Введение в проблематику ИИ

М.С. БурцевКурчатовский НБИКС-Центр,Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН,НИИ Нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН

Что такое Искусственный интеллект (ИИ)?

Понять природу человека

Получить помощника

Что такое Искусственный интеллект (ИИ)?

Искусственный интеллект -интеллектуальные машины и область компьютерных наук, которая стремится их создать.

Основное свойство Homo sapiens человека разумного – разум, может

быть настолько точно описан, что может быть воспроизведен

машиной.

Что такое Искусственный интеллект ИИ?

Тест Тьюринга (1950)

Корни ИИ

Кибер-нетика

Компью-теры

Физио-логия

Мате-матика

ИИ и ИНС

Кибернетический ИИ

Turtles (1948-50) W. Grey Walter's

Кибернетический взрыв

cyberneticzoo.com

Два пути

Нейроны передают электрические сигналы

мозг можно смоделировать

электрической схемой

искусственные нейронные

сети

Человеческий интеллект основан на манипуляции

с символами

компьютер совершает манипуляции с

символами искусственный

интеллект

Эволюция ИИ

• McCulloch, W.S. & Pitts, W.H. (1943). A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity, Bulletin of Mathematical Biophysics, 5:115-137

• Hebb, D.O. (1949). The Organization of Behavior, John Wiley & Sons, New York

• Rosenblatt, F. (1958). The Perceptron: A Probabilistic Model for Information Storage and Organization in the Brain, Psychological Review, 65:386-408

Эволюция ИИ

1956 Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence• Рождение названия «Искусственный

Интеллект»• «The study is to proceed on the basis of

the conjecture that every aspect of learning or any other feature of intelligence can in principle be so precisely described that a machine can be made to simulate it.»

Trenchard More, John McCarthy, Marvin Minsky, Oliver Selfridge, and Ray Solomonoff.

Эволюция ИИ

• 1958, H. A. Simon and Allen Newell: "within ten years a digital computer will be the world's chess champion" and "within ten years a digital computer will discover and prove an important new mathematical theorem."

• 1965, H. A. Simon: "machines will be capable, within twenty years, of doing any work a man can do."

• 1967, Marvin Minsky: "Within a generation ... the problem of creating 'artificial intelligence' will substantially be solved."

• 1970, Marvin Minsky: "In from three to eight years we will have a machine with the general intelligence of an average human being."

Эволюция ИИ

Эволюция ИИ

• Minsky M L and Papert S A 1969 Perceptrons (Cambridge, MA: MIT Press)

Эволюция ИИ

• Попытки смоделировать рассуждения человека в узкой предметной области –появление экспертных систем– систем основанных на знаниях

• Японское правительство выделяет $850 млн. на программу «Компьютеры пятого поколения»

Эволюция ИИ

• Hopfield, J.J. (1982). Neural Networks and Physical Systems with Emergent Collective Computational Abilities, Proceedings of the National Academy of Sciences, 79:2554-2558

• Kohonen, Teuvo (1984). Self-Organization and Associative Memory, Springer-Verlag, Berlin

• David E. Rumelhart, James L. McClelland, The PDP Research Group (1986). Parallel Distributed Processing, Vol. 1, Explorations in the Microstructure of Cognition : Foundations . Cambridge, Mass.: MIT Press.

• James L. McClelland, David E. Rumelhart, The PDP Research Group (1987). Parallel Distributed Processing, Vol. 2, Psychological and Biological Models. Cambridge, Mass.: MIT Press.

Когнитивный взрыв

bicasociety.org

Достижения

IBM Deep Blue (1997) 2 108 позиций в

секунду 11 GFLOPS

IBM Watson (2011) 2880 POWER7

processor cores 16 Tб of RAM 500 Гб/с 80 TFLOPS

Достижения

Автопилот Google (2011) Навигация в условиях реального уличного

движения

Достижения

Интеллектуальные системы в ограниченных проблемных областях

Скромные успехи в областях требующих «роста»

интеллектуальности

= ≠

А что же нейробиологи?

А что же нейробиологи? H. Markram

(104 нейронов, 108 синапсов)

Смоделирована кортикальная колонка

А что же нейробиологи? E. Ижикевич

(1011 нейронов, 1015 синапсов)

Воспроизведены частоты спайковой активности различных типов корковых нейронов.

Ритмы и волны распространения спонтанной активности по своим параметрам похожи на наблюдаемые in vivo.

Модельный фМРТ похож на регистриуемый на человеке.

Пертрубация одного спайка (из миллионов) ведет к перестройки активности всей сети за доли секунды.

Проблема

Интеллект человека является очень сложным

объектом

Прямое создание целостной теории очень

трудно

ИСКУССТВЕННАЯ ЖИЗНЬ И

АНИМАТЫ

Могут ли машины воспроизводить себеподобных и может ли в процессесамовоспроизведения происходитьпрогрессивная эволюция, приводящая ксозданию машин, существенно болеесовершенных, чем исходные?

А.Н. Колмогоров, "Автоматы и жизнь", 1961 г.

Самовоспроизводящиеся автоматы John von Neumann

(1903 – 1957)

Искусственная жизнь

агент

«мир» модели

популяция агентов

информация

действия

Воспроизведение жизни не только как мы её знаем, но и какой она могла бы быть (1986 - )

Аниматы Эволюция роботов

Выводы

Эволюционный путь к Искусственному интеллекту перспективен, но существенные результаты пока не получены

БУДУЩЕЕ

ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА?

Проблема:

Целостное понимание интеллекта очень сложно Решение 1:

Строгое. Создание из первых принципов теории мышления человека (классический ИИ, полномасштабное моделирование мозга) Решение 2:

Заплаточное. Комбинация известных способов решения интеллектуальных задач (современный ИИ)

Решение проблемы интеллекта

Проблема:

Целостное понимание интеллекта очень сложно Проблема’:

Интеллект человека – продукт эволюции. Как возрастала сложность позновательных способностей организмов в эволюции? Возможное решение 3:

Исследование основных этапов эволюции интеллекта

Решение проблемы интеллекта

К интеллекту по лестнице

эволюции!

Эволюция и кибернетика Теория метасистемных

переходов (1950-60) В.Ф. Турчин (1931-2010)

Эволюция и кибернетика Эволюционная

кибернетика В.Г. Редько Эффективность, гармоничность

и согласованность работы "компонент" живых существ обеспечивается биологическими управляющими системами.

Но каковы эти управляющие системы? Как и почему они эволюционно возникли?

Какие информационные процессы обеспечивают работу этих управляющих систем?

Как животные познают внешний мир и используют это познание для управления своим поведением?

Как эволюционное развитие биокибернетических систем и познавательных способностей животных привело к возникновению интеллекта человека?

Какие уроки из знаний о естественных "биокомпьютерах" можно извлечь для разработки искусственных компьютеров и программных продуктов?

До какой степени исследования причин возникновения естественного интеллекта могут способствовать развитию искусственного интеллекта?

Как связаны эволюция и интеллект?

развитие проблема

обучение

отбор

Теория функциональных систем

Information processing in nervous system, Leiden, 1962Аллен Ньюэлл, пионер ИИ,«Логик теоретик»Хейнц фон Фёрстер ,

один из «отцов» кибернетики Джон Эклс,

нобелевская премия за исследования синапса

Марвин Мински, классик ИИ

Умберто Матурана, теория автопоезиса

Гордон Паск ,«Мистер Кибернетика»

Петр Кузьмич Анохин,Теория функциональных

систем

Теория функциональных систем

Нейроморфные системы искусственного интеллекта

Как самоорганизация миллиардов адаптивных элементов приводит к возникновению системных когнитивных процессов?

•Искусственный интеллект основанный на принципах работы мозга•Пути повышения эффективности естественного и искусственного интеллекта

Умныйнейрон

Каковы цели поведения отдельных нейронов? Как они узнают о том, что надо учиться? Как происходит коллективное решение задач огромными популяциями нейронов?

Гибридныенейроэлектронные

системы

Как научить сеть живых нейронов решать поставленную задачу? Насколько сложной может быть эта задача?

Будущее ИИ

Будущее ИИ

Будущее искусственного интеллекта

Алгоритмы интеллектуальных систем, основанные на «грубой» вычислительной силе катастрофично неэффективны

Вычислительных возможностей современных компьютеров с лихвой достаточно для обеспечения интеллектуального поведения

В любой момент может быть найден подход, на порядки повышающий вычислительную эффективность интеллектуальных систем

Одно из перспективных направлений поиска –нейроморфные системы – системы основанные на интеллектуальных алгоритмах «подсмотренных» у живых систем.