Richard Hamming: Capítulo 7. Inteligência Artificial - II

"O objetivo deste curso é prepará-lo para o seu futuro técnico."

Oi Habr. Lembre-se do impressionante artigo “Você e seu trabalho” (+219, 2442 favoritos, 389k leituras)?

Portanto, Hamming (sim, sim, códigos de Hamming com auto-verificação e auto-correção) tem um livro inteiro escrito com base em suas palestras. Estamos traduzindo, porque o homem está falando de negócios.

Este livro não é apenas sobre TI, é um livro sobre o estilo de pensamento de pessoas incrivelmente legais. “Isso não é apenas uma carga de pensamento positivo; descreve condições que aumentam as chances de fazer um ótimo trabalho. ”

Já traduzimos 23 (de 30) capítulos. E estamos trabalhando em uma edição em papel.

Capítulo 7. Inteligência Artificial Artificial - II

Neste livro, abordamos principalmente a questão dos benefícios dos computadores no campo intelectual, e não no mecânico, por exemplo, na fabricação. No campo da mecânica, os computadores nos permitem produzir produtos melhores, preferidos e mais baratos. Em algumas áreas, essa ajuda é muito significativa; para voos para a lua, seria difícil fazer muito sem computadores. A IA pode ser considerada como um complemento à robotização - refere-se principalmente ao lado intelectual de uma pessoa, e não ao físico, embora, é claro, ambas as partes interajam estreitamente em muitos projetos.

Vamos voltar ao início da discussão e reexaminar os componentes da máquina e do homem. Tanto a máquina como o homem são compostos de átomos e moléculas. Tanto a máquina como o homem são compostos de peças básicas; máquinas, entre outras coisas, possuem dispositivos de acumulação e comutação (válvulas), e uma pessoa é composta de órgãos. As máquinas possuem grandes estruturas, blocos aritméticos, memória, unidades de controle, dispositivos de entrada e saída, enquanto uma pessoa consiste em ossos, músculos, vasos sanguíneos, sistema nervoso, etc.

Vamos considerar alguns aspectos com mais atenção. Sabe-se que em grandes sistemas podem ocorrer novos efeitos. Por exemplo, acredita-se que não haja atrito entre as moléculas, mas em grandes sistemas esse efeito é detectado - esse é um efeito que se manifesta quando pequenas partes são organizadas em um grande sistema.

Vale a pena notar que, quando um engenheiro desenvolve um dispositivo idêntico ao existente na natureza, ele o faz de maneira diferente. Por exemplo, temos aviões, geralmente com asa fixa, enquanto os pássaros batem as asas. Também fizemos um pouco diferente: os aviões definitivamente voam mais alto e mais rápido que os pássaros. A natureza não inventou a roda, e o homem a usa em muitos dispositivos. Nosso sistema nervoso é relativamente lento, transmite sinais a uma velocidade de várias centenas de metros por segundo e os sinais são transmitidos aos computadores a uma velocidade de cerca de 300.000 quilômetros por segundo.

Em terceiro lugar, antes de discussões adicionais sobre a IA, observamos que o cérebro humano consiste em muitos componentes que são conectados entre si pelos nervos. Queremos definir o pensamento como um certo processo que o cérebro humano pode executar. As explicações de falhas passadas no pensamento de programação em máquinas consistiam no tamanho insuficiente das máquinas, em sua velocidade, etc. Alguns começaram a acreditar que, se o carro for grande o suficiente, ele pensará automaticamente! Lembre-se, parece que o problema é escrever o programa certo, e não construir uma máquina grande, um novo efeito aparecerá nesse programa - pensando em detalhes que não pensam! Na verdade, é só isso que pensa! Isso não é algo isolado, mas um artefato de um grande sistema.
Voltar para aplicativos de IA. Existe um programa para provar teoremas geométricos estudados no curso da geometria clássica. Foi solicitado ao programa que provasse o conhecido teorema "Se dois lados são iguais em um triângulo, então seus dois ângulos são iguais", veja a fig. 7.1



Você provavelmente está tentando reduzir pela metade o canto superior, provar a semelhança dos dois triângulos e deduzir a igualdade dos dois ângulos disso. Alguns podem dividir o terceiro lado do triângulo ao meio, desenhar uma linha no canto oposto e também chegar à conclusão de semelhança. A prova que o programa deduziu não usou construções adicionais. Ao comparar os triângulos ABC e CBA, chegou-se a uma conclusão sobre auto-similaridade e igualdade de ângulos.
Alguém achará essa prova elegante, correta e inesperada. Talvez as pessoas que escreveram o programa para provar os teoremas não o conhecessem, ele não é amplamente conhecido, embora seja discutido nas notas de rodapé dos livros de geometria. Alguém disse que o programa mostrou “originalidade”, “novidade” que não foi incorporada a ele pelos desenvolvedores, “criatividade” e outras qualidades notáveis.

Uma análise mais aprofundada mostra que os programadores criaram um algoritmo segundo o qual o programa tenta primeiro provar o teorema e depois constrói linhas adicionais. Se você fosse ensinado a fazer o mesmo, muitos de vocês achariam essa evidência elegante? Assim, esta prova foi programada. Como observei anteriormente, como é um curso de geometria como não carregar provas em programas de treinamento? Não significativo. Isso se aplica às pessoas, mas para a máquina basta baixar o programa uma vez e você não precisa mais repetir e repetir sem parar, e ainda assim esquecer algo!

O programa de xadrez de Samuel mostrou originalidade quando venceu o campeão do estado de vhecker, fazendo um movimento inesperado? Caso contrário, você pode dizer que tem originalidade? Qual deve ser o teste para separá-lo do programa de computador?
Alguém pode argumentar que o programa de xadrez aprendeu, e o programa para provar os teoremas mostrou "criatividade", "originalidade" ou algo mais. Estes são apenas alguns exemplos de tais programas escritos. É difícil provar que um programa declarou propriedades; assim que o programa executa algo, isso se correlaciona imediatamente com a etapa do algoritmo incorporado nele, mesmo que números aleatórios sejam inseridos no programa. Assim, obtém-se um paradoxo: o próprio fato da existência do programa confirma que é um determinado processo mecânico e nega as manifestações de outras propriedades. Deste ponto de vista, uma máquina nunca demonstrará que é mais do que uma "máquina" no sentido clássico; não há como demonstrar, por exemplo, que uma máquina pode "pensar".

Os defensores da IA ​​rígida acreditam que uma pessoa é uma máquina e, portanto, todas as ações humanas possíveis na esfera intelectual podem ser copiadas por uma máquina. Como observei anteriormente, quando uma máquina demonstra certas propriedades, a maioria dos leitores acredita automaticamente que essas propriedades não são manifestações de características humanas. Duas perguntas surgem imediatamente. Primeiro, isso é verdade? Em segundo lugar, qual é a sua confiança de que não é apenas um conjunto de moléculas em um campo de energia, mas o mundo inteiro é apenas uma molécula orbitando em torno de outra molécula? Se você acredita em algumas forças místicas do outro mundo, como elas afetam o movimento de moléculas e, se não, de que maneira elas afetam nosso mundo? Os físicos descreveram todas as forças existentes na natureza, ou ainda existem forças inexploradas? Esta é uma pergunta muito difícil. (Atualmente, 1994, acredita-se que o Universo seja 90-99% composto da chamada matéria escura, da qual apenas a capacidade de atração gravitacional é conhecida.

Nos voltamos para a consideração de aplicativos de computador no campo da cultura. No início da revolução dos computadores, Max Matthew e John Pierce, do Bell Telephone Laboratory, estudaram a geração de sons de computadores. Como ficou claro mais tarde, a frequência de amostragem é determinada pela frequência máxima do som reproduzido. As pessoas podem ouvir sons de até 18 kHz e apenas em tenra idade, enquanto os adultos falam ao telefone e reconhecem o som a uma frequência inferior a 8 kHz. A quantização de uma faixa de música de áudio não oferece grandes oportunidades. A sequência de reprodução de "música" é a seguinte: o computador calcula os valores da trilha sonora em cada intervalo de tempo, apresenta esse valor na forma de tensão e aplica um filtro de suavização. Um tom puro é um sinusóide simples. A combinação de frequências determina o instrumento e sua característica “som” (aumento da força do som no início e notas e atenuação no final). Usando várias ferramentas de software, é possível obter várias notas e músicas gravadas para reprodução posterior. Com isso, não é necessário criar música em tempo real, o computador pode reproduzir música na velocidade com a qual é necessário, não necessariamente constante, a velocidade real é alcançada após a edição e reprodução no dispositivo de áudio.

Por que estamos falando apenas de tocar notas? Por que não ensinar seu computador a fazer música? Afinal, existem muitas regras para compor músicas. Pesquisadores da possibilidade de gerar som ensinaram computadores a compor músicas usando essas regras e introduzindo a aleatoriedade em um gerador de números aleatórios. Agora existem computadores que podem tocar e compor músicas; muitas faixas semelhantes são reproduzidas no rádio e na TV. Essa abordagem é mais barata, mais controlada e permite criar sons que nenhum instrumento musical existente produz. Qualquer som de uma faixa de música pode ser criado por um computador.

Os computadores suportam tocar e fazer música. Com exceção de pequenos detalhes (frequência de amostragem, o número de níveis de quantização que podem ser aumentados pelo custo), os compositores agora têm acesso para ouvir quaisquer sons que possam existir em qualquer frequência, em qualquer combinação, em qualquer andamento e volume. De fato, "a melhor qualidade de música gravada" é digital. Não haverá melhorias técnicas significativas nessa área no futuro. Muitos possuem tocadores digitais e reproduzem um som muito melhor que os tocadores analógicos antigos.

As máquinas ajudam o compositor a ouvir a música composta mais rapidamente (quase instantaneamente). Anteriormente, o compositor costumava esperar anos até se tornar famoso, e sua música começou a soar do palco, e não apenas em sua imaginação. Agora, os compositores podem criar novas direções rapidamente. Ao ler uma revista sobre música para computador, tive a impressão de que os compositores modernos usam e personalizam amplamente os programas de computador e que existem muitas maneiras de criar música junto com a máquina.

Os condutores têm mais oportunidades. Anteriormente, ao gravar música, o maestro tentava melhorar os músicos, geralmente a gravação final era obtida a partir de cortes de várias gravações, diferentes microfones. Agora, o condutor pode obter exatamente o registro que deseja com uma precisão de milissegundos, no tom desejado e levando em consideração conceitos individuais sobre a qualidade do som de um instrumento específico. No final, os músicos nem sempre executam a mesma passagem (parte de uma peça de música) todas as vezes perfeitamente.
Continuamos a considerar a influência dos computadores, como eles nos devolvem do mundo das coisas para o mundo das idéias, como eles complementam e expandem as capacidades das pessoas.

Um aspecto da IA ​​em que estou interessado é o que uma pessoa e um computador podem fazer juntos, e não deve haver concorrência entre eles. Obviamente, os robôs substituem muitas pessoas em termos de trabalho rotineiro. De fato, os robôs realizam um trabalho de rotina muito melhor, enquanto descarregam o tempo das pessoas para tarefas mais "humanas". Infelizmente, muitos não estão prontos para uma competição com carros - muitos não podem fazer outra coisa senão este ou aquele trabalho de rotina. Existe uma crença generalizada de que, com o treinamento adequado, as pessoas poderão competir com os robôs. No entanto, duvido que seja possível pegar, por exemplo, mineradores e transformá-los em programadores úteis. Eu tenho algumas estimativas sobre a porcentagem de pessoas que podem se engajar em programação no sentido clássico; Obviamente, se você considera que a interação com um caixa eletrônico ou telefone está programando (a inserção de dados de uma pessoa afeta o programa executável), muitos podem ser chamados de programadores. Mas se a programação é considerada a atividade clássica da análise cuidadosa, uma especificação detalhada, então há uma grande dúvida sobre a porcentagem de pessoas que podem competir com um computador em pé de igualdade.

O uso de computadores levou a uma diminuição no número de empregos e a criação de novos, é difícil dizer por que mais. Mas é muito claro que, em média, surgiram mais empregos de alto nível e muitos empregos de baixo nível desapareceram. Mais uma vez, alguns acreditam que, no futuro, a maioria das pessoas poderá estar preparada para um trabalho de alto nível, parece-me que essa opinião não é comprovada.

Além dos programas no campo de jogos, geometria, música, havia programas no campo da álgebra: eles são mais "gerenciáveis" do que os programas "únicos" e dependem da interação com uma pessoa em um estágio ou outro. Curiosamente, acabou sendo possível criar um programa "único" no campo da geometria e impossível no campo da álgebra. Um dos problemas não resolvidos é a simplificação de expressões. Ao estudar álgebra, você pode não ter percebido que não havia regras claras para “simplificação” para a ação “simplificar expressão”; e se o fizessem, então essas regras eram obviamente complexas. Por exemplo, acredita-se que a expressão



não pode ser simplificado, mas a expressão



é possível!

Usamos constantemente a palavra "simplificar", mas seu significado depende do que vamos fazer a seguir. Por exemplo, se durante os cálculos você pretende integrar ainda mais, você quebra a expressão em pequenas partes, combinando-as em um trabalho ou relacionamento conveniente.

Um programa similar “humano” para a síntese de compostos químicos também foi desenvolvido. Acabou sendo muito útil, pois calculou: (1) possíveis rotas de síntese, (2) custo, (3) tempo necessário para a reação, (4) rendimento efetivo do composto sintetizado. Assim, este programa ajuda a descobrir muitas maneiras diferentes de sintetizar novos compostos ou redescobrir os antigos, devido a mudanças no custo das matérias-primas necessárias.

Máquinas substituíram a aparência não confiável de uma pessoa através de um microscópio durante a maioria dos exames médicos. Na maioria dos casos, o uso de métodos de máquina é mais rápido, mais confiável e mais barato. Talvez as máquinas possam diagnosticar mais e, assim, substituir os médicos. De fato, neste caso, a máquina provavelmente será diagnosticada mais rapidamente do que o médico! Essa idéia não é novidade: foram vendidos kits para o autodiagnóstico de certas doenças. Essa abordagem é simplesmente uma melhoria no kit de autodiagnóstico e uma maneira de prescrever um plano de tratamento.

Os médicos são humanos, portanto, não são confiáveis. Freqüentemente, no caso de doenças raras, o médico pode primeiro encontrar essa doença, mas você pode inserir descrições de todas as doenças na máquina e ela nunca as esquecerá. Com base nos sintomas, a máquina pode fazer um diagnóstico com alguma probabilidade ou prescrever testes adicionais para diagnóstico adicional. A longo prazo, a máquina, levando em consideração a probabilidade de diagnósticos (que podem ser corrigidos durante epidemias), pode realizar melhores “admissões de pacientes” do que médicos de média ou alta qualificação. Ao mesmo tempo, não esqueça que um médico pode tratar fisicamente um número limitado de pessoas.

Entre outros, um dos principais problemas é legal. A lei perdoa os médicos quando eles cometem um erro, se eles agiram, na linguagem jurídica, "com a devida diligência" - eles são apenas pessoas. Mas quem será o culpado por um erro de máquina? Um carro? Programador Especialistas que formaram as regras? Quem articulou essas regras com mais detalhes? Aqueles que os colocam em algoritmos? Ou quem os programou? No caso de um diagnóstico incorreto feito pela máquina, é possível realizar uma análise detalhada de todo o programa; essa análise não pode ser realizada em termos de tomada de decisão errada pelo médico. Acredito que, no futuro, haverá muitos programas auxiliares para o diagnóstico por um médico, mas por muito tempo sempre haverá uma pessoa entre o paciente e a máquina. Há algum crescimento nos programas que possibilitam o diagnóstico por conta própria, mas surgem questões legais para esses programas.

Por exemplo, duvido que o paciente tenha a oportunidade de escrever de forma independente (por meio do programa) uma prescrição dos medicamentos necessários sem a participação de um médico. Você provavelmente notou que em todas as licenças de software distribuído ele está isento de qualquer responsabilidade, enfatizo novamente, de qualquer responsabilidade! Nesta área, o principal problema será legal, não de engenharia.

Nos hospitais modernos, você pode ver a grande penetração de máquinas no campo da medicina: a medicina é muito agressiva, use os recursos das máquinas para melhorar o desempenho, reduzir custos, melhorar a precisão e a velocidade. Nos hospitais, as máquinas mantêm registros de finanças, horários e mantêm registros; até médicos particulares começaram a trabalhar com o uso de várias máquinas. Até certo ponto, as autoridades federais são as responsáveis ​​por isso, o que as obriga a conduzir correspondências burocráticas eletrônicas.

Em muitos hospitais em enfermarias de terapia intensiva e outros, monitores de computador são instalados, se necessário.Os carros não se cansam, respondem rapidamente, transmitem instantaneamente um sinal para o posto de enfermagem, se necessário. É duvidoso que a enfermeira possa desempenhar constantemente as tarefas que realiza em conjunto com o monitor.

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(https://en.wikipedia.org/wiki/James_Robert_Slagle) . , . MIT , , . , , , , . , , . , , .

Computadores em forma de robô invadiram as linhas de produção de mercadorias complexas, como tablets, etc. Agora os computadores são montados por robôs controlados por outros computadores, os chips em circuitos integrados são projetados principalmente por computadores controlados por humanos. Nenhuma mente humana pode organizar qualitativamente milhões de transistores em um chip, esta é uma tarefa sem esperança. Definitivamente, existe um certo grau de inteligência artificial no programa de design. Em áreas limitadas onde não há acidentes, os robôs são eficazes, mas onde há eventos inesperados, os robôs podem enfrentar sérios problemas. Uma resposta rotineira a um evento não rotineiro pode levar a um desastre.

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A experiência é uma confirmação de que o conhecimento está contido nas fontes de eventos aleatórios e você pode extraí-los se escrever o programa correto para “reconhecer” as informações. Por exemplo, mais cedo ou mais tarde, uma nova teoria física surgirá de um fluxo de ruído e você poderá detectá-lo se filtrar o fluxo de números aleatórios! Essa lógica é inegável - é difícil acreditar em tal realidade! A verdade é que nem sempre você pode reconhecer "informações", mesmo que você as veja.

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Os defensores da rígida teoria da inteligência artificial consideram essa ou aquela teoria bem-sucedida apenas após a confirmação. Essa abordagem, sem uma avaliação adequada dos fatos, afetou muitos pesquisadores. A crença de que "o resultado é uma medida de pensamento" permite que muitas pessoas acreditem que podem pensar, mas não há máquina.

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Para continuar ...

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A propósito, também lançamos a tradução de outro livro interessante - “A Máquina dos Sonhos: a História da Revolução Computacional” )