∆ ι ε π ι σ τ η µ ο ν ι κ ή
η µ ε ρ ί δ α
Σύγχρονες προσεγγίσεις
ΜΟΥΣΕΙΟ ΓΟΥΛΑΝ∆ΡΗ ΦΥΣΙΚΗΣ ΙΣΤΟΡΙΑΣ
Σάββατο 14.5.2016 10:00-9:30
1
Σκεπτόμενες μηχανές και τεχνητά όντα αναφέρονται στην ελληνική μυθολογία, όπως ο Τάλως, το χάλκινο δημιούργημα του Ηφαίστου και η Γαλάτεια του Πυγμαλίωνα. Είχαμε, επίσης, ανθρωπόμορφες μηχανές του Αλεξανδρινού Ήρωνα, του Κινέζου Γιαν Σι ή του Άραβα Ισμαήλ Αλ-Γιαζαρί και αργότερα το παραμύθι με το ξύλινο αγόρι Πινόκιο του Κάρλο Κολόντι, την ψευδο-Μαρία στο κινηματογραφικό έργο Metropolis του Φριτς Λανγκ, τον HAL 9000 στo 2001: Η οδύσσεια του διαστήματος του Στάνλεϋ Κιούμπρικ, τη Ραχήλ στο Blade Runner του Ρίντλεϋ Σκοτ. Πιο πρόσφατα έχουμε τις ται-
νίες Matrix, Εξολοθρευτής και Εγώ, το ρομπότ. Η γοητεία που ασκεί στους ανθρώπους η τεχνητή νοημοσύνη είναι συνεχής γιατί στοχεύει στο κέντρο της ύπαρξής του και της θέσης του είδους μας στον κόσμο. Μέσα από αυτές τις ιστορήσεις προβάλλεται η αδιέξοδη απορία του ανθρώπου για την υπόστασή του ως έμβιο ον: Τί σημαίνει κάποιος να είναι άνθρωπος; Πώς ορίζεται η ανθρώπινη ιδιότητα; Από τη μοριακή σύνθεση ή μήπως από άλλα πράγματα όπως η μνήμη, η γλώσσα, τα συναισθήματα, η τέχνη, τα μαθηματικά, η γνώση του αναπόδραστου θανάτου;
3
Σκέπτομαι, άρα υπάρχω; Σήμερα ο όρος τεχνητή νοημοσύνη αναφέρεται στον κλάδο της πληροφορικής ο οποίος ασχολείται με τη σχεδίαση και την υλοποίηση πολύπλοκων υπολογιστικών συστημάτων που μιμούνται στοιχεία της ανθρώπινης συμπεριφοράς τα οποία υπονοούν έστω και στοιχειώδη ευφυΐα: μάθηση, προσαρμοστικότητα, εξαγωγή συμπερασμάτων, κατανόηση από συμφραζόμενα, επίλυση προβλημάτων κ.λπ. Ο Τζον Μακάρθι όρισε τον τομέα αυτόν ως «επιστήμη και μεθοδολογία της δημιουργίας νοούντων μηχανών» Η τεχνητή νοημοσύνη αποτελεί σημείο το-
4
μής μεταξύ πολλαπλών επιστημών όπως της πληροφορικής, της ψυχολογίας, της φιλοσοφίας, της νευρολογίας, της γλωσσολογίας και της επιστήμης μηχανικών, με στόχο τη σύνθεση ευφυούς συμπεριφοράς, με στοιχεία συλλογιστικής, μάθησης και προσαρμογής στο περιβάλλον, ενώ συνήθως εφαρμόζεται σε μηχανές ή υπολογιστές ειδικής κατασκευής. Διαιρείται στη συμβολική τεχνητή νοημοσύνη, η οποία επιχειρεί να εξομοιώσει την ανθρώπινη νοημοσύνη αλγοριθμικά χρησιμοποιώντας σύμβολα και λογικούς κανόνες υψηλού επιπέδου, και στην υποσυμβολική τεχνητή νο-
ημοσύνη, η οποία προσπαθεί να αναπαράγει την ανθρώπινη ευφυΐα χρησιμοποιώντας στοιχειώδη αριθμητικά μοντέλα που συνθέτουν επαγωγικά νοήμονες συμπεριφορές με τη διαδοχική αυτοοργάνωση απλούστερων δομικών συστατικών («συμπεριφορική τεχνητή νοημοσύνη»), προσομοιώνουν πραγματικές βιολογικές διαδικασίες όπως η εξέλιξη των ειδών και η λειτουργία του εγκεφάλου («υπολογιστική νοημοσύνη»), ή αποτελούν εφαρμογή στατιστικών μεθοδολογιών σε προβλήματα ΤΝ. Η σύγχρονη τεχνητή νοημοσύνη αποτελεί
ένα από τα πλέον «μαθηματικοποιημένα» και ταχέως εξελισσόμενα πεδία της πληροφορικής. Σήμερα, ο τομέας αξιοποιεί περισσότερο υποσυμβολικές μεθόδους και εργαλεία καταγόμενα από τα εφαρμοσμένα μαθηματικά και τις επιστήμες μηχανικών, παρά από τη θεωρητική πληροφορική και τη μαθηματική λογική όπως συνέβαινε πριν το 1990. Σε ακαδημαϊκό επίπεδο η τεχνητή νοημοσύνη μελετάται επίσης από την ηλεκτρονική μηχανική, ενώ συνιστά ένα από τα σημαντικότερα θεμελιακά συστατικά του διεπιστημονικού γνωστικού πεδίου της γνωσιακής επιστήμης.
5
Η ανάπτυξη του επιστημονικού πεδίου Κατά τη δεκαετία του 1940 εμφανίστηκε η πρώτη μαθηματική περιγραφή τεχνητού νευρωνικού δικτύου, με πολύ περιορισμένες δυνατότητες επίλυσης αριθμητικών προβλημάτων. Καθώς ήταν εμφανές ότι οι ηλεκτρονικές υπολογιστικές συσκευές που κατασκευάστηκαν μετά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο ήταν ένα τελείως διαφορετικό είδος μηχανής από ό,τι προηγήθηκε, η συζήτηση για την πιθανότητα εμφάνισης μηχανών με νόηση ήταν στην ακμή της. Το 1950 ο μαθηματικός Άλαν Τούρινγκ, πατέρας της θεωρίας υπολογισμού και προπάτορας της τεχνητής νοημοσύνης, πρό-
6
τεινε τη «δοκιμή Τούρινγκ»· μία απλή δοκιμασία που θα μπορούσε να εξακριβώσει αν μία μηχανή διαθέτει ευφυΐα. Η τεχνητή νοημοσύνη θεμελιώθηκε τυπικά ως πεδίο στη συνάντηση ορισμένων επιφανών Αμερικανών επιστημόνων του τομέα το 1956 (Τζον Μακάρθι, Μάρβιν Μίνσκυ, Κλοντ Σάνον κλπ). Τη χρονιά αυτή παρουσιάστηκε για πρώτη φορά και το Logic Theorist, ένα πρόγραμμα το οποίο στηριζόταν σε συμπερασματικούς κανόνες τυπικής λογικής και σε ευρετικούς αλγορίθμους αναζήτησης για να αποδεικνύει μαθηματικά θεωρήματα.
Επόμενοι σημαντικοί σταθμοί ήταν η ανάπτυξη της γλώσσας προγραμματισμού LISP το 1958 από τον Μακάρθι, δηλαδή της πρώτης γλώσσας συναρτησιακού προγραμματισμού η οποία έπαιξε πολύ σημαντικό ρόλο στη δημιουργία εφαρμογών ΤΝ κατά τις επόμενες δεκαετίες, η εμφάνιση των γενετικών αλγορίθμων την ίδια χρονιά από τον Φρίντμπεργκ και η παρουσίαση του βελτιωμένου νευρωνικού δικτύου perceptron το ‘62 από τον Ρόσενμπλατ. Κατά τα τέλη της δεκαετίας του ‘60 όμως άρχισε ο χειμώνας της ΤΝ, μία εποχή κριτικής, απογοήτευσης και υποχρηματοδότησης των
7
ερευνητικών προγραμμάτων καθώς όλα τα μέχρι τότε εργαλεία του χώρου ήταν κατάλληλα μόνο για την επίλυση εξαιρετικά απλών προβλημάτων. Στα μέσα του ‘70 ωστόσο προέκυψε μία αναθέρμανση του ενδιαφέροντος για τον τομέα λόγω των εμπορικών εφαρμογών που απέκτησαν τα έμπειρα συστήματα, μηχανές ΤΝ με αποθηκευμένη γνώση για έναν εξειδικευμένο τομέα και δυνατότητα ταχείας εξαγωγής λογικών συμπερασμάτων, τα οποία συμπεριφέρονται όπως ένας άνθρωπος ειδικός στον αντίστοιχο τομέα. Παράλληλα έκανε την εμφάνισή της η γλώσσα λογικού προγραμματισμού Prolog η οποία έδωσε νέα ώθηση στη
8
συμβολική ΤΝ, ενώ στις αρχές της δεκαετίας του ‘80 άρχισαν να υλοποιούνται πολύ πιο ισχυρά και με περισσότερες εφαρμογές νευρωνικά δίκτυα, όπως τα πολυεπίπεδα perceptron και τα δίκτυα Hopfield. Ταυτόχρονα οι γενετικοί αλγόριθμοι και άλλες συναφείς μεθοδολογίες αναπτύσσονταν πλέον από κοινού, κάτω από την ομπρέλα του εξελικτικού υπολογισμού. Κατά τη δεκαετία του ‘90, με την αυξανόμενη σημασία του Internet, ανάπτυξη γνώρισαν οι ευφυείς πράκτορες, αυτόνομο λογισμικό ΤΝ τοποθετημένο σε κάποιο περιβάλλον με το οποίο αλληλεπιδρά, οι οποίοι βρήκαν μεγάλο πεδίο εφαρμογών λόγω της εξάπλωσης του
Διαδικτύου. Οι πράκτορες στοχεύουν συνήθως στην παροχή βοήθειας στους χρήστες τους, στη συλλογή ή ανάλυση γιγάντιων συνόλων δεδομένων ή στην αυτοματοποίηση επαναλαμβανόμενων εργασιών (π.χ. βλέπε διαδικτυακό ρομπότ), ενώ στους τρόπους κατασκευής και λειτουργίας τους συνοψίζουν όλες τις γνωστές μεθοδολογίες ΤΝ που αναπτύχθηκαν με το πέρασμα του χρόνου. Έτσι σήμερα, όχι σπάνια, η ΤΝ ορίζεται ως η επιστήμη που μελετά τη σχεδίαση και υλοποίηση ευφυών πρακτόρων. Επίσης τη δεκαετία του ‘90 η ΤΝ, κυρίως η μηχανική μάθηση και η ανακάλυψη γνώσης,
άρχισε να επηρεάζεται πολύ από τη θεωρία πιθανοτήτων και τη στατιστική. Τα δίκτυα πεποιθήσεων υπήρξαν η αφετηρία αυτής της νέας μετακίνησης, που συνέδεσε τελικά την ΤΝ με τα πιο σχολαστικά μαθηματικά εργαλεία της στατιστικής και της επιστήμης μηχανικών, όπως τα κρυμμένα μαρκοβιανά μοντέλα και τα φίλτρα Κάλμαν. Αυτή η νέα πιθανοκρατική προσέγγιση έχει αυστηρά υποσυμβολικό χαρακτήρα, όπως και οι τρεις μεθοδολογίες οι οποίες κατηγοριοποιούνται κάτω από την ετικέτα της υπολογιστικής νοημοσύνης: τα νευρωνικά δίκτυα, ο εξελικτικός υπολογισμός και η ασαφής λογική.
9
Πρόσφατα η ΤΝ ήρθε ξανά στην επικαιρότητα με αφορμή δηλώσεις του Στήβεν Χόκινγκ ότι «η πλήρης ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης μπορεί να σημάνει το τέλος του ανθρώπινου είδους». Πολλοί μελετητές αναφέρονται στο τι θα συμβεί αμέσως μετά τη στιγμή που οι επιστήμονες θα αναπτύξουν την πρώτη μηχανή με «ισχυρή» τεχνητή νοημοσύνη, δηλαδή εξίσου έξυπνη όσο και ο άνθρωπος. Αυτό το ορόσημο από τη δεκαετία του ’50 έχει ονομαστεί «τεχνολογική μοναδικότητα» (technological singularity), ενώ μία από τις καλύτερες περιγραφές του έχει
10
δώσει ο Ρέυ Κουρτσβέιλ, αναλυτής, εφευρέτης και διευθυντής του τμήματος Μηχανικής της Google. Οπως γράφει, στο βιβλίο του The Singularity Is Near (2005), από εκείνη τη στιγμή η μηχανή θα αρχίσει να βελτιώνεται χωρίς καμία παρέμβαση, με συνέπεια η νοημοσύνη της να ξεπεράσει αυτήν ολόκληρης της ανθρωπότητας. Πάντως, αν και ο Κουρτσβέιλ εκφράζει επιφυλάξεις για το κατά πόσο μπορούν να αναπτυχθούν αλγόριθμοι ώστε τέτοιες μηχανές να έχουν και ηθικό κώδικα, δεν ανησυχεί ότι θα θελήσουν να υποδουλώσουν το είδος μας.
Στον αντίποδα, άλλοι επιστήμονες υποστηρίζουν πως δεν πρόκειται να συμβεί ποτέ. «Αυτό που θα λείπει πάντοτε από τις μηχανές είναι η συνείδηση, δηλαδή η ικανότητα που έχει ο άνθρωπος να κατανοεί τον εαυτό του. Εξάλλου, για να κωδικοποιήσουμε σε αλγόριθμους την ανθρώπινη νοημοσύνη, θα έπρεπε να ξέρουμε ακριβώς πώς αυτή λειτουργεί, κάτι που νομίζω πως είναι αδύνατον να γίνει», λέει ο δρ Δημήτριος Καλλές, πρόεδρος της Ελληνικής Εταιρείας Τεχνητής Νοημοσύνης και επίκουρος καθηγητής στο Ανοιχτό Πανεπιστήμιο.
11
Η τεχνητή νοημοσύνη και οι οπλικοί ανταγωνισμοί Εκτός από τις τεράστιες ειρηνικές εφαρμογές της ΤΝ, ένα πεδίο εφαρμογής της έχει ανησυχήσει σημαντικό αριθμό κορυφαίων επιστημόνων. Με τη υπογραφή των Στήβεν Χόκινγκ, Νόαμ Τσόμσκι, Έλον Μασκ, Στήβεν Γουόζνιακ, Σερ Πολ Νέρς, Ντέμις Χασάμπις και χίλιων ακόμα ερευνητών που ασχολούνται στον χώρο αυτό, κυκλοφόρησε μια ανοικτή επιστολή-ψήφισμα κατά της ανάπτυξης και χρήσης αυτόνομων επιθετικών όπλων.
12
Η επιστολή παρουσιάστηκε στο Διεθνές Συνέδριο Τεχνητής Νοημοσύνης στο Μπουένος Άιρες και αναφέρει: «Η ΤΝ έχει φτάσει στο σημείο όπου η χρήση αυτόνομων οπλικών συστημάτων είναι πλέον εφικτή σε ελάχιστα χρόνια, κι όχι μετά από δεκαετίες, και μαζί τους κορυφώνεται ένας νέος στρατιωτικός ανταγωνισμός: Αυτή η τεχνολογία περιγράφεται ως η τρίτη επανάσταση των πολεμικών μέσων μετά την εφεύρεση της πυρίτιδας και
την κατασκευή της ατομικής βόμβας». Οι επιστήμονες τονίζουν ότι ενώ η ΤΝ μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα πολεμικά θέατρα για να προστατεύει το προσωπικό, η εφαρμογή της σε αυτόνομα επιθετικά οπλικά συστήματα θα πολλαπλασιάζει τις πιθανότητες πολεμικής σύρραξης και θα οδηγεί σε μαζικές ανθρώπινες απώλειες. Επιπλέον, η ανάπτυξη τέτοιων όπλων με υλικά και προγράμματα εύκολης πρόσβασης από οποιονδήποτε θα κα-
ταλήξει ανεξέλεγκτη. Το αποτέλεσμα θα είναι ότι η ΤΝ θα γίνει το καλάσνικωφ του άμεσου μέλλοντος και θα μετατραπεί στη μεγαλύτερη απειλή για την ύπαρξη του ανθρώπινου είδους. Θα χρειαστούμε αυστηρή διεθνή νομοθεσία, ευσυνείδητους επιθεωρητές και ενεργούς ερευνητές που αντιλαμβάνονται τις πιθανές επιπτώσεις του έργου τους. Ίσως το καλύτερο διεθνές νομικό προηγούμενο για
13
Ορόσημα στην τεχνητή νοημοσύνη
1950 Στο άρθρο του «Υπολογιστικά μηχανήματα και νοημοσύνη» ο άγγλος μαθηματικός Άλαν Τούρινγκ διατυπώνει ένα νοητικό πείραμα που θα έπρεπε να «επιτύχει» μια μηχανή για να αποδείξει πως είναι πραγματικά νοήμων. Η «δοκιμασία Τούρινγκ» χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα.
1968 Στο ΜΙΤ αναπτύσσεται ένα σκακιστικό λογισμικό, το MacHack, το πρώτο που πήρε ποτέ μέρος σε τουρνουά.
1979
Στο πλαίσιο του διδακτορικού του στο Πανεπιστήμιο Stanford, ο Χανς Μόραβεκ εξελίσσει το Stanford Cart στο πρώτο αυτόνομο όχημα. Το όχημα κατάφερε να διασχίσει σε 5 ώρες ένα δωμάτιο γεμάτο με καρέκλες, αποφεύγοντας τα εμπόδια χωρίς εξωτερική παρέμβαση.
2011 Στο ΜΙΤ αναπτύσσεται ένα σκακιστικό λογισμικό, το MacHack, το πρώτο που πήρε ποτέ μέρος σε τουρνουά.
2...... Η Apple κυκλοφορεί το iPhone 4S με το Siri, τον πρώτο «έξυπνο βοηθό» σε κινητό τηλέφωνο.
14
1956 Πραγματοποιείται στο Ντάρτμουθ το πρώτο συνέδριο για την τεχνητή νοημοσύνη, με το οποίο καθιερώνεται και ο όρος.
1963 Πραγματοποιείται στο Ντάρτμουθ το πρώτο συνέδριο για την τεχνητή νοημοσύνη, με το οποίο καθιερώνεται και ο όρος.
1997 Ο υπερ-υπολογιστής Deep Blue της IBM νικά τον Γκάρι Κασπάροφ, παγκόσμιο πρωταθλητή στο σκάκι.
2005 Ενα αυτόνομο όχημα ανεπτυγμένο από το πανεπιστήμιο του Stanford νικά στον δεύτερο Μεγάλο Διαγωνισμό της αμερικανικής Darpa, διανύοντας χωρίς οδηγό 211 χιλιόμετρα στην έρημο Μοτζάβι.
15
τους σημερινούς ερευνητές της ΤΝ είναι το Σύμφωνο Βιολογικού Πολέμου που απαγορεύει την ανάπτυξη και αποθήκευση όπλων βιολογικής καταστροφής. Από τους βιολόγους της δεκαετίας του 1970 έως τους γεω-μηχανικούς του σήμερα, υπάρχουν σημαντικές ομάδες επιστημόνων, οι οποίοι αντιστέκονται ενεργά στην τεχνολογική κατάχρηση των νέων επιτευγμάτων. Αυτοί είναι οι σιωπηλοί ήρωες που φροντίζουν ώστε κάθε διεθνής περιορισμός στη χρήση της τεχνολογίας για αθέμιτους σκοπούς εφαρμόζεται συστηματικά και απαρέγκλιτα.
16