Искусственный интеллект

Последнее время новостная река раз за разом доносит до меня пышущие оптимизмом отчёты об очередном успехе беспилотного автомобиля. Сперва он просто научился ездить по дороге, потом научился делить её со своими собратьями, потом стал различать перебегающих через дорогу лосей и пешеходов и даже не делать между ними разницы и одинаково избегать столкновения. Последние сводки с этого фронта бодро рапортуют, что в некоторых штатах США бепилотники уже выпускают на дороги общего пользования. Автопроизводители не отстают – у них уже готовы концепты и даже действующие прототипы. Подумывают уже и о массовом производстве.

И вот тут притормозить бы, да призадуматься…

Когда я был студентом ВУЗа и учился на специальности «МОП ЭВМ», у меня были три профессиональные мечты:
1. формат музыки mp3 для личного удовольствия;
2. интранет для автоматизации организаций с целью повышения рентабельности;
3. система автоматизации ноосферы (САНС) для успешной эволюции всего общества.
За 20 лет первые две мои мечты осуществились, и сам я стал продвигать различные Интранет-проекты, а вот с третьей моей мечтой что-то не заладилось. И что самое обидное, за 20 последних лет человечество ни на шаг не приблизилось к моей третьей мечте. И я решил, что видимо, придется самому поработать, чтобы сказку сделать былью.

Система автоматизации ноосферы

Итак, что же за третья мечта? Все очень просто – я предполагал, что в скором времени появится система где-то в сети Интернет, в которой можно будет:

• уложить новые знания (или удостовериться, что они уже выложены кем-то другим);
• получить знания по интересующей проблеме (или удостовериться в их принципиальном отсутствии);
• обратиться за уточнением к экспертам по интересующей проблеме (сегменту знаний);
• собрать (как виртуально, так и реально) группу единомышленников для получения/уточнения интересуемых знаний или иных целей;
• получить извещение, когда в системе появится новое знание по интересующей проблеме.

Под знанием здесь понимается информация, позволяющая человеку решить его проблему, или, в терминах синергетики, изменить свое фазовое состояние.
И что самое главное – на любой из вышеперечисленных пунктов не должно будет тратиться более 5 минут. То есть максимум 5 минут – и любое из вышеперечисленных действий полностью и исчерпывающе выполнено.
И что еще немаловажно, система должна быть мультиязычна. То есть если кто-то уложил в систему знания, к примеру, на хинди, то максимум через сутки эти знания должны стать доступны на всех распространенных языках нашей планеты (кажется, их 40?).

Социальный детонатор

Вроде бы я выше перечислил информационную систему с немудреными принципами, но ее реализация в реальности многократно ускорит социальную эволюцию всего общества, возможно в разы, а то и на порядок.

Жаль только — жить в эту пору прекрасную уж не придется — ни мне, ни тебе. Н.Некрасов.

Говорят, что мозг-де можно смоделировать на компьютере, нейронные сети есть модель мозга, можно скопировать сознание человека.

Вообще-то, это совсем не так. К сожалению, в мозге сигналы передаются электрохимическим путем. Каждый нейрон при этом содержит от тысячи и до сотен тысяч связей. В течение дня тысячи связи разрушаются, при этом образуются новые.

Но и это еще не все! Сами по себе электрические импульсы лишь побуждают нейрон к определенной реакции.
Дело в том, что электрохимический способ передачи информации говорит о том, что в передаче информации в мозге используются специальные химические реакции. Механизм достаточно детально описан в этом посте.

В целом добавим, что нейронов в мозге до 100 миллиардов, и получается такая комбинация вариантов, что смоделировать эту систему нельзя на данном этапе развития человека.

На сегодняшний день становится очевидным, что человеческий мозг имеет совершенно явные естественные ограничения и в основном работает, что называется «на всю катушку». Я рассматриваю сферу умственного труда естественно. Миф о том, что мозг использует лишь 10% своего потенциала это всего лишь миф. И, по всей видимости, тренировками и (или) медицинскими способами качество интеллекта можно поднять лишь весьма ограниченно. Современная наука все более сходится во мнении, что при текущем устройстве мозга мы не можем быть умнее, чем мы есть.

Продолжение.

Глава 1: Нейробиология и искусственный интеллект: часть первая — ликбез.
Глава 1.5: Нейробиология и искусственный интеллект: часть полуторная – новости от Blue Brain Project.
Глава 2: Нейробиология и искусственный интеллект: часть вторая – интеллект и представление информации в мозгу.


Рис. 1

Ну что же, прописные истины закончились. Теперь переходим к спорным вещам.
Не буду описывать, как важна память для любой системы процессинга информации. Однако с человеческой памятью все очень непросто. В принципе, мы выяснили, что есть сигналы, которые путешествуют по нейронам, есть возбуждающие и ингибирующие синапсы, которые контролируют прохождение сигналов, есть нейромодуляторы, которые изменяют восприимчивость синапсов к сигналам, но каким образом это все работает вместе, что в итоге получается осмысленная когнитивная деятельность? Далеко не факт, что если собрать такую систему с миллионами нейронов, она заработает адекватно, а не как, скажем, эпилептик.

Это дает повод спекулировать об альтернативных теориях сознания, в которых берут какой-нибудь малоизученный эффект и объявляют его панацеей. Одна из таких теорий была выдвинута Р. Пенроузом и С. Хамероффом – квантовая теория сознания, основанная на теоретических предпосылках к квантовому взаимодействию тубулиновых микротрубочек, составляющих цитоскелет нейронов. Если будут желающие, могу обсудить эту теорию в отдельной главе, а пока вернемся к более проверенным теориям.

Если рассматривать ИИ в какой-нибудь гипотетической масштабной реализации. Допустим поисковые сервисы трансформируются в экспертные системы и затем в глобальный искусственный разум. Вероятно, тест Тьюринга такая штука пройдет, но у нее по-прежнему не будет чего-то, побуждающего ставить задачи самой себе. Т.е. не будет воли. Тут стоит отметить, что интуитивные человеческие представления о воле обычно формируются в условиях социума. В итоге воля мыслится как возможность ставить достаточно спонтанные, случайные цели, которые обычно прямо или косвенно стимулируются социальными взаимодействиями. Для гипотетического Бога это не работает. Бог он одиночка. Его цели больше похожи на законы мироздания, по которым всё развивается. ИИ в этом смысле похож на Бога.

Продолжение.

Начало здесь: Нейробиология и искусственный интеллект: часть первая — ликбез,
и здесь: Нейробиология и искусственный интеллект: часть полуторная – новости от Blue Brain Project.

Теперь, вооружившись новым знанем, можно порассуждать о том, каким образом транспорт ионов через мембраны приводит к интеллекту и сознанию. Правильного, полного и четкого ответа пока никто дать не может, так что будем рассматривать текущую ситуацию на примерах.

Хочу напомнить, что данная серия статей не претендует на детальное описание всех процессов, вовлеченных в когнитивную деятельность мозга, а является описательной, дабы дать интересующимся представление о принципах работы мозга, интеллекта и сознания.

И как же интеллект связан с деятельностью нейронов?

Введение.

В предыдущих статьях ( http://habrahabr.ru/post/150056/ и http://habrahabr.ru/post/150902/ ) мы рассмотрели простейшие модели идеального минимального интеллекта (ИМИ), в частности, модель AIξ. C не слишком существенными оговорками можно почти согласиться с тем, что «AIXI model is the most intelligent unbiased agent possible» [Hutter, 2007] и что ИМИ в своем поведении будет не более ограниченным, чем человек, но при наличии достаточных вычислительных ресурсов и информации. Последняя оговорка и поясняет основные причины, почему эти модели не привели к созданию реального ИИ и почему их можно рассматривать только в качестве первого маленького шага по направлению к нему. Здесь важно определить, куда двигаться дальше.

Пересказ заметки nextbigfuture.com/2012/09/rethink-robotics-reveals-its.html

Baxter — представитель нового поколения промышленных роботов. Он настолько легко адаптируется и обучается, что ему можно просто показать, что нужно делать, совсем как человеку рабочему.

Пока писал вторую часть, наткнулся на новость и решил что это будет интересно многим в этом хабе.

Итак, есть такой великий проект, который спонсируется IBM, называемый Blue Brain Project. Основная идея сего предприятия – взять и оцифровать мозг. Вплоть до молекулярного уровня, дабы изучать все происходящие в нем процессы in silico. Ну и комп там соответствующий – Blue Gene Supercomputer.

По состоянию на август сего года, они могут симулировать порядка 100 кортикальных колонн, состоящих из 1 миллиона нейронов и миллиарда синапсов.

Так вот новость заключается в том, что они вбросили в симуляцию порядка 10000 нейронов в случайном порядке в 3D пространстве (с учетом общей плотности и местной морфологии нейронов), и проследили, как они будут строить связи между собой, и потом сравнили с данными о реальном мозге млекопитающего. В итоге они получили 75-95% сходство в позиционировании синапсов.

Таки что это значит для нас?

Так уж получилось, что я уже давненько читаю Хабр и особенно раздел про искусственный интеллект, однако до сих пор так и не отважился внести свою лепту в общий уровень энтропии.

Оживленные дискуссии в комментариях показывают живой интерес к теме и одновременно большое разнообразие точек зрения, мнений и уровней подготовки. Просмотрев историю публикаций, я как-то не нашел важного отправного пункта для многих рассуждений, а именно – какого-нибудь описания механизмов передачи сигналов в мозге. Те, кто пишут про нейронные сети и прогресс в компьютерных моделях интеллекта обычно вскользь упоминают про синапсы и медиаторы (что вполне достаточно для их целей), те же, кто пытается понять природу естесственного интеллекта в основном рассуждают философскими категориями. В результате, множество коментариев содержат отсылки к популярным домыслам и мифам, не находящим подтверждения в современных исследованиях.

В данной статье я в сжатой форме попытаюсь дать ответы на следующие вопросы:
— что же такое нейрон, как он устроен и работает?
— что происходит в синапсах, когда нейроны общаются друг с другом?

А в следующей (-щих):
— как интеллект и сознание связаны с активностью нейронов? (здесь же про то, как информация обрабатывается мозгом, нейропластичность, квантовую теорию сознания, сон и т.д.)

Кто из нас хотя бы раз в жизни не задумывался о том, чтобы жить вечно?
Происходило это и со мной. Можно сделать биологическую клетку, ориентированную на бесконечное число делений, без зависимости от типа клетки.
Но как сущий технарь я понимаю, что человеческое тело несовершенно.
Вечной жизни для биологического индивидума можно достичь двумя путями. Различными по своей сложности и возможностям, которые предоставят эти решения.

1. Управляемое бесконечное деление биологической клетки
2. Перенос сознания на другой более отказоустойчивый носитель.

Смысл статьи и последующей дискуссии — исследовать теорию именно по пункту 2, т.к. он подразумевает не копирование личности, когда ваш мозг скопирован в кого-то другого, но при этом вы остаётесь самим собой, а перенос именно вашего мозга на другой носитель, да так, чтобы вы не прекратили своего существования, мыслительного континуума, самоосознания.

LSearch и ξ^tl

В предыдущей части ( http://habrahabr.ru/post/150056/ ) мы рассмотрели базовые модели «непредвзятого» универсального алгоритмического интеллекта, которые мы назвали идеальным минимальным интеллектом (ИМИ), поскольку эти модели, не будучи ориентированными на какой-то класс сред, являются максимально компактными. Однако понятно, что они являются далеко не достаточными для создания реального ИИ.

Законодательное собрание штата Калифорния приняло закон, разрешающий использование беспилотных автомобилей на дорогах штата. Прежде чем будут выданы первые лицензи, губернатор Джерри Браун должен поставить под законом свою подпись, а департамент автомобильного транспорта — разработать детальные правила, регулирующие эксплуатацию автономных автомобилей. В соседней Неваде корпорация Google получила первую лицензию на беспилотные автомобили в мае этого года. О легализации автономного транспорта также подумывают во Флориде, Аризоне, Оклахоме и на Гавайях.

Постановка задачи

В предыдущих статьях «Основы подхода к построению универсального интеллекта», часть 1 ( http://habrahabr.ru/post/145309/ ) и часть 2 ( http://habrahabr.ru/post/145467/ ), мы в общих чертах описали разные существующие подходы и сформулировали некоторые методологические принципы, которые целесообразно выполнять при разработке универсального ИИ. В статье «Идеальный ученик, или о чем умалчивается в машинном обучении» ( http://habrahabr.ru/post/148002/ ) необходимость соблюдения этих принципов (и, в особенности, сохранение универсальности) было обсуждено на примере проблемы машинного обучения. Здесь мы разберем одну распространенную модель универсального интеллекта в целом. Хотя эта модель крайне далека от реального универсального ИИ, она позволяет понять критические недостатки других подходов.

Автомобиль Audi TTS, так же известный под именем Audi Shelley, разрабатываемый специалистами Стэнфордского университета совместно с концерном Volkswagen, прошёл гоночную трассу Тандерхилл меньше чем за две с половиной минуты. Длина трассы — 4.83 км. На ней 15 поворотов. Максимальная скорость Shelley составила 190 км/ч. Результат Shelley лишь на несколько секунд хуже, чем у профессиональных автогонщиков.

Специалисты Массачусетского Технологического Института создали автономную модель самолёта, которая может агрессивно маневрировать в стеснённых условиях на скорости до 10 м/сек. Самолёт определяет своё положение в пространстве с помощью гироскопов, акселерометров и лазерного дальномера. Бортовой компьютер работает на процессоре Intel Atom частотой 1,6 ГГц. Ключевой элемент системы — оптимизированный для полёта в реальном времени алгоритм Gaussian particle filter.

Десять лет назад я считал изложенные в данной публикации мысли достаточно банальными. Прочитав последние публикации на Хабре [1] я понял что это не так.

Термин “Искусственный интеллект” может быть великолепной иллюстрацией понятия прецессии симулякров. Его значение меняется каждый год, в зависимости от настроений рынка или моды философов-гуманитариев. Десятилетия назад шахматная программа считалась ИИ. Сегодня это банальный инжиниринг. Через десятилетия Ватсон и Сири будут стандартной компонентой в очередном фреймворке. ИИ — символ непознанного, как только мы отщипываем кусочек неизвестного — оно сразу теряет свою привлекательность.
Однако если забыть гуманитарные установки и подойти к делу с точки зрения технаря можно понять следующие вещи.

Помните, в интернете, году этак в 2003, проходила картинка, в которой сообщалось, что неважно в каком порядке идут буквы в слове, лишь бы первая и последняя были на местах, а остально мозг сам скомпонует и вычленит смысл. Вот оригинальный текст:

По рзелульаттам илссеовадний одонго анлигйсокго унвиертисета, не иеемт занчнеия, в кокам пряокде рсапожолены бкувы в солве. Галвоне, чотбы преавя и пслоендяя бквуы блыи на мсете. Осатьлыне бкувы мгоут селдовтаь в плоонм бсепордяке, все-рвано ткест чтаитсея без побрелм. Пичрионй эгото ялвятеся то, что мы чиатем не кдаужю бкуву по отдльенотси, а все солво цликеом.

В английском варианте это звучало так:

Arocdnicg to rsceearch at Cmabrigde Uinervtisy, it deosn’t mttaer in waht oredr the ltteers in a wrod are, the olny iprmoatnt tihng is taht the frist and lsat ltteer are in the rghit pcale. The rset can be a toatl mses and you can sitll raed it wouthit pobelrm. Tihs is buseace the huamn mnid deos not raed ervey lteter by istlef, but the wrod as a wlohe.

Попытка поэкспериментировать с разными текстами показала, что с русским языком все не так безоблачно, как с английским и алгоритм эффективного и readable-перемешивания все-таки немного другой.

Эта статья продолжение Модель функционального разделения сознания и бессознательного. Введение. В ней мы лирически описали принципы перцептрона Розенблатта. И подняли проблему обучения от двух и более учителей. В этой статье проблема «двух и более учителей» не рассматривается, её мне достаточно сложно сформулировать технически на простых примерах (на сложных могу). Поэтому с этим будем разбираться возможно в следующей статье — если будет некоторый интерес.

В этой статье мы поговорим о сознании, но если желаете пропустить лирику (а специалистов она несколько напрягает, но хотелось чтобы поняли не только специалисты), то начинайте читать с раздела «Модель «Нулевого сознания» в Интеллектронике». Но лирика все же дает некоторые идеи о связи с такими фиктивными понятиями как сознание.