Historie ume?le? inteligence 人工智能的歷史

1HistorieuměléinteligenceDanaNejedlováKatedrainformatikyEkonomickáfakultaTechnickáuniverzitavLiberci2Cojetointeligence?Bě?nádefiniceuměléinteligence:UIjeobor,kterysesna?íkonstruovatinteligentnístrojeachápatinteligentníentity.Alecojetointeligence?U?eníse,operovánísfakty,aletakékreativita,vědomí,emoceaintuice.Mohoubytstrojeinteligentní?Dodnesneníjisté,zdajemo?nésestrojitstrojsev?emiaspektyinteligence.TentovyzkumjevoboruUIúst?ední.3Cojeuměláinteligence?Stavbastroj?manipulujícíchsesymboly,provádějícírozpoznávání,u?eníadal?íformyinference?e?eníproblém?,vekterychjenutnépou?ítheuristicképrohledávánínamístoanalytickéhop?ístupuVyu?ívánínep?esnych,neúplnychnebo?patnědefinovanychinformacíNalézáníformalism?proreprezentaciinformací,kterébytokompenzovalyUr?ovánívyznamnychkvalitativníchznak?situaceaoperovánísnimiPrácesesyntaxíasémantikouNalézáníodpovědí,kterénejsouanip?esnéanioptimálníalevur?itémsmyslu?dostate?né“Vyu?ívánívelkéhomno?stvíznalostízomezenédoményVyu?ívánímetaznalostí(znalostíoznalostech)prozlep?ení?ízenístrategií?e?eníproblém?4P?edvznikemelektronickychpo?íta??Starověkéast?edověkémytyTalos,Pandora,Golemumělílidé,roboti,automatyKniha?GodsandRobots“(2018)Dne?níAIp?estávábytsrozumitelnástejně,jakoneníznámo,jakfungovalistarověcíroboti.Vyzkumodstarověkudo17.stolenín.l.Aristoteles,RamonLlull,GottfriedWilhelmLeibnizautomatizaceracionálníhouva?ováníThomasHobbes,RenéDescartesmechanisticképojetí?ivychbytostí20.století,1948NorbertWiener–Cybernetics:OrtheControlandCommunicationintheAnimalandtheMachineInteligentníchováníjevysledkemzpětnévazby.5Po?átkyelektronickychpo?íta??JohnLouisvonNeumann(1903–1957)VonNeumannovaarchitekturapo?íta?ekonzultacenaprojektuEDVAC(1945)Teorieher(1944)Jeaplikovatelnánainteragujícíinteligentníagenty.Celulárníautomaty(1966)Majívypo?etníkapacitu.AlanMathisonTuring(1912–1954)Turing?vstroj(1936)formalizacealgoritmu,abstrakcepo?íta?eTuring?vtest(1950)návrh,jaktestovatschopnoststrojedemonstrovatmy?leníProgramovánípo?íta?e?ManchesterMarkI“(1949)6Vznikpojmu?uměláinteligence“JohnMcCarthypoprvépou?iltermín?ArtificialIntelligence“jakotémaDartmouthskékonferencevroce1956.Místokonání:DartmouthCollege,Hanover,státNewHamphshire,USAOrganizáto?i:JohnMcCarthy,MarvinMinsky,NathanielRochesteraClaudeShannonú?astníci:RaySolomonoff,OliverSelfridge,TrenchardMore,ArthurSamuel,HerbertSimonaAllenNewellCíl:Dokázat,?eka?dyaspektu?enínebojakykolivjinyznaklidskéinteligencesedávprincipuprecizněpopsatapotomsimulovatnastroji.7P?ístupykuměléinteligenciGoodOld-fashionedArtificialIntelligence(GOFAI)nebolisymbolickáuměláinteligence(JohnHaugeland,1985)Program(nap?íkladklasifikátor)vestyluGOFAIjeslo?enz?ástí(nap?íkladpravidel),kterémajíjasnyvztahkreálnémusvětu.New-fangledArtificialIntelligenceNejd?le?itěj?ívětvíbylkonekcionismus(connectionism)–uměléneuronovésítě(McCulloch–Pitts,1943).úst?ednímy?lenkaje,?evelkémno?stvíjednoteksvypo?etníschopnostím??edosáhnoutinteligentníhochování,kdy?budetvo?itsí?.Genetickéalgoritmy(Holland,1975)adal?ídruhybiologickyinspirovanéhozpracováníinformaceStrongAI(JohnSearle,1980)(DnesAGI.)Uměláinteligencejeskute?náinteligence.?e?eníkomplexníchúkol?,nap?íkladrobotika.WeakAI(DnesnarrowAI.)Uměláinteligencejepouhouimitacílidskéskute?néinteligence.?e?eníspecifickychproblém?nepokryvajícíchcelou?kálulidskychschopností,nap?íkladrozpoznánípísmanebo?achy.8MotivaceprobiologickyinspirovanézpracováníinformaceDannyHillis:TheConnectionMachine(1985)StrojeprogramovanépomocíGOFAIjsoutímpomalej?í,?ímvícejevnichznalostí.Prohledávajíbáziznalostí.Ulidíjetomunaopak.Majímasivněparalelníarchitekturumozku.Lidénejsouvysledkemin?enyrskéhoprojektu.Jsouvysledkemevoluce.MarvinMinsky:TheSocietyofMind(1986)Modellidskéinteligencevystavěnézinterakcíjednoduchych?ástízvanychagenty(i?),kte?ínemajívědomí.Jeobtí?nésip?edstavit,jakbyevolucezformovalatakslo?itysystém,jakojelidskámysl,jakojedencelek.Evolucealemohlavytvo?itjednotlivéspecializovanékognitivníjednotkyaformovatmechanismyjejichinterakcí.MarvinMinsky:TheEmotionMachine(2006)Emocejsoujenjinymzp?sobemp?emy?lení,kteryna?emyslpou?íváprozvy?enína?íinteligence.9FilozofieuměléinteligenceCojetointeligenceamy?lení?Turing?vtest(1950)PodleGOFAIjemy?lenímanipulacísesymboly,aprotoprogramvestyluGOFAImyslí.Problém?ínskéhopokoje(JohnSearle,1980)My?lenílidíapo?íta??jenaprostoodli?né.Jelidskáinteligenceneoddělitelnáodvědomíaemocí?Coznamenátvrzení,?epo?íta?rozumíp?irozenémujazyku?Kdojezodpovědnyzarozhodnutíu?iněnáUI?Jakámábytetikachováníselidíkvytvor?msumělouinteligencínebokvytvor?muměléinteligence?zacházenísrobotyu?itívytvor?generativníhostrojovéhou?ení10HardversusSoftcomputingGoodOld-fashionedArtificialIntelligencePravidla(IF–THENrules)HeuristikaNew-fangledArtificialIntelligenceNeuronovésítěFuzzylogic(mlhaválogika)Probabilisticreasoningbeliefnetworks(Bayesnetworks)geneticalgorithmschaostheorypartsoflearningtheory(machinelearning)11HeuristikaMetoda?e?eníproblém?,kterájeobvykleúspě?ná,alevněkterychsituacíchm??eselhatNejasnědefinovanéproblémyschybějícíminebonejednozna?nymidatyMedicínskádiagnostikaVidění,rozpoznání?e?iPomáhározhodnoutsemezinekone?nymmno?stvímmo?nychinterpretací.Problémm??emítp?esné?e?ení,alecenajehovypo?tum??ebytprohibitivní.?achy,tic-tac-toe,15or8-puzzle,rozvrhy,hledánícesty…HeuristickáfunkceOceňujeka?déstádium?e?ení.Po?etkonflikt?vmno?stvímo?nychrozvrh?Pomáhározhodnoutseodal?ímkrokuvedoucímuk?e?ení.Vyvěrrozvrhusnejmen?ímpo?temkonflikt?,kterybudedáleupravovántak,abydo?loknalezenívyhovujícíhorozvrhu12O?ekáváníoduměléinteligenceP?edpovědiHerbertaSimonaaAllenaNewella(HeuristicProblemSolving,1958),?edo10letsepo?íta?stanesvětovym?achovym?ampiónem,po?íta?objevíd?le?itynovymatematickyteorém,po?íta?ebudoukomponovathudbup?ijímanoudob?ekritikou,vět?inateoriívpsychologiibudeveforměpo?íta?ovychprogram?.AndrewNg(?ínsko-americkypo?íta?ovyvědeczabyvajícísevylep?ovánímlidskych?ivot?pomocíUI)Pokudtypicky?lověkdoká?evykonatmentálníúlohuzaméněne?sekundup?emy?lení,doká?emejipravděpodobněautomatizovatmetodamiUIbu?toji?nynínebovblízkébudoucnosti./2016/11/what-artificial-intelligence-can-and-cant-do-right-now13Typickáúloha?e?enávUIProblém8královenExistujezp?sob,jakrozmístit

8královenna?achovnicitak,abyse?ádnédvěznichnemohlyvzájemněnapadnout?14Tě?kyproblémproUIProblémneúplné?achovniceExistujezp?sob,jakumístitkostkydominana?achovnicitak,abybylazakrytáv?echnapole?achovniceakostkydominasenep?ekryvaly?Lidéúlohu?e?ísnadno,alejeproněobtí?néúlohupopsatformálně.15OmezeníuměléinteligenceDavidHilbert(1862–1943)aKurtG?del(1906–1978)G?del?vteorémneúplnosti(1931)Bezespornostformálníhosystémunelzeuvnit?tohotosystémudokázat,proto?evněmmohoubyttvrzenísautoreferencí–logicképaradoxytypuparadoxulhá?e:Tototvrzeníjenepravdivé.Některéúlohynelzealgoritmizovat.ProblémzastaveníalgoritmuNelzerozhodnout,zdasealgoritmusvkone?ném?asezastaví.Tykásetoopětalgoritm?odkazujícíchsesamynasebe.Teorieslo?itosti(NP-completeness,1971)Některéproblémylzealgoritmizovat,alevypo?etnelzeprakticky(napo?íta?i)dokon?it,proto?ebychomsenedo?kali.RogerPenrose(knihyTheEmperor‘sNewMind,ShadowsoftheMind)Nemusíbytmo?nédokonalesimulovatbiologickouinteligencipomocípo?íta??,proto?emo?nápracujesvyu?itímjev?(patrněkvantovych),kteréneznámeaneumímenapodobit.16HrozbyuměléinteligenceTechnologickásingularitaHypotéza,?evyvinutíumělésuperinteligencezrychlítechnologickypokrok,co?budemítnep?edvídatelnyvlivnalidskouspole?nostExisten?nírizikavyvojeuměléinteligenceKniha?Superinteligence“NickaBostromaCíleUIbymělybytpe?livězvoleny,abyUInezni?ilalidstvop?ijejichplnění.P?íkladBostromdefinujesuperinteligencijakoumělevytvo?enyintelektp?evy?ujícílidskyintelektvev?echaspektechv?etněkreativity,obecnémoudrostiasociálníchdovedností./blog/articles/ai-quotes-from-some-of-the-worlds-top-minds//bizchina/tech/2017-07/28/content_30278816.htmLidévnímajícíUIjakohrozbuElonMusk,StephenHawking,GeoffreyHinton,JamesCameronLidésp?eva?ujícímnázorem,?eUIlidstvupom??eMarkZuckenberg,AndrewNgDnesnásneohro?ujíschopnostiUIaleto,jakjezneu?ívánalidmi.autonomnízbraňovésystémysystémysrozpoznánímtvá?ípou?ívanépromasovésledovánílidísystémyrozpoznávajícíchovánílidínainternetuvyu?itelnéprohodnocenílidíChatbotynasociálníchsítíchovlivňujípolitickénázory.Neuronovésítěmohounesprávněklasifikovatspeciálněupravenyvstup(obrázky,text,audio)(Adversarialattacks).Lidémohoubytuvedenivomylaudiemnebovideemtypudeepfake.Vlastníciautorskychprávkdíl?m,nakterychseUIu?í,zatímzatonedostávajíodměnu.17G?del?vteorémneúplnostiVka?démaxiomatickémmatematickémsystémuschopnémdefinovatmno?inup?irozenych?íseljsouvětynedokazatelnépomocíaxiom?tohotosystému.P?íkladteorému1=2D?kazteorému:Kdy?a=b,a≠0,b≠0,potomplatítakédvěnásledujícírovnosti:a2–b2=(a–b)?(a+b),a2–b2=a2–ab.Aztěchtorovnostílzeodvoditnásledujícítvrzení:a2–ab=(a–b)?(a+b)a?(a–b)=(a–b)?(a+b)a=a+ba=a+aa=2a1=2Pravdivostsedáově?itjenpomocíznalostíp?esahujícícharitmetikuoperujícísp?irozenymikone?nymi?ísly.18TheLogicTheorist–prvníprogramsumělouinteligencíAllenNewell,J.C.ShawaHerbertSimonvCarnegieInstituteofTechnology,nyníCarnegieMellonUniversity,vroce1955Hledallogickéd?kazyzknihyPrincipiaMathematica(BertrandRussellaAlfredNorthWhitehead,1910).Vyu?ívalmentálnípostupylidskychexpert?.kognitivnívědaProimplementaciprogramuLogicTheoristnapo?íta?i,titot?ibadatelévyvinuliprogramovacíjazykIPL,p?edch?dcejazykaLisp.19Programovacíjazykyúkolyjakozpracováníp?irozenéhojazyka,reprezentaceznalostínebodokazováníteorém?vy?adovalyspeciálníjazykprozpracovánísymbolickychdat.Lisp(JohnMcCarthy,USA,1958)funkcionálníparadigma/zpracováníseznam?Programseskládázfunkcísvno?enymifunkcemi.Dataaprogramyjsoureprezentoványstejně:seznamem.(+123)jejednakseznam4atom?azároveňfunkceshodnotou6.Programm??eslou?itjakodataprojinyprogram!Mocnávlastnostdovolujícíflexibilníaproduktivnípsaníprogram?.Prolog(AlainColmerauer,Evropa,1972)deklarativníparadigma/logicképrogramováníProgramseskládázfakt?apravidel.Programátorpopí?e(deklaruje)problém.P?eklada?znichvydedukujenováfakta.Programátornepí?ealgoritmuspro?e?ení.Diferencovatelnéprogramovánínovéparadigmaumo?ňujícíprogram?mprostrojovéu?eníměnitsvoustrukturupodledatpomocínovychp?eklada??odkazy:medium1,medium2,medium3,towardsdatascience20ProgramysesymbolickouumělouinteligencíTheGeneralProblemSolver(1957)?e?ilformalizovanésymbolicképroblémy,nap?íkladmatematickéd?kazya?achy.TheGeometryTheoremProver(1958)Dokazovalteorémypomocíexplicitněreprezentovanychaxiom?.SAINT(SymbolicAutomaticINTegrator)Integrálnípo?et(1961)ANALOGY(1963)ObrázekAmávztahkobrázkuBjakoobrázekCkobrázkuD.IQtestyseu?ívajíkmě?eníinteligencelidí.Po?íta?elzenaprogramovattak,abyvIQtestechexcelovaly.Aletysaméprogramybybylyvreálnychsituacíchhloupé.21Zpracováníp?irozenéhojazykaSTUDENT(1964,1967)?e?ilslovníúlohyzalgebry.SIR(SemanticInformationRetrieval,1968)?etljednoduchévětyaodpovídalnaotázky.ELIZA(1965)Simulovalapsychoterapeuta.TLC(TeachableLanguageComprehender)(1969)?etltextavytvá?elznějsémantickousí?.SUR(SpeechUnderstandingResearch)(1971)5-tiletyplánagenturyARPA(dnesDARPA)navyzkumrozpoznáníspojitémluvené?e?i22ExpertnísystémyPat?ídosymbolickéuměléinteligence.Pou?ívajímno?inupravidelaheuristiku.MACSYMA(MIT,1968-1982)Provádělsymbolickématematickévypo?ty.DENDRAL(SRI,1965)Identifikujechemikálie.MYCIN(SRI,EdwardShortliffe,1974)Diagnostikovalinfek?nínemocizkrve.Pokra?ovatelé:EMYCIN,PUFF,INTERNIST-CADUCEUS23Komer?níexpertnísystémyPROSPECTOR(SRI,1974–1983)Analyzujegeologickádata.Hledálo?iska.XCON–eXpertCONfigurer(CMU,1978)Konfigurovalpo?íta?e?adyVAXfirmyDEC.TEIRESIAS(SRI,RandallDavis,1976)KnowledgeAcquisitionSystem(KAS)Získáváznalostiodlidskychexpert?.Vytvá?íznalostíbázeproexpertnísystémy.24RobotikaMarvinLeeMinsky(*1927)Freddy(UniversityofEdinburgh,1973)SHAKEY(SRI,1969)SHRDLU(MIT,TerryWinograd,1970)blocksworlds(MIT,1970)Robotmámanipulovatsestavebnímikostkamipodleinstrukcí.po?íta?ovéviděníporozuměníp?irozenémujazykuplánování25PrvníuměléneuronovésítěWarrenMcCullochaWalterPittsModeluměléhoneuronu(1943)Neuronreprezentujefunkce.DonaldOldingHebbPravidloprou?eníneuronovésítě(1949)MarvinMinskyaDeanEdmondspostaviliprvnípo?íta?sneuronovousítí.SNARC(1951)26Dal?íuměléneuronovésítěFrankRosenblattPerceptron(1957)jednovrstvásí?ajejípravidlou?eníumo?ňujícíjínau?itselineárněseparabilnífunkceBernardWidrowaMarcianTedHoffminimalizace?tvercechybysítěDeltarule(pravidlou?eníneuronovésítě)ADAptiveLINEarSystemsorneuronsorADALINEs(1960)MADALINEs(1962)vícevrstvéverzeADALINEs27KritikaneuronovychsítíKniha?Perceptrons“(MarvinMinskyaSeymourPapert,1969)Kdy?sejednovrstvéneuronovésítětypuPerceptronneumínau?itfunkciXOR(tajelineárněneseparabilní),taksetonenau?íanivícevrstvésítě.Financovánívyzkumuneuronovychsítítímbylodopo?átku80.let20.stoletízastaveno.VícevrstvéneuronovésítěsefunkciXORalenau?itmohou.Jenjet?ebanajítsprávnyalgoritmusprojejichu?ení.28Vzk?í?eníneuronovychsítíHopfieldovasí?(JohnHopfield,1982)Umísenau?itněkolikobrázk?(vzor?).Self-OrganizingMap(SOM)(TeuvoKohonen,1982)Umíseu?itbezdozoru.(unsupervisedlearning)Backpropagation(ArthurBrysonaYu-ChiHo,1969)algoritmusu?enívícevrstvéneuronovésítěVy?aduje,abyneuronysítěnemělyostrypráh.Proto?ebylnepov?imnut,bylpotomněkolikrátznovuobjevenv70.a80.letech20.stoletíapopularizovánvroce1986.NETtalk(TerrySejnowskiaCharlesRosenberg,1986)Vícevrstváneuronovásí?,kteráseu?ilaanglickouvyslovnostaumělazobecňovat.Pou?ívalabackpropagation.29Sou?asnostneuronovychsítíNeuronovésítěsmno?stvímvrstevaneuron?pou?ívanéod80.let20.stoletímělyproblémysu?ením.Odroku2006seda?ínacházetzp?sobytrénovánívelkychneuronovychsítí,kteréseumíu?itvkvalitěsrovnatelnés?lověkem.Hlubokéu?ení(DeepLearning)neuronovésítěsvět?ímmno?stvímvrstevDeepBeliefNetworkJejívrstvyjemo?nétrénovatodděleněu?enímbezdohledu.vícevrstváneuronovásí?u?ícísepomocíbackpropagationJejívariantoujekonvolu?níneuronovásí?prorozpoznáváníobrázk?.Hlavnímcílemjedosa?eníschopnostiextrahovatznakyrozpoznávanéhoobjektunar?znychúrovníchabstrakce.Vstupemdoprvnívrstvysítějsoupixely,nadal?íchvrstváchjsourozpoznányhrany,obrysy,?ástiobjektu,navystupnívrstvějeur?endruhobjektu.R?znéúrovněabstrakcejsou?e?enyvr?znychvrstváchsítě.Sí?sip?idělujeúrovněabstrakcesvymvrstvámsama.Ilustrujetop?edná?ka

pr?kopníkahlubokéhou?eníYoshuaBengio.P?edpokladyexistencevelkéhomno?stvídatatrénovacíchdatabází,nap?íklad:obrázkyspopisem,conanichjetextyajejichp?ekladydor?znychjazyk?distribuovanévypo?ty(nap?.cloud),vět?ívypo?etnísílaCPU,vyu?itíGPUKritikaGeoffreyHinton

?ekl"Mělibychomtozahoditaza?ítznovu."Lidénepot?ebujítolikdatjakou?enísdohledem.30Sou?asnéaplikaceneuronovychsítíZpracováníp?irozenéhojazyka(nap?íkladIBMProjectDebater)Generováníobrázk?nazákladějinychobrázk?nebotextualgoritmyspole?nostíGoogleaFacebookalgoritmusspole?nostiOpenAIKomponováníhudbyspomocístrojovéhou?enínap?íkladneuronovásí?CoconetnatrénovanánahudběJ.S.BachaZpětnovazebníu?ení(DeepReinforcementLearning)?e?í