Ongelma(t): Voiko älykkyyden määritellä ja voiko sitä mitata, myös objektiivisesti? Onko älykkyyttä ilman (näkyvää) toimintaa? Voiko kone olla älykäs ja jos voi, niin tulisiko sellainen rakentaa? 2012-2013 Lasse Lensu 2
Ihmisen voidaan katsoa olevan älykäs. Ihminen onkin pitänyt itseään eliökunnan älykkäimpänä, mutta viime aikoina eläimistä on saatu esille yhä enemmän ihmisenkaltaiseen älykkyyteen viittaavia ominaisuuksia. 2012-2013 Lasse Lensu 3
Tietojenkäsittelyn perusteet 2 Älykkyys ja tekoäly 2012-2013 Lasse Lensu 4
Älykkyys ja tekoäly 2012-2013 Lasse Lensu 5
Älykkyys ja tekoäly Älykkyyden määrittelystä Älykkyyden mittaamisesta Tekoälystä ja etiikasta Tapaus 1: Propositiologiikan laajennuksista Tapaus 2: Tekoälyratkaisuista 2012-2013 Lasse Lensu 6
Taustakysymyksiä Alaoutinen S. 2008 Mitä on älykkyys? Mistä tietää, että ihminen/eläin on älykäs? Mistä tietää, että kone on älykäs? Voiko koneelle luoda ihmisenkaltaisen älyn? Voiko koneelle luoda tietoisuuden, tunteet? Jos olisi mahdollista rakentaa ihmisenkaltainen kone, tulisiko tehdä niin? Pitäisikö sellaisille koneille antaa samat oikeudet? 2012-2013 Lasse Lensu 7
Älykkyyden määrittelystä Älykkyydelle on kehitetty lukuisia teorioita. Käsite kytkeytyy mieleen, oppimiseen ja mukautumiseen sekä myös kognitioon (aivoissa tapahtuvaan tietojenkäsittelyyn). Älykkyyttä voidaan ajatella olevan monilla tasoilla riippuen sen seurauksista (aikaansaamasta toiminnasta). Älykkyyteen viittaavia ominaisuuksia ovat esimerkiksi seuraavat: vuorovaikutus lajitoverien kanssa, puhe, oppiminen, toiminnan suunnittelu, päättely, ongelmanratkaisu, abstrakti ajattelu. 2012-2013 Lasse Lensu 8
Älykkään käyttäytymisen tasot Refleksi (behaviorismi): toiminnot ennalta määrättyjä vasteita syötteisiin. Älykkäämpi toiminta vaatii tietoa ympäristöstä: Mukautumista Tavoitteen hakua Oppimista 2012-2013 Lasse Lensu 9
Älykkyyden mittaamisesta Älykkyyden määrittämiseen on pyritty kehittämään sekä määrällisiä että laadullisia testejä. Koska älykkyyttä on vaikea määritellä tyhjentävästi ja älykkyyteen liittyy erilaisia yhteismitattomia ominaisuuksia, niin sen mittaaminen psykometrisesti jonkin älykkyysosamäärän määrittämiseen on rajallista. Tavoite kokonaisvaltaisesta älykkyyden mittaamisesta on filosofisesti haastava. 2012-2013 Lasse Lensu 10
Turingin (älykkyys)testi Toteutustapa: Ihminen viestii ei-aistittavissa olevan kohteen kanssa kirjoituskoneen välityksellä. Testi: Pystyykö testaaja kertomaan, onko kohde ihminen vai kone? Vrt. John Searlen kiinalainen huone. 2012-2013 Lasse Lensu 11
Tekoäly Yhdistetään tietoa tietojenkäsittelystä, kielitieteestä, psykologiasta, filosofiasta. Tärkeimmät tekoälyn osa-alueet liittyvät tietämyksen esittämiseen ja ongelmanratkaisuun. Laskennallisen älykkyyden käytännön toteutus on tietämystekniikkaa. Rajatun aihepiirin tietämystekninen toteutus on asiantuntijajärjestelmä. 2012-2013 Lasse Lensu 12
Tekoälyyn liittyviä käsitteitä Tekoäly: pyrkimys saada tietokoneet suorittamaan älykkyyttä vaativia tehtäviä. Heikko tekoäly: tietokone auttaa mielen/älykkyyden (kognition) tutkimuksessa. Vahva tekoäly: tietokone pystyy ajattelemaan, ymmärtämään ja tuntemaan. Klassinen tekoäly: informaation prosessointi peräkkäistä ja symbolista (von Neumann tietokone). Konnektionistinen tekoäly: prosessointi rinnakkaista ja hajautettua. 2012-2013 Lasse Lensu 13
Laskentaa vai tietojenkäsittelyä Muistutuksena (edelleen osin ristiriitainen) jaottelu: Numeerinen tieto Algoritminen Teknismatemaattinen laskenta Symbolinen tieto Kaupallishallinnollinen tietojenkäsittely Ongelmanratkaisu Heuristinen Simulointi, signaalinkäsittely Tekoäly, tietämystekniikka 2012-2013 Lasse Lensu 14
Tekoälyn päämäärä Antaa koneille kyky: Mitata ja havaita (kognition perusta) Käsitellä mittauksia ja tietoa (pohja oppimiseen, päättelyyn ja suunnitteluun) Oppia (oppivat algoritmit, laskennallinen älykkyys) Päätellä (luokittelu, ongelmanratkaisu) Suunnitella (optimointi, tuleva toiminta) Viestiä (tietojen keruu ja vaihto) Siirtää ja käsitellä esineitä (robotiikka) 2012-2013 Lasse Lensu 15
Välineitä tekoälyn toteuttamiseen (Sääntöpohjaiset) asiantuntijajärjestelmät Laskennallisesti älykkäät menetelmät Sumeat järjestelmät Neuroverkot Evoluutiolaskenta (geneettiset algoritmit) Parviäly (engl. swarm intelligence) Fraktaalit Kaaosteoria Keinotekoiset immuunijärjestelmät Tietokonenäkö 2012-2013 Lasse Lensu 16
Havaitsemisen toteuttamisesta Signaalinkäsittely Hahmontunnistus (Tieto)konenäkö Neuroverkot 2012-2013 Lasse Lensu 17
Palapeliongelma 2012-2013 Lasse Lensu 18
Palapelikone 2012-2013 Lasse Lensu 19
Robotiikan kolme pääsääntöä Isaac Asimov 1.Robotti ei saa vahingoittaa ihmistä eikä laiminlyönnin johdosta saattaa tätä vahingoittumaan. 2.Robotin on toteltava ihmisen sille antamia määräyksiä paitsi milloin ne ovat ristiriidassa ensimmäisen pääsäännön kanssa. 3.Robotin on varjeltava omaa olemassaoloaan niin kauan kuin tällainen varjeleminen ei ole ristiriidassa ensimmäisen eikä toisen pääsäännön kanssa. Sääntö 0. Robotin tulee suojella ihmiskuntaa: Tällöin muihin pääsääntöihin lisätään määreet "mikäli se ei riko edellisiä". 2012-2013 Lasse Lensu 20
Tietämyksen esittämisestä Logiikka Sääntöjärjestelmät Tietämyksen rakenne Epätäsmällinen tietämys Sumeat järjestelmät 2012-2013 Lasse Lensu 21
Logiikka Keskeisin tietämyksen esittämisen menetelmä Predikaattilogiikka helposti toteutettavissa tietokoneella Koko kieli liian raskas käytännön sovelluksissa rajoitutaan helposti käsiteltäviin muotoihin 2012-2013 Lasse Lensu 22
Sääntöjärjestelmät Rajoitettu logiikka Tietämys esitetty sääntömäisillä lauseilla Sääntö: ehto + seuraus Työmuisti, sääntömuisti, tulkki Säännöt itsenäisiä tietämyksen palasia, eivät vaikuta toistensa toimintaan Tulkki ratkaisee sääntöjärjestelmän toiminnan Asiantuntijajärjestelmien toteuttamiseen Ihmisen ongelmanratkonnan mallintamiseen 2012-2013 Lasse Lensu 23
Tietämyksen rakenne Rajoitutaan laskennallisesti yksinkertaisiin muotoihin (pred. logiikka) Tietämys esitetään semanttisena verkkona Tietämyksen rajoittaminen 2012-2013 Lasse Lensu 24
Semanttinen verkko 2012-2013 Lasse Lensu 25
Epätäsmällinen tietämys Epätäsmällinen ilmiö, teoria, tietämyksen kuvaus Todennäköisyyslaskentaan perustuvat menetelmät Logiikkapohjaiset menetelmät 2012-2013 Lasse Lensu 26
Sumeat järjestelmät Hyödyntävät sumeita joukkoja ja sumeaa logiikkaa Kohde voi kuulua joukkoon vain osittain: 1 0,8 0,6 0,4 Nuori(x) 0,2 0 5 15 25 35 45 2012-2013 Lasse Lensu 27
Sumea logiikka Jussi on melko nuori Jussi on nuori? Melko tosi Auton nopeus on melko suuri Jos auton nopeus on suuri, jarrutusmatka on pitkä Jarrutusmatka on melko pitkä 2012-2013 Lasse Lensu 28
Ongelmien ratkaisemisesta Päätöksentekotilanteen vaihtoehtojen selvitys ja vaihtoehdon valinta: Haku Tehtäväsuunnittelu Päätösanalyysi Hajautettu tekoäly 2012-2013 Lasse Lensu 29
Haku Keskeisin ongelmanratkonnan tekniikka Vaihtoehtoja tuotetaan ja tutkitaan jonkin strategian mukaan Kombinatorinen räjähdys heuristinen haku Haun ohjaus: kumoamattomat / kokeilevat strategiat Haun suuntaaminen: leveys/syvyys/kaksisuuntainen 2012-2013 Lasse Lensu 30
Tehtäväsuunnittelu Toimenpidejonojen tuottaminen tavoitteeseen pääsemiseksi Tavoitteet + alkutila = ongelma Toimenpiteet maailmantilan muuttamiseksi Edellytykset Maailma ennustettavissa Ongelma paloiteltavissa 2012-2013 Lasse Lensu 31
Päätösanalyysi Parhaan ratkaisuvaihtoehdon valinta matemaattisesti Todennäköisyyslaskenta Hyötyteoria Käytetään esimerkiksi päätöksenteon tukijärjestelmissä 2012-2013 Lasse Lensu 32
Hajautettu tekoäly Yhteistyön älyllisten kykyjen tutkimista laskennallisten mallien avulla Tietämyksen ja ongelmanratkaisun hajauttaminen usean älykkään agentin kesken ja tästä syntyvät ongelmat mm. kommunikoinnissa 2012-2013 Lasse Lensu 33
Yhteenveto Ihmisen voidaan katsoa olevan älykäs, mutta älykkyyden määrittely ja objektiivinen testaaminen on haastavaa. Älykkyyteen viittaavia ominaisuuksia ovat esimerkiksi vuorovaikutus lajitoverien kanssa, puhe, oppiminen, toiminnan suunnittelu, päättely, ongelmanratkaisu, abstrakti ajattelu. Tekoäly pyrkii bioniikan hengessä lainaamaan hyviä ratkaisuja luonnosta laskennallisen älykkyyden toteuttamiseksi. 2012-2013 Lasse Lensu 34