banner_ardu-grill.PNG

et et

Tartu Hoiu-laenuühistu finantskool. Rahakool

Seksuaaltervise kool

Beebikool

Moekool

Õigusabikool

NAISELT NAISELE

MEHELT MEHELE

Toidukool

Väikelaste kool

Põhikool

Ametikool / Kutsekool

Gümnaasium

Ülikool / Kõrgkool

Liikluskool / Autokool

Elukool / Elukestev õpe



turvakood

lapsevanem-logo.gif

Vaimu modelleerimine

Lapsevanem.ee - Sisukestev õpe lapsevanemale :: Vaimu modelleerimine Matemaatika, füüsika, ajalugu, inimeseõpetus jne. Kõik selleks et abistada õppijat.Vaimu modelleerimine,Matemaatika, ekool, e-kool, füüsika, ajalugu, seks, abort

Lugesin üht raamatut
James S. Albus
Alexander M. Meystel
“Engineering of Mind: An Introduction to the Science of Intelligent Systems”
Wiley, 2001

Vaimu modelleerimine

Toomas Kirt

Inimest on ikka edasi viinud uudishimu ja soov kõike teada saada. Kuigi tundub, et inimene ise on endale kõige lähemal, pole meil veel siiani arusaamist, kuidas me mõtleme, tegutseme, lahendame probleeme jne. Et minu uurimistöö on seotud tehisintellektiga ja andmeanalüüsi meetoditega, olen püüdnud tutvuda ka inimese mõtlemisprotsessiga. Nii sattus minu kätte ameerika teadurite James S. Albuse ja Alexander M. Meysteli raamat “Engineering of Mind,” mis ilmus kirjastuse Wiley sarjas Series on Intelligent Systems 2001. aastal. Järgnevalt sooviksin tutvustada Eesti lugejale uusi mõtteid, hüpoteese ja arusaamu inimese olemusest, mis on tekkinud seoses tehisintellekti arendamisega. Piirdun vaid esimestes peatükkides sisalduvate mõtetega, sest raamatu teine pool on pühendatud reaalajas toimivatele kontrollsüsteemidele, mis juhivad iseseisvalt mingeid süsteeme, ning need võiksid jääda järgmise kirjutise sisuks, kui olen neid isegi kasutanud. James S. Albuse ja Alexander M. Meysteli pakutud mudel ei ole kindlasti veel lõplik, sest uurimistöö tehisintellekti alal jätkub.

Vaimu/hinge modelleerimine

Nagu pealkirjaski mainitud, on tegemist vaimu modelleerimisega. Aga mis on vaim? Vaim ei ole füüsiline asi. Pole kahtlustki, et see erineb inimese ajust, nagu ka elu erineb inimese kehast. Vaim on protsess, nagu ka elu on protsess. Vaimu protsess leiab aset inimese ajus, samuti nagu elu protsess toimub kehas. Võib ka tuua niisuguse võrdluse – vaim on protsess, mis toimub ajus, nagu programm on protsess, mis jookseb arvutis.

Tänapäeval uuritakse väga intensiivselt mõlemat – nii tehis- kui ka naturaalset/looduslikku intellekti. Nendes valdkondades on jõutud ajajärku, mil kunagi müstiliseks peetud alal toimub teaduslik uurimistöö. Mida enam laieneb teadmine inimvaimu ülesehitusest ja toimimisest, seda vähem jääb ruumi uskumusteks ja müütideks. Usutakse ju sellesse, mille olemasolu ei saa täpselt kontrollida.

Vaatamata edusammudele ei ole intellekti uurimises siiski veel märkimisväärset murrangut saavutatud. Kuigi parimad algoritmid on võimelised mängima malet ja võitma isegi maailmameistreid, ei suuda arvuti siiani jäljendada 6-aastase lapse arusaamist kõnest. Seega ei ole arvuti arenenud veel piisavalt intelligentseks. Ent mis on intelligents? Käesoleva kirjatüki raames võiks intelligentsi defineerida kui süsteemi võimet käituda otstarbekalt tundmatus keskkonnas, kusjuures otstarbekas on niisugune käitumine, mis suurendab tõenäosust, et süsteemi eesmärk saavutatakse.

Bioloogiliste olendite põhieesmärgiks on oma geenide levitamine. Inimese puhul saab seda vaadelda nii füüsilisest kui ka vaimsest vaatevinklist. Viimasel juhul on tegemist ideede ja tõekspidamiste levitamisega. Nagu juba definitsioonis öeldud, annab kõrgem intelligents eelise, võrreldes vähemintelligentsetega, oma eesmärkide saavutamisel. Mida kõrgem intellekt, seda paremini suudab indiviid oma tegevust ette planeerida ja hinnata, mida üks või teine lahendustee endaga kaasa toob, ning valida välja parima tegevusplaani.

Inimaju on peetud arvutusorganite süsteemiks, mis on välja arenenud loodusliku valiku teel – lahendamaks probleeme, millega meie esivanemad seisid silmitsi, kui oli vaja küttida ja seejuures ära tunda liikuvaid objekte, taimi, loomi ning teisi inimesi. Seda hüpoteesi on sageli nimetatud ka vaimu arvutuslikuks teooriaks. Vastavalt kõnealusele teooriale on võimalik kõiki vaimu olekuid kirjeldada arvutatavaina ning neid on võimalik uurida ja realiseerida arvutis. Näiteks soovi võib käsitleda kui eesmärki, mõtlemist ja ettekujutamist kui simulatsiooni. Tajumine on arvutuslik protsess, mis töötleb ümber ja talletab tajuorganite kaudu saadud informatsiooni. Planeerimine on tee otsimine lähteolekust soovitud eesmärgi saavutamiseni. Motivatsioon on hulk parameetreid, millega määratakse prioriteedid. Proovimine on täidetavad tegevused, et eesmärki saavutada. Emotsioone kasutatakse plaanide, objektide, situatsioonide kulu/kasu/riski hindamiseks ja selle alusel valikute tegemiseks.

Teadmised ja taju

Millegi teadmine on väga lai mõiste. Teadmised võivad olla üsnagi mitmesugused, näiteks eneseteadvus, kogemustega saadud teadmised (pliit on kuum), oskused (suusatamine), informeeritus millestki (kell on üks), uskumus millessegi (päkapikud toovad kommi). Teadmised on kõik eespool loetletu ja enamgi veel. Teadmised hõlmavad igasugust informatsiooni ümbritseva maailma ja iseenda kohta.

Teadmisi omandatakse õppimise teel. Elusloodus on õppinud läbi evolutsioonilise arengu ning teadmiste omandamise mehhanismiks on olnud muteerumine ja looduslik valik. Looduslik valik on võimaldanud jätkata nendel, kes on paremini kohanenud ümbritseva keskkonnaga. Üksikud isendid omandavad teadmisi protsessi abil, mis talletab ajus eluajal omandatud kogemust.

Intelligentsed süsteemid suudavad vahetada omavahel olemasolevaid teadmisi kommunikatsiooni/suhtlemise teel. Suhtlemine toimub, kasutades keelt ehk edastaja ja vastuvõtja poolt samamoodi tõlgendatavaid märke. Keele tekkimiseks on vaja vähemalt kahte indiviidi ja seda, et neil oleks üksteisele midagi öelda.

Teadmisi loovad ajus sisendsignaalid. Aju, ja vaimu selle sees, mõjutavad kahte tüüpi signaalid – sisemised ja välised. Sisemised on need, mida tekitab aju ise, nagu näiteks nälg, hirm, armastus ja muud tunded, mis on vajalikud maailmas toimetulekuks ning valikute tegemiseks. Välised signaalid on need, mis jõuavad ajju meeleorganitest ja kirjeldavad ümbritsevat keskkonda. Saadud informatsiooniga loob aju dünaamilise maailma ja selle toimimise mudeli.

Tajuorganitest saadud informatsioon on vahetu ja seda võrreldakse eelnevalt ajus talletatud informatsiooniga, et anda tajutavale sümboolne tähendus ning see klassifitseerida. Klassifitseerimiseta ei saaks inimene aru, et vaadeldav karvane vurrudega objekt on näiteks kass. Kuidas aga aju käsitleb sümboolset informatsiooni, see on hetkel veel kaunis selgusetu. Tajumine võimaldab aru või teada saada, kuidas maailm näeb välja meeleorganite vahendusel. Tajumine võimaldab koguda ja kinnitada teadmist ning korras hoida sisemist ettekujutust välisest maailmast.

Tajumise juures on oluline tähelepanu ja selgusele jõudmine, mis on tähtis. Iga intelligentse süsteemi jaoks on kõige tähtsam see, mis toimub siin ja praegu. Mida kaugemal, seda ebaolulisem objekt/sündmus inimesele näib. Kuna tajuorganitega ei ole võimalik tajuda ümbritsevat maailma kogu selle mitmekesisuses, siis pööratakse tähelepanu peamiselt olulistele detailidele. Seetõttu on ka näiteks inimese näpuotsad palju tundlikumad kui ülejäänud käsi.

Informatsiooni talletatakse ajus hierarhiliselt. Näiteks nägemisel tekib objektist kahte liiki infot – mis asi ja kus asub. Ajus on konkreetsed piirkonnad, mis tegelevad teatud liiki informatsiooni töötlemisega. Näiteks asuvad atribuudid, millega kirjeldatakse loomi, samas aju regioonis, mis on seotud kuju, värvi ja liikumisega.

Eesmärgi seadmine ja planeerimine

Nagu juba mainitud – intelligentse süsteemi jaoks on oluline omada tegutsemise eesmärki ja püüda seda saavutada. Eesmärk on soovitud tulemus või maailma olek, mida käitumisega on kavas saavutada või säilitada. Peaeesmärk on intelligentse süsteemi olemise aluseks. Intelligentne süsteem ei rända sihitult maailmas ringi ning ei reageeri lihtsalt refleksidega ümbritsevale keskkonnale, vaid toimib nii, et kõige otstarbekamalt saavutada seatud siht. Seega – intelligentses süsteemis on peamine eesmärgi olemasolu.

Kui on seatud eesmärk, siis peab toimima mingi süsteem, mis võimaldab seatud sihti saavutada. Peab toimuma planeerimise ja valikute tegemise protsess. Olgu näiteks lihtne ülesanne – minna poodi süüa ostma. Poodi mineku soov on kirjeldatav kaunis lihtsalt – mine poodi ja osta süüa. Tegelikkuses on sellega seotud hulk tegevusi, mida on vaja samuti planeerida – mine poodi, otsi toit, osta toit, tule tagasi. Poodi minemine tähendab omakorda, et peame riietuma, ukse avama, õue minema, jne. Riietumine tähendab, et peame teadma, milline ilm õues on jne. Ukse avamine sisaldab endas motoorseid tegevusi, nagu võtme võtmine ja asetamine lukuauku ning keeramine, mida me teeme instinktiivselt ilma sellele tegevusele palju mõtlemata. Kui vaatame poest söögi ostmise plaani, siis näeme, et tegemist on hierarhilise planeerimisega. Iga tegevus sisaldab omakorda alamtegevusi, mis jagunevad kuni instinktiivsete tegevusteni välja.

Valikuid aitavad teha emotsioonid, mis on kui bioloogilised kulufunktsioonid, ning võimaldavad hinnata, kui palju mingi tegevusega endale heaolu luuakse. Näiteks soovime valida välja söögipala, kuid ninaga tajutav lõhn viitab sellele, et toit ei ole kõige värskem. Selle söömisega ei ole võimalik oma heaolu parandada ja seetõttu jääb toit söömata. Samas – kui inimene on olnud päevi näljas, siis suudab ta ka pisut kahtlase söögiga enda heaolu suurendada.

Tehisintellekti loomisel on oluliseks küsimuseks, kuidas anda masinale eneseteadvus, mida võib ka hingeks nimetada. Inimese mõtetes on ikka veel elujõus dualism ja paljuski peetakse teadlikku vaimu (hinge, karmat) millekski muuks kui ajutegevuse tulemiks. Seetõttu on kõnealuses raamatus kandvaks ideeks vabanemine vaimu uurimist kammitsevast dualismist, mille alusel on olemas kaks teineteisest sõltumatut alget – mateeria ja vaim (Descartes’il res extensa ja res cogitans). Lihtne hüpotees teadvuse kirjeldamiseks oleks, et teadvus esineb igas süsteemis, mis on piisavalt keerukas esitamaks ümbritseva maailma keerukust ja dünaamikat sisemises maailmamudelis. Eneseteadvus on igas süsteemis, mis lisab oma sisemisse maailmamudelisse iseenda objekti. Paljuski põhinevad religioonid ideel, et inimese hing elab pärast surma, seda saaks uue mudeli järgi kujutada kui inimese objekti kaasinimeste maailmamudelis. Mida tugevam isiksus, seda kauem inimene kestab teiste inimeste sisemaailmas.

Tulevikuvaade

Selline oleks lühike kirjeldus olemasolevast (loomulikult on ka nende ridade kirjutamise ajal maailmapilt oluliselt avardunud) teadmisest, kuidas inimvaim toimib. Raamatu autorid on antud teadmise põhjal loonud süsteemi, mis, paigaldatuna ühele sõidukile, suudab planeerida oma tegevust jõudmaks sihtmärgini ning takistuste ilmnemisel teha ka plaanidesse muudatusi. Kahtlemata on see alles algus keerulisemate süsteemide väljatöötamisele.

Aju sisaldab umbes 1011 neuronit, millest enamik saab informatsiooni tuhandetest sisenditest sünapsidest ja väljastab sõnumeid sadadele väljunditele sagedusega 100Hz. Täpne aju mudel teostab umbes 1016 operatsiooni sekundis. Kuid funktsionaalne samaväärsus ajuga on võimalik saavutada palju madalama arvutustasemega, sest bioloogilises ajus toimivad neuronid on mürarikkad ja ebausaldatavad. Seega hinnatakse, et aju arvutusväärtus on umbes 1013 operatsiooni sekundis. Kui iga sünaps suudab talletada ühe biti informatsiooni, siis aju mälumaht võiks olla ideaaljuhul umbes 1014 baiti. Hinnatakse, et umbes 10 000 ajurakku sureb päevas. Sellest tulenevalt võib aju mälumahuks võtta paar suurusjärku madalama arvu, milleks on 1011 baiti (100 Gb). See on juba hetkel arvutites olemas. Kui vaadata, kuidas viimasel ajal on kasvanud protsessorivõimsus, siis hinnanguliselt 30 aastaga on võimalik saavutada kümmekonna tavalise lauaarvutiga samasugune arvutusvõimsus, nagu seda on inimajul.

Niisiis on vähem kui inimpõlvega võimalik luua inimese ajuga samaväärset arvutusvõimsust omav tehisarvutusmasin. Kui selle ajaga tehakse ka oluline murrang tehisintellekti väljatöötamisel, siis on oodata olulist muutust meie maailmapildis ning seega oleks vaja ka luua teatav ühiskondlik valmisolek selleks murranguks. Miski, mis on meie enda loodud, saab meiega intellektilt samaväärseks, kui mitte ei osutu veelgi võimekamaks. Seega tuleb seada vaim valmis, et järgmise põlvkonna moodustavad mitte ainult meie bioloogilised järeltulijad, vaid ka inimeste poolt loodud tehislikud järeltulijad, kes kannavad meid ja meie ideid edasi oma maailmamudelis.

Toomas Kirt, TTÜ doktorant

Horisont 5/2002

printerisõbralik versioon esita küsimus
viimati toimetatud: 21. 04. 2005. 10:18