Relacja pomiędzy sztuczną inteligencją a systemami autonomicznymi

Wrocław 23.06.2009
Paweł Ślawski 149132
Relacja pomiędzy sztuczną inteligencją
a systemami autonomicznymi
Praca zaliczeniowa z przedmiotu:
Informatyka Systemów Autonomicznych
Prowadzący:
Dr inż. Marek Piasecki
Spis treści
1. Wstęp .............................................................................................................................................3
2.System Autonomiczny ......................................................................................................................3
2.1Cechy systemu autonomicznego ................................................................................................4
2.2 System autonomiczny a system ekspertowy ..............................................................................5
3.System autonomiczny jako system inteligentny ...............................................................................6
4. Przyszłość inteligentnych systemów autonomicznych......................................................................7
5. Podsumowanie ...............................................................................................................................8
1. Wstęp
Od początku istnienia komputerów obserwujemy ich nieustanny rozwój. Pierwsze
komputery miały moc obliczeniową porównywalną z dzisiejszym kalkulatorem, ważyły po
kilkanaście ton (na przykład ENIAC ważył 27 ton) i wykonywały względnie proste obliczenia.
Dzisiaj natomiast komputery mieszczą się praktycznie w dłoni, mogą dokonywać niezwykle
skomplikowanych obliczeń w ułamkach sekundy. Potrafią rozwiązywać skomplikowane
problemy algorytmiczne, potrafią przetwarzać zaawansowane obrazy graficzne, oraz
przetwarzać olbrzymie ilości danych w ciągu sekundy, jednak nie potrafią uczyć się, w taki
sposób jak człowiek, nie potrafią naśladować człowieka w rozmowie tekstowej, nie mówiąc
już o normalnej konwersacji1, krótko mówiąc komputery nadal nie potrafią myśleć. Jednak
czy oznacza to klęskę sztucznej inteligencji? Pomimo niemożliwości osiągnięcia przez
maszynę stanu w którym byłaby ona inteligentna na podobieństwo człowieka, naukowcom
udało się stworzyć komputery, programy komputerowe, które wykazują się inteligencją
w pewnej wąskiej specjalizacji, na przykład rozpoznawanie obrazów, mowy oraz mówcy,
sztuczne sieci neuronowe, systemy ekspertowe oraz wszelkiego rodzaju technologie oparte
na logice rozmytej. Pewnym rodzajem systemów wykorzystujących sztuczną inteligencję są
systemy autonomiczne.
2.System Autonomiczny
System autonomiczny to system komputerowy potrafiący w sposób autonomiczny(bez
ingerencji z zewnątrz) reagować na bodźce, czynniki zewnętrzne, czyli na przykład zmiany
jego struktury lub zmiany warunków funkcjonowania. Krótko mówiąc system taki powinien
1
komputery nie potrafią przejść Testu Turinga.
nadal funkcjonować na przykład gdy jego część ulegnie uszkodzeniu lub dostęp do zasobów z
których system korzystał zostanie ograniczony. W takich sytuacjach system powinien się
samoczynnie zreorganizować i nadal wypełniać należne mu zadania.
Najmniejszym systemem autonomicznym jest agent autonomiczny2, czyli coś co postrzega
środowisko zewnętrzne za pomocą receptorów i reaguje na nie za pomocą efektorów.
Przykładem takiego agenta jest człowiek, którego receptorami są oczy, uszy itp. a efektorami
ręce, nogi itp.. Zachowanie agenta autonomicznego jest determinowane poprzez wiedzę
oraz doświadczenie. Jego zachowanie jest modyfikowane odpowiednio do nabywanych przez
niego doświadczeń. Widzimy tutaj ścisły związek ze sztuczną inteligencją, gdyż system
autonomiczny potrafi uczyć się na podstawie doświadczeń, dzięki czemu adaptuje się do
aktualnych warunków panujących w jego otoczeniu.
2.1Cechy systemu autonomicznego
Najbardziej pożądaną cechą agenta jest inteligencja, ponieważ agent posiadający wiedzę nie
będzie potrafił jej zinterpretować, gdy nie będzie posiadał inteligencji, natomiast gdy posiada
on inteligencję ale nie posiada wiedzy, to na podstawie doświadczeń oraz obserwacji
środowiska będzie mógł podjąć decyzję oraz zgromadzić wiedzę. Agent podobnie jak
człowiek posiadając ograniczoną wiedzę oraz ograniczone możliwości obserwacji
wykorzystuje inteligencję w procesie podejmowania decyzji. To właśnie dzięki inteligencji
możemy podjąć decyzję. Nie mają tu zastosowania klasyczne algorytmy gdyż działają one na
podstawie ścisłej, stałej i niezmiennej w czasie wiedzy. Natomiast w rzeczywistości rzadko
kiedy możemy spotkać się z takimi przypadkami. Z reguły świat nieustannie się zmienia, a od
agenta autonomicznego oczekujemy aby ta zmienność świata go otaczającego nie wpływała
na jego działanie, czyli agent powinien wykonywać poprawnie powierzone mu zadania
niezależnie od zmian warunków zewnętrznych. Jest to możliwe do osiągnięcia jedynie
poprzez stosowanie rozwiązań innych niż klasyczne algorytmy.
2
Pojęcie agent wywodzi się ze sztucznej inteligencji i oznacza system który działa, obserwuje swoje otoczenie
oraz autonomicznie odpowiada na bodźce z napływające z otoczenia.
System autonomiczny powinien również być niezawodny, a więc być odporny na własne
uszkodzenia. Takie systemy mają strukturę podobną do sztucznych sieci neuronowych.
Składają się z wielu podobnych komórek, z których żadna nie jest wyróżniona, nie jest
kontrolerem pozostałych, dlatego też w czasie awarii jednej z komórek, pozostałe przejmują
rolę uszkodzonego elementu.
Ponadto taki system przetwarzając dane potrafi podjąć
decyzję w sytuacji gdy dane są nie pełne lub niejednoznaczne. Agent nie może przerwać
swojego działania i wysłać komunikat, że ma za mało danych. Musi sobie z takimi sytuacjami
radzić.
2.2 System autonomiczny a system ekspertowy
Poprzez lata badań nad sztuczną inteligencją, naukowcy opracowali systemy wspomagające
korzystanie z wiedzy i ułatwiające podejmowanie decyzji, są to systemy ekspertowe. Czy
agent autonomiczny nie robi tego samego? Przecież robi dokładnie to samo, na podstawie
wiedzy oraz danych z otoczenia wskazuje co należy zrobić. Dlaczego więc system ekspertowy
nie jest jednocześnie agentem autonomicznym? Ponieważ system ekspertowy nie działa
samodzielnie. Nie obserwuje otoczenia oraz nie podejmuje działań, dlatego system
ekspertowy potrzebuje osobę, eksperta, który będzie dane wprowadzał do systemu, a także
interpretował wnioskowanie systemu.
Tak więc system ekspertowy potrzebuje wykwalifikowaną osobę, która będzie umiała system
obsłużyć,
natomiast
system
autonomiczny jest
stworzony
dla
osób
które
są
niewykwalifikowane, a jedyne czego chcą to, aby system po włączeniu wykonywał swoją
pracę. Ponadto systemy ekspertowe są olbrzymimi programami, których działanie jest
przeznaczone dla specjalistycznych dziedzin, natomiast system autonomiczny ma ułatwiać
czynności z życia codziennego człowieka. System ekspertowy działa jednakowo dla
jednakowych danych wejściowych, natomiast system autonomiczny potrafi wybrać różne
rozwiązania dla danego problemu. Systemy ekspertowe nie działają aktywnie, a jedynie
odpowiadają na zadawane zapytania, podczas gdy system autonomiczny działa samodzielnie.
Dodatkowo system ekspertowy z reguły jest niezmienny, jego wiedza jest stała, a system
autonomiczny ciągle się uczy i potrafi reagować na zmiany otoczenia zewnętrznego.
Tak więc systemów autonomicznych nie można zakwalifikować jako podzbiór systemów
ekspertowych. Według mnie systemy autonomiczne powinny zostać zakwalifikowane jako
osobna grupa systemów wchodzących do szeroko pojętej grupy systemów inteligentnych.
3.System autonomiczny jako system inteligentny
System inteligentny to taki który stara się naśladować w swoim działaniu inteligencję ludzką.
Według „Słownika informatycznego”3 system inteligentny to taki system, który przejawia
zdolność uczenia się na podstawie obserwacji otoczenia, a więc agent autonomiczny jest
takim systemem. Dlatego też systemy autonomiczne powinny zostać włączone jako osobny
dział sztucznej inteligencji, zajmujący się właśnie agentami, systemami pracującymi
samodzielnie, zdalnie. Systemy autonomiczne będą w przyszłości mieć, wraz z ich rozwojem,
coraz więcej zastosowań. Już dziś możemy wykorzystywać systemy autonomiczne w
codziennym życiu. Przykładowym systemem może być inteligentny dom, który rozpozna
właściciela wchodzącego do domu, włączy telewizor na ulubionym kanale oraz zaparzy kawę
w ekspresie, a my wchodząc do domu jedyne co będziemy musieli zrobić to założyć kapcie,
wziąć kawę i usiąść wygodnie przed telewizorem. System również automatycznie będzie
zarządzał oświetleniem. Będzie rozpoznawał pory dnia, oraz to czy ktoś aktualnie jest w
pokoju i zależnie od tego światło będzie się zapalało lub gasiło. Taki system automatycznie
wyłączy zostawione włączone żelazko, a także zawiadomi policję w trakcie włamania lub
karetkę gdy któryś z mieszkańców zasłabnie. System będzie mógł również sam zamówić
zakupy spożywcze w sklepie internetowym w zależności od stanu wypełnienia lodówki oraz
w zależności od tego jak często korzystamy z konkretnych produktów. Innym przykładem
systemu autonomicznego są samochody przyszłości. W takim samochodzie nie będzie
kierownicy, samochód sam zawiezie nas we wskazane miejsce, wybierze optymalną trasę, i w
bezpieczny sposób zawiezie nas na docelowe miejsce podróży. Ponadto taki samochód sam
odbierze dzieci ze szkoły czy przedszkola. Zostanie wyeliminowany błąd człowieka, zniknie
problem pijanych kierowców, a ponadto samochód nie będzie przekraczać przepisów ruchu
drogowego, więc na drogach będzie bezpieczniej.
3
"Słownik informatyczny" Wydawnictwo HELION. Autor: Piotr Adamczewski ISBN 83-7361-645-4. Rok wydania
2005.
4. Przyszłość inteligentnych systemów autonomicznych
Takie systemy to niewątpliwie przyszłość. Systemy autonomiczne, podobnie jak sztuczna
inteligencja jest dziedziną niezwykle trudną, gdyż w większości wypadków nie jest możliwe
ścisłe sprecyzowanie problemów jakie te systemy miałyby rozwiązywać. W takich
problemach jest wiele niejednoznaczności oraz zbyt wiele niewiadomych. Na dzień dzisiejszy
algorytmika jest dziedziną dosyć dobrze rozwiniętą, jednak koncentruje się ona głównie na
problemach dobrze określonych, w środowisku o którym posiada wszystkie informacje.
Jedynym czynnikiem ograniczającym jest złożoność obliczeniowa algorytmu, a miarą jego
efektywności jest jak najkrótszy czas obliczeń. Natomiast możemy wymienić jeszcze dwie
inne złożoności algorytmów, złożoność zachowawczą oraz złożoność poznaniową. Pierwsza z
nich złożoność zachowawcza dotyczy się zachowania systemu, nie jest tutaj istotna szybkość
działania algorytmu, tylko jego właściwe zachowanie niezależne od panujących okoliczności.
Złożoność
poznaniowa
natomiast
ma
na
celu
rozwiązywanie
problemów
pseudoalgorytmicznych, których nie można ściśle zdefiniować. Problemy takie nie stwarzają
trudności człowiekowi i rozwiązuje on codziennie setki takich problemów, jednak komputery
mają już z tym spore trudności. Problemem jest tutaj zrozumienie działań istot
inteligentnych, a także sposób zamodelowania tego w systemie komputerowym, tak aby
mógł on manipulować i analizować wiedzę w sposób algorytmiczny. De dwa podejścia są
wykorzystywane w tworzeniu inteligentnych systemów autonomicznych. Są one jednak zbyt
słabo rozwinięte aby powierzać systemom autonomicznym istotne oraz kluczowe zadania.
Dlatego też przyszłość systemów autonomicznych powiązana jest z rozwojem sztucznej
inteligencji, gdyż właśnie sztuczna inteligencja daje systemom autonomicznym narzędzia
które mogą wykorzystać do skutecznego i niezawodnego działania. Jeżeli człowiek zrozumie
mechanizmy działania ludzkiego umysłu oraz będzie potrafił je zamodelować na komputerze
to wtedy rozwój systemów autonomicznych będzie dużo większy, gdyż ich zastosowanie
będzie mogło zostać rozszerzone na dużo większą skalę.
5. Podsumowanie
Przyszłość
informatyki
niewątpliwie
leży
po
stronie
inteligentnych
systemów
autonomicznych. Będą one towarzyszyć nam niemal w każdym momencie naszego życia,
wyręczając nas w naszych codziennych obowiązkach czyniąc nasze życie znacznie
łatwiejszym niż do tej pory. Dlatego też systemy autonomiczne i sztuczna inteligencja będą
rozwijały się w pełni zależnie od siebie, gdyż przyszłość systemów autonomicznych to
sztuczna inteligencja. Systemy będą podobnie jak ludzie gromadzić wiedzę na podstawie
własnych doświadczeń i na podstawie tak zdobytej wiedzy będą podejmowały decyzję. Będą
potrafiły się rozwijać, uczyć nowych zadań oraz doskonalić się w ich wykonywaniu. Jednak
czy taka przyszłość jest możliwa? Czy roboty będą mogły dorównać w inteligencji
człowiekowi? Tego nie jesteśmy w stanie przewidzieć, tak samo jak, nie możemy przewidzieć
wpływu sztucznej inteligencji na nasze życie. Nie wiemy czy sztuczna inteligencja będzie
pomagać nam w codziennym życiu, czy może zbuntuje się przeciw nam i spełnią się
scenariusze filmów science-fiction takich jak na przykład Matrix.