24.2.05

Υπολογιστική Νοημοσύνη

Εδώ και 3-4 εβδομάδες, ασχολούμαι πολύ έντονα με "εξωτικές" μεθόδους Τεχνητής Νοημοσύνης. Νευρωνικά Δίκτυα, Εξελικτικοί Αλγόριθμοι, Νοημοσύνη Σμήνους, Ασαφής Λογική, ξέρετε τώρα. Η ορολογία είναι "Υπολογιστική Νοημοσύνη". Αυτές οι μέθοδοι έχουν δύο κοινά:

Το πρώτο είναι ότι μιμούνται βιολογικά φαινόμενα (ας πούμε τα Νευρωνικά Δίκτυα μιμούνται τον τρόπο λειτουργίας του εγκεφάλου σε ηλεκτροχημικό επίπεδο). Η Κλασσική Τεχνητή Νοημοσύνη είναι μάλλον πλατωνική στη σύλληψή της. Προσπαθεί να μοντελοποιήσει έννοιες, συλλογισμούς και αξιώματα. Τον τρόπο με τον οποίο νομίζουμε ότι σκεφτόμαστε. Οι μέθοδοι αυτές όχι. Δεν έχουμε παρά μόνο επιφανειακή ιδέα για το πώς ένα νευρωνικό δίκτυο που παίρνει στην είσοδό του μία ανδρική φωτογραφία 128x128 pixel σαν μια ακολουθία 16384 ακεραίων μπορεί και αποφαίνεται με 90% επιτυχία αν ο άνδρας της φωτογραφίας έχει μουστάκι[*]. Αν κοιτάξεις το νευρωνικό δίκτυο, δεν υπάρχει τίποτα στην κατάστασή του που να σε παραπέμπει σε μουστάκια, μπανάνες, ή, εδώ που τα λέμε, απόφαση. Σημειώστε ότι αν κοιτάξεις έναν εγκέφαλο, επίσης δεν υπάρχει τίποτα στην κατάστασή του που να σε παραπέμπει σε αξιώματα, έννοιες ή συλλογισμούς, γεγονός που υπονοεί ότι ο Πλάτων δεν τα έλεγε και πολύ σωστά.

Το δεύτερο και σημαντικότερο είναι ότι τα συστήματα υπολογιστικής νοημοσύνης επιδεικνύουν δύο σημαντικές ιδιότητες κάθε πολύπλοκου συστήματος: αυτοργάνωση και αναδυόμενα χαρακτηριστικά. Εν ολίγοις, συστήματα των οποίων τα μέλη αλληλεπιδρούν έντονα, τείνουν να συμπεριφέρονται με εύτακτο τρόπο. Επίσης ως συστήματα τείνουν να εμφανίζουν συλλογικά χαρακτηριστικά που δεν προκύπτουν με κανένα προφανή τρόπο από τα χαρακτηριστικά των μελών τους.

Π.χ. σε ένα νευρωνικό δίκτυο (ή στον εγκέφαλο), ο κάθε νευρώνας κάνει κάτι τρομερά ηλίθιο και απλό: παίρνει ένα σήμα από την είσοδό του, το περνά από ένα φίλτρο και το στέλνει στην έξοδό του. Οι συνάψεις μεταξύ δύο νευρώνων, απλά ενισχύουν ή αποδυναμώνουν το σήμα ανάλογα με το πώς έχουν ρυθμιστεί κατά την εκπαίδευση του δικτύου (ή του εγκεφάλου). Κι όμως, στην τελική έξοδο, βγαίνει συγκεκριμένο σήμα αν ο άνδρας έχει μουστάκι και συγκεκριμένο (διαφορετικό σήμα) αν δεν έχει. Παρομοίως στον εγκέφαλο, το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι κουνάτε το χέρι σας, ή ότι κλαίτε, ή ότι σας έρχεται μια ιδέα. Ο κάθε νευρώνας είναι απλά ένα πανηλίθιο φίλτρο, για το οποίο δεν υπάρχουν καν οι έννοιες "μουστάκι", "στενοχωριέμαι" κλπ. Όλη η εξυπνάδα (και οι αντίστοιχες έννοιες μαζί) αναδύεται από το σύνολο των νευρώνων και συγκεκριμένα από τις αλληλεπιδράσεις τους.

Ερώτημα: πόσα οφείλουμε στη συλλογική εξυπνάδα μας, ως είδος; Πόσα από τα συλλογικά πράγματα που συμβαίνουν (καλλιτεχνικά ρεύματα, θρησκείες, σχολές σκέψης, ήθη/έθιμα κλπ) είναι αποτέλεσμα συντονισμένης ατομικής βούλησης, και πόσα είναι αναδυόμενα χαρακτηριστικά από εντελώς άσχετες αλληλεπιδράσεις; Ή μήπως όλα είναι και τα δύο σε κάποιο βαθμό;

Σκεφτείτε το εξής: αν ο Einstein είχε γεννηθεί 10.000 χρόνια πριν, το πιο πιθανό είναι ότι θα ανακάλυπτε στην καλύτερη περίπτωση ένα καλύτερο τσεκούρι. Αντί για αυτό, ανακάλυψε τη γενική σχετικότητα, χάρη σε χιλιάδες άλλους ανθρώπους, από τον πρώτο Σουμέριο που σκέφτηκε να σκαλίσει μαθηματικά προβλήματα σε μία πέτρα μέχρι το θείο του που του κίνησε το ενδιαφέρον για τη Φυσική. Πού αρχίζει το ατομικό επίτευγμα του Einstein, και πού τελειώνει το συλλογικό επίτευγμα της ανθρωπότητας; Ή, σε λιγότερο άγνωστες περιοχές, σε τι βαθμό καθοδηγεί η μουσική βιομηχανία τους έφηβους και σε τι βαθμό καθοδηγείται από αυτούς;

[*] 1η εργαστηριακή άσκηση στο μάθημα "Νευρωνικά Δίκτυα" του τμήματος ΗΜΜΥ ΕΜΠ, όταν τουλάχιστον πήγαινα 4ο έτος...

5 σχόλια:

φακίρης είπε...

φίλτατε έχω και εγώ πολύ καιρό που κάνω "brute force" αναζητήσεις σε εξωτικές και μη μεθόδους τεχνητής νοημοσύνης. απόφοιτος και εγώ του ιδρύματος (βλέπε ε.μ.π.) τώρα συνεχίζω τις αναζητήσεις μου στην άλλη πλευρά του ατλαντικού.

γενικά συμφωνώ με τους προβληματισμούς σου, αλλά όχι και με τη συμπεριφοριστική προέλευση της νόησης. η συζήτηση είναι πολύ μεγάλη οπότε θα πω ένα-δύο σκέψεις μόνο.

-- όπως και να το δεις, πάρα πολλά πράγματα οφείλονται στη συλλογική γνώση του ανθρώπου ως είδος. εκτός από παραδείγματα όπως αυτό με το τσεκούρι που αναφέρεις, υπαρχουν και θεωρίες που εικαζουν ότι η συλλογική ανθρώπινη γνώση μεταφέρεται γονιδιακά. μια πολύ ενδιαφέρουσα τέτοια θεωρία είναι και η θεωρία του chomsky περί ενοποιημένης γραμματικής. εν ολίγοις, το επιχείρημα της θεωρίας είναι ότι ο άνθρωπος μεταφέρει γονιδιακά την (εξελισσόμενη) αφαιρετική φύση της γλώσσας ως επικοινωνιακό μέσο και γι αυτό του είναι εύκολο μέσα σε λίγα χρόνια να αφομοιώσει τη γλώσσα του περιβάλλοντός του, αντιστοιχίζοντας πραγματικές δομές στις αφαιρετικές δομές που μεταφέρει.

-- σχετικά με το θέμα πλατωνική vs. συμπεριφοριστική θεώρηση της νόησης, να πω ότι τα επιχειρήματα που λες δε συνηγορούν προς την απόρριψη της πλατωνικής αντίληψης ή την υιοθετηση της συμπεριφοριστικής. και αυτό γιατί πραγματικά δεν ξέρουμε τίποτα για το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος. ακόμα και αυτά που ξέρουμε για τους νευρώνες θα μπορούσε να είναι πολύ διαφορετικά από ότι τα υπεραπλουστευμένα μοντέλα μας καθορίζουν. και για να το στηρίξω αυτό λίγο να πω για παράδειγμα για τις θεωρίες του penrose, κατά τον οποίο και οι νευρώνες συνιστούν μέσω του δικτύου τους και με τη βοήθεια των μικροσωληνίσκων, ένα απομονωμένο κβαντικό σύστημα το οποίο βρίσκεται παράλληλα σε πολλές καταστάσεις και το πέρασμα στον κλασσικό κόσμο γίνεται κατά την πραγματοποίηση νοητικών διεργασιών. ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να ερμηνευτεί πολύ διαφορετικά και ίσως και να μπορεί να του αποδοθεί η ιδιότητα της συμβολικής αναπαράστασης.

-- δε θεωρώ ότι η νόηση μπορεί να συγκεντρωθεί σε ένα σύνολο κανόνων (όπως π.χ. modus ponens) και συμβόλων (όπως π.χ. το μουστάκι), αλλά πιστεύω ότι υπάρχει μία εννοιολογική βάση, η αναπαράσταση της οποίας πραγματοποιείται στον πυρήνα των νοητικών διεργασιών. τέλος να πω και κάτι πολύ πιο άσχετο: κατά μια γενικευμένη matrix-ιακή αντίληψη των πραγμάτων θα μπορούσε ο εγκέφαλος ο ίδιος να είναι απλά μια προβολή του "πραγματικού φυσικού μέσου -- εγκεφάλου" που αν και ίσως "κατ'εικόνα" του "πραγματικού" δε σημαίνει ότι είναι ικανό μοντέλο για να εξηγηθεί το "πραγματικό". όπως και να έχει, αυτό που θέλω να πω είναι ότι τέτοια ζητήματα έχει περισσότερο νόημα μάλλον να τα εξετάζουμε φιλοσοφικά γιατί πραγματικά τον κόσμο που ζούμε μόλις και έχουμε αρχίσει να επιχειρούμε να τον κατανοήσουμε.

[επίσης, δε μου αρέσει να λέω μέσα σε δυο προτάσεις θεωρίες ολόκληρες γιατί γίνονται υπεραπλουστεύσεις με τις οποίες χάνεται το νόημα πολλές φορές. τις περιγραφές των θεωριών που αναφέρω (chomsky, penrose) δες τες λίγο χαλαρά.]

αυτά τα (όχι και τόσο) ολίγα λοιπόν. αλήθεια, πως είναι να ασχολείσαι με τεχνητή νοημοσύνη στο ε.μ.π.; εγώ το δοκίμασα χωρίς επιτυχία και γι'αυτό είμαι πλέον εδώ που είμαι. επίσης, να σε προειδοποιήσω ότι αν πας να ρίξεις μια ματιά στο blog μου δε θα δεις τίποτα το επιστημονικοειδές. η κουβέντα αυτή παρόλαυτά με έβαλε σε σκέψεις. μήπως θα έπρεπε; θα δείξει.

J95 είπε...

Δεν ασχολούμαι με την τεχνητή νοημοσύνη ερευνητικά. Απλώς είναι ένα θέμα που γενικά βρίσκω ενδιαφέρον και πήρα αυτό το εξάμηνο Νευρωνικά Δίκτυα και Υπολ. Νοημοσύνη.

Η αλήθεια είναι ότι δεν επιχειρώ καν να αγγίξω το πρόβλημα της φύσης της νόησης. Παραείναι σύνθετο και έχουμε πολύ ελλιπή δεδομένα. Πάντως στη μίμηση της νόησης, φαίνεται ότι οι bottom-up/we-don't-know-why-the-fuck-it's-working προσεγγίσεις δουλεύουν καλύτερα από τις top-down. Αλλά δεν ήταν αυτό το θέμα μου.

Αυτό που ήθελα να περιγράψω είναι τα πολύπλοκα συστήματα γενικά, και πώς ανδύονται πρότυπα σε συλλογικό επίπεδο, χωρίς να έχουν άμεση σχέση με ό,τι συμβαίνει σε "ατομικό" επίπεδο.

Θα συμφωνήσω μαζί σου ότι τώρα αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε τον κόσμο. Ειδικά από τη συστημική του άποψη.

φακίρης είπε...

τώρα που ξαναδιαβάζω το comment μου, ίσως να φαίνεται λίγο επιθετικό.. δεν είχα τέτοιο σκοπό.. απλά επειδή με ενδιαφέρουν πολύ τέτοια ζητήματα παίρνω φόρα και λέω, λέω..

τέσπα. όντως το πώς προκύπτει δομή σε συλλογικό επίπεδο από άσχετες διαδικασίες σε ατομικό επίπεδο είναι πολύ ενδιαφέρον. η κουβέντα μου θύμισε και ένα άρθρο του hofstadter που περιγράφει πώς μια μυρμυγκοφωλιά παρουσιάζει ανώτερη νόηση που πηγάζει από τις διαδικασίες των κατώτερης νόησης μυρμηγκιών (με το λογοτεχνικό και εκλαικευτικό απαράμιλο στυλ του πάντα).

και επειδή μπορεί να ακούγομαι και πολύ ξερόλας με όλα αυτά που αραδιάζω, να το λήξω εδώ και να επανέλθω στη τζιτζιμπύρα μου :)

χάρηκα φίλτατε, καλά να περνάς και αν καμιά μέρα βαριέσαι πολύ, γράψε τίποτα σχετικά με το πώς είναι η κατάσταση στο ε.μ.π.

J95 είπε...

Καθόλου-καθόλου-κα-θό-λου επιθετικό!
Χάρηκα πολύ για το σχόλιό σου!

Ανώνυμος είπε...

καλα ρε συ.ολα αυτα γιατι τα γραφεις.το μονο που καταφερνεισ ειναι να εντυπωσιασεισς καποιον αδαη.ποιον λες να νοιαζουν ολα αυτα εκτος απο καποιον που ειναι ημμυ που οταν βρεθει στο διαδυκτιο δεν νομιζω να ψαξει στα blog( ηλιθια προτυπια) για υπολογιστικη νοημοσυνη.