Mākslīgais intelekts. Potences un sasniegumi

 

Mazliet vēstures

 

Terminu mākslīgais intelekts (angl.- artificial intelligence) kā informātikas specifiskas disciplīnas nosaukumu ieviesa amerikāņu zinātnieks Dž. Makartijs 1956. gadā. Mākslīgā intelekta problēmām veltītais kongress 1985. gadā pulcēja turpat 5000 zinātnieku no visas pasaules. Šodien mākslīgā intelekta (MI) nozarē aktīvi strādā desmitiem tūkstošu zinātnieku, kuru vidū ir gan elektronikas inženieri, gan teorētiskās informātikas speciālisti, gan psihologi, biologi, psihiatri, gan lingvisti. Nozīmīgākie MI produkti gandrīz bez izņēmuma ir veidoti, sadarbojoties dažādu zinātnes nozaru pārstāvjiem.

Lai gan MI kā informātikas disciplīna oficiāli nokristīta 1956. gadā, pētījumi un izstrādes šajā jomā veikti daudz agrāk. Kad franču zinātnieks Blēzs Paskāls (1623.-1662.) izstrādāja savu mehāniskā aritmometra projektu un to realizēja, viņš nodarbojās ar MI problēmām, ar tās elementiem. Mēs taču aritmētikas pamatu mācīšanu skolā iekļaujam bērna intelektuālās izglītības priekšmetu kategorijā, nevis praktisko darbu jeb darbmācības stundu plānos.

Vēl nozīmīgāks solis MI jomā tika sperts angļu inženiera Čarlza Bebidža (1792.-1871.) projektā, orientētā uz programmējamas skaitļošanas mašīnas radīšanu. Lai gan Č. Bebidža teorētisko principu realizācija mehānikas līdzekļiem izrādījās neveiksmīga, projekta zinātniskā vērtība nav apšaubāma. Nākošais etaps MI priekšdarbu laukā saistāms ar vācu inženiera Konrāda Cuzes vārdu. 1941. gadā Viņš konstruēja programmējamu elektromehānisku skaitļotāju Z3, tādējādi veiksmīgi realizējot Č. Bebidža projekta galvenos principus. Otrā pasaules kara notikumi uz laiku pārtrauca K. Cuzes aktivitātes, un viņa projekts neatstāja būtisku ietekmi uz zinātniskās domas tālāko attīstību. Nozīmīgs toties izrādījās amerikāņu fiziķa, Harvardas Universitātes profesora Hovarda Eikena (Aiken, 1900.-1973.) analoģiska rakstura projekts, kurš tika pabeigts 1944. gadā un pazīstams ar nosaukumu Mark I. Šis elektromehāniskais skaitļotājs svēra 5 tonnas, tas izpildīja operācijas ar 23-ciparu skaitļiem decimālā pierakstā un spēja atmiņā saglabāt 72 skaitļus. Visu pieminēto projektu galvenā vērtība MI attīstībā bija tā, ka tie parādīja iespēju mākslīgi atveidot informatīvas manipulācijas, kuras bija pieņemts uzskatīt par cilvēka intelektuālās darbības raksturīgiem fenomeniem. Apbruņoti ar šo atziņu un elektroniskajām skaitļošanas mašīnām, zinātnieki varēja ķerties pie MI mūsdienu problēmām, t.i., pie sarežģītāku un dziļāku intelektuālo procesu mākslīgas atveides jautājumiem.

 

Kas ir MI?

 

Lai atbildētu uz šo jautājumu, šķiet, ka vajadzētu definēt jēdzienu intelekts. Taču mūsdienu zinātnes attīstības līmenis neļauj sniegt pilnīgu un neapstrīdamu šī termina skaidrojumu. Ir pamats domāt, ka šādu intelekta definīciju (pilnīgu un neapstrīdamu) neizdosies formulēt arī turpmāk. Tādēļ rodas jautājums: kāds pamats tādā gadījumā runāt par MI, ja nezinām, kas ir intelekts? Izrādās, ka reālā situācija nav tik bezcerīga. Par noteiktām cilvēka psihes funkcijām mēs diezgan droši varam teikt, ka tās ir intelektuālas pēc savas būtības, par citām, - ka tās pieder emociju sfērai. Tādēļ MI priesteri nolēma nodarboties ar tiem informācijas pārveides procesiem, kuri bez īpašām diskusijām atzīstami par intelektuāliem. Mūsdienu MI speciālisti tātad nodarbojas ar šo procesu atveidošanu, lietojot modernās elektronikas tehnoloģijas un piemērotus programmatūras līdzekļus.

Sniedzam to cilvēka psihes intelektuālo procesu uzskaitījumu, kurus akceptē mūsdienu zinātne. Tie ir apmācības procesi, tēlu (galvenokārt vizuālu un akustisku) atpazīšanas procesi, tulkošana no vienas valodas otrā, produktīvā domāšana (matemātisku teorēmu pierādīšana un hipotēžu konstruēšana), rakstītu tekstu lasīšana un verbālu-rakstīšana.

Uzskatām par vajadzīgu atzīmēt, ka minēto intelektuālo procesu atveide MI produktos nenozīmē, ka attiecīgā elektroniskā ierīce veic tās pašas informācijas apstrādes procedūras, kuras izpilda cilvēka psihe. Te var pastāvēt dziļas atšķirības. Tā, piemēram, šaha spēles automāts (atbilstoši programmēts dators) spēles partijas konkrēto situāciju analizē pavisam citādi nekā šaha spēles lielmeistars Kasparovs vai Karpovs. Svarīgs šeit ir vienīgi rezultāts, nevis iekšējā struktūra. Ja šaha spēles automāts atsevišķās partijās spēj pieveikt lielmeistaru, citās - sagādāt viņam grūti atrisināmas problēmas, tad viss ir kārtībā, tad šaha spēles automāts uzskatāms par MI produktu. Jaunākie sasniegumi šajā jomā ir apbrīnas vērti, tie parāda, ka šaha spēles automāta intelekts var droši stāvēt līdzās šaha spēles lielmeistaru izkoptajam intelektam.

 

MI produktu veidi

 

Augsto tehnoloģiju firmas un laboratorijas šodien piedāvā plašu MI produktu klāstu. Daļa no tiem ir inteliģenti algoritmi un programmas (noteiktu informācijas apstrādes intelektuāla rakstura procesu matemātiski apraksti), citi- specializētas elektroniskas ierīces vai attiecīgi programmēti personālie datori.

Latvijas Universitātes Matemātikas un informātikas institūta līdzstrādnieku grupa prof. J. Bārzdiņa vadībā izstrādātie MI produkti pieskaitāmi pirmajai kategorijai. Blakus tīri teorētiska rakstura publikācijām par t.s. biosekvenču analīzes problēmām viņi turpina izstrādāt arvien efektīvākus algoritmus un programmas liela apjoma eksperimentālo datu automatizētai analīzei. Prof. J. Bārzdiņa vadītās pētnieku grupas mērķis ir sasniegt tādu MI līmeni, kas konkurētu ar cilvēka intelektuālajām spējām meklēt un atrast noteiktas likumsakarības lielos eksperimentālo datu masīvos, ar ko saduras mūsdienu biologi un bioķīmiķi.

Par šāda tipa algoritmu zinātnisko vērtību pārliecinājās šo rindiņu autors sadarbībā ar P.Stradiņa Universitātes prof. M. Cauni. Pētot lielo psihožu pacientu klīnisko apsekojumu datus, kas veidoja milzīgu informācijas masīvu, prof. M. Caune izmantoja japāņu zinātnieka Tanimoto klāsterizācijas jeb datu grupēšanas algoritmu un ieguva kompaktu hipotēzi par pacientu iespējamo sadalījumu slimību kategorijās.

Lielu MI produktu grupu atbilstoši programmētu datoru veidā pārstāv t.s. ekspertsistēmas. Tās ir cilvēku profesionālās darbības dažādām nozarēm domāti palīglīdzekļi lēmumu pieņemšanai. Pazīstamas derīgo izrakteņu meklēšanas ekspertsistēmas, kuras sniedz savas rekomendācijas pēc ģeoloģisko novērojumu vai eksperimentu datu analīzes. Literatūrā aprakstīts gadījums, kad ASV ģeologi ar šādas ekspertsistēmas palīdzību atklājuši molibdena atradnes simtu miljonu dolāru vērtībā. Ļoti nozīmīga ir medicīnas diagnožu uzstādīšanas ekspertsistēmas, kuras izsniedz pacienta iespējamo diagnozi vai arī ticamāko diagnožu sarakstu, balstoties uz anamnēzes un medicīnisko analīžu datiem. Pazīstamas arī ekspertsistēmas kā nozīmīgi palīgi organiskās ķīmijas savienojumu pētniekiem. Visu ekspertsistēmu galvenā vērtība slēpjas apstāklī, ka tās lielā ātrumā apstrādā plašu informācijas masīvu, kas glabājas ekspertsistēmas atmiņā, salīdzina konkrētos eksperimenta vai novērojuma datus ar atmiņā ierakstīto informāciju. Tādējādi, piemēram, medicīniskās diagnozes uzstādīšanas process ekstrēmās situācijās var tikt sekmīgi pabeigts nepieciešami īsā laika sprīdī. Viegli saprast, ka šo faktoru ietekmē paaugstinās arī diagnozes ticamība, jo pazeminās varbūtība palaist neievērotu kādu svarīgu apstākli, kas nosaka pareizas diagnozes izvēli.

Svarīgu vietu MI produktu klāstā ieņem palīglīdzekļi invalīdiem. Skeneru tehnoloģijas progress un tēlu atpazīšanas (patern recognition) teorijas sasniegumi noveduši pie tā, ka radītas ierīces un aparāti, kuri iespiesta teksta skenēto attēlu spējīgi transformēt attiecīgā dokumenta burtu virknē ar visām pieturzīmēm, cipariem, diakritiskām zīmēm un simboliem. Tālākais jau nesagādā problēmas transformēt šos burtus, ciparus un simbolus par atbilstošām Braila raksta zīmēm, kuras ar tausti lasa redzes invalīdi. Lietojot runas sintezatorus šīs burtu virknes iespējams transformēt verbālā tekstā un izveidot lasāmās mašīnas (reading machines). Vairākus mašīnu veidus izstrādā un piedāvā firma Robotron Group, kurā sadarbojas Austrālijas un Japānas zinātnieki. Pati modernākā šīs firmas izstrādātā lasāmā mašīna Galileo spēj lasīt stipri atšķirīgus iespiestos tekstus, pie kam tā nodrošina iespēju invalīdam izvēlēties vienu no četrām valodām-angļu, franču, vācu vai spāņu. Diemžēl latviešu valodas tekstu lasāmie aparāti vēl netiek ražoti. Mūsu valsts invalīdu kabatai šo MI produktu cena arī nav īsti atbilstoša. Galileo cena (šīs lasāmās mašīnas variantu firmas reklāmā dēvē par attiecīgās kategorijas rolsroisu) ir 3450 USD, kam būtu vēl jāpierēķina sūtījuma apmaksa no Austrālijas.

Dzirdes invalīdus var interesēt mašīnas, kuras spējīgas transformēt cilvēku runu rakstītā tekstā ar attiecīgās valodas alfabēta burtiem. Lai gan pētījumi šajā jomā notiek kopš 40-tajiem gadiem, iegūtie rezultāti ne tuvu nav apmierinoši. Tam par iemeslu ir runātā vārda producēšanas īpatnības. Katrs runātājs uzspiež savu zīmogu ikvienam izrunātajam vārdam, pie kam ne tikai skaļuma vai ātruma ziņā, toņa augstuma vai intonācijas ziņā, bet ar veselu akustisko trokšņu gammu. Identificēt, atpazīt runātos vārdus ir tikpat grūti, ja ne grūtāk, kā rakstīto tekstu, ko indivīds izpildījis ar roku (handwritten text).

Nozīmīgākie sasniegumi šajā jomā ir ierīces, kuras spējīgas identificēt runātāju pēc viņa balss, un ierīces, kuras spēj izpildīt ar balsi dotas komandas, ja lietoto vārdu krājums nav pārāk liels. Šodien sekmīgi tiek radītas elektroniskas sistēmas, kuras vadāmas tikai ar domas palīdzību, piemēram, rokas vai kājas protēzes, kuras izpilda noteiktas kustības ,kad invalīds šīs kustības izsaka domās. Šādu protēžu zinātniskais pamats ir nervu impulsu saistība ar mūsu smadzenēs formētajām komandām.

 

MI perspektīvas

 

Ievērojot milzīgo zinātnisko potenciālu, kāds šobrīd darbojas MI jomā, varam sagaidīt arvien jaunus un jaunus produktus, kuru intelektuālais līmenis mums šķitīs fantastisks. Datoru konstruēšana (tas reāli notiek) ar darbības ātrumu vairāki triljoni operāciju sekundē paver durvis uz tādu informācijas apjoma apstrādi reālā laikā, kāds dabiskam intelektam nekad nebūtu pa spēkam. Ja MI efektivitāti nosaka noteiktu objektu izvēles ātrums no milzīga iespējamo variantu skaita, tad MI priekšrocības šeit kļūst acīmredzamas.

Pēdējā laikā zinātnieku prātus aizņem jautājums par cilvēka psihes racionālo un emocionālo funkciju apvienojumu un šāda fenomena mākslīgu atveidojumu. Oksfordas Universitātes pētnieku grupa veic pirmos eksperimentus par mākslīgu kaskadieru radīšanu (varbūt tikai virtuālā izpildījumā), kurus varētu izmantot, filmējot skatus no antīko varoņu dzīves. Šādi kaskadieri izmaksātu daudz lētāk nekā īstie.

Kosmosa noslēpumu izpētē ļoti svarīgu lomu spēlē inteliģenti roboti. Šajā jomā sasniegts ļoti daudz, taču arī darāmā nav maz. Intriģējoši pētījumi uzsākti par jautājumu, kā kontaktēties ar citplanētiešiem, citiem intelekta nesējiem, ja ar tiem sastaptos mūsu inteliģentie roboti vai mēs paši, kādas intelekta pazīmes, kādas tā funkcijas varam kvalificēt kā universālas.

 

Prof. Aivars LORENCS