Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Автономный искусственный интеллект

Глава 5. Системы автономного искусственного интеллекта

5.1. Современные системы искусственного интеллекта

Итак, мы рассмотрели новый подход к построению систем автономного адаптивного управления (ААУ), который, по нашему убеждению, воспроизводит некоторые основные черты принципов действия естественных систем управления - нервных систем. Большинство из рассмотренных конструкций и алгоритмов были нами реализованы в виде программных моделей и продемонстрировали свою работоспособность. На основе этих решений были разработаны прототипы систем ААУ для прикладных объектов, которые будут рассмотрены в гл. 6. Однако сейчас мы позволим себе сделать философское обобщение, в котором попытаемся охарактеризовать систему, которую мы разработали, и сравнить ее с системами искусственного интеллекта в их современном понимании.

Понятие искусственный интеллект (термин введен Дж. Маккарти на первой конференции по этому вопросу в 1956 г.) до настоящего времени не получило удовлетворительного определения. Это связано с тем, что само понятие интеллекта, по словам А. Эндрю, имеет «скользящий» характер, т. е. изменяется со временем. Однако разработки по искусственному интеллекту оставляют практически полезные программные системы. Ряд выделившихся направлений таких систем сейчас в большинстве случаев и понимают под искусственным интеллектом (ИИ). Это системы распознавания образов, экспертные системы, искусственные нейронные сети, программы для перевода текстов с одного языка на другой, роботы, игровые программы и некоторые другие. Сегодня термином ИИ принято обозначать кибернетические системы, моделирующие некоторые стороны интеллектуальной деятельности человека.

Приведем большую цитату из книги Люгера [30], характеризующую современное отношение к понятию искусственного интеллекта.

«Искусственный интеллект можно определить как область компьютерной науки, занимающуюся автоматизацией разумного поведения... ИИ рассматривается как часть компьютерной науки, которая опирается на ее теоретические и прикладные принципы. Эти принципы сводятся к структурам данных, используемым для представления знаний, алгоритмам применения этих знаний, а также языкам и методикам программирования, используемым при их реализации. Тем не менее, это определение имеет существенный недостаток, поскольку само понятие интеллекта не очень понятно и четко сформулировано. Большинство из нас уверены, что смогут отличить «разумное поведение», когда с ним столкнутся. Однако вряд ли кто-нибудь сможет дать интеллекту определение, достаточно конкретное для оценки предположительно разумной компьютерной программы и одновременно отражающее жизнеспособность и сложность человеческого разума. Итак, проблема определения искусственного интеллекта сводится к проблеме определения интеллекта вообще: является ли он чем-то единым, или же этот термин объединяет набор разрозненных способностей? В какой мере интеллект можно создать, а в какой он существует априори? Что именно происходит при таком создании? Что такое творчество? Что такое интуиция? Можно ли судить о наличии интеллекта только по наблюдаемому поведению, или же требуется свидетельство наличия некоего скрытого механизма? Как представляются знания в нервных тканях живых существ, и как можно применить это в проектировании интеллектуальных устройств? Что такое самоанализ и как он связан с разумностью? И более того, необходимо ли создавать интеллектуальную компьютерную программу по образу и подобию человеческого разума, или же достаточно строго «инженерного» подхода? Возможно ли вообще достичь разумности посредством компьютерной техники, или же сущность интеллекта требует богатства чувств и опыта, присущего лишь биологическим существам? На эти вопросы ответа пока не найдено, но все они помогли сформировать задачи и методологию, составляющие основу современного ИИ. Отчасти привлекательность искусственного интеллекта в том и состоит, что он является оригинальным и мощным орудием для исследования именно этих проблем. ИИ предоставляет средство и испытательную модель для теорий интеллекта: такие теории могут быть переформулированы на языке компьютерных программ, а затем испытаны при их выполнении. По этим причинам наше первоначальное определение, очевидно, не дает однозначной характеристики для этой области науки. Оно лишь ставит новые вопросы и открывает парадоксы в области, одной из главных задач которой является поиск самоопределения. Однако проблема поиска точного определения ИИ вполне объяснима. Изучение искусственного интеллекта еще молодая дисциплина, и ее структура, круг вопросов и методики не так четко определены, как в более зрелых науках, например физике... Из-за специфики проблем и целей искусственный интеллект не поддается простому определению» (Выделено нами. А. Ж.).

Со многими положениями этого определения нельзя не согласиться. Но остается впечатление некоторого ухода от ответа по существу и растворение проблемы в круге связанных с нею пограничных вопросов. Если определение некоторого понятия носит «скользящий» характер, то это является признаком того, что такое определение либо внутренне противоречиво, либо основано не на существенных признаках определяемого понятия. Нам представляется, что имеются причины, по которым определение искусственного интеллекта

«проскальзывает». Прежде чем конкретизировать эти причины, обратим внимание на следующее. По нашему мнению, те системы ИИ, которые все с нетерпением ожидают увидеть, тс системы ИИ, которые создаются разработчиками, и те системы ИИ, которые следовало бы признавать таковыми, — это совершенно разные объекты. Поэтому определения, желания и реальность не сходятся и ускользают из рук. Как если бы, мечтая о птице, мы вслух утверждали, что хотим иметь пароход, но при этом упорно строили автомобиль, и все это называли бы одним термином, удивляясь, почему результат не приносит удовлетворения. Термином «искусственный интеллект» мы называем объекты, которые принципиально не могут демонстрировать тех свойств, которые мы интуитивно ждем от объектов с таким названием, а те системы, которые могли бы демонстрировать эти интуитивно ожидаемые свойства, нам не интересны, потому что они еще не развиты и дают не очень выразительные результаты.

Ситуацию можно образно прояснить такой картинкой. Интеллект человека (это пока единственный образец интеллекта, с существованием которого согласны все) можно представить в виде высокой пирамиды, которую образуют следующие элементы.

  • а) Большая и сложная нервная система и мозг, причем их форма явно отражает очень продолжительную их эволюцию во времени, начавшуюся когда-то с простейших живых форм и прошедшую многие фазы эволюционирующих видов, выживших в естественном отборе. В составе и структуре нервной системы и мозга можно наблюдать определенные архаические образования, возникшие и работавшие некогда и затем потерявшие свою актуальность, но, тем не менее, влияющие на работу нервной системы в ее современном виде, в том числе - на се интеллектуальные проявления.
  • б) Бесчисленные результаты очень долговременной специализации всего, что только имеет отношение к нервной системе и ее деятельности в конкретных условиях земного существования человека — отточенные по всем параметрам датчики, нервные клетки, сети из этих клеток, конструкции и подсистемы мозга, актуаторы и т. д.
  • в) Большой набор запрограммированных видов «репертуарного» поведения, закрепленного уже «аппаратно» (при этом доля репертуарного поведения в составе поведенческих актов трудно определяется, но, предположительно, очень велика).
  • г) Немыслимо большой опыт жизни в конкретных условиях, записанный в памяти человека, в том числе на генном уровне, развивающийся па своем собственном содержимом, где повое (образы, эмоциональные оценки, действия, программы и характер поведения) логически следует из старого.
  • д) Очень сильное влияние не только рациональной информации в прошлом, но и случайной информации, которую невозможно отделить в настоящем, настолько глубокие корни она пустила во все поры нашего интеллекта.
  • е) Огромное число задач, которые должна была решать нервная система, чтобы управлять телом и поведением человека, дошедшего до наших дней, выигравшего в борьбе за существование во враждебном окружении. Это задачи типа поддержания состояния внутренней среды организма, управления движениями тела, навигация в пространстве, управление поведением в среде, постановка целей, выбор стратегии достижения цели, общение в популяции и т. п. Разве это не «интеллектуальные» задачи?
  • ж) А также другие факторы, каждый из которых так же нельзя удалить из этой пирамиды, как нельзя вытащить камень из каменной пирамиды.

И вот где-то на самой вершине этой пирамиды, в ее последнем тонком и узком слое и в самые последние мгновения эволюции человека (какие-то последние несколько тысяч лет из многомиллионолетней его эволюции из пон- гидов) некоторые, далеко не все, люди начали демонстрировать умение решать специфические задачи типа математического счета, игр и некоторых других. Мы ухватились за этот относительно тонкий слой в огромном спектре функциональных свойств нервной системы, проявляющийся даже не у всех, а только у некоторых людей, почему-то выделили его в некое отдельное явление интеллект и хотим построить систему, которая будет демонстрировать только подобные умения, не решая при этом всех задач, составивших и поддерживающих всю пирамиду интеллекта нервной системы. Это примерно такая же задача, как искусственно построить листочек на вершине дерева, не построив его кроны, ствола и веток, корневой системы, био- и экологической среды, избежав проблем эволюции. Можно на искусственной подпорке поставить один листочек интеллекта, который будет играть в шахматы, а на другой подпорке - листочек, который будет формально переводить с одного языка на другой. Но эти листочки, во-первых, будут построены совершенно по-разному, они никак не могут составить кроны одного дерева, во-вторых, будут не так, как человек, играть в шахматы, и не так, как человек, переводить тексты, и тем более не смогут решать все эти задачи одновременно.

Собственно, почему мы решили, что так называемые интеллектуальные проявления человека — это задачи более сложные, чем остальные задачи из широкого спектра задач, решаемых нервной системой? Можно ли утверждать, что игра в шахматы это более интеллектуальная задача, чем управление процессом ходьбы живого организма (попробуйте оценить сложность задач, решаемых нервной системой гимнаста, выполняющего свою спортивную программу), или задача управления полетом птицы? Задача игры в шахматы в принципе решается методом перебора. А для того, чтобы обеспечить ходьбу или полет организма, его нервной системе надо решать такие задачи, как: распознавание образов, задача принятия решений, постановка цели, выбор траектории и т. д. Все эти задачи надо решать строго согласованно и в строго реальном времени. И кроме того, все эти задачи решаются нервной системой в режиме самообучения. А это на порядок увеличивает сложность задач. Нервной системе приходится учиться в условиях, когда организм растет, меняются его параметры и динамические свойства. Меняются свойства окружающей среды. Умение решать только некоторые из этих задач в искусственных системах относится к задачам искусственного интеллекта. Например, современную систему распознавания, умеющую распознавать лицо человека, мы относим к системам ИИ очень высокой пробы, но домашней собачке, распознающей лица людей гораздо лучше, а заодно решающей и тысячу других задач, мы отказываем в «интеллекте».

Поэтом)' мы видим два пути в работе над искусственными интеллектуальными системами. Первый путь — это добиваться понимания того, как работает интеллект живых организмов, и строить модели этих объектов. Здесь более правильной будет нс модель верхнего кирпичика большой пирамиды естественной нервной системы, без собственно самой пирамиды, а модель пусть маленькой, но цельной пирамиды — нервной системы со всеми ее основными свойствами. Пусть эта модель не в шахматы играет, а демонстрирует способ саморазвития, умение обеспечивать свое выживание, умение обучаться, умение управлять и приспосабливать свое поведение к изменяющимся свойствам пусть простой среды, умение формировать образы, прогнозировать, принимать обоснованные решения, развиваться. Всех достижений современной науки пока недостаточно для того, чтобы построить объект, подобный не то что интеллекту человека, кошки, или даже мышки, но даже интеллекту муравья. При всей мощи наших «систем искусственного интеллекта». Поэтому на этом пути следует, прежде всего, признать, что коль скоро задачи типа распознавания и принятия решений мы относим к задачам ИИ, а муравей решает эти задачи лучше наших систем ИИ, то муравей обладает интеллектом, т. е. следует признать, что интеллектом обладают все живые существа, по крайней мере имеющие нервные системы, демонстрирующие самообучающееся поведение. Потому что для обеспечения самообучающегося поведения требуется решать весь комплекс рассмотренных выше задач — обучение без учителя, обучение с учителем, распознавание образов, представление знаний, прогнозирование, планирование и принятие решений и т. д. Умение играть в шахматы — это не более чем гипертрофированно развитое умение решать некоторые из задач, решаемых любым живым организмом — распознавание ситуации, моделирование альтернативных вариантов, их качественное оценивание, прогнозирование, принятие решения. При этом, несмотря на то, что, придумывая игры, люди представляют в них сильно рафинированные, формализованные и упрощенные жизненные ситуации, что позволяет строить формальные исполнители (программы), способные играть в эти игры, все же человек, играя, например, в шахматы, в отличие от компьютера, задействует очень глубокие пласты многовекового опыта своих предков, решавших задачи обороны и нападения, тактики и стратегии, оценивания противника, оценивания ситуации. Человек, играя в шахматы (как и в другие игры), использует огромное количество аналогий, которые он находит в глубинах своей памяти, отражающей культуру человечества, например опыт психологической борьбы с противниками, опыт психологической самоорганизации, опыт прогнозирования в самых разных сферах, отражаемый в интуиции, и другие свойства своей биологической пирамиды жизни. Напомним еще о нерациональных с современной точки зрения действиях людей, готовящихся к сражению гаданиям, жертвоприношениям богам, молитвам. Не исключено, что подобные действия совершают и некоторые шахматисты перед ответственной игрой. Если мы построим искусственного муравья, который эволюционно разовьется до уровня, сравнимого с человеком, и если он научится играть в шахматы и захочет играть в них, то вот это и будет правильная интеллектуальная шахматная программа, которую можно будет сравнивать с человеком. С этой точки зрения специализированный суперкомпьютер, который переигрывает шахматного чемпиона, используя большую емкость памяти и быстрый пересчет большего числа вариантов ходов, чем это может сделать человек, - не представляет особого интереса как система ИИ. Это сугубо инженерное решение, узкоспециализированная машина, не имеющая никакого отношения к проблеме моделирования естественного интеллекта. Ее «интеллект» можно сравнивать с интеллектом человека на тех же основаниях, на которых можно сравнивать передвижение человека, идущего пешком, с движением автомобиля. Пусть современные автомобили разгоняются до больших скоростей, намного превосходящих скорость движения пешего человека, но даже в самых современных роботах не удается смоделировать ходьбу человека пи в отношении ее скорости, ни в отношении ее свойств. И более того, известные эффектно выглядящие антропоморфные шагающие роботы шагают совсем не по тем принципам, по которым шагает человек, и потому их прогресс в умении ходить отнюдь нельзя сравнивать с развитием процесса ходьбы от обезьяны к человеку. Современные роботы ходят только благодаря точной математической модели процесса ходьбы, а не в результате самообучения. Если математическая модель требует, чтобы вертикальная проекция центра тяжести всегда пересекала площадь опоры робота, то робот так и будет ходить всю жизнь «деревянными» шагами, аккуратно выполняя программу и падая при любой заранее не предусмотренной в программе ситуации. Развитие в его ходьбе будет связано только с развитием математической модели этого процесса. Более адекватной системой управления ходьбой на этом пути развития ИИ могли бы быть программы, обеспечивающие самообучение шагающего механизма, с его адаптацией к закономерным свойствам приводов, робота, среды и т. д., где проглядывалось бы присутствие случайного поведения, обеспечивающего реализацию метода проб и ошибок, поискового механизма обучения.

Второй путь состоит в построении машин, программ, которые решают отдельные задачи из репертуара естественного интеллекта с сугубо прагматическими целями. Преимущественно эти системы сейчас и называют системами ИИ. Поскольку каждая из таких отдельно взятых задач вполне может быть решена технически, то можно констатировать, что такие системы ИИ давным-давно построены и не только успешно функционируют, но и по многим параметрам давно превосходят человека. Можно долго перечислять отдельные задачи, выдернутые из репертуара естественных нервных систем и успешно решенных различными техническими средствами. Обычный карманный калькулятор является совершенной системой ИИ, поскольку он умеет решать задачи, которые не только раньше, но и сегодня далеко не все люди решать умеют — суммировать, умножать, делить, вычислять проценты и т. д. Кроме того, карманный калькулятор давно обошел человека по таким параметрам, как быстродействие, точность вычисления и некоторым другим. Если сейчас кто-то может выразить сомнение в том, что карманный калькулятор является ИИ, то еще в XIX веке такой калькулятор, безусловно, был бы признан не только искусственным интеллектом, но и чудом. Если говорить о современных компьютерах, программах и системах, давно обогнавших человека по скорости счета, точности, трудоемкости, надежности, и другим параметрам при решении отдельных задач, то они имеют полное право именоваться прагматическими системами ИИ. В этом мы абсолютно согласны с Кевином Уорвиком [31]. И если мы все же не хотим называть их искусственным интеллектом, то именно потому, что они очень далеки от свойств естественной нервной системы. Мы не хотим признавать их «настоящим ИИ» и правильно делаем, потому, что эти системы построены не на тех принципах, по которым работают нервные системы. И сложностью решения отдельных прагматических задач этот факт не отменить. Думается, что даже нагромождение таких прагматических систем в одном «интеллектуальном монстре» все равно не даст желаемого эффекта живого интеллекта. При этом поведение какого-нибудь двухмесячного щенка будет радовать нас проявлением живого интеллекта. Причина состоит в том, что и любое нагромождение прагматических систем ИИ будет ни чем иным, как только имитацией верхнего кирпичика пирамиды, стоящего на подпорках при отсутствии самой пирамиды. Что-то вроде головы без туловища.

Здесь хотелось бы еще подчеркнуть тот факт, что прагматической системой ИИ может называться не только техническая система, управляемая компьютером, перерабатывающим информацию средствами электроники. Обрабатывать информацию и принимать управляющие решения можно и другими техническими средствами. Механический арифмометр, часовой механизм, гидравлические и механические машины тоже призваны решать задачу преобразования входной информации в выходную и преобразовывать ее в управляющие воздействия. Если, например, лошадь бежит по кругу, то ее нервная система решает комплекс интеллектуальных задач: распознавание, постановка цели, выбор плана достижения цели, принятие решения, сравнение прогноза с действительностью, коррекция движения и др. Если вы заставили вагонетку ездить по кругу по рельсам, то это означает, что ваша машина тем или иным способом решает те же задачи. Список задач идет от характера конечного результата. Здесь не всегда просто понять, какая именно часть машины решает ту или иную интеллектуальную задачу. Например, в данном случае задачу распознавания образа текущего положения объекта управления решают такие «датчики», как рельсы. По силе давления на его боковую поверхность реборды колеса вагонетки рельс «понимает» рассогласование действительного и желаемого движения объекта. Если рассогласование больше некоторого порога, выраженного силами трения колеса о рельс и давления, то рельс «принимает решение» надавить на реборду с силой, направление которой соответствует геометрии контактирующей пары рельса и реборды, и с величиной, заданной определенным «законом управления», зафиксированным в определенной жесткости материалов рельса и реборды. В этой управляющей системе предусмотрены и другие обратные связи (выраженные, например, в законах «противодействие должно быть равно действию» и т. п.), регулирующие процесс управления, в том числе — при разных значениях параметров. Следовательно, вагонетка, едущая строго по кругу, согласно некоторому заранее заданному плану, тоже может быть названа системой ИИ. Если же что-то происходит без заранее составленного плана и без специализированного механизма, обеспечивающего выполнение этого плана, то здесь интеллект не проявляется.

Итак, рассмотрим возможности определения искусственных систем, которые проявляют интеллектуальные свойства с помощью тех понятий, которые мы рассмотрели выше в данной книге. Попробуем определить те признаки, которым должна удовлетворять искусственная система, представляющая собой ту маленькую пирамиду интеллекта, которая может вырасти в большую пирамиду, и признаки, которые отличают ее от модели верхнего кирпичика такой пирамиды, стоящего на подпорках, заменяющих пирамиду.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы