14.4. Реализация интеллекта: недостающие ингредиенты 557
не.испытывают.никаких.проблем.и.решают.задачи.с.первого.раза.без.всякой. практики..Подобные.ситуации,.когда.пятилетние.дети.способны.естественно.и.без. затруднений.выполнять.что-то,.что.абсолютно.невозможно.для.современных. технологий.искусственного.интеллекта,.служат.четким.сигналом,.что.проис- ходит.что-то.непонятное.—.что-то,.что.мы.упускаем.
Что.нужно.для.решения.заданий.из.корпуса.ARC?.Надеюсь,.данный.вопрос. заставит.вас.задуматься..В.этом.весь.смысл.ARC:.дать.цель.другого.рода,.кото- рая.подтолкнет.вас.в.новом.направлении.—.полагаю,.в.продуктивном..А.теперь. давайте.кратко.рассмотрим.ключевые.ингредиенты,.которые.вам.понадобятся,. если.вы.решитесь.ответить.на.этот.вопрос.
14.4. РЕАЛИЗАЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТА: НЕДОСТАЮЩИЕ ИНГРЕДИЕНТЫ
Итак,.вы.узнали,.что.интеллект.—.это.нечто.гораздо.большее,.чем.интерполяция. в.скрытом.многообразии,.которую.выполняет.глубокое.обучение..А.что.нужно,. чтобы.создать.настоящий.интеллект?.Какие.основные.компоненты.ускользают. от.нас.в.настоящее.время?
14.4.1. Интеллект как чувствительность к абстрактным аналогиям
Интеллект.—.это.способность.использовать.прошлый.опыт.(и.накопленные. знания).для.ориентации.в.новых,.неожиданных.условиях..Однако.если.бы.бу- дущие.ситуации,.в.которых.вам.пришлось.бы.оказаться,.были.по-настоящему. новыми.—.не.имеющими.ничего.общего.с.теми,.с.которыми.вы.сталкивались.ра- нее,.—.то.вы.не.смогли.бы.отреагировать.на.них,.какими.бы.умными.вы.ни.были.
Интеллект.помогает.справиться.с.ситуацией,.потому.что.в.действительности. не.случается.ничего.беспрецедентного..Столкнувшись.с.чем-то.новым,.мы. можем.разобраться.в.нем,.проводя.аналогии.с.прошлым.опытом,.формулируя. объяснения.в.терминах.абстрактных.понятий,.накопленных.за.прошедшее. время..Человек.из.XVII.века,.впервые.увидевший.реактивный.самолет,.мог.бы. описать.его.как.большую.металлическую.птицу,.которая.не.машет.крыльями..
Автомобиль?.Это.повозка.без.лошади..Преподаватель.физики.в.школе.может. рассказать.детям,.что.электрический.ток.подобен.течению.воды.в.трубе.или.что. пространство-время.похоже.на.резиновый.лист,.форма.которого.искажается. тяжелыми.предметами.
Помимо.таких.четких,.явных.аналогий.мы.постоянно.проводим.более.мел- кие,.неявные.—.каждую.секунду,.в.каждой.мысли..Аналогии.помогают.нам.
558 Глава 14. Заключение
ориентироваться.в.жизни..Зашли.в.новый.супермаркет?.Имея.опыт.походов. в.подобные.магазины,.вы.в.нем.не.потеряетесь..Говорите.с.кем-то.незнакомым?. Он.может.напомнить.вам.кого-то,.кого.вы.встречали.раньше..Даже.кажущиеся. случайными.узоры.вроде.формы.облаков.вызывают.в.нашем.сознании.яркие. образы.—.слона,.корабля,.рыбы.
Эти.аналогии.существуют.не.только.в.нашем.сознании:.сама.физическая.реальность.полна.изоморфизмов..Электромагнетизм.подобен.гравитации..Все.животные.по.структуре.организма.похожи.друг.на.друга,.что.обусловлено.общим. происхождением..Кристаллы.кварца.похожи.на.кристаллы.льда..И.так.далее.
Я.называю.это.гипотезой калейдоскопа:.кажется,.что.наше.восприятие.мира. отличается.невероятной.сложностью.и.нескончаемой.новизной,.но.все.в.этом. море.сложности.похоже.на.все.остальное..Число.уникальных атомов смысла,. необходимое.для.описания.вселенной,.в.которой.вы.живете,.относительно.невелико,.и.все.окружающее.вас.является.некоторой.рекомбинацией.этих.атомов..
Несколько.базовых.компонентов.и.бесконечные.вариации.—.очень.похоже.на. то,.что.происходит.внутри.калейдоскопа,.где.несколько.осколков.цветного. стекла.отражаются.системой.зеркал,.создавая.богатые,.казалось.бы,.постоянно. меняющиеся.узоры.(рис..14.8).
Рис. 14.8. Калейдоскоп создает богатое (но повторяющееся) многообразие узоров всего из нескольких осколков цветного стекла
Способность.к.обобщению.(интеллект).—.это.умение.анализировать.свой.опыт,. идентифицировать.атомы.смысла,.которые.можно.повторно.применять.во.многих.ситуациях..После.извлечения.они.превращаются.в.абстракции..Всякий.раз,. сталкиваясь.с.чем-то.новым,.вы.осмысливаете.его,.пропуская.через.накопленный. набор.абстракций..Как.вы.идентифицируете.повторное.использование.атомов. смысла? .Просто .замечаете .сходство .— .аналогии..Если .что-то .повторяется. дважды,.то.оба.экземпляра.должны.иметь.одно.начало,.как.в.калейдоскопе..
14.4. Реализация интеллекта: недостающие ингредиенты 559
Абстракция.—.это.двигатель.интеллекта,.а.построение.аналогий.—.это.двигатель,. производящий.абстракции.
Проще.говоря,.интеллект.—.это.чувствительность.к.абстрактным.аналогиям,. и.ничего.больше..Если.у.вас.высокая.чувствительность.к.аналогиям,.вы.будете. извлекать.мощные.абстракции.из.небольшого.опыта.и.сможете.использовать. эти.абстракции.для.ориентации.в.обширном.пространстве.будущего.опыта..Вы. сможете.максимально.эффективно.преобразовывать.прошлый.опыт.в.способность.справляться.с.новизной.в.будущем.
14.4.2. Два полюса абстракции
Если.интеллект.—.это.чувствительность.к.аналогиям,.то.разработка.искус- ственного.интеллекта.должна.начинаться.с.создания.пошагового.алгоритма. проведения.аналогий..Проведение.аналогии.начинается.со.сравнения вещей друг с другом..Важно.отметить,.что.есть.два.способа.сравнения,.из.которых. возникает.два.разных.вида.абстракций.—.два.способа.мышления,.подходящих. для.решения.своего.круга.задач..Вместе.эти.два.полюса.абстракции.образуют. основу.нашего.мышления.
Первый.способ.основан.на.сопоставлении.вещей.друг.с.другом.—.это.сравнение по сходству,.порождающее.ценностно-центрические аналогии..Второй.способ.—. это.точное структурное соответствие,.порождающее.программно-центрические аналогии.(или.структурно-центрические.аналогии)..В.обоих.случаях.все.начи- нается.с.исследования.экземпляров.чего-то.и.их.сопоставления,.в.ходе.которого. рождается.абстракция,.определяющая.общие.элементы.базовых.экземпляров..
Способы.различаются.только.тем,.как.определяется.сходство.экземпляров.и.как. на.их.основе.формируется.абстракция..Рассмотрим.внимательно.каждый.способ.
Ценностно-центрическая аналогия
Представьте,.что.у.себя.на.заднем.дворе.вы.нашли.несколько.жучков.разных.видов..Рассмотрев.их,.вы.отметили.наличие.определенного.сходства.между.ними.. Одни.были.более.похожи.друг.на.друга,.другие.—.менее:.понятие.сходства.неявно. выражается.гладкой,.непрерывной.функцией расстояния,.определяющей.скрытое. многообразие,.в.котором.живут.ваши.экземпляры..Насмотревшись.на.достаточное.количество.жучков,.вы.можете.начать.группировать.похожие.экземпляры. и.объединять.их.в.набор.прототипов,.отражающих.общие.внешние.особенности. каждого.набора.(рис..14.9)..Прототипы.являются.абстрактными:.они.не.похожи. ни.на.один.конкретный.экземпляр,.который.вы.видели,.но.обладают.свойствами,. общими.для.всех.экземпляров..Увидев.нового.жучка,.вам.не.нужно.сравнивать. его.с.каждым.жучком,.которого.вы.видели.раньше,.чтобы.определить,.к.какой. группе.его.отнести..Вы.можете.просто.сравнить.его.с.несколькими.прототипами,. выбрать.ближайший.—.категорию.жучка.—.и.использовать.его.для.полезных. прогнозов:.может.ли.жук.вас.укусить?.Будет.ли.он.есть.ваши.яблоки?
560 Глава 14. Заключение
Рис. 14.9. Ценностно-центрическая аналогия связывает экземпляры через понятие сходства и помогает получить абстрактные прототипы
Звучит .знакомо? .Данная .схема .довольно .точно .описывает .работу .машинного.обучения.без.учителя.(например,.алгоритм.кластеризации.K .средних)..
В.общем.случае.все.виды.современного.машинного.обучения,.с.учителем.или. без,.работают.путем.исследования.скрытых.многообразий,.описывающих.пространство.экземпляров,.закодированных.с.помощью.прототипов..(Вспомните. визуализацию.признаков,.определяемых.сверточными.сетями,.в.главе.9..Это. были.визуальные.прототипы.).Ценностно-центрическая.аналогия.—.это.раз- новидность.аналогии,.позволяющая.моделям.глубокого.обучения.выполнять. локальное.обобщение.
На.ней.также.основаны.многие.наши.когнитивные.способности..Будучи.чело- веком,.вы.постоянно.проводите.ценностно-центрические.аналогии..Данный. тип.абстракции.лежит.в.основе.распознавания образов,.восприятия.и.интуиции.. Способность.решать.задачи.не.задумываясь.в.значительной.степени.основана. на.ценностно-центрической.аналогии..Если.вы.смотрите.фильм.и.начинаете. подсознательно.классифицировать.персонажей.по.типам,.то.это.ценностноцентрическая.абстракция.
Программно-центрическая аналогия
Важно.отметить,.что.познание.—.это.нечто.большее,.чем.немедленная,.приблизи- тельная,.интуитивная.классификация,.основанная.на.ценностно-центрической. аналогии..Есть.еще.один.тип.механизмов.генерации.абстракций,.более.медлен- ный,.точный.и.осмысленный:.программно-центрическая.(или.структурно-цен- трическая).аналогия.
Разрабатывая.программное.обеспечение,.вы.часто.пишете.разные.функции.или. классы,.которые,.кажется,.имеют.много.общего..Заметив.эту.избыточность,. вы.начинаете.задаваться.вопросом:.«Можно.ли.написать.более.абстрактную. функцию,.выполняющую.ту.же.работу,.которую.можно.было.бы.использовать.
562 Глава 14. Заключение
Данный.способ.проведения.аналогий.посредством.точного.структурного.сопоставления.различных.дискретных.структур.вовсе.не.является.исключительным. для.специализированных.областей,.таких.как.информатика.или.математика,.—.вы. постоянно.применяете.его,.сами.того.не.замечая..Он.лежит.в.основе.рассуждений,. планирования.и.общей.концепции.точности.(в.отличие.от.интуиции)..Всякий. раз,.думая.об.объектах,.связанных.друг.с.другом.дискретной.сетью.отношений. (а.не.непрерывной.функцией.сходства),.вы.используете.программно-ориенти- рованные.аналогии.
Познание как соединение обоих видов абстракции
Сравним.эти.два.полюса.абстракции.(табл..14.1).
Таблица 14.1. Два полюса абстракции
Ценностно-центрическая абстракция |
Программно-центрическая абстракция |
|
|
Связь экземпляров определяется |
Связь экземпляров определяется |
расстоянием |
структурным сходством |
|
|
Непрерывная, основана на геометрии |
Дискретная, основана на топологии |
|
|
Создает абстракции «усреднением» |
Создает абстракции выделением из |
экземпляров в «прототипы» |
экземпляров изоморфных подструктур |
|
|
Лежит в основе восприятия и интуиции |
Лежит в основе рассуждений |
|
и планирования |
|
|
Немедленная, приблизительная, |
Медленная, точная, строгая |
интуитивная |
|
|
|
Требуется большой опыт для получения |
Эффективна с точки зрения опыта, может |
надежных результатов |
основываться всего на двух экземплярах |
|
|
Все.наши.действия.и.мысли.являют.собой.комбинацию.этих.двух.типов.абстракций..Вам.придется.потрудиться,.чтобы.отыскать.задачу,.для.решения.которой. достаточно.только.какого-то.одного.из.них..Даже.такая,.казалось.бы,.задача. «чистого.восприятия»,.как.распознавание.объектов.на.фотографии,.требует.некоторого.количества.неявных.рассуждений.об.отношениях.между.объектами,.на. которые.вы.смотрите..И.даже.такая,.казалось.бы,.задача.«чистого.рассуждения»,. как.поиск.доказательства.математической.теоремы,.требует.значительной.доли. интуиции..Когда.математик.касается.пером.бумаги,.у.него.уже.есть.смутное. представление.о.направлении,.в.котором.следует.двигаться..Дискретные.логические.шаги,.которые.он.предпринимает.для.достижения.цели,.направляются. интуицией.высокого.уровня.
Эти.два.полюса.дополняют.друг.друга,.и.именно.их.чередование.делает.возможным.экстремальное.обобщение..Никакой.разум.не.будет.полным.без.них.обоих.