Загадка человеческого мозга и искусственного интеллекта. Проблема определения искусственного интеллекта. Разработка интеллектуальных роботов, их основные возможности. Философские проблемы создания искусственного интеллекта: проблема безопасности.
Аннотация к работе
Мозг - высоко-параллельная, многопроцессорная система, которая складывается примерно из 14 млрд. нейронов, соединенных в огромную и сложную трехмерную структуру, в которой каждый нейрон имеет до 30 000 соединений с другими нейронами. Некоторые специалисты за интеллект принимают способность рационального, мотивированного выбора, в условиях недостатка информации; способность решать задачи на основе символьной информации; способность к обучению и самообучению. В словаре Вебстера: "интеллект - это: а) способность успешно реагировать на любую, особенно, новую ситуацию путем надлежащих корректировок поведения; б) способность понимать связи между фактами действительности для выработки действий, ведущих к достижению поставленной цели". В Большой Советской Энциклопедии: "интеллект… в широком смысле - вся познавательная деятельность человека, в узком смысле - процессы мышления, неразрывно связанные с языком как средством общения, обмена мыслями и взаимного понимания людей". Рассмотрев множество состояний нашего мозга в процессе функционирования, можно понять, что мозг отражает внешний мир, а значит, между множеством состояний элементов мозга и множеством состояний внешних процессов имеется соответствие, т.е. мозг имеет информацию о внешних процессах.Неизвестно, куда бы привела нас эволюция, если бы люди пошли по биологическому пути - занялись улучшением структуры человека, его качеств и свойств.
План
Содержание
Введение
Загадка человеческого мозга и искусственного интеллекта
Проблема определения искусственного интеллекта
Робототехника
Проблема безопасности
Искусственный интеллект. ЗА и ПРОТИВ
Проблема создания искусственного интеллекта Тест Тьюринга
Заключение
Список литературы
Введение
Умножить в уме два многозначных числа или запомнить несколько телефонных номеров для человека трудно. С другой стороны, понять смысл предложения, несмотря на грамматические ошибки, уловить, где оканчивается по смыслу определенный кусок информации, или узнать человека, с которым не встречался 20 лет, для нас - это не сложно. Компьютер же в большинстве случаев подобные задачи выполнить не может. Там, где речь идет о распознавании оптических или акустических образов, способности самостоятельного обучения, воспоминания по ассоциациям, даже самые современные компьютеры не могут составить конкуренцию мозгу человека.
Загадка человеческого мозга и искусственного интеллекта
Обработка информации и знаний в мозге, по-видимому, является параллельным процессом. Мозг предстает перед нами как огромная сеть взаимосвязанных клеток - нейронов. Место сосредоточения запоминаемой информации и знаний, равно как и место и способ их обработки, нам пока неизвестны. Мы знаем лишь, что элементы мозга работают в миллион раз медленнее, чем микроэлектронные чипы. Нейронные сети работают без процессоров, программ, управляющих единиц и тактовых импульсов. И работают очень хорошо. Поэтому специалисты в области вычислительной техники интересуются мозгом.
Мозг - высоко-параллельная, многопроцессорная система, которая складывается примерно из 14 млрд. нейронов, соединенных в огромную и сложную трехмерную структуру, в которой каждый нейрон имеет до 30 000 соединений с другими нейронами. Если на каждом соединении реализуется за секунду только одна переключательная операция, то весь мозг теоретически сможет выполнить 10 биллионов операций за это же время. Время переключения нейрона определяется миллисекундами. Вопреки этому сложные лингвистические и распознавательные задачи мозг решает за секунду, т.е. за несколько шагов вычислений. Компьютер же растягивает решение таких задач на миллионы шагов.
Другим ограничением мозга является то, что нейрон может послать другому нейрону только несколько битов информации. Объем информации ограничен, нейроны не имеют возможности обмениваться сложными символами.
Выходит, что наши знания зависят от множества соединений между нейронами. Благодаря им, мы понимаем родной язык, правильно планируем свое поведение, подытоживаем факт и распознаем образы. Сегодняшние супер-ЭВМ работают на уровне развития пятилетнего ребенка. Мозг и компьютер действуют разным способом. Парадоксом является то, что для моделирования мозга в реальном масштабе времени требуются тысячи мощнейших супер-ЭВМ, а с другой стороны, для моделирования арифметических вычислений и супер-ЭВМ были бы необходимы миллиарды людей.
Временной цикл базовой операции, выполняемой нейроном, 1-2 мс, такт нынешних компьютеров определяется наносекундами, т.е. вычислительная машина работает на шесть порядков быстрее. Вопреки этому человек решает многие задачи распознавания, как, например, анализ сцены или логические выводы, секунды, а высокопроизводительная ЭВМ тратит на это несколько минут.
Когда мозг рассуждает сознательно, шаг за шагом, этот тип мышления можно формализовать с помощью математической логики и затем моделировать на компьютере. Но подсознательное мышление, которое используется главным образом в творческой деятельности, является высоко-параллельным математически неформализованным средством.
Проблема определения искусственного интеллекта
Некоторые специалисты за интеллект принимают способность рационального, мотивированного выбора, в условиях недостатка информации; способность решать задачи на основе символьной информации; способность к обучению и самообучению.
Достаточно емкие и интересные определения интеллекта даны в английском словаре Вебстера и Большой Советской Энциклопедии. В словаре Вебстера: "интеллект - это: а) способность успешно реагировать на любую, особенно, новую ситуацию путем надлежащих корректировок поведения; б) способность понимать связи между фактами действительности для выработки действий, ведущих к достижению поставленной цели". В Большой Советской Энциклопедии: "интеллект… в широком смысле - вся познавательная деятельность человека, в узком смысле - процессы мышления, неразрывно связанные с языком как средством общения, обмена мыслями и взаимного понимания людей". Здесь интеллект прямо связывается с деятельностью и языком коммуникации.
По большому счету больших разногласий в этом вопросе нет. Интереснее другое: критерии, по которым можно однозначно определить разумный, мыслящий, интеллектуальный субъект перед нами или нет.
Известно, что в свое время А. Тьюринг предложил в качестве критерия, определяющего, может ли машина мыслить, "игру в имитацию". Согласно этому критерию, машина может быть признана мыслящей, если человек, ведя с ней диалог по достаточно широкому кругу вопросов, не сможет отличить ее ответов от ответов человека.
Единого ответа на вопрос чем является искусственный интеллект, не существует. Почти каждый автор, пишущий книгу об искусственном интеллекте, отталкивается в ней от какого-либо определения, рассматривая в его свете достижения этой науки. Эти определения можно свести к следующим: Искусственный интеллект - это личность на неорганическом носителе (Чекина М. Д.).
Искусственный интеллект - это область изучение разумного поведения (у людей, животных и машин) и попытки найти способы моделирования подобного поведения, в любом типе искусственно созданного механизма (Блай Уитби).
Искусственный интеллект - это экспериментальная философия (В. Сергеев).
Сам же термин "искусственный интеллект" - ИИ - AI - artificial intelligence был предложен в 1956 г. на семинаре с аналогичным названием в Дартмутском колледже (США). Семинар был посвящен разработке методов решения логических, а не вычислительных задач.
Так же существуют термины "сильный" и "слабый" искусственный интеллект.
Термин "сильный искусственный интеллект" ввел Джон Серль, такая программа будет не просто моделью разума; она в буквальном смысле слова сама и будет разумом, в том же смысле, в котором человеческий разум - это разум.
"Слабый искусственный интеллект" рассматривается лишь как инструмент, позволяющий решать те или иные задачи, которые не требуют полного спектра человеческих познавательных способностей.
Робототехника
С проблемами искусственного интеллекта тесно связаны вопросы разработки специальных механизмов и машин, имитирующих умственную деятельность и сложные физические действия человека, - интеллектуальных роботов. Интеллектуальный робот - система, управляемая компьютером, способная к самостоятельному целенаправленному взаимодействию с окружающей средой. В самом общем случае такая система способна: а) воспринимать и распознавать объекты окружающей среды;
б) формировать внутреннее представление об окружающей среде и протекающих в ней процессах;
в) принимать решения и формировать планы собственных действий в соответствии с заданными целями на основе накопленных знаний и опыта;
г) изменять обстановку окружающей среды путем манипулирования с ее объектами;
д) общаться с человеком на языках.
Интеллектуальный робот - неизменный элемент гибкой производственной системы. Он может быть перепрограммирован на решение различных производственных задач. При этом отпадает необходимость реорганизации производственных участков и промышленных цехов.
Интеллектуальный робот получает визуальную, звуковую или же тактильную информацию из внешнего мира через специальную сенсорную систему, посредством которой он связан с окружающей средой. Основным орудием воздействия робота на окружающую среду является его манипулятор. Необходимые степени свободы при его функционировании обеспечиваются системой перемещения робота и его манипулятора. Другими важнейшими подсистемами робота, являются система связи с человеком и когнитивная система. В когнитивной системе производится обработка всей полученной информации, необходимой для управления собственным поведением робота в реальной производственной среде. Именно в этой системе реализуются функции, в совокупности, напоминающие человеческую психику, такие как: восприятие, память, решение задач и обучение.
Разрабатываемые в настоящее время интеллектуальные роботы не являются в достаточной мере совершенными. В большинстве случаев они состоят из манипулятора, датчиков визуальной и тактильной информации, системы распознавания зрительных образов, механизмов для определения расстояний, развитых программных средств обработки информации об окружающей среде и планирования действий робота и управляющей системы. Интеллектуальные роботы грядущих поколений будут содержать, кроме того, средства распознавания и понимания слитной человеческой речи, подсистему обучения, совершенный автоматический решатель задач (способный к переформулированию задач при возникновении непредвиденных ситуаций), совершенные механизмы поиска и обработки различных видов информации и развитые средства вывода (в том числе при наличии неполной, нечеткой и неопределенной информации).
Разработка интеллектуальных робототехнических систем с такими возможностями потребует решения многих сложных научно-технических задач, для которых в настоящее время можно было заметить перспективные пути их решения. Многие робототехнические задачи ведут к большим трудностям организации вычислений связанным, в частности, с необходимостью обработки в реальном масштабе времени больших объемов часто сменяющихся данных. К таким задачам, прежде всего, относятся: восприятие и анализ сцен с движущимися объектами, логическое рассуждение, вывод и планирование деятельности, распознавание и понимание слитной речи. Подобные задачи можно эффективно решать только на параллельных компьютерах с очень высоким быстродействием. Кроме актуальной задачи создания перспективных архитектур таких компьютеров с применением новейших видов технологий изготовления микросхем, важной задачей является разработка параллельных алгоритмов и программ задач робототехники.
Уверенность в успешном решении в будущем этой важной задачи основана на существовании естественной интеллектуальной системы, какой является мозг человека, успешно справляющийся с большинством интеллектуальных задач, которые в настоящее время еще не "по зубам" современным вычислительным машинам.
Проблема безопасности
Философские проблемы создания искусственного интеллекта можно разделить на две группы, условно говоря, "до и после разработки искусственного интеллекта". Первая группа отвечает на вопрос: "Что такое, искусственный интеллект возможно ли его создание?". И вторая группа (этика искусственного интеллекта) задается вопросом: "Каковы последствия создания искусственного интеллекта для человечества?", которые приводят нас к проблеме безопасности.
Данная проблема будоражит умы человечества еще со времен Карела Чапека, впервые употребившего термин "робот". Большую лепту в обсуждение данной проблемы внесли и другие писатели-фантасты. Как самые известные можно упомянуть серии рассказов писателя-фантаста и ученого Айзека Азимова, а так же довольно известное произведение - "Терминатор". Кстати именно у Айзека Азимова мы можем найти самое проработанное, и принятое большинством людей решение проблемы безопасности. Речь идет о так называемых трех законах робототехники.
1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.
2. Робот должен повиноваться командам, которые ему дает человек, кроме тех случаев, когда эти команды противоречат первому закону.
3. Робот должен заботиться о своей безопасности, насколько это не противоречит первому и второму закону.
На первый взгляд подобные законы, при их полном соблюдении, должны обеспечить безопасность человечества. Однако при внимательном рассмотрении возникают некоторые вопросы.
Интересно, что будет подразумевать система искусственного интеллекта под термином "вред" после долгих логических размышлений? Не решит ли она, что все существования человека это сплошной вред? Ведь он курит, пьет, с годами стареет и теряет здоровье, страдает. Не будет ли меньшим злом быстро прекратить эту цепь страданий? Конечно, можно ввести некоторые дополнения, связанные с ценностью жизни, свободой волеизъявления. Но это уже будут не те простые три закона.
Следующим вопросом будет такой. Что решит система искусственного интеллекта в ситуации, когда спасение одной жизни возможно только за счет другой? Особенно интересны те случаи, когда система не имеет полной информации о том, кто есть кто…
Так что можно с уверенностью сказать, что опасения многих людей, в том числе и ученых, не беспочвенны. И определенно следует именно сейчас начинать продумывать эти вопросы, до того, как получится создать полноценный "машинный интеллект", чтобы обезопасить человечество от возможного вреда или даже истребления, как конкурирующей, в лучшем случае, или просто ненужной биологической разновидности.
Искусственный интеллект. ЗА и ПРОТИВ
Противники идеи о возможности создания искусственного разума часто сводят свои доводы к тому, что работа ЭВМ управляется законами электродинамики, и, значит, здесь происходит сведение высшего (мышления) к низшему (физическим процессам в ЭВМ). Однако неверна исходная посылка.
Работа ЭВМ отнюдь не управляется законами электродинамики. Этими законами управляется работа отдельных элементов машины. По физическим законам ЭВМ работает только в том смысле, что она, скажем, преобразует электрическую энергию в тепло. Ведь сущность работы состоит не в этом преобразовании, а в том, что она производит определенные арифметико-логические операции. Машина имеет дело с информацией и работает по законам преобразования информации, т.е. по законам кибернетики. Поэтому, если рассматривать эти процессы с такой точки зрения то, неизбежно оказываешься на позициях механицизма. Это то же самое, что сведение работы мозга к биохимическим и биофизическим процессам.
С точки зрения кибернетики работу ЭВМ надо рассматривать как работу системы по переработки информации. Тезису искусственного интеллекта приписывается отрицание идеального характера сознания.
Не касаясь вопроса о структуре информации, представляющей собой меру упорядоченности процесса и составляющей его внутреннее состояние, мы охарактеризуем внешнюю или относительную информацию, всегда связанную с отношением двух процессов. Эта информация заключается не в самих процессах, а существует именно в отношении этих процессов друг к другу. Взятая сама по себе эта информация столь же объективна и материальна, как и любые другие свойства и отношения объектов или процессов.
Рассмотрев множество состояний нашего мозга в процессе функционирования, можно понять, что мозг отражает внешний мир, а значит, между множеством состояний элементов мозга и множеством состояний внешних процессов имеется соответствие, т.е. мозг имеет информацию о внешних процессах. Эта информация заключена и не заключена в мозгу, т.к. сколько бы мы ни исследовали мозг кроме электрических, химических и др. характеристик нейронов мы там ничего не обнаружим. Необходимо рассмотреть связь мозга с внешним миром. Именно в этом и заключена информация, носителем которой являются нейроны.
Информация, с которой работает мозг и есть та идеальная сторона в его работе, и таким образом идеальное не существует в виде особого предмета или субстанции. Оно существует как сторона деятельности мозга, заключающейся в установлении связей между множеством состояний внешнего мира и головного мозга.
Если мы признаем у кибернетических систем возможность достижения сложности, сравнимой со сложностью мозга, то необходимо признать у таких систем существование у них черт, которые мы называем идеальными.
Ряд авторов объявляет тезис искусственного интеллекта противоречащим тезису о социальной природе сознания и мышления. Но здесь скрывается ошибка - отсутствие различия между естественно историческим зарождением мышления и сознательным воспроизведением его человеком в универсальной ЭВМ. Во втором случае машина не становится социальным существом, но человек, поняв сущность мышления, воссоздает его в машине. Если социальная природа мышления закономерна и познаваема, то она может быть в принципе искусственно воспроизведена. Для этого кибернетическая система, имеющая достаточную мощность, для полного использования своих возможностей должна быть помещена в информационно-богатую среду, образовав вместе с создателями некий симбиоз.
Принцип невозможности кибернетического интеллекта жестко привязывает определенный род функционирования к строго определенному субстрату (мозгу). Это ставит философскую проблему соотношения функции и субстрата.
Именно изза этого "крайний пессимист" отрицает возможность наличия интеллекта у кибернетического устройства. Он безоговорочно связывает мышление с человеческим мозгом, и не приемлет попытки определения мышления без связи со структурой мыслящей системы. По его мнению, это есть сведение мышления только к информационной стороне, в то время как мышлением называют возникшую у биологических существ, способность. Таким образом, мышлением можно назвать то, что осуществляется только мозгом человека, но это не является приемлемым решение проблемы.
Разумеется, мышление есть функция высокоорганизованной материи и определено структурой системы. Но с гносеологической точки зрения знание функции выводится из знания структуры, а знание структуры является выводом из все более полного изучения способов функционирования.
Конечно, может оказаться, что эта структура жестко связана со строго определенным субстратом, но этот тезис должен являться результатом научного исследования, а не исходной предпосылкой.
Пока наука имела дело с непосредственно ощущаемыми объектами, она могла исходить из субстратной точки зрения, суть которой заключается в том, что объект обладает набором характеристик ( - первичны), выражающим его природу, зная которые можно изучить поведение (-вторично) объекта.
Но уже в 19 веке ограниченность этой концепции была вскрыта диалектическим материализмом, показавшим, что "лишь в движении тело обнаруживает, что оно есть. Познание различных форм движения и есть познание тел". (К. Маркс и Ф. Энгельс)
Отсюда, разумеется, не следует, что только движение существует и никакого субстрата нет вообще. Отсюда следует лишь неправомерность употребления отношения первичности-вторичности для характеристики связи движения (поведения) и субстрата в плане их реального существования.
Из вышесказанного можно заметить, что большинство аргументов против возможности искусственного интеллекта, основаны на имеющихся научных теориях и эмпирических данных, обычно они состоят в указании на какие-нибудь определенные действия мышления, которые неспособно выполнить никакое кибернетическое устройство. Однако многие из таких аргументов уже были опровергнуты в ходе развития кибернетики. Более того, существует теорема Мак Каллока Питса сводящая вопрос о выполнении любой функции головного мозга к вопросу о познаваемости этой функции.
Наиболее разумной представляется более оптимистичная позиция, т.к. на данный момент нет непреодолимых, принципиальных преград на пути создания искусственных устройств, обладающих интеллектом. Но на этом пути стоят огромные трудности, отнюдь не уменьшающиеся с бурным развитием кибернетики. Здесь особенно важна выработка новых концептуальных, философских теорий, т.к. ускорение технических средств обработки информации или создание нейронных сетей, копирующих биохимическое состояние мозга еще не ведет к возникновению искусственного разума, а является лишь средством воплощения идеи.
Проблема создания искусственного интеллекта Тест Тьюринга
С 1991 года проводятся турниры программ, пытающихся пройти тест Тьюринга. Пока еще эти программы (боты) крайне мало - разумны. Все, что они делают - это применяют заранее подсказанные человеком правила. Осмыслить разговор боты даже не пытаются, в основном совершают попытки "обмануть" человека. Создатели закладывают в них ответы на наиболее часто задаваемые вопросы, стараются обойти распространенные ловушки. Например, внимательно следят, а не задаст ли судья один и тот же вопрос дважды? Человек в такой ситуации сказал бы что-то вроде: "Эй, ты уже спрашивал"! Значит, разработчик добавит боту правило тоже так поступать. В этом направлении представляется очень маловероятным, что появится первый искусственный интеллект.
Компьютерные шахматисты
Об этих программах слышали многие. Впервые чемпионат мира по шахматам между компьютерными программами прошел в 1974 году. Победителем стала советская шахматная программа "Каисса". Не так давно компьютер обыграл и Гарри Каспарова. Что же это - несомненный успех?
Они просто перебирают множество вариантов. Если я подвину эту пешку сюда, а противник сходит слоном вот сюда, а я сделаю рокировку, а он подвинет вот эту пешку… Нет, такая позиция невыгодна. Не буду делать рокировку, а вместо этого посмотрю, что случится, если я подвину эту пешку сюда, а компьютер сходит слоном вот сюда, а я вместо рокировки подвину пешку еще раз, а он…
Компьютер ничего не изобретает сам. Все возможные варианты подсказаны настоящими обладателями интеллекта - талантливыми программистами и шахматистами-консультантами… Это не менее далеко от создания полноценного электронного интеллекта.
Футбол роботов
Это очень модно. Этим занимаются многие лаборатории и целые факультеты ВУЗОВ по всему миру. Проходят десятки чемпионатов по разным разновидностям этой игры. Как говорят организаторы турнира ROBOCUP, "Международным сообществом специалистов по искусственному интеллекту задача управления роботами-футболистами признана одной из важнейших".
Очень может быть, что, как мечтают организаторы ROBOCUP, в 2050 году команда роботов и впрямь обыграет в футбол команду людей. Только их интеллектуальность вряд ли к этому будет иметь какое-то отношение.
Турниры программистов
Недавно фирма Microsoft проводила турнир под названием "Террариум". Программистам предлагалось создавать искусственную жизнь, не больше и не меньше. Это, наверное, самое известное из подобных соревнований, а вообще их проводится очень много - энтузиасты-организаторы с завидной регулярностью предлагают создавать программы, играющие то в войну роботов, то в колонизацию Юпитера. Бывают даже соревнования по выживанию среди компьютерных вирусов.
Что же мешает хотя бы этим проектам служить созданию настоящего искусственного интеллекта, который в будущем сможет и воевать, и Юпитер колонизировать? Одно простое слово - непродуманность. Даже могучие умы Microsoft не смогли придумать правила, в которых сложное поведение выгодно. Что уж говорить об остальных. Что ни турнир - а все побеждает одна и та же тактика: "чем проще - тем лучше"! Кто победил в "Террариуме"? Наши соотечественники. А что они сделали? Вот полный перечень тех правил, по которым жило самое жизнеспособное виртуальное травоядное турнира;
1. Если видишь хищника, убегай в сторону от него. Если видишь животное своего вида, быстро бегущее в какую-то сторону, беги туда же.
2. Если вокруг только чужие, быстро-быстро ешь всю траву, чтобы другим поменьше досталось.
3. Если не видишь чужих, ешь ее ровно столько, сколько надо. Наконец, если ни травы, ни хищников не видишь, иди куда глаза глядят.
Интеллектуально? Нет, зато эффективно.
Коммерческие применения
В коммерчески значимых областях не нужно никаких турниров, никаких судей, никаких правил отбора. Ни в распознавании текстов, ни в создании компьютерных игр высокая наука оказалась просто не нужна.
Что нужно, так это стройный коллектив людей с ясными головами и хорошим образованием, и грамотное применение большого числа довольно простых по своей сути алгоритмов.
Никакого сакрального знания на этих направлениях добыть не удастся, никаких великих открытий не совершится, и этого вовсе никто и не добивается. Люди просто зарабатывают себе деньги, заодно улучшая нашу жизнь. искусственный интеллект робот безопасность
Вывод
Появление машин, превосходящих нас по интеллекту, - закономерный итог развития нашей технократической цивилизации. Неизвестно, куда бы привела нас эволюция, если бы люди пошли по биологическому пути - занялись улучшением структуры человека, его качеств и свойств. Если бы все деньги, затраченные на разработку вооружений, пошли в медицину, мы давно бы победили все болезни, отодвинули старость, а может, и достигли бы бессмертия…
Науку запретить нельзя. Если человечество себя уничтожит - значит, эволюция пошла по тупиковому для этого человечества пути, и оно не имеет права на существование. Возможно, и наш случай - тупиковый. Но мы здесь - не первые и не последние. Неизвестно, сколько до нас было цивилизаций и куда они подевались.
Список литературы
1. Большая Советская Энциклопедия
2. Т.А. Гаврилова, статья. www.big. spb.ru
3. Андрей Плахов, статья. www.membrana .ru
4. Чекина М.Д. "Философские проблемы искусственного интеллекта"
5. Блай Уитби "Искусственный интеллект: реальна ли Матрица"
6. Будущее искусственного интеллекта. М.: Наука, 1991, 302 c.