Архитекторы интеллекта. Вся правда об искусственном интеллекте от его создателей

Стюарт Рассел

Профессор электротехники и computer science. директор Center for Intelligent Systems при Калифорнийском университете в Беркли

Стюарт Рассел известен как один из ведущих разработчиков ИИ. Является соавтором учебника по ИИ «Искусственный интеллект. Современный подход»[9], который в настоящее время используется более чем в 1300 колледжах и университетах в 118 странах. Получил степень бакалавра физики в Уодхэм-колледже Оксфордского университета и докторскую степень в области computer science в Стэнфорде. Занимался исследованиями на различные темы, связанные с ИИ, такие как машинное обучение, представление знаний и компьютерное зрение. Имеет многочисленные награды, в том числе Международной объединенной конференции по ИИ (IJCAI). Является членом Американской ассоциации содействия развитию науки, Ассоциации по продвижению ИИ (AAAI) и Ассоциации вычислительной техники (ACM).

Мартин Форд: Вы написали учебник по ИИ, поэтому мне было бы интересно услышать, как вы определяете некоторые ключевые термины. Что входит в понятие ИИ? Какие проблемы информатики относятся к нему? Как ИИ связан с машинным обучением?

Стюарт Рассел: Я дам вам, скажем так, стандартное определение, которое приведено в нашей книге и в настоящее время общепризнано: «сущность разумна настолько, насколько правильно она поступает». Это означает, что ее действия должны приводить к поставленным целям. Определение относится как к людям, так и к машинам. Если разложить идею правильного поведения на составляющие и исследовать, окажется, что система ИИ должна уметь постигать, видеть, распознавать речь и действовать.

Еще требуется умение видеть суть вещей. Невозможно успешно функционировать в мире, о котором вам ничего не известно. Понять, каким образом мы осознаем различные вещи, помогает такое научное направление, как представление знаний. В его рамках изучаются способы внутреннего хранения данных, с последующей их обработкой алгоритмами формирования рассуждений, такими как алгоритмы автоматического логического вывода и вероятностного вывода.

Машинное обучение всегда было частью науки об ИИ. По сути, это развитие корректного поведения на базе предшествующего опыта.

М. Ф.: Еще дайте, пожалуйста, определения нейронным сетям и глубокому обучению.

С. Р.: Одна из стандартных методик машинного обучения – это обучение с учителем. Системе ИИ дается набор примеров какого-то понятия, снабженных описаниями и метками. Представьте фотографию с подписью, которая указывает, что это изображение лодки, далматинца или чашки с вишнями. Цель обучения состоит в поиске параметра или гипотезы, которые позволят классифицировать изображения в целом. Так мы пытаемся научить ИИ предсказывать, как могут выглядеть другие изображения тех же объектов.

Гипотезу или параметр можно представить в виде нейронной сети – схемы, состоящей из набора слоев. Входом в нее могут быть значения пикселов на фотографиях далматинцев. В процессе их распространения по схеме на каждом уровне вычисляются новые значения. На выходе из нейронной сети мы получаем распознавание объекта. И мы надеемся, что если подать на вход изображение далматинца, то после прохождения значений всех пикселов через все слои нейронной сети индикатор далматинца будет иметь высокое значение, а индикатор чашки с вишнями низкое. В этом случае можно сказать, что нейронная сеть правильно распознала объект.

М. Ф.: А как заставить нейронную сеть распознавать объекты на изображениях?

С. Р.: Для этого и нужен процесс обучения. Его алгоритмы настраивают весовые коэффициенты всех связей таким образом, чтобы на примерах сеть запоминала правильные ответы. При определенном везении сеть начинает распознавать объекты и на новых, не входящих в обучающий набор изображениях.

Глубокое обучение – это обучение многослойных нейронных сетей. Формально минимального требования к глубине сети не существует, но двух- или трехуровневые сети, как правило, не считаются глубокими. Некоторые сети могут насчитывать более тысячи слоев. В них преобразование, происходящее между входом и выходом, можно представить как композицию более простых преобразований, происходящих на отдельных уровнях. Предполагается, что наличие множества уровней облегчает поиск обобщающих параметров благодаря установлению весовых коэффициентов всех связей.

Мы только подходим к теоретическому пониманию того, в каких случаях и почему глубокое обучение дает верные результаты. По большому счету все происходящее до сих пор выглядит для нас как магия. Кажется, что изображения, звуковые сигналы и речь, подаваемые на вход глубокой сети, обладают каким-то свойством, помогающим вычленить из них нужный признак. Но пока не ясно, каким.

М. Ф.: Может сложиться впечатление, что ИИ – это синоним глубокого обучения. Это не так?

С. Р.: Приравнивать глубокое обучение к ИИ – ошибка, потому что умение отличать далматинцев от ваз с вишнями – это малая часть требований к эффективному ИИ. Программы AlphaGo и AlphaZero привлекли внимание СМИ к глубокому обучению, но на самом деле это гибрид классического ИИ, который использует метод поиска, с алгоритмом глубокого обучения, который оценивает каждую игровую позицию. Хотя умение отличать хорошую позицию от плохой в го ключевое, программа не смогла бы сыграть на уровне чемпиона мира только в результате глубокого обучения.

По такому же принципу работает система беспилотного автомобиля. На дороге то и дело возникают ситуации, разрешение которых должно происходить по классическим правилам, но в то же время нужно предугадывать возможную реакцию других участников движения, оценивать последствия.

Восприятие – это важный компонент ИИ, который вполне адекватно удается реализовать через глубокое обучение, но для создания системы ИИ требуется множество других способностей различного типа. Особенно это касается действий, растянутых во времени, таких как поездка в отпуск, или сложных – строительство завода. Такие виды деятельности невозможно организовать, имея только систему типа «черный ящик» с глубоким обучением. Иначе алгоритму глубокого обучения нужно будет продемонстрировать все способы, которые когда-либо применялись для строительства. Научится ли система после этого строить заводы? Нет. Во-первых, таких данных не существует, а если бы они и были – нет смысла строить заводы таким образом.

Для строительства нужны специальные знания. Умение планировать. Знание свойств материалов. Чтобы решать долгосрочные и сложные задачи, можно создать системы ИИ, но глубокое обучение тут не поможет.

М. Ф.: Есть ли достижения в сфере ИИ, которые можно считать прорывом?

С. Р.: Хороший вопрос. Дело в том, что многие достижения, о которых активно говорили в СМИ, это не концептуальный прорыв, а всего лишь демонстрация. Вспомните хотя бы победу суперкомпьютера Deep Blue над Каспаровым. По сути, речь шла о демонстрации алгоритмов, разработанных тридцатью годами ранее и постепенно совершенствовавшихся на более мощном оборудовании. Но прорыв заключался в особенностях шахматной программы. В ней интересны и способ прогнозирования, и альфа-бета-алгоритм, сокращающий объем поиска, и некоторые из методов проектирования функций оценки. В итоге, как это часто бывает, СМИ назвали прорывом то, что им не является.

Также и сегодня. Вспомните отчеты о восприятии и распознавании надиктованной речи, заголовки в газетах о точности понимания текста на уровне человека или еще точнее. Но все эти впечатляющие практические результаты – только демонстрация прорывов, произошедших в 1980–1990-х гг.

Сейчас к более старым достижениям прибавлены современные методы проектирования, огромные наборы данных, многоуровневые сети и новейшее оборудование. Есть интерес к ИИ. Но обсуждаются не прорывы.

М. Ф.: Можно ли считать примером прорывной технологии программу AlphaZero от DeepMind?

С. Р.: Это интересная программа. Но нет ничего удивительного в том, что программное обеспечение для игры го смогли использовать для игры в шахматы и сеги на уровне чемпионов мира.

Тот факт, что программа AlphaZero менее чем за сутки научилась играть на сверхчеловеческом уровне в три разные игры, используя одно и то же программное обеспечение, безусловно, вызывает волнение. Но это всего лишь подтверждает, что если вы четко понимаете класс задачи, особенно детерминированной, если есть два игрока, делающих ходы по очереди, а игра идет по известным правилам и за ней можно наблюдать, то решением может стать хорошо спроектированный класс алгоритмов ИИ, позволяющих обучать функции оценки и использовать классические методы управления поиском.