S zt u cz n a in te li g e n cj a

S zt u cz n a in te li g e n cj a

Mianemsztucznejinteligencji(ang.ArtificialIntelligence—AI)mo˙znaokre´sli´c dziedzin֒ewiedzyzajmuj֒ac֒asi֒eposzukiwaniemtechnikrozwi֒azywania—iich formalnymsformu lowaniempozwalaj֒acymnaimplementacj֒emaszynow֒a— problem´owtrudnych,czylitakichkt´oreludzierozwi֒azuj֒a—mniejlubbardziej wysilaj ֒acsw´ojintelekt—alekt´orychdok ladnegoiog´olnegoalgorytmu rozwi ֒azanianiepotrafi ֒apoda´c. Niejesttoprecyzyjnadefinicja. Czytojesttrudnyproblem: 98731269868414316984251684351×985316846315968463198643541684? Ato: ”M֒e˙zu,kup ladnykawa lekwo lowinynapiecze´n!” Problemnaprawd֒emegatrudny:przela´cwod֒ezeszklankidopojemnika. Dok ladniej:maj֒acpod l֒aczon֒adokomputerakamer֒ewideo(niechb֒edziedwie) imechaniczn ֒arek ֒ezpalcamiiprzegubami,napiszprogramzdolnypodnie´s´cze stolikaszklank ֒ezwod ֒a,iprzela´cwod ֒edopojemnika.Dowoln ֒aszklank ֒e. Zdowolnegostolika.Dodowolnegopojemnika. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—cotojestAI?1

C zy m je st a cz ym n ie je st in te li g e n cj a ?

Poj ֒ecieinteligencji, lubjejbraku,bywa cz ֒estonadu˙zywane. Inteligentnym budynkiemnazywa si֒ebudynek wyposa˙zony wsystem automatycznego sterowania ogrzewaniem. Jednocze´sniecz֒estog lupim(czyli:pozbawionym inteligencji)nazywasi ֒eprogramkomputerowy, poprawiaj ֒acynabie˙z ֒acob l ֒edypope lnianeprzez (inteligentnego)cz lowiekawpisanymprzezniego tek´scie,gdyprogramtenpope lniokazjonaln֒a pomy lk֒eizaproponujeniew la´sciwywyraz. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—cotojestAI?2

C o je st is to t

֒

a in te li g e n cj i n a tu ra ln e j?

Komputerys֒atanieiszybkie,maj֒apot֒e˙zneiniezawodnepami֒eci,aprzytyms֒a dok ladne,niemyl֒asi֒e(no,powiedzmy),iniem֒ecz֒asi֒e,zachowuj֒acswoj֒a dok ladno´s´cprzezwielegodzinpracy.Wczymwi֒ecproblem,cojesttakiego winteligencjicz lowieka,zczymmaj ֒atrudno´scikomputery? Cz ֒e´sciowo,problemtkwiw la´sniewtejwytrwa lejiniezawodnejdok ladno´sci! Ludzierozwi ֒azuj ֒atrudneproblemystosuj ֒acabstrakcj ֒e—wielopoziomow ֒a analiz ֒eproblemuizdolno´s´cnieschematycznejdekompozycjiproblemu,tzn. rozbijaniawi֒ekszegoproblemunamniejsze.Ichmy´sleniecechujeelastyczno´s´c —zmiennypunktwidzeniaimy´sleniewielokierunkowe.S֒azdolnido efektywnegorozpoznawaniawzorc´ow,kojarzeniafakt´ow,oraz wykorzystywaniaanalogii. Komputerynatomiastmaj֒atrudno´scizrozpoznawaniemodmiennychsytuacji, zmian ֒asposobumy´slenia,idostosowaniemgodosytuacji.Algorytmy rozpoznawaniawzorc´owmog ֒aby´cefektywneje´slis ֒abardzowyspecjalizowane, alewtedyprzestaj֒adzia la´cgdytylkozmieniasi֒esytuacja. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—cotojestAI?3

A I- e n tu zj a´ sc i i A I- sc e p ty cy

Sztucznainteligencjamaswoichzwolennik´owioponent´ow.OponenciAI twierdz֒a,˙zesztucznejinteligencjiniedasi֒eskonstruowa´c,poniewa˙zinteligencja macharakternieobliczeniowy,ijestwy l֒aczn֒adomen֒aludzkiegoumys lu.Za´s istniej֒acesystemypraktycznenajwyra´zniejniemaj֒anicwsp´olnegozprawdziw֒a inteligencj ֒a,skoros ֒aopartenaprogramachkomputerowych,atejedynie wykonuj ֒aoperacjenaliczbachisymbolach. Sztucznainteligencjamacharakteruciekaj֒acegocelu.Gdyniekt´orezadania stawianedawniejprzedt֒anauk֒azosta lyrozwi֒azane,oponenciAIstwierdzili,˙ze rozwi֒azaniatychproblem´owniewymaga lyinteligencji,tylkoby lyzwyczajnie nieznane. Przydatnyby lbyobiektywnytest,pozwalaj ֒acystwierdzi´c,czystworzono sztuczn֒ainteligencj֒e. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—cotojestAI?4

T e st T u ri n g a (c a 1 9 5 0 )

Nale˙zyskonstruowa´csystemzamkni ֒etywodizolowanympomieszczeniu ipo l֒aczonyzniezale˙znymobserwatoremterminalemkomunikacyjnym(typu teletype).Operatormo˙zekomunikowa´csi֒ezsystememwj֒ezykunaturalnym, zadawa´cpytania,itp.Jednocze´sniedrugiterminal l֒aczyoperatorazdrugim pomieszczeniem,gdzieprzyterminalusiedzicz lowiek.Je´slioperatornieb֒edzie m´og lnapodstawieodpowiedziuzyskiwanychodobupartner´owdefinitywnie stwierdzi´ckt´oryznichjestsystememkomputerowym,akt´ory˙zywym cz lowiekiem,tosystemkomputerowynale˙zyuzna´czainteligentny. Pomimoup lywuczasutestzachowujeaktualno´s´c,tzn.niestworzonosystemu, kt´orybytentestbezdyskusyjniezaliczy l. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—testTuringa5

K o n k u rs y zw i

֒

a za n e z te st e m T u ri n g a

TestTuringajestpewn֒aabstrakcj֒ainiemajednoznacznychregu l.Jednak podejmowanes֒apr´obyjegopraktycznejimplementacjiizaliczeniatestu. Naprzyk lad,w1990rokuHughLoebnerufundowa lnagrod ֒e $100,000iz lotymedaldlapierwszegokomputera,kt´orego odpowiedziwprocedurzestanowi֒acejwersj֒etestuTuringa, b֒ed֒awystarczaj֒aconieodr´o˙znialneododpowiedzicz lowieka. Regulaminytychkonkurs´owdefiniuj֒atre´s´cizakreskomunikacjimi֒edzy uczestnikamias֒edziamikonkursu.Jednakostatecznietos֒edziowiedecyduj֒aczy partnerwkonwersacjijestcz lowiekiemczymaszyn ֒a.Zatemowynikutakiego konkursumo˙zezdecydowa´cpomy lka(niedostatecznainteligencja?)s ֒edziego. Naprzyk lad,winnymkonkursiezorganizowanymw2014dlauczczenia60-tej rocznicy´smierciTuringa33%s֒edzi´owuzna lozacz lowiekarosyjskiprogram EugeneGoostmanudaj ֒acyukrai´nskiegoch lopca.Organizatorkonkursuog losi l, ˙zetestTuringazosta lpokonany,cozosta lowielokrotnieskrytykowane. W2011programWatson(IBM)pokona ldw´ochfinalist´ow-ludziiwygra l$1M wgrzetelewizyjnejJeopardy!,gdzieprowadz ֒acypodajehas lo-sugesti ֒e, auczestnicymusz ֒apotwierdzi´cjegozrozumieniaprzezsformu lowaniepytania. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—testTuringa6

S za ch y k o m p u te ro w e

Szachys֒agr֒awymagaj֒ac֒ainteligencjiiodzawszestanowi lywyzwanie inaturalnypoligondlatechnologiisztucznejinteligencji.Jednymzpierwszych programist´owszach´owkomputerowychby lAlanTuring,kt´orynieby ljednak wstanieuruchomi´cswojegoprogramuna˙zadnymkomputerze,alewykonywa l goprzezr֒eczn֒asymulacj֒e. W1957rokuHerbSimon,jedenzpionier´owsztucznejinteligencjiprzewidzia l, ˙zewci֒agu10latkomputerzostaniemistrzemszachowym. Istotniesi ֒eprzeliczy l.Powielulatachwysi lk´ownadbudow ֒aalgorytm´ow, program´ow,ispecjalizowanychkomputer´owdogrywszachy,dopierow1997po razpierwszykomputerszachowyDeepBluepokona lmistrza´swiataGary Kasparowawjednymmeczu.Nieoznacza lotojednakpe lnegozwyci֒estwa komputer´ownadlud´zmiwszachach.Przezkolejnych10latszeregkolejnych budowanychprogram´owwalczy loznajlepszymiszachistamizezmiennym powodzeniem.Wroku2006programDeepFritspokona lwturniejumistrza ´swiataWladimiraKramnika.Odtegoczasuzainteresowanierozgrywkami najlepszychprogram´owzlud´zmizacz ֒e lospada´c,cowjaki´sspos´obsygnalizuje zako´nczenietejwalkizwyci֒estwemkomputer´ow. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—szachyiinnegry7

In n e g ry

Mo˙znabypowiedzie´c,˙zegrys֒adlasztucznejinteligencjiczym´stakimjak wy´scigisamochodowedlaprzemys lumotoryzacyjnego.Odzawszestanowi ly wyzwaniedlabadaczyiprogramist´ow.Gdyjednagrazostawa larozpracowana —b ֒ad´zteoretycznie,b ֒ad´zprzezsi loweprzeszukiwaniepo l ֒aczonezesprytnymi technikami—zainteresowanieprzenosi losi֒enainnegry. Wwarcabachprogramporazpierwszypokona lmistrza´swiatawroku1994. Niecop´o´zniejwarcabyzosta lyrozpracowaneteoretycznie.Je´sliobiestronygraj ֒a optymaln ֒astrategi ֒a,tograko´nczysi ֒eremisem. WgrzeOthellonajlepszeprogramydominuj֒anadlud´zmiirywalizacjaniema sensu.Odwrotniewgrzego(1000p.n.e.),gdzieliczbamo˙zliwychruch´owjest takdu˙za,˙zesensownastrategiamusiby´copartanaanalizielogicznej,przewaga si lyobliczeniowejznika,inajlepszeprogramygraj ֒anapoziomieamatorskim. Ciekawywynikzosta losi֒agni֒etywgrzeBackgammon,gdzieprogram TDGammon(1992)osi֒agn֒a lpoziommistrzowski,dzi֒ekizdolno´sciuczeniasi֒e, anietylkoimplementacjinajlepszychznanychstrategii.Strategieodkryteprzez programzosta lyp´o´zniejprzyj ֒eteprzezludzi. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—szachyiinnegry8

S il n a i s l a b a sz tu cz n a in te li g e n cj a

Wzwi֒azkuzpotencjaln֒amo˙zliwo´sci֒azbudowaniasztucznejinteligencji sformu lowanodwapoziomyrealizacjitegocelu. •Hipotezasilnejsztucznejinteligencjipostulujemo˙zliwo´s´czbudowania systemurzeczywi´scieinteligentnego,zdolnegomy´sle´cjakcz lowiek iposiadaj ֒acegoumys l. •Hipotezas labejsztucznejinteligencjipoleganabudowiesystem´ow, kt´orepotrafi lybydzia la´cirozwi֒azywa´cproblemywwarunkachpe lnej z lo˙zono´sci´swiatarzeczywistego,takjakbyumys lposiada lyimy´sla ly. Rozr´o˙znienietychdw´ochpostulat´owmag l´owniecharakterfilozoficznyietyczny. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—zadania9

C e le A I

Wpraktyce,celembada´nipracin˙zynierskichwzakresiesztucznejinteligencjis֒a: →opracowanieobliczeniowej(algorytmicznej)teoriiinteligencji,funkcjonowania ludzkiegom´ozgu,pami֒eci,´swiadomo´sci,emocji,instynkt´ow,itp. Wtymsensiesztucznainteligencjamazwi ֒azekzbiologi ֒a,psychologi ֒a, filozofi ֒a,jakr´ownie˙zmatematyk ֒aiinformatyk ֒a,aletak˙zeinnymi dziedzinaminaukiiwiedzy. →budowainteligentnychsystem´ow(komputerowych)doskutecznego rozwi֒azywaniatrudnychzagadnie´n,zdolnychfunkcjonowa´cwnormalnym ´swiecie Wtymsensiesztucznainteligencjamusiwsp´o lpracowa´c,pozainformatyk ֒a, zrobotyk ֒a,mechanik ֒a,mechatronik ֒aiszeregiemdziedzinin˙zynierskich. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—zadania10

Z a d a n ia d o ro zw i

֒

a za n ia

Pomi֒edzyinnymi,sztucznainteligencjamusizmierzy´csi֒eznast֒epuj֒acymi zadaniami: •reprezentacjawiedzyabym´ocprzyjmowa´cpojawiaj֒acesi֒einformacje o´swiecie,rozumie´cje,konfrontowa´czju˙zposiadan֒awiedz֒a •wnioskowanieabywyci ֒aga´cwnioskizpojawiaj ֒acychsi ֒einformacji, ipodejmowa´cdecyzjeodalszychdzia laniach •uczeniesi ֒edladostosowaniasi֒edonowopojawiaj֒acychsi֒eokoliczno´sci, nieprzewidzianychprzeztw´orc´owsystemu,pojmowanianowychzjawisk,itp. •rozumieniej ֒ezykanaturalnegojestpraktycznieniezb ֒ednaabymo˙zna by lopraktyczniesprawdzi´czdolno´scisystemusztucznejinteligencji •pos lugiwaniesi ֒ewizj ֒awcelusamodzielnegopozyskiwaniawiedzy o´swiecie •robotykaczylipraktycznakonstrukcjasystemuzdolnegoporusza´csi ֒e iwykonywa´cdzia laniaw´swiecierzeczywistym Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—zadania11 Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—zadania12

Re p re ze n ta cj a w ie d zy

Problemreprezentacjiwiedzyjestcentralnydlawszystkichdziedzinitechnik sztucznejinteligencji.Sprowadzasi ֒eondostworzeniaj ֒ezykaumo˙zliwiaj ֒acego wyra˙zaniefakt´ow,relacji,zale˙zno´sci,dzia la´n,ichw lasno´sci,znaczenia,skutk´ow, iinnychinformacjioproblemieijegootoczeniu,kt´oremaj ֒alubmog ֒amie´c zwi֒azekzjegorozwi֒azywaniem. Problememjestwyb´oriu˙zyciedobregoj֒ezykareprezentacjiwiedzy. Zastosowaniew la´sciwegoj֒ezykacz֒estoumo˙zliwiaiznacznieu latwiaznalezienie najprostszegoi/lubnajlepszegorozwi ֒azania,podczasgdyzastosowanie niew la´sciwegoj ֒ezykamo˙zejeznacznieutrudni´clubuniemo˙zliwi´c. Dobrareprezentacjawiedzymar´ownie˙zznaczeniedlaefektywno´scipracy cz lowiekanadproblemem.Dobryj֒ezykreprezentacjipozwalarozumie´csi֒e nawzajemludziom—fachowcomreprezentuj֒acymr´o˙znedziedzinywiedzy, pracuj ֒acymwsp´olnienadproblemem. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—reprezentacjawiedzy13 Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—reprezentacjawiedzy14

Z a st o so w a n ia — k o m u n ik a cj a w j

֒

e zy k u n a tu ra ln ym

Technologieprzetwarzaniaj֒ezykanaturalnego: • ”rozumienie”tekstu,zamianatekstunareprezentacj ֒eformaln ֒a •maszynowet lumaczenie •ekstrakcjainformacji •odpowiadanienapytania •klasyfikacjatekstu,filtrowaniespamu,itp. Technologieprzetwarzaniamowy: •rozpoznawaniej֒ezykam´owionego(ASR) •syntezamowy(TTS) •systemydialogowe Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—zastosowania15

Z a st o so w a n ia — p e rc e p cj a w iz u a ln a

•rozpoznawanieobiekt´ow,znak´ow •segmentacjasceny •rekonstrukcja3D •klasyfikacjaobraz´ow Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—zastosowania16

Z a st o so w a n ia — ro b o ty k a

Robotyka l֒aczyzesob֒aelementymechanikiielektroniki(mechatronika),oraz sztucznejinteligencji. Gdyprzyst ֒epujemydobudowyrobot´owiichtestowaniaw´swiecierzeczywistym, napotykamyproblemydalekowykraczaj֒acepozaopracowan֒ateori֒e. Zagadnienia,istniej֒acetechnologie,zastosowania: •planowaniedzia la´n •sterowaniepojazdami(chodz֒acymi,je˙zd˙z֒acymi,lataj֒acymi) •systemyratunkowe •robotyspo leczne—opiekanadlud´zmijejwymagaj֒acymi Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—zastosowania17 Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—zastosowania18

Hi st o ri a A I — la ta 5 0 -t e X X w ie k u

•ideeXIX-wieczne(iwcze´sniejsze):filozofia,logika,prawdopodobie´nstwo, badanianadfunkcjonowaniemm´ozguludzkiego •lata50-teXXwieku:powstanieAIzwi֒azanejestzpowstanieminformatyki, j֒ezykprogramowaniaLISP(McCarthy) •rozwi ֒azywanie lamig l´owek,gry,klasyczneproblemytypu: ”ma lpaibanany,” ”misjonarzeiludo˙zercy,”iinne •wczesnesystemy:GPS(Newell,Shaw,Simon),programdogrywwarcaby (Samuel) •modeleteoretyczne:perceptron(Minsky) Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—historia19

Hi st o ri a A I — tr ze ci k w ar ta l X X w ie k u

•pojawieniesi ֒emetodsformalizowa- nychopartychnalogice •zwi ֒azekzrozwojemrobotyki:me- todypercepcji,planowaniedzia la´n, uczeniesi֒e •popocz֒atkowymwybuchuentuzja- zmuzwi֒azanymzpowstaniemwielu metodinadziejachnaszybkieosi֒a- gni֒eciecel´owAInadesz lozrozumie- nieproblem´owz lo˙zono´sciibariery kombinatorycznej •niedostatkilogikiklasycznej:po- trzebarozumowaniaprzybli˙zonego irobieniaza lo˙ze´nwbrakupewnejin- formacji •rozumowanieopartenazdrowym rozsadku Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—historia20

Hi st o ri a A I — o st a tn i k w ar ta l X X w ie k u

•zastosowaniapraktyczne,r´ownie˙zkomercyjne •dowodzenietwierdze´niobliczeniasymboliczne •rozumieniej ֒ezykanaturalnego,automatycznet lumaczenietekst´ow, rozumieniemowy •automatyczneprogramowanie:konstrukcjaiweryfikacjaprogram´ow •analizainformacjiwizyjnejisterowanierobotami(pojazdami) autonomicznymi •eksperckiesystemydoradczedlawieludziedzin:medycyna,geologia, projektowaniein˙zynierskie,ekonomia,finanse,itp. •uczeniesi֒e Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—historia21

Hi st o ri a A I — w ie k X X I

Narazieprowizoryczna,wiekXXIjeszczesi֒eniesko´nczy l... •Silnyrozw´ojmetodnumerycznych,np.dlazagadnie´nCSP,zaskakuj֒ace spektakularnewyniki,rozwi֒azanieniekt´orychzagadnie´ntrudnychwczasie wielomianowym,lubwr ֒eczliniowym,np.algorytmGSAT. Wtymkontek´scienabieraj֒aznaczeniaalgorytmypoddaj֒acesi֒e zr´ownoleglaniu. •Silnyrozw´ojmetodstatystycznych,np.przetwarzaniej֒ezykanaturalnego opartenakorpusach,iinnezastosowania. •Rozw´ojmetodopartychnamodelachprobabilistycznych,procesach Markowa,uczeniesi ֒ezewzmocnieniem,itp. •Zwi֒azkizekonomi֒a(inteligentnyagentmusidzia la´cracjonalnie iekonomicznie),teori֒agier,itp. •Metodyreprezentacjiwiedzyopartenaontologiachprze˙zywaj֒awXXIwieku odrodzenieirozwijaj ֒asi ֒epraktyczniewkontek´scieInternetu,tzw.Semantic WebInitiative. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—historia22

•Nadalpopularnes֒apodej´sciaagentowe,wr´o˙znychkontekstach •Pojawiaj֒asi֒enowedziedzinyzastosowa´n,np.robotyspo leczne. •Dalszedziedzinyoddzielaj֒asi֒eodsztucznejinteligencjiizaczynaj֒a˙zy´c w lasnym˙zyciem,np.dr֒a˙zeniedanych. •Sztucznainteligencjaprzenikado˙zyciapraktycznegowr´o˙znychpostaciach, odinteligentnychasystent´owwpakietachoprogramowania,inteligentne systemyobs lugiklient´ow,systemywspomagaj֒aceobs lug֒er´o˙znychsystem´ow, np.kierowaniesamochodami,dosystem´owprzeznaczonychdodzia laniana poluwalki. •Corazwi֒ecejzastosowa´nsztucznejinteligencjirodzidylematy,kiedyiwjakim stopniuprocesdecyzyjnymo˙zeby´cprzekazywanyinteligentnymmaszynom. Wprowadzeniedosztucznejinteligencji—historia23

K r´o tk ie p o d su m o w a n ie — p yt a n ia sp ra w d za j

֒

a ce

1.Cotojestproblemtrudny? 2.Cotojestreprezentacjawiedzy? 3.Zdefiniujdwag l´owneceleAI. 4.Czymsier´o˙znisilnaAIods labej? 5.Czymo˙znapowiedzie´c,˙zetestTuringazosta lzaliczony,przynajmniej wjakim´sstopniu? Wprowadzeniedosztucznejinteligencji24