28 September 2010

Возможный способ создания сильного ИИ

Artificial Intelligence
From Sandbox
Ниже я опишу путь (основные принципы), который позволяет создать ИИ, способный пройти тест Тьюринга, то есть общаться с человеком не «механически», а «понимая» суть беседы. Этот интеллект во многом будет аналогичен человеческому, он будет «испытывать» те же эмоции, что и человек, он будет иметь память, он будет «мыслить». Я буду описывать процессы и механизмы, свойственные реальному мозгу, но указывать на способы реализации доступные при компьютерном моделировании, не утверждая, что они «похожи» на то, как природа решила аналогичные задачи.

Сформулирем несколько идеологических тезисов, лежащих в основе модели:

1. Применительно к ИИ, модель должна максимально воспроизводить все доступные для наблюдения свойства мышления, используя не «программные заплатки» для каждого свойства, а быть такой, что бы все свойства проистекали из самого принципа организации модели. Кроме того поскольку реальный мозг создавался в процессе эволюции шаг за шагом, должна быть видна «последовательность создания». То есть можно в рамках модели показать последовательность устройств с ограниченной функциональностью, которые, несмотря на упрощение, остаются работоспособными в смысле некого «целесообразного» поведения.

2. Человек и соответственно его мозг есть результат естественного отбора. Удобно выделить два пути эволюции мозга. Первый, усложнение структуры, появление новых функциональных систем, увеличение их «мощности». Второй, усложнение системы рефлексов, появление новых безусловных рефлексов, вызывающих действия и появление рефлексов вызывающих эмоции и ощущения. Некоторую аналогию можно провести с совершенствованием компьютеров и их программного обеспечения. О важности рефлексов, эмоций и ощущений будет сказано ниже. В предлагаемой модели они являются основой мышления.

3. Мозг не работает напрямую с «сырой информацией». Предварительно осуществляется сильная обработка информации. Из поступающей информации выделяются существенные признаки, с которыми удобно оперировать в дальнейшем. Функциональные системы, отвечающие за это, могут быть успешно смоделированы, например, на нейронах Маккалока — Питтса.
Основная задача на этом этапе это классификация поступающей информации.
В природе такие сети формируются в результате мутаций. Но не существенно, каким способом будут обучены эти сети. Важно получить на выходе этих сетей удобный набор признаков, который с одной стороны будет достаточно компактен, с другой стороны, различные явления, важные для распознавания окружающего мира, не будут «сливаться» в одно. Так наш слух выделяет набор фонем и признаков звучания, с которыми удобно оперировать, распознавая и звуки природы, и звучание речи.

4. Создавая искусственные нейронные сети, мы делаем определенную топологию сети, а затем производим ее обучение. При этом можно условно выделить этапы:
  1. создание топологии – до рождения;
  2. обучение – подростковое состояние;
  3. эксплуатация – взрослое состояние.
Но такая аналогия может привести к сильным заблуждениям, если попытаться распространить ее на обучение мозга. Реальная картина выглядит так:
  • общая топология мозга, топология и «обученность» первичных нейронных сетей, отвечающих за распознавание элементарных образов, структура безусловных рефлексов, эмоциональный аппарат – все это результат естественного отбора. На момент рождения организма все эти структуры появляются готовыми и «дообучения» не требуют;
  • обучение мозга – это процесс формирования памяти. В детстве обучение происходит наиболее интенсивно. Формируется опыт взаимодействия со средой, закладывается представление о свойствах окружающих нас объектов, вырабатываются модели поведения;
  • взрослое состояние определяется не изменением принципов работы мозга, а окончанием формирования организма. Во взрослом состоянии продолжается формирование памяти.
5. Память мозга это не структура, которая хранит информацию и поставляет ее некоему «процессору», который оперирует с нею. Память сама является «процессором», который способен: воспринимать информацию, отражать картину окружающего мира, запоминать, моделировать, управлять поведением. Моделируя память, надо либо воспроизводить нейроны памяти, либо создавать компьютерные модели с аналогичными свойствами. И тут важно то, что нейроны памяти принципиально отличаются от формальных нейронов и не могут быть воспроизведены ими.

6. «Инстинкт» — в бытовом понимании – поведение, которым наделила нас природа. В действительности от рождения есть только безусловные рефлексы. Рефлексы вызывают рефлекторные действия, эмоции и ощущения. Эмоции и ощущения управляют формированием памяти. Память управляет поведением. «Инстинктивное поведение» — результат обучения, оно определяется изначальным набором эмоций и ощущений и окружающей средой.

7. Эмоции не управляют поведением напрямую. Эмоции не стимулируют никаких поступков. Эмоции только дают оценку текущей ситуации. Ситуация может быть реальной, а может быть сфантазированной. Память фиксирует все, что с нами происходит или то, что мы представляем, все наши реальные действия и вымышленные поступки. При этом запоминается не только «ситуация», но и то какое изменение эмоционального состояния ей соответствовало. Впоследствии память узнает «знакомые ситуации» и старается активировать действия, которые сулят положительное изменение эмоционального состояния, и блокирует, те которые, по нашему опыту, сулят отрицательное изменение. Все это происходит на «подсознательном» уровне. Не стоит путать это с воспоминаниями, фантазиями и осознанием.

8. Ассоциативная память в очень грубом приближении представляет собой следующую структуру:
  • каждый нейрон связан с существенным количеством других нейронов, связи определяют, какую «картину» отслеживает этот нейрон, и на какие нейроны он может оказать воздействие;
  • нейрон может находиться в четырех состояниях:
  1. Резерва;
  2. Запоминания. При этом фиксируется текущая картина активности на синапсах и степень изменения эмоционального состояния;
  3. Распознавания. Нейрон не активен, пока картина на его синапсах не станет «похожа» на ту, которая соответствовала моменту запоминания.
  4. Активности. В этом состоянии нейрон является частью картины, описывающей мир. В модели, информация об активности распространяется и по аксону и по синапсам. Активный нейрон позволяет другим нейронам, частью синапстического пространства которых он является распознавать картины более высокого порядка сложности. Активный нейрон «вызывает» или «тормозит» двигательную активность связанную с «его опытом», в зависимости от сохраненной памяти об эмоциональном фоне (положительные эмоциональные воспоминания — вызывает двигательную активность, которая привела к этим эмоциям; отрицательные эмоциональные воспоминания — тормозит двигательную активность, которая привела к негативным эмоциям, в случае возникновения этой активности).
— Набор активных нейронов описывает картину того, что воспринимает и о чем думает мозг в конкретный момент. Будем называть картину активности нейронов Текущим представлением.

9. Каждый нейрон памяти является, по сути, воспоминанием о неком событии и опыте, полученном в результате. Описание картины мира происходит «в терминах существующего опыта». «Смысл», который стоит за каждым «термином» определяется не самим нейроном, как таковым, а структурой его связей, которые и задают «смысл понятия». «Все пути приводят в Рим». Не существует понятий «висящих в воздухе», все понятия, спускаясь вниз по цепочке ассоциативных связей, приводят нас к сенсорному полю, образованному рецепторами или выходами функциональных систем, предварительной обработки информации.

10. Речь сама по себе не «содержит смысла», речь – способ передачи информации о текущем представлении. Говорящий имеет память, сформированную жизненным опытом, и определенный набор эмоций. Если собеседник имеет память, сформированную в схожих условиях, и аналогичный набор эмоций, то речь способна вызвать у него картину текущего представления, «смысл» которой будет соответствовать «смыслу» в картине говорящего.
Иными словами невозможно создать ИИ просто заложив в него слова, и генерируя некий поток общения. Когда человек связывает значения слова с предметом или явлением, он уже имеет существенный опыт, который служит фундаментом. Ребенок сначала узнает массу информации о еде, ее свойствах, вкусе, как она выглядит, какой бывает, как ее получить и т.п. и только потом увязывает эти понятия со словом еда. Слово еда — один из ассоциативных признаков «понятия еда», которое в свою очередь построено на сенсорном поле.
Основной недостаток существующих семантических сетей – это их оторванность от внесемантической базы.

11. Информация об окружающем мире сначала обрабатывается функциональными системами, которые распознают отдельные явления и выделяют их признаки. Память имеет дело с «удобной» информацией. Одно и то же явление может входить в различные воспоминания. Собственно набор таких воспоминаний, относящихся к одному явлению, описывает весь наш опыт и наши знания относительно этого явления. Каждая картина мира состоит из набора явлений, которые вызывают узнавание элементами памяти. В итоге возникает некая картина активности нейронов памяти отражающая восприятие нами картины мира.
Удобно выделять группировки нейронов связанные с одним явлением. Активация нейронов относящихся к одной группировке может вызывать активацию нейронов, связанных с другим явлением, если в нашем опыте эти явления присутствовали в совместных воспоминаниях. Иначе говоря, если между ними установлена ассоциативная связь. Сила ассоциативной связи определяется количеством совместных воспоминаний и силой эмоций, которые соответствовали этим воспоминаниям.

Ассоциативная память и эмоциональный аппарат позволяют описать, как происходит процесс мышления. Пожалуй, это главный элемент в настоящем описании и я остановлюсь на нем поподробнее.

Картина текущего представления определяет то о чем мы думаем и что мы воспринимаем. Представим себе, что смены «мыслей» происходят тактами.
Опишем один такт:
  • Окружающий мир формирует состояние органов чувств. Функциональные системы производят обработку информации и формируют «сенсорный слой». Если мы погружены в фантазии «сенсорный слой» может быть сформирован памятью.
  • В памяти присутствует картина активности ее элементов, которая определяет текущую мысль.
  • Состояние сенсорного слоя и памяти формирует эмоциональное состояние, которое является рефлекторной оценкой происходящего.
  • Формируется новое воспоминание, которое включает в себя «текущую мысль», текущие поступки, информацию о смене эмоционального состояния и увязано с набором эмоции, активных в этот момент.
  • «Осознается» картина эмоций и ощущений.
  • Воспоминания «узнавшие» происходящее формируют наши поступки, толкая нас на совершения действий, которые в нашем опыте в подобных ситуациях привели к положительному эмоциональному результату. Причем опыт мог быть получен в результате реальных поступков, а возможно в результате наших фантазий.
  • Происходит «ассоциативное размывание». Активные элементы «активируют» ассоциативно связанные с ними элементы. Картина текущего представления «размывается». Из осмысленного набора понятий, соответствующего текущей мысли, она превращается в облако понятий хотя и связанных ассоциативно с исходными, но не образующих «осмысленного» образа.
  • Размытое облако понятий вызывает срабатывание эмоций, эмоций разных и возможно противоречивых. Эта фаза не осознается. Выберем из активных эмоций самую яркую. А затем убираем «размывание», оставляем активными только те понятия, которые вызвали срабатывание «яркой» эмоции. Итоговая картина будет обладать свойством «осмысленности». Это и будет следующая мысль.
В описании сознательно опущены многие важные и принципиальные моменты, описание работоспособной конструкции несколько сложнее, здесь ставилась цель сформулировать основные идеи.

Несложно проследить, как в подобной конструкции происходит логическое, эвристическое и творческое мышление.

12. Для обучения ИИ человеческому языку имеет смысл «перескочить» через один из этапов обучения и сразу создать готовую функциональную систему, которая будет разбирать речь, не важно, письменную или устную, выделяя из нее слова и подготавливая предварительную информацию.

13. Если мы хотим получить ИИ, который будет более или менее адекватно воспринимать нас, то не обойтись без задания матрицы эмоций. То есть описания эмоций свойственных человеку и задания рефлексов, описывающих условия их появления. К сожалению, эта задача практически не проработана психологами и слабо проработана в существующих формальных моделях эмоций.

14. При компьютерном моделировании ИИ можно начинать с задания простых в реализации сенсорных раздражителей, например аналога тактильных ощущений и моделирования внутренних ощущений, типа голода, скуки и т.п. Впоследствии можно будет дополнять модель средствами технического зрения и слуховыми анализаторами. Важно что бы изначально присутствовали рефлексы, которые будут активировать некие эмоции. Через достаточно небольшой информационный канал, имеющий эмоциональный отклик, не просто, но можно обучить сложным понятиям. Подобные схемы обучения хорошо проработаны и давно используются при обучении слепо-глухо-немых детей.

Приведенные выше принципы не претендуют на полное руководство по созданию сильного ИИ. Но их понимание является ключом для начала разработок ИИ, способного пройти тест Тьюринга.
Tags: ИИ искусственный интеллект
Hubs: Artificial Intelligence
+59
3k 113
Comments 100
Ads