, если речь не идет об инфекциях? Для этого необходимо получить как можно большее количество необходимых вводных данных, которые производятся в результате анализов и исследований, плюс к этому учесть старение организма, сезонные обострения (например, гипертоники страдают в жару), наследственность, злоупотребления, образ жизни. В результате предсказание реально. Причем полученные результаты можно обратить и в обратную сторону. Чем, собственно, современная медицина и занимается. Если же все переводить на математический язык, то множество окружающих нас процессов и событий обладают инертностью, за счет чего можно делать определенные прогнозы, используя экстраполяцию, то есть, если мы говорим о временном этапе, то это распространение выявленных ранее тенденций по отношению к будущему периоду. Ведь нередко наш обыватель сталкивается со статистическими прогнозами. При этом нужно учитывать множество различных факторов, иногда находящихся в прямом противоречии. Например, рост трудоспособного населения связан с улучшением качества жизни, то есть хорошим питанием, медициной и т.п. Но при этом в развитых странах рождаемость низка. И так далее. Есть такие широко известные дисциплины, как теория управления и статистика, причем наработанные в их рамках опыт и достижения, в свою очередь, передаются системам искусственного интеллекта на экспертном уровне. И все это можно отнести и к другим совершенно различным областям. А на плечи ИИ можно вполне возложить задачи по обеспечению жизнедеятельности того же человека.
Полезность и вознаграждения
Основная задача агентов выработки решений часто заключается в поиске наиболее оптимального варианта из множества альтернативных. Обратимся к тем же шахматам, о которых мы достаточно много написали в прошлом материале, и допустим, что каждая из фигур имеет свою цену — например, пешка — 1, конь и слон — 3, ладья — 5, ферзь — 9, король — 1000. На самом деле программа работает за вознаграждение, как бы спрашивая: "Что я получу за это?" То есть разработчиками реализуется бонусная система, выраженная в так называемой функции полезности — термин, применяемый в ИИ. Тут нужно понимать, что речь идет не о том, какую пользу может принести агент своим действием или выбором состояния для окружающих. Он — рациональный эгоист — по существу, никого, кроме себя, не видит и всегда спрашивает, какую пользу то или иное решение может принести ему самому. В биологической природе все очень схоже. Например, в человеческом мозге есть центр наслаждения и так далее. Таким образом, формируется мотивация к поиску наиболее рационального результата. Почему мы обратились к шахматам? Там, как и у агентов ИИ, действия производятся в режиме неопределенности. По существу, оценочная функция шахматной программы и функция полезности у агентов идентичны. Рассчитывая, например, ветки, предусматривающие взятия, программа рассчитывает варианты получения как можно большего количества очков. И это в самом примитивном и тривиальном виде. Напомним, что Deep Blue следит за шестью тысячами специфических шахматных показателей. Если бы алгоритмы этого компьютера в рамках оценочной функции учитывали только взятия, то компьютеру никогда бы не удалось победить человека.
Промежуточный этап
Перед тем, как перейти к рассмотрению решения конкретных задач и изложению практических основ, предлагаю вам самостоятельно выполнить некоторое количество заданий. В основном это ответы на вопросы:
. Попробуйте самостоятельно вывести несколько определений искусственного интеллекта.
. Какие агенты или их взаимосвязанные сообщества можно относить к интеллектуальным системам?
. Попробуйте мысленно перевернуть ситуацию с тестом Тьюринга, а именно: как и по каким признакам компьютер может "понять", что с ним общается человек?
. Можно ли считать, что искусственный интеллект выше человеческого, если он получил высший балл при тестах IQ?
. Можно ли считать утвердительным тот факт, что семантика (полное понимание значения слов и явлений) у человека напрямую связано с самосознанием, то есть исходит от личного "я"?
. А возможно ли создать подобное в рамках ИИ, ориентируясь только на функции полезности и реализацию системы вознаграждений?
. Представьте, что некий объект с ИИ находится на какой-либо случайной клетке шахматной доски. Придумайте алгоритм, благодаря которому он сможет максимально быстро найти координаты своего месторасположения, то есть конкретно указать клетку.
. Детская игра "камень, ножницы, бумага" относится к детерминированному или недетерминированному типу?
. В популярной игре Starcraft профессионалы выделяют три ключевые стратегии развития армий, одна из которых предусматривает быструю победу на начальной стадии игры, но почти всегда проигрыш впоследствии, вторая — наоборот, и так далее. Можно ли в данном случае провести параллель с "камень, ножницы, бумага" в стратегическом смысле?
. Общество Society of Automotive Engineers (SAE) является разработчиком архитектуры JAUS (Joint Architecture for Unmanned Systems), подразумевающей единый протокол управления беспилотной робототехникой. То есть благодаря ему можно управлять роботанками, робосамолетами, робосолдатами, роборазведчиками, автономным транспортом, используя единую командную систему. Какие требования необходимо предъявить к разработке ИИ, чтобы полностью перенести управление на его основу?
. Среди множества различных правдоподобных и не очень теорий можно встретить и такую: основные обитатели нашей планеты — это бактерии, а все живое является вместилищем для них. Опровергните и докажите эту теорию с точки зрения видения сообщества бактерий как интеллектуальной сущности. И возможно ли такое представление в принципе?
Кристофер, christopher@tut.by
Да, на самом деле, говоря об искусственном интеллекте, достаточно трудно удержаться от того, чтобы не перейти на философский уровень повествования с фантастическим либо мистическим уклоном. Хотя… наши читатели любят фантастику, поэтому давайте рассмотрим один интересный пример. Тем более он имеет прямое отношение к практике.
Предсказания
В период с 1961 по 1967 годы была опубликована очень популярная сага из трех фантастических романов "Основание", "Основание и империя", "Второе основание". Их автором является практически наш соотечественник (он родился под Смоленском) Айзек Азимов. Вся история начинается с того, что во время существования некоей мощной империи появилась такая наука, как психоистория. Цитируем, что под этим понималось: "ответвление математики, которое касается реакции человеческих обществ на стабильные социальные и экономические стимулы… используя точные математические данные, можно определенным образом воздействовать на человеческие общества". Так вот, благодаря использованию сложных математических формул, учитывающих большое количество данных, выраженных в ряде факторов, один из ученых точно предсказал время падения империи как таковой — ровно через пятьсот лет.
А теперь стоит задуматься: реально ли это? То есть предсказать наступление какого-либо события во времени. В принципе, очень даже возможно. Например, рассчитав идеальную модель развития чего-то, после чего начать вводить данные с коэффициентами влияния. В принципе, все достаточно утрированно, хотя люди, знакомые с играми в жанре экономических стратегий, особенно уровня Pharao, Caesar, CivCity: Rome, Capitalism и т.п., ясно понимают, о чем идет речь. Для других приведем другой пример, медицинский. С какой вероятностью можно предсказать появления того или иного заболевания и даже предсказать примерное время его наступления, если речь не идет об инфекциях? Для этого необходимо получить как можно большее количество необходимых вводных данных, которые производятся в результате анализов и исследований, плюс к этому учесть старение организма, сезонные обострения (например, гипертоники страдают в жару), наследственность, злоупотребления, образ жизни. В результате предсказание реально. Причем полученные результаты можно обратить и в обратную сторону. Чем, собственно, современная медицина и занимается. Если же все переводить на математический язык, то множество окружающих нас процессов и событий обладают инертностью, за счет чего можно делать определенные прогнозы, используя экстраполяцию, то есть, если мы говорим о временном этапе, то это распространение выявленных ранее тенденций по отношению к будущему периоду. Ведь нередко наш обыватель сталкивается со статистическими прогнозами. При этом нужно учитывать множество различных факторов, иногда находящихся в прямом противоречии. Например, рост трудоспособного населения связан с улучшением качества жизни, то есть хорошим питанием, медициной и т.п. Но при этом в развитых странах рождаемость низка. И так далее. Есть такие широко известные дисциплины, как теория управления и статистика, причем наработанные в их рамках опыт и достижения, в свою очередь, передаются системам искусственного интеллекта на экспертном уровне. И все это можно отнести и к другим совершенно различным областям. А на плечи ИИ можно вполне возложить задачи по обеспечению жизнедеятельности того же человека.
Полезность и вознаграждения
Основная задача агентов выработки решений часто заключается в поиске наиболее оптимального варианта из множества альтернативных. Обратимся к тем же шахматам, о которых мы достаточно много написали в прошлом материале, и допустим, что каждая из фигур имеет свою цену — например, пешка — 1, конь и слон — 3, ладья — 5, ферзь — 9, король — 1000. На самом деле программа работает за вознаграждение, как бы спрашивая: "Что я получу за это?" То есть разработчиками реализуется бонусная система, выраженная в так называемой функции полезности — термин, применяемый в ИИ. Тут нужно понимать, что речь идет не о том, какую пользу может принести агент своим действием или выбором состояния для окружающих. Он — рациональный эгоист — по существу, никого, кроме себя, не видит и всегда спрашивает, какую пользу то или иное решение может принести ему самому. В биологической природе все очень схоже. Например, в человеческом мозге есть центр наслаждения и так далее. Таким образом, формируется мотивация к поиску наиболее рационального результата. Почему мы обратились к шахматам? Там, как и у агентов ИИ, действия производятся в режиме неопределенности. По существу, оценочная функция шахматной программы и функция полезности у агентов идентичны. Рассчитывая, например, ветки, предусматривающие взятия, программа рассчитывает варианты получения как можно большего количества очков. И это в самом примитивном и тривиальном виде. Напомним, что Deep Blue следит за шестью тысячами специфических шахматных показателей. Если бы алгоритмы этого компьютера в рамках оценочной функции учитывали только взятия, то компьютеру никогда бы не удалось победить человека.
Промежуточный этап
Перед тем, как перейти к рассмотрению решения конкретных задач и изложению практических основ, предлагаю вам самостоятельно выполнить некоторое количество заданий. В основном это ответы на вопросы:
. Попробуйте самостоятельно вывести несколько определений искусственного интеллекта.
. Какие агенты или их взаимосвязанные сообщества можно относить к интеллектуальным системам?
. Попробуйте мысленно перевернуть ситуацию с тестом Тьюринга, а именно: как и по каким признакам компьютер может "понять", что с ним общается человек?
. Можно ли считать, что искусственный интеллект выше человеческого, если он получил высший балл при тестах IQ?
. Можно ли считать утвердительным тот факт, что семантика (полное понимание значения слов и явлений) у человека напрямую связано с самосознанием, то есть исходит от личного "я"?
. А возможно ли создать подобное в рамках ИИ, ориентируясь только на функции полезности и реализацию системы вознаграждений?
. Представьте, что некий объект с ИИ находится на какой-либо случайной клетке шахматной доски. Придумайте алгоритм, благодаря которому он сможет максимально быстро найти координаты своего месторасположения, то есть конкретно указать клетку.
. Детская игра "камень, ножницы, бумага" относится к детерминированному или недетерминированному типу?
. В популярной игре Starcraft профессионалы выделяют три ключевые стратегии развития армий, одна из которых предусматривает быструю победу на начальной стадии игры, но почти всегда проигрыш впоследствии, вторая — наоборот, и так далее. Можно ли в данном случае провести параллель с "камень, ножницы, бумага" в стратегическом смысле?
. Общество Society of Automotive Engineers (SAE) является разработчиком архитектуры JAUS (Joint Architecture for Unmanned Systems), подразумевающей единый протокол управления беспилотной робототехникой. То есть благодаря ему можно управлять роботанками, робосамолетами, робосолдатами, роборазведчиками, автономным транспортом, используя единую командную систему. Какие требования необходимо предъявить к разработке ИИ, чтобы полностью перенести управление на его основу?
. Среди множества различных правдоподобных и не очень теорий можно встретить и такую: основные обитатели нашей планеты — это бактерии, а все живое является вместилищем для них. Опровергните и докажите эту теорию с точки зрения видения сообщества бактерий как интеллектуальной сущности. И возможно ли такое представление в принципе?
Кристофер, christopher@tut.by
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 22 за 2008 год в рубрике технологии
