Roboti jdou do roboty II

rubrika: Populárně naučný koutek


V úsilí vytvořit roboty existují přinejmenším dva velké problémy, s nimiž se vědci potýkají již několik desítek let: je to rozpoznávání obrazů (pattern recognition) a zdravý rozum. Roboti vidí mnohem lépe než my, nechápou však, co vidí. Roboti také slyší mnohem lépe než my, ale nerozumí tomu.

Lucifer


chytryrobot.jpgAby se vypořádali s touto dvojicí problémů, pokusili se výzkumníci použít na umělou inteligenci přístupu "shora dolů", kterému se někdy říká "formalistická škola". Jejich cílem bylo zjednodušeně řečeno naprogramovat všechna pravidla rozpoznávání obrazů a zdravého rozumu tak, aby se vešla na jediné CD. Věřili, že když se toto CD vloží do počítače, počítač tak náhle nabude vědomí a získá lidskou inteligenci. V 50. a 60. letech bylo v tomto směru dosaženo velkého pokroku, vznikli roboti hrající dámu a šachy, provádějící algebraické výpočty, skládající dětské kostky a tak podobně. Pokrok byl tak oslnivý, že vznikly předpovědi, že za pár let roboti překonají svou inteligencí lidi.

Slabiny těchto robotů se však brzo projevily. Přístup shora dolů vedl k velkým neohrabaným robotům, jimž trvalo hodiny, než si proklestili cestu speciální místností, obsahující pouze předměty s rovnými hranami a povrchy ze čtverců a trojúhelníků. Jakmile byl do místnosti umístěn nepravidelně tvarovaný nábytek, nebyl počítač schopen jej rozeznat. Je ironií, že banánová muška, jejíž mozek se skládá z pouhých zhruba 250 000 neuronů a má jen zlomek výpočetní mohutnosti těchto robotů, bez nejmenších potíží prolétá ve třech rozměrech a provádí ohromující přemety a piruety, zatímco tito neohrabaní roboti jsou i ve dvou rozměrech ztraceni.

V 60. letech si vědci ještě zcela neuvědomovali, kolik práce vyžaduje naprogramování robotů tak, aby plnili i jednoduché úkoly, jakými je rozpoznávání předmětů jako klíče, boty nebo hrnečky. Když vkročíme do místnosti, okamžitě rozeznáme podlahu, židle, nábytek, stoly a tak dále. Jestliže však místnost přehlédne robot, vidí jen velký soubor přímých a křivých linií, které zakóduje jako čísla. Vyznat se v této změti čar zabere obrovské množství výpočetního času. Nám zabere snad zlomek sekundy, než poznáme stůl, počítač však vidí jen soubor kruhů, oválů, spirál, úseček, zkroucených čat, rohů a tak dále. Po obrovském objemu výpočetního času robot konečně pozná, že onen předmět je stůl. Když ovšem s předmětem pootočíte, počítač musí začít znovu. Jinými slovy, robot vidí fakticky mnohem lépe než člověk, ale nerozumí tomu, co vidí.

Náš mozek podvědomě rozeznává předmět tak, že jakmile vstoupíme do místnosti, provede biliony výpočtů, kterých si ovšem my sami vůbec nejsme vědomi. Důvodem je evoluce. Fungování našeho mozku lze přirovnat k velkému ledovci. Naše vědomí je jeho pohým vrcholkem. Avšak pod povrchem, skryto před našimi zraky, se nachází mnohem větší podvědomí, které spotřebovává velký objem mozkové "výpočetní mohutnosti" k porozumění jednoduchým věcem, které nás obklopují, jako je uvědomit si, kde jsme, s kým hovoříme a co nás obklopuje. To vše se odehrává automaticky, bez našeho svolení či vědomí.

Vědci si začali uvědomovat, že hrát šachy nebo násobit obrovská čísla vyžaduje jen malý, úzký podíl lidské inteligence. Když počítač Deep Blue firmy IBM roku 1997 porazil šachového mistra světa Garriho Kasparova v turnaji na šest zápasů, bylo to vítězství hrubé počítačové síly, a byť měl zápas v tisku velký ohlas, neřekl nám nic o inteligenci nebo vědomí. Douglas Hofstadter, informatik z univerzity v Indianě, to komentoval slovy: "Můj bože, vždycky jsem si myslel, že šachy vyžadují myšlení. Teď vidím, že ne. To neznamená, že Kasparov hluboce nepřemýšlí, pouze to, že při hraní šachů se bez hlubokého přemýšlení obejdete, stejně jako můžete létat, aniž byste mávali křídly."

Matematici se již pokoušeli vytvořit průlomový program, který by jednou provždy shromáždil všechny zákony zdravého rozumu. Nejambicióznější pokus se nazýval CYC (ze slova "encyclopedia") a vymyslel jej Douglas Lenat, vedoucí společnosti Cycorp. Lenat má novátorskou metodu, jak objevit zákony zdravého rozumu; jeho zaměstnanci mají za úkol číst stránku po stránce skandální plátky a pokleslý bulvár. Pak zadá CYC za úkol najít ve skandálních článcích chyby. Pokud by se to stroji podařilo, pak by patrně skutečně byl inteligentnější než většina čtenářů bulváru! Jedním z cílů CYC je dosáhnout "bodu rovnováhy", úrovně, kdy robot rozumí již tak dobře, že může zpracovávat nové informace z časopisů a knih sám. Lidé z projektu Cycorp zjistili, že aby počítač dosáhl zdravého rozumu čtyřletého dítěte, je nutno vytvořit program o mnoha milionech řádků. Poslední verze programu CYC v současné době obsahuje pouhých 47 000 koncepcí a 306 000 faktů.

Pokusy naprogramovat všechny zákonitosti zdravého rozumu do jednoho počítače ztroskotaly, jednoduše proto, že zákonů zdravého rozumu je tolik. My lidé se jim učíme bez potíží, protože v průběhu celého života vytrvale a opakovaně narážíme na své prostředí a tiše přitom vstřebáváme zákony fyziky a biologie, což roboti nedělají. Zakladatel Microsoftu Bill Gates připouští, že "dokonce i něco tak jednoduchého jako rozeznat otevřené dveře od okna může pro robota být pekelně obtížné". Příznivci přístupu shora dolů ovšem poukazují na to, že pokrok v tomto směru, byť často pomalý, v laboratořích na celém světě přece jen nastává.

Vzhledem k omezenému přístupu k umělé inteligenci shora dolů vznikly pokusy použít místo toho přístup "zdola nahoru", tedy napodobit přirozený vývoj a způsob, jímž se věcem učí kojenec. Například hmyz se prostředím rozhodně nepohybuje tak, že by skenoval okolí, redukoval obrazy na mnoho miliard pixelů a zpracovával je pak na superpočítačích. Místo toho se hmyzí mozek skládá z "neuronových sítí", což jsou učící se stroje, které se pomalu učí se pohybovat po nepřátelském prostředí prostřednictvím neustálých střetů s ním. Na MIT bylo všeobecně známo, že vytvořit chodící roboty přístupem shora dolů je obtížné. Avšak jednoduché mechanické hračky připomínající brouky, které narážejí do okolí a učí se všemu od začátku, se úspěšně prohánějí po podlaze v laboratoři již po několika málo minutách.

Rodney Brooks, ředitel slavné Laboratoře umělé inteligence na MIT, pověstné svými velkými neohrabanými chodícími roboty vytvořenými pomocí přístupu "shora dolů", se stal kacířem, když se začal zabývat myšlenkou malých "hmyzích" robotů, kteří by se učili chodit staromódním způsobem, tak že by zakopávali a naráželi do překážek. Místo aby jeho "umělý hmyz" při chůzi pomocí složitých programů matematicky vypočítával polohu svých nohou, řídil se při koordinaci svých pohybů metodou pokusu a omylu, za nepatrné pomoci počítače. Dnes se potomci Brooksových "insektoidů" prohánějí po nehostinném povrchu Marsu a sbírají zde data pro NASA. Jeden z Brooksových projektů zvaný COG, je pokusem vytvořit mechanického robota s inteligencí šestiměsíčního dítěte. Vědci do COGa nenaprogramovali žádná pravidla inteligence. Místo toho je zařízen tak, že upírá oči na lidského cvičitele, který se ho snaží naučit jednoduchým dovednostem. Jedna výzkumnice v té době otěhotněla a vsadila se, kdo se bude učit rychleji, zda COG nebo její dítě ve věku dvou let. Dítě COGa zdaleka předstihlo.

Roboti používající neurální sítě mají určité úspěchy v napodobování chování hmyzu, žalostně však selhávají, jakmile se programátoři pomocí nich snaží napodobit chování vyšších organismů, jako jsou savci. Nejdokonalejší roboti používající neurální sítě jsou schopni přejít místnost nebo plavat ve vodě, neumí však poskakovat jako pes nebo pobíhat po místnosti jako krysa. Velké neurální sítě robotů obsahují desítky nebo snad stovky "neuronů"; lidský mozek jich však obsahuje přes sto miliard. Je vrcholnou ironií, že stroje bez potíží provádějí úkony považované lidmi za "těžké", jako je násobení velkých čísel nebo hra v šachy, uboze však klopýtají, mají-li provádět činnosti pro člověka naprosto "snadné", jako přejít místnost, rozeznat lidský obličej či poklábosit s kamarádem. Důvodem je, že i ty nejdokonalejší počítače jsou v podstatě jen kalkulačky. Náš mozek byl naopak přirozeným vývojem zdokonalován k řešení banálních problémů přežití, které vyžadují celou komplexní architekturu myšlení, jako je zdravý rozum a rozeznávání obrazů.

Někteří lidé věří, že jednoho dne dojde k velkému sjednocení mezi o běma přístupy, shora dolů a zdola nahoru, což poskytne klíč k umělé inteligenci a k robotům podobným lidem. Konec konců, i dítě se při učení zpočátku sice hlavně spoléhá na přístup zdola nahoru a naráží na své okolí, časem však začne dostávat pokyny od rodičů, z knih a od učitelů, a učí se přístupem shora dolů. V dospělosti tyto dva přístupy neustále kombinujeme. Kuchař například postupuje podle receptu, při tom však vznikající pokrm neustále ochutnává. A jestli nám ti roboti mohou být nějak nebezpeční, to si povíme až zítra.

Zdroj: Michio Kaku, Fyzika nemožného


komentářů: 3         



Komentáře (3)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 1 »

Lucifer
3
Lucifer 20.03.2011, 21:06:24
Fascinuje mě, jak dokáží Češi působit dojmem, že jsou absolutně nejmoudřejšími kašpary všehomíra. Nějaký americký fyzik s japonským jménem jim nesahá ani po kotníky a nějaká pravidla českého pravopisu jsou dobrá akorát pro pitomce. Dík, Miloši, za tu poznámku. Už jsem dnes měl dojem, že se pořádně nezasměju ];-DDD

Lucifer
2
Lucifer 20.03.2011, 21:04:29
Neuronové sítě byly použity tady

http://lucifer.bloguje.cz/885828-vedecky-vyzkum-telepatie-iii.php

Všimněte si, že autor je tentýž. Ve druhém případě se však nejedná o neurony, proto je použit termín neurální, což je správné.

Robot se může použít v životném i neživotném rodě, viz pravidla českého pravopisu

http://www.pravidla.cz/hledej.php?qr=robot

1
Miloš (neregistrovaný) 20.03.2011, 16:30:18
Oba články o robotice jsou velmi zajímavé a téma nesmírně široké. Protože se dost zabývám aplikovanou matematikou, a tedy i AI (artificial intelligence) a částečně i některými úlohami robotiky, dovolím si dvě terminologické poznámky. V angličtině se používá pojem "neural networks", do češtiny jej však překládáme jako "neuronové sítě", ne "neurální sítě". Místo "roboti" by se mělo psát "roboty", protože jde o neživotné objekty mužského rodu, skloňování je podle vzoru "hrad". Z toho také vyplývá "y" v minulém čase.

«     1     »