VI Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых исследователей «Интеллектуальный потенциал вузов — на развитие Дальневосточного региона России и стран АТР», ВГУЭС, Владивосток, май 2004 г.Секция “Информационные технологии” Тема доклада: ”Принципы разумных систем и проблемы их изучения и моделирования”Автор: аспирант кафедры ИСКТ Безобразов Максим Владиславович Научный руководитель: к.х.н., доцент Васильев Борис КонстантиновичВведение В настоящее время такая сфера научных исследований, как искусственный интеллект, представляет собой интересное явление. Теоретические основы разума так по существу и не были даны. Многие мыслители описывали такие явления, как разум, интеллект, сознание, мышление и т.п., строили приближенные модели групп нервных клеток, различные поведенческие модели и др. Но все эти изыскания не позволили построить полноценную модель разума и свелись упрощенным и неопределенным качественным описаниям. Например: “Разум оперирует понятиями, направлен на удовлетворение потребностей и подчинен некоторой системе целей” или: “В мозгу строится модель окружающего мира”. Вопрос оказался одним из самых сложных, ведь мозг является тончайшим механизмом во Вселенной. Новым импульсом изучения механизмов разумности стало развитие таких наук, как кибернетика, психология, информатика и базы данных, моделирование различных процессов и систем при помощи появившихся технических возможностях хранения, манипулирования большими объемами информации. ^ Предмет изучения Предметом данной работы является разумная деятельность живых существ, заключающаяся в таком накоплении и обработке информации, которая позволяет активно приспосабливаться к условиям внешней среды, выживать, получать желаемое, прогнозировать изменение этих условий и др. Я не даю развернутого определения разума или интеллекта. И не объясняю, чем эти понятия различаются между собой, или чем они отличаются от сознания. Это – цель работы, а не ее начальные условия. Наличие такого феномена, как разум, очевидно и сомнению не подлежит. ^ Методы изучения разума Можно выделить следующие методы изучения разума: Анализ поведения разумных существ и любых проявлений их деятельности во внешней среде (язык, информация, культура). Изучение собственных мыслей, поиск закономерностей в следовании цепочек мыслей, в вызванных ими ассоциациях, в связях между ними и т.п. Разработка упрощенных моделей разума простых систем с последующей их проверкой путем наложения данных моделей на принципы обработки информации собственным разумом и проведением аналогий между поведением и мыслями двух систем. Таким образом, отчасти - осмысленно, отчасти – интуитивно, можно оценить степень “похожести” и “достоверности” проверяемых моделей. И сделать полезные выводы.^ Принципы разумных систем (РС) Многие принципы и закономерности описывают разумную деятельность. Единого мнения об их составе нет. Перечислим основные принципы разумных систем.^ 1. Принцип существования и действия. Этот принцип примитивен, но не бесполезен. Некоторые философские системы умудряются опровергнуть даже самые очевидные факты. Итак, разум существует, активно действует и влияет на своего носителя и окружающий мир.^ 2. Принцип субъективности (или объектоориентированности). Каждая разумная система имеет свое наполнение. В одинаковых ситуациях разные разумные существа ведут себя по-разному, думают по-разному и имеют свою позицию, исходя из особенностей своей материальной оболочки и накопленного и унаследованного опыта. Это легко проверить, используя методы изучения РС.^ 3. Принцип универсальности для одного мира. Используя те же методы, можно прийти к выводу, что многие свойства и закономерности разумного поведения разных систем схожи и даже аналогичны. Это происходит оттого, что разумные системы действуют в одном мире, и законы этого мира накладывают ограничения на возможные действия существ и заставляют их действовать и думать по схожим законам. Например, навыки нахождения кратчайшего пути выхода из лабиринта развиваются у многих существ, в том числе и у человека, крысы и др. При активном взаимодействии с одним миром разум приобретает различные навыки, во многом одинаковые у всех существ. По какому принципу они их приобретают? Очевидно по одному возможному – принципа адаптации к окружению, приспособляемости, выживания и т.п., и этот принцип обуславливает все разумы. Хотя, следует заметить, что теоретически разные системы могут тремя способами реагировать на мир: 1) активно приспособляться эволюционным (генетическим) и информационным (разумным) путем к законам мира (что мы и делаем); 2) прекратить активный информационный обмен с миром, смириться, раствориться в нем (неживые системы); 3) Изменить законы мира, таким образом, разрушив его.^ 4. Принцип изменяемости и непрерывности. Разум непрерывно действует и изменяется во времени. Любой человек может подтвердить, что в каждый момент времени его мысли изменяются (“зависание” на одной мысли является частным случаем). В течение жизни мнение о чем-либо может измениться очень сильно. Очевидно, что в один момент времени активна одна или даже несколько мыслей. Причем активны они в разной степени. Степень активности мысли говорит о степени направленности внимания (или сознания) на данную информацию. В центре внимания находится информация с наибольшей активностью. 5. ^ Принцип эгоизма. Все исследователи говорят о том, что разум действует благодаря мотивации, нацелен на достижение определенных целей и т.п. Какова же его цель? Если достигнуть самой верхней меры обобщения, то цель – получение удовольствия. Генетически в нас заложено удовольствие от еды, размножения, активных действий и многого другого. Удовольствие от абстрактных образов появляется благодаря ассоциативной связи с первичными образами удовольствия. В принципе все можно свести к одной шкале удовольствия. Почему? Потому, что человек всегда может выбрать из любых! двух альтернатив более желанную, т.е. сравнить их. Таким образом, все, чем оперирует разум можно разместить на некой шкале удовольствия, желаемости или приоритета. Резонно может возникнуть вопрос – а как же случай, когда человек не может выбрать между двумя альтернативами. Это объясняется тем, что молчание или бездействие является третьей альтернативой, и она может быть более желаема. Но все же, если “заставить” человека, он определенно выберет что-либо. Итак, все, что делает человек, направлено на получение максимального удовольствия, наиболее благоприятных условий. Пожалуй, этими общеизвестными фактами можно и ограничиться при перечислении основных принципов разумных систем. Остальное является предметом долгих споров.^ Проблемы изучения разума Понять каков механизм разума означает построить его схему или модель. Только зная все составляющие разума – его объекты, процессы, принципы и др. можно повторить его основной эффект разумности. На пути этому встает множество проблем. Некоторые из них во многом преувеличены, некоторые же практически неразрешимы. К псевдопроблемам я бы отнес следующие: Проблема ресурсов. На самом деле сейчас объективно возможно создание комплексов, сравнимых по вычислительной мощности с разумом человека. Проблема невозможности смоделировать такие аспекты разума, как сознание, чувства, творчество, душа и т.п. Если придерживаться материалистической точки зрения, вопрос возможности моделирования любой вещи решается положительно. Каковы же основные проблемы, с которыми сталкивается исследователь разума? Их можно разбить на две основные: проблемы исследования и проблемы моделирования.^ Основные проблемы исследования: Сложность объекта исследования. Погрешность исследования, когда объект исследования находиться внутри субъекта и влияет на сам процесс изучения. Невозможно без искажений изучать собственный разум – процесс изучения влияет на объект изучения и наоборот. А ведь собственный разум мы изучаем более всего. Отсутствие эффективных методов изучения стороннего разума.^ Основные проблемы моделирования: Принцип объектоориентированности говорит о том, что разум всегда реализован на конкретном материальном объекте. Причем все известные примеры являются живыми существами. Поэтому логично предположить, что для моделирования разума, необходимо создать живой организм, что является проблемой не менее сложной, чем создание самой РС. Путями решения данной проблемы могут быть следующие: создание автономных неживых механизмов (роботов); моделирование самих существ и окружающего их мира. Различные исследователи все время пытаются наполнить прототипы моделей РС человеческими знаниями, предъявляют к ним человеческие запросы. А думать- то они будут не по человечески, а по-другому. Например, создав робота, мы явно заложим в его системе понятие “тепло” и сделаем привязку на датчик температуры. На самом деле роботу это понятие совсем не нужно. Он будет ощущать это понятие через взаимосвязь датчика температуры с образами от других датчиков, и не будет знать такого слова. Другое дело, когда он поумнеет и сможет ассоциировать слова человека, сказанные ему (”тепло”), с изменением температуры. Вообще любое человеческое понятие или образ может быть представлено в другой разумной системе только распределенной взаимосвязью множества внутренних образов. Поэтому бессмысленно напрямую вводить в память моделируемой системы человеческие слова и понятия и вообще информацию. РС должна это делать самостоятельно.^ Виды искусственных разумных существ. Как говорилось ранее, возможны различные варианты построения искусственного разума. Одним из вариантов создания искусственного разума (ИР) могут быть материальные автономные механизмы на различных основах (технологических, биологических). Само тело робота является материальной и “причинной” основой разума и не занимается обработкой данных, а только фиксирует их и передает в систему разума (Рис.1). Первоначально проектировщик (человек) создает тело робота и организует систему разумной обработки информации. Основные характеристики тела робота, задающиеся человеком: количество передающих каналов (органов чувств), вид каналов, собирающих информацию о внешнем мире, важность каналов. Главное, чтобы правильное сочетание видов каналов и их важности обеспечивало выживание робота. “Смерть” робота окончательно наступает, когда заканчивается любой обмен и изменение информации внутри системы разума.РАЗУМРОБОТМИРРис.1 Упрощенная информационная схема автономной неживой разумной системы. Другим вариантом построения ИР может являться случай, когда моделируется само тело существа (робота), окружающая среда и взаимодействие между ними (Рис.2). Такой подход накладывает множество ограничений на возможности разумной системы. Очень сложно смоделировать приближенные к действительности модели существа и среды, поэтому такие модели на начальном этапе будут иметь скорее академическое, нежели практическое значение. Изначально проектировщик разрабатывает модель существа, и модель мира. В последствии он влияет на процессы в системе путем изменения модели мира, вернее сказать – изменения некоторых его частей, добавление информации. Таким образом, проектировщик взаимодействует с моделируемым существом: обучает, стимулирует, общается, получает ответы на запросы. Очевидно, что проектировщику не имеет смысла изменять сам разум, а также тело робота и принципы взаимодействия с миром. Потому что после таких изменений сам разум станет неадекватен своему телу, нарушиться один из принципов разумных систем. ПРОЕКТИРОВЩИК^ МОДЕЛЬ МИРАМОДЕЛЬ СУЩЕСТВАРАЗУМРис.2 Упрощенная информационная схема моделируемого разумного существа.^ Как думают? Безусловно, перечисленные выше принципы разумных систем не дают полной информации, позволяющей нам понять структуру механизма мышления. Также существуют другие объективные проблемы, мешающие это сделать. Очевидно, что выяснение истинного механизма разума невозможно без полного описания его модели. И поэтапное решение проблемы здесь не подойдет. Некоторые исследователи считают, что, разбив задачу алгоритма разума на множество подзадач (оценка внешней среды, построение иерархии целей, процесс достижения отдельной цели, рефлексия и т.п.) и решив их, они смогут смоделировать разум. Но очень скоро выясняется, что чего-то существенно не хватает, многие функции и процессы в своем смысловом значении накладываются друг на друга, многие вещи просто “выпадают” из общей картины и т.п. В общем, эффект разумности не достигается. Получается замкнутый круг. Чтобы понять алгоритм разума следует построить его полную модель (и убедиться в ее разумности). А чтобы построить модель разума следует его понять. Так и получается, что тысячи людей в мире интуитивно ощущают, как действует разум, но описать это не могут. Так как не могут описать полную его модель. Потому что знают ее на 50, 70 или 90 процентов, но не могут собрать полную картину. В своих изысканиях я пользовался первичным материалом – собственным разумом с его мыслями, эмоциями, воспоминаниями, чувствами и т.п., а также элементарной логикой. Первым мысленным опытом был опыт с дверью. Сидя в комнате, я попытался представить и проанализировать ситуацию, когда в дверь стучат. Чего уж проще, так сказать. Этот пример простой, но уже на основе его можно сделать некоторые выводы. Итак: Я слышу звук. Причем не просто слышу, а обращаю на него внимание (например, своего дыхания я не слышу, хотя оно есть). Почему я обращаю на него внимание? Просто этот звук сильно отличается от других в общей картине звуков и является возмутителем спокойствия. Для меня становится интересным вопрос 1: Почему ко мне приходит мысль (или я понимаю), что кто-то стучит в дверь (стоит за нею)? Постепенно прихожу к следующим выводам. Среди многообразия звуков этот более всего похож на стук. Просто в моей памяти уже есть прецеденты того, что я так же сидел на кровати и слышал похожий звук. Причем в большинстве случаев практически сразу дверь открывалась, и кто-то входил. Звук активизирует участки памяти, похожие на испытываемый образец, а также в последствии активизируются те участки, которые наблюдались рядом с ним в прошлом. Причем рядом и в смысле пространства и в смысле времени. Заметьте, сразу же всплывает ответ на вопрос “Почему я автоматически после звука посмотрел именно на дверь, хотя такой же звук мог издать и пол или рама возле двери? Ответ очевиден – дверь очень часто была звеном в цепи переживаний: звук – открытие двери – человек – сильные эмоции. Причем звеном активным. Она была даже тогда, когда не было пола, не было рамы и т.п. Дверь открывалась и была ближе всего к месту появления человека. А человек для другого человека является одним из самых сильных источников переживаний, как хороших, так и плохих. Мозг вспоминает и прогнозирует в направлении самых сильных переживаний. Дверь на самом деле не так уж важна, более важно появление человека, так как это – конечный этап прогноза (максимальное переживание). Услышав звук, в мозгу активизируются все образы, похожие на него, а также образы, похожие на текущую окружающую обстановку (при помощи зрения, осязания и др.). Именно их сочетание заставляет активации перекинуться уже на образ двери, потом на ее открытие и на появление человека. Но, если бы, например, этот стук я услышал в лесу, а не в комнате, активизировался бы, скорее всего, образ дятла. Итак, я слышу звук; путем переходящих активаций мозг прогнозирует открытие двери, появление человека, сильные эмоции, я поворачиваю голову. Смотрю на дверь, жду человека. Чтобы ответить на вопрос 1 необходимо заметить, что при стуке также активируются образы памяти, сопутствующие следующим ситуациям: когда я стоял и стучал в дверь с другой стороны, когда я стоял рядом с тем, кто стучал в дверь с другой стороны, когда я слышал слова “кто-то стучит” или слова “давай постучим” и сопутствующие им образы. Именно эта параллельная активация вызывает осмысление того, что кто-то стучит в дверь (стоит за нею)! Т.е. параллельно мозг прогнозирует появление человека и смотрит на дверь и осознает процесс стучания по двери кем-то с другой стороны. Также можно заметить, разум прогнозирует (мыслит) не просто в направлении сильных эмоций, а в направлении хороших эмоций (удовольствия). Очень часто открывалась дверь, и мы видели друга, или нам что-либо приносили или сообщали – все это хорошие эмоции. Именно поэтому мозг прогнозирует до этого момента и ждет появления кого-то. Чтобы убедиться, что мы думаем именно в сторону положительного, представьте следующую ситуацию. Вы живете в неком обществе; почти каждый раз, когда открывается дверь, заходят много людей и делают вам плохо. Тогда, когда прозвучит стук, вы уже не будете смотреть на дверь и ждать, а будете смотреть на окно и вылазить. Ведь избавление от потенциального неудовольствия – это тоже удовольствие. На основании этого эксперимента я сделал следующие выводы:Мысли – это активации групп образов в памяти, из-за стимуляции их органами чувств, либо из-за передачи этой активации между образами.Передача этой активации подчинена двум законам. 1 – передача активации тем сильнее, чем более похожи образы друг на друга. Причем похожесть бывает двух видов: физическая и сознательная. Физическая – когда образы просто физически похожи (один образ двери активизирует все образы дверей). Сознательная – когда образы были активны в прошлом в один отрезок времени (образ двери активизирует образ человека, т.к. он был (наблюдался) рядом с ней). 2- передача активации происходит сильнее в ту сторону, где находиться образ, приносивший нам наибольшее удовольствие. Мозг прогнозирует в сторону удовольствия. Чем более активен образ, тем сильнее на него направлено внимание, тем более он осознаваем. Мера активности образа говорит о мере его осознания. В центре сознания находиться самый активный участок памяти. Последовательный процесс передачи активации между образами с самой высокой активацией является сознательным и запоминается в памяти более четко. Однако, при невысокой доле общей активации, процесс может казаться бессознательным (сон). На самом деле этот процесс также является сознательным, просто малая активация не позволяет ему в будущем быть вспомненным, так как мысли стремятся только к максимальной активации. Поэтому мы можем не вспомнить данный промежуток времени, и решим, что процесс был бессознательным.Передача активации между образами носит динамичный характер, может происходить сразу во многих местах параллельно.Передача активации внутри разумной системы по большому счету носит затухающий характер, иначе активация, привнесенная извне (от органов чувств) переполнила бы систему. Этим объясняется “сужение сознания” и транс при минимальных воздействиях на органы чувств. Например, когда человека помещают в изолированную черную комнату. Конец.Названия будущих глав:Проблема представления. Упрощенный алгоритм разумной системы. Примеры объяснения различных феноменов разумной деятельности в свете данной теории. Модель элементарного разумного существа.