Нижче я опишу шлях (основні принципи), який дозволяє створити ШІ, здатний пройти тест Тьюрінга, тобто спілкуватися з людиною не «механічно», а «розуміючи» суть бесіди. Цей інтелект багато в чому буде аналогічний людському, він буде «відчувати» ті ж емоції, що і людина, він буде мати пам'ять, він буде «мислити». Я буду описувати процеси і механізми, властиві реальному мозку, але вказувати на способи реалізації доступні при комп'ютерному моделюванні, не стверджуючи, що вони «схожі» на те, як природа вирішила аналогічні завдання.
Сформулюрем кілька ідеологічних тез, що лежать в основі моделі:
1. Стосовно ШІ, модель повинна максимально відтворювати всі доступні для спостереження властивості мислення, використовуючи не «програмні латки» для кожної властивості, а бути такою, що б всі властивості минали з самого принципу організації моделі. Крім того, оскільки реальний мозок створювався в процесі еволюції крок за кроком, повинна бути видна «послідовність створення». Тобто можна в рамках моделі показати послідовність пристроїв з обмеженою функціональністю, які, незважаючи на спрощення, залишаються працездатними в сенсі якоїсь «доцільної» поведінки.
2. Людина і відповідно її мозок є результатом природного відбору. Зручно виділити два шляхи еволюції мозку. Перший, ускладнення структури, поява нових функціональних систем, збільшення їх «потужності». Другий, ускладнення системи рефлексів, поява нових безумовних рефлексів, що викликають дії і появу рефлексів викликають емоції і відчуття. Деяку аналогію можна провести з удосконаленням комп'ютерів та їх програмного забезпечення. Про важливість рефлексів, емоцій і відчуттів буде сказано нижче. У запропонованій моделі вони є основою мислення.
3. Мозок не працює безпосередньо з «сирою інформацією». Попередньо здійснюється сильна обробка інформації. З інформації, що надходить, виділяються суттєві ознаки, з якими зручно оперувати надалі. Функціональні системи, що відповідають за це, можуть бути успішно змодельовані, наприклад, на нейронах Маккалока - Піттса.
Основне завдання на цьому етапі це класифікація інформації, що надходить.
У природі такі мережі формуються в результаті мутацій. Але не суттєво, яким способом будуть навчені ці мережі. Важливо отримати на виході цих мереж зручний набір ознак, який з одного боку буде досить компактний, з іншого боку, різні явища, важливі для розпізнавання навколишнього світу, не будуть «зливатися» в одне. Так наш слух виділяє набір фонем і ознак звучання, з якими зручно оперувати, розпізнаваючи і звуки природи, і звучання мови.
4. Створюючи штучні нейронні мережі, ми робимо певну топологію мережі, а потім виробляємо її навчання. При цьому можна умовно виділити етапи:
- створення топології - до народження;
- навчання - підлітковий стан;
- експлуатація - дорослий стан.
Але така аналогія може призвести до сильних помилок, якщо спробувати поширити її на навчання мозку. Реальна картина виглядає так:
- загальна топологія мозку, топологія і «навченість» первинних нейронних мереж, що відповідають за розпізнавання елементарних образів, структура безумовних рефлексів, емоційний апарат - все це результат природного відбору. На момент народження організму всі ці структури з'являються готовими і «доотримання» не вимагають;
- навчання мозку - це процес формування пам'яті. У дитинстві навчання відбувається найбільш інтенсивно. Формується досвід взаємодії з середовищем, закладається уявлення про властивості оточуючих нас об'єктів, виробляються моделі поведінки;
- дорослий стан визначається не зміною принципів роботи мозку, а закінченням формування організму. У дорослому стані триває формування пам'яті.
5. Пам'ять мозку це не структура, яка зберігає інформацію і постачає її якомусь «процесору», який оперує з нею. Пам'ять сама є «процесором», який здатний: сприймати інформацію, відображати картину навколишнього світу, запам'ятовувати, моделювати, керувати поведінкою. Моделюючи пам'ять, треба або відтворювати нейрони пам'яті, або створювати комп'ютерні моделі з аналогічними властивостями. І тут важливо те, що нейрони пам'яті принципово відрізняються від формальних нейронів і не можуть бути відтворені ними.
6. «Інстинкт» - у побутовому розумінні - поведінка, якою наділила нас природа. Насправді від народження є тільки безумовні рефлекси. Рефлекси викликають рефлекторні дії, емоції та відчуття. Емоції та відчуття керують формуванням пам'яті. Пам'ять керує поведінкою. «Інстинктивна поведінка» - результат навчання, воно визначається початковим набором емоцій і відчуттів і навколишнім середовищем.
7. Емоції не керують поведінкою безпосередньо. Емоції не стимулюють ніяких вчинків. Емоції тільки дають оцінку поточній ситуації. Ситуація може бути реальною, а може бути сфантазованою. Пам'ять фіксує все, що з нами відбувається або те, що ми представляємо, всі наші реальні дії і вигадані вчинки. При цьому запам'ятовується не тільки «ситуація», але і та яка зміна емоційного стану їй відповідала. Згодом пам'ять дізнається «знайомі ситуації» і намагається активувати дії, які обіцяють позитивну зміну емоційного стану, і блокує, ті які, з нашого досвіду, обіцяють негативну зміну. Все це відбувається на «підсвідомому» рівні. Не варто плутати це зі спогадами, фантазіями і усвідомленням.
8. Асоціативна пам'ять в дуже грубому наближенні являє собою наступну структуру:
- кожен нейрон пов'язаний з істотною кількістю інших нейронів, зв'язки визначають, яку «картину» відстежує цей нейрон, і на які нейрони він може вплинути;
- нейрон може перебувати в чотирьох станах:
- Резерву;
- Запам'ятовування. При цьому фіксується поточна картина активності на синапсах і ступінь зміни емоційного стану;
- Розпізнавання. Нейрон не активний, поки картина на його синапсах не стане «схожа» на ту, яка відповідала моменту запам'ятовування.
- Активності. У цьому стані нейрон є частиною картини, що описує світ. У моделі, інформація про активність поширюється і по аксону і по синапсах. Активний нейрон дозволяє іншим нейронам, частиною синапстичного простору яких він є розпізнавати картини більш високого порядку складності. Активний нейрон «викликає» або «гальмує» рухову активність пов'язану з «його досвідом», залежно від збереженої пам'яті про емоційний фон (позитивні емоційні спогади - викликає рухову активність, яка призвела до цих емоцій; негативні емоційні спогади - гальмує рухову активність, яка призвела до негативних емоцій, у разі виникнення цієї активності).
- Набір активних нейронів описує картину того, що сприймає і про що думає мозок в конкретний момент. Будемо називати картину активності нейронів Поточною виставою.
9. Кожен нейрон пам'яті є, по суті, спогадом про якусь подію і досвід, отриманий в результаті. Опис картини світу відбувається «в термінах існуючого досвіду». «Сенс», який стоїть за кожним «терміном» визначається не самим нейроном, як таким, а структурою його зв'язків, які і задають «сенс поняття». «Всі шляхи приводять до Риму». Не існує понять «тих, що висять у повітрі», всі поняття, спускаючись вниз по ланцюжку асоціативних зв'язків, приводять нас до сенсорного поля, утвореного рецепторами або виходами функціональних систем, попередньої обробки інформації.
10. Мова сама по собі не «містить сенсу», мова - спосіб передачі інформації про поточне уявлення. Говорящий має пам'ять, сформовану життєвим досвідом, і певний набір емоцій. Якщо співрозмовник має пам'ять, сформовану в схожих умовах, і аналогічний набір емоцій, то мова здатна викликати у нього картину поточного уявлення, «сенс» якої буде відповідати «сенсу» в картині балакучого.
Іншими словами неможливо створити ШІ просто заклавши в нього слова, і генеруючи якийсь потік спілкування. Коли людина пов'язує значення слова з предметом або явищем, вона вже має істотний досвід, який служить фундаментом. Дитина спочатку дізнається масу інформації про їжу, її властивості, смак, як вона виглядає, якою буває, як її отримати і т. п. і тільки потім пов'язує ці поняття зі словом їжа. Слово їжа - одна з асоціативних ознак «поняття їжа», яке в свою чергу побудоване на сенсорному полі.
Основний недолік існуючих семантичних мереж - це їх відірваність від внесемантичної бази.
11. Інформація про навколишній світ спочатку обробляється функціональними системами, які розпізнають окремі явища і виділяють їх ознаки. Пам'ять має справу зі «зручною» інформацією. Одне і те ж явище може входити в різні спогади. Власне набір таких спогадів, що відносяться до одного явища, описує весь наш досвід і наші знання щодо цього явища. Кожна картина світу складається з набору явищ, які викликають впізнавання елементами пам'яті. У результаті виникає якась картина активності нейронів пам'яті відображає сприйняття нами картини світу.
Зручно виділяти угруповання нейронів пов'язані з одним явищем. Активація нейронів, що належать до одного угруповання, може викликати активацію нейронів, пов'язаних з іншим явищем, якщо в нашому досвіді ці явища були присутні в спільних спогадах. Інакше кажучи, якщо між ними встановлено асоціативний зв'язок. Сила асоціативного зв'язку визначається кількістю спільних спогадів і силою емоцій, які відповідали цим спогадам.
Асоціативна пам'ять і емоційний апарат дозволяють описати, як відбувається процес мислення. Мабуть, це головний елемент у справжньому описі і я зупинюся на ньому детальніше.
Картина поточного уявлення визначає те, про що ми думаємо і що ми сприймаємо. Уявімо собі, що зміни «думок» відбуваються тактами.
Опишемо один такт:
- Навколишній світ формує стан органів почуттів. Функціональні системи проводять обробку інформації і формують «сенсорний шар». Якщо ми занурені у фантазії «сенсорний шар» може бути сформований пам'яттю.
- У пам'яті присутня картина активності її елементів, яка визначає поточну думку.
- Стан сенсорного шару і пам'яті формує емоційний стан, який є рефлекторною оцінкою того, що відбувається.
- Формується новий спогад, який включає в себе «поточну думку», поточні вчинки, інформацію про зміну емоційного стану і пов'язаний з набором емоції, активних у цей момент.
- «Усвідомлюється» картина емоцій і відчуттів.
- Спогади «дізналися» те, що відбувається, формують наші вчинки, штовхаючи нас на вчинення дій, які в нашому досвіді в подібних ситуаціях призвели до позитивного емоційного результату. Причому досвід міг бути отриманий в результаті реальних вчинків, а можливо в результаті наших фантазій.
- Відбувається «асоціативне розмивання». Активні елементи «активують» асоціативно пов'язані з ними елементи. Картина поточного подання «розмивається». З осмисленого набору понять, відповідного поточній думці, вона перетворюється на хмару понять хоча і пов'язаних асоціативно з вихідними, але не утворюють «осмисленого» образу.
- Розмита хмара понять викликає спрацьовування емоцій, емоцій різних і можливо суперечливих. Ця фаза не усвідомлюється. Виберемо з активних емоцій найяскравішу. А потім прибираємо «розмивання», залишаємо активними тільки ті поняття, які викликали спрацювання «яскравої» емоції. Підсумкова картина буде мати властивість «осмисленості». Це і буде наступна думка.
В описі свідомо опущено багато важливих і принципових моментів, опис працездатної конструкції дещо складніший, тут ставилася мета сформулювати основні ідеї.
Нескладно простежити, як у подібній конструкції відбувається логічне, евристичне і творче мислення.
12. Для навчання ШІ людській мові має сенс «перескочити» через один з етапів навчання і відразу створити готову функціональну систему, яка буде розбирати мову, не важливо, письмову або усну, виділяючи з неї слова і готуючи попередню інформацію.
13. Якщо ми хочемо отримати ШІ, який буде більш-менш адекватно сприймати нас, то не обійтися без завдання матриці емоцій. Тобто описи емоцій властивих людині і завдання рефлексів, що описують умови їх появи. На жаль, це завдання практично не опрацьоване психологами і слабо опрацьоване в існуючих формальних моделях емоцій.
14. При комп'ютерному моделюванні ШІ можна починати із завдання простих у реалізації сенсорних подразників, наприклад аналога тактильних відчуттів і моделювання внутрішніх відчуттів, типу голоду, нудьги і т. п. Згодом можна буде доповнювати модель засобами технічного зору і слуховими аналізаторами. Важливо що б спочатку були присутні рефлекси, які будуть активувати якісь емоції. Через досить невеликий інформаційний канал, що має емоційний відгук, не просто, але можна навчити складним поняттям. Подібні схеми навчання добре опрацьовані і давно використовуються при навчанні сліпо-глухо-німих дітей.
Наведені вище принципи не претендують на повне керівництво зі створення сильного ШІ. Але їх розуміння є ключем для початку розробок ШІ, здатного пройти тест Тьюрінга.
