Размещено на http://www.allbest.ru/

Способи оцінки інтелектуальності інформаційної системи (тест Тюрінга)

Вступ

Роздуми над природою інформатики часто призводять до порівняння комп'ютера з мозком людини. У цьому зв'язку протягом багатьох десятиліть увагу дослідників привертає стаття Алана Тюрінга "Обчислювальні машини й розум". Тюрінг був переконаний, що прогрес інформатики сприятиме її неухильного зростання. Він поставив мету визначити ступінь ефективності імітації комп'ютером інтелекту людини, для чого запропонував тест, що реалізується за допомогою імітаційної гри. Опитувальний почергово задає питання в безособовій формі, наприклад у письмовому вигляді, комп'ютеру і людині, які знаходяться в ізольованому приміщенні. За обраний проміжок часу експерт повинен ідентифікувати комп'ютер і людину. Якщо йому цього не вдається зробити, то він змушений визнати тотожність обох: комп'ютер, що витримав тест, подібний людині, з яким його порівнювали. Тюрінг був переконаний, що вже на початку ХХІ століття запитувач - людина середнього рівня розвитку - буде в змозі протягом п'яти хвилин відрізнити комп'ютер від людини з імовірністю не більше 70%. Тюрінг прагнув поставити питання максимально науково, уникаючи розхожих уявлень як про комп'ютери, так і про мислення людини.

1. Інформаційна система

З курсу інформатики нам знайомо поняття інформаційної системи: сукупність організаційних і технічних засобів для збереження та обробки інформації з метою забезпечення інформаційних потреб користувачів.

Інформаційні системи існують з моменту появи суспільства, оскільки на кожній стадії його розвитку існує потреба в управлінні. Місією інформаційної системи є переробка інформації, потрібної для ефективного управління всіма ресурсами суспільства, створення інформаційного та технічного середовища для управління його діяльністю.

Досить широке їх застосування в життєдіяльності людства пов'язано з тим, що для існування цивілізації необхідний обмін інформацією -- передача знань, як між окремими членами і колективами суспільства, так і між різними поколіннями.

У 1950-х роках з'явилися перші інформаційні системи у вигляді електромеханічних бухгалтерських рахункових машин.

У 1960-і роки значення інформаційних систем збільшується. У періодичній звітності із багатьма параметрами застосовувалася інформація, отримана із цих систем. Тому почали створювати комп'ютерне устаткування із широким колом призначення, яке здатне виконувати безліч функцій, на відміну від інформаційних систем 50-х років.

Як засіб управлінського контролю інформаційні системи почали використовуватися у 1970-х - на початку 1980-х років, що допомогло пришвидшити прийняття рішень.

У кінці 1980-х років спосіб використання інформаційних систем змінюється. Вони стають джерелом інформації і застосовуються у різних профілях та на всіх рівнях організації.

Починаючи з 1990-х років і до нашого часу, відбувається переосмислення сфери застосування інформаційних систем. Вони стали невід'ємною частиною суспільства. Завдяки широкому та стрімкому розвитку інформаційно-комунікаційних технологій здійснюється розширення сфери їх застосування. Так, використання інформаційних систем дозволяє робити більш точні прогнози та уникати можливих помилок в різних сферах діяльності людини. Крім того, зі збережених даних можна витягти суттєвий масив корисних відомостей для здійснення аналізу діяльності людини. Поява нового типу інформаційних систем з елементами штучного інтелекту дозволила розширити комп'ютерні можливості обробки та аналізу інформації різного типу для забезпечення формування якісних рішень та виконання на комп'ютері користувацьких завдань.

2. Поняття штучного інтелекту

З давніх-давен людині були необхідні помічники для полегшення виконання тих чи інших операцій. Тож людська думка винаходила різноманітні механізми, машини та інші витвори людини. Поява електронно-обчислювальних машин дала змогу автоматизувати трудомісткі розрахункові операції. Згодом стало зрозуміло, що ці машини можна використовувати не тільки для обчислень, а й для керування різними пристроями, складними автоматизованими виробництвами тощо. Поширення набули роботи -- програмно керовані пристрої, здатні безпосередньо взаємодіяти з фізичним світом та виконувати в ньому певні задані дії. Але такі помічники вимагають автоматизованого керування, тобто їм постійно потрібно "підказувати", що і як вони мають робити у визначеній ситуації.

Природна мова на сучасному етапі малопридатна для цього через свою складність і неоднозначність. Один з шляхів вирішення згаданої проблеми - це формулювання інструкцій мовою, зрозумілою виконавцеві, навіть якщо він - робот, тобто написання програм. Програмування полягає у перекладі інструкцій, написаних мовою, близькою до природної, мовою, яку здатна сприйняти обчислювальна система. Відомі складності сучасного програмування, пов'язані з необхідністю надмірної алгоритмізації, тобто детального ретельного розписування своєрідних програмних кроків, - інструкцій з урахуванням усіх можливих ситуацій.

З цієї ситуації існує єдиний вихід - підвищення рівня "розумності", інтелектуальності сучасних інформаційних систем. Тож постає питання: що розуміється під такими поняттями, як «інтелектуалізація», «штучний інтелект»?

Можна стверджувати, що «штучний» інтелект у тому чи іншому розумінні повинен наближатися до інтелекту людини і у ряді випадків використовуватися замість нього. Чим більше існуватиме ситуацій, в яких штучні інтелектуальні системи зможуть замінити людей, тим інтелектуальнішими вважатимуться ці системи. Дамо означення штучного інтелекту - це штучно створена система, здатна знаходити рішення поставлених перед нею задач не за допомогою наперед заданого алгоритму, а за допомогою власного досвіду, тобто може сама знаходити алгоритм рішення.

Дослідження в області штучного інтелекту дозволяють оцінити інтелектуальність інформаційної системи використавши для цього метод тестування.

3. Засновник теорії штучного інтелекту

Засновником теорії штучного інтелекту вважається Алан Матісон Тюрінг, англійський математик, логік і криптограф. Він народився в сім'ї шотландського аристократа Джуліуса Метісона і Етель Сари Стоуні. В школі Алан проявляв видатні здібності з математики. Після школи вступив до Королівського коледжу Кембриджа. Саме в цей час до нього потрапила книга Джона фон Неймана «Математичні основи квантової механіки». Тюрінгу сподобалась ідея що світ на субатомному рівні не підпорядковується строгим законам а лише статистичним ймовірностям. Він вважав що саме це дозволяє людям проявляти свободу волі і відрізняє їх від машин.

Займатися проблемою машинного інтелекту Тюрінг розпочав щонайменше з 1941 року. Одна з його перших згадок про «комп'ютерний інтелект» була у 1947 році. У доповіді «Інтелектуальні машини» Тюрінг досліджував питання, чи може машина виявляти розумну поведінку, і в рамках цього дослідження запропонував те, що може вважатися предтечею його подальших досліджень: «Неважко розробити машину, яка буде непогано грати в шахи. Тепер візьмемо трьох осіб -- суб'єктів експерименту. А, В і С. Нехай А і С погано грають в шахи, а В -- оператор машини. Використовуються дві кімнати, а також деякий механізм для передачі повідомлень про ходи. Учасник С грає або з А, або з машиною. Учасникові С може бути важко відповісти, з ким він грає.»

В 1950 року Алан Тюрінг публікує статтю «Обчислювальні машини й розум», яку присвячує питанню можливості існування штучного інтелекту.

Стаття починається твердженням: «Я пропоную розглянути питання «Чи можуть машини думати?»». Він підкреслює, що традиційний підхід до цього питання полягає в тому, щоб спочатку визначити поняття «машина» і «інтелект». Однак вибрав інший шлях в розкритті цього питання, замінив вихідне питання іншим, яке тісно пов'язане з вихідним питанням і формулюється недвозначно, а саме: «Чи можуть машини робити те, що можемо робити ми (як мислячі істоти)?». Перевагою нового питання, як стверджує Тюрінг, є те, що він проводить «чітку межу між фізичними та інтелектуальними можливостями людини».

Щоб продемонструвати цей підхід, Тюрінг пропонує тест, придуманий за аналогією до гри для вечірок «Imitationgame» -- імітаційна гра. У цій грі чоловік і жінка ідуть в різні кімнати, а гості намагаються розрізнити їх, задаючи їм серію письмових запитань і читаючи надруковані на машинці відповіді на них. За правилами гри і чоловік, і жінка намагаються переконати гостей, що все навпаки. Тюрінг пропонує переробити гру наступним чином: «Тепер запитаймо себе, що трапиться, якщо в цій грі роль А виконуватиме машина? Чи буде той, хто питає, помилятися так само часто, як тоді, коли б він грав з чоловіком і жінкою?» Ці питання замінюють собою вихідне «Чи може машина думати?».

Пізніше Тюрінг пропонує альтернативне формулювання, що включає суддю, який розмовляє тільки з комп'ютером і людиною. Поряд з тим, що жодне з цих формулювань точно не відповідає тій версії тесту Тюрінга, яка найбільш відома сьогодні, в 1952 вчений запропонував третю. У цій версії тесту журі ставить запитання комп'ютерові, а роль комп'ютера полягає в тому, щоб змусити значну частину членів журі повірити, що він насправді людина.

Запропонувавши експеримент, який став відомим як тест Тюрінга, видатний вчений зробив вагомий внесок у розвиток штучного інтелекту.

4. Тест Тюрінга

Тест Тюрінга - емпіричний тест, ідея якого була запропонована у статті «Обчислювальні машини і розум» (англ. Computing Machinery and Intelligence), опублікованій в 1950 році у філософському журналі «Mind». Тюрінг задався метою визначення інтелектуального рівня і природи інтелекту комп'ютера. При цьому він вивів спеціальну формулу для визначення кордону, коли штучний розум досягає рівня людського. За його висновками, якщо машина зможе «обдурити» перевіряючих у відповідях на 30 відсотків поставлених запитань, то вона «володіє штучним інтелектом».

Даний підхід був визнаний світовою наукою еталонним і всі новітні «інтелектуальні» комп'ютерні програми піддавалися даному тесту. До сих пір людина без особливих зусиль могла визначити, з ким під час тесту вона веде бесіду - з людиною, або машиною.

Стандартна інтерпретація цього тесту звучить наступним чином:

«Людина взаємодіє з одним комп'ютером і однією людиною. На підставі відповідей на питання він повинен визначити, з ким він розмовляє: з людиною або комп'ютерною програмою. Завдання комп'ютерної програми - ввести людину в оману, змусивши зробити невірний вибір».

Всі учасники тесту не бачать один одного. Якщо суддя не може сказати точно, хто із співрозмовників є людиною, то вважається, що машина пройшла тест. Щоб протестувати саме інтелект машини, а не її можливість розпізнавати усне мовлення, бесіда ведеться в режимі «тільки текст», наприклад, з допомогою клавіатури і екрану комп'ютера-посередника. Листування повинно проводитися через контрольовані проміжки часу, щоб суддя не міг робити висновки виходячи з швидкості відповідей. У часи Тюрінга комп'ютери повільніше реагували людини. Зараз це правило необхідно, тому що вони реагують набагато швидше, ніж людина.

Зараз виведені загальні вимоги до засобів, якими повинен бути обладнаний комп'ютер, для проходження тесту Тюрінга:

· обробки текстів на природній мові в обсязі, достатньому для спілкування з людьми;

· представлення знань, з чиєю допомогою зможе записати в пам'ять те, що він взнає або прочитає;

· автоматичного формування логічних виводів, що забезпечують використання збереженої інформації для пошуку відповідей на питання та виводу нових висновків;

· машинного навчання, які дозволяють пристосовуватись до нових обставин та виявляти і екстраполювати ознаки стандартних ситуацій.

Окрім цього, щоб пройти тестування, необхідні:

· машинний зір для сприйняття об'єктів;

· засоби робототехніки для маніпулювання об'єктами і переміщення у просторі.

5. Результати тестування

Прихильники теорії Тюрінга з року в рік намагаються розробити програми, здібні пройти тест. В науковому середовищі відбуваються різноманітні заходи для підтримки винахідників, це Колоквіум Тюрінга, Премія Льобнера, симпозіуми по обговоренню тесту Тюрінга та інші. Так, створена в 1966 році вченими Вейнтраубом, Грейпом і Колбі програма ELIZA стала легендою, продемонстрував реальну можливість проходження тесту. Ця програма знаходила в фразі ключові слова (наприклад, «мати») і видавала шаблонне прохання, механічно на ці слова реагуючи ( «Розкажіть більше про вашу мати»).

У 1991 році вперше відбувся приватний, але вельми солідний турнір по проходженню тесту Тюрінга, на який були запрошені автори відповідних комп'ютерних програм (званих ботами). Цей турнір заснував Х'ю Льобнера.

Однак в 1994 році Льобнер вніс серйозні зміни в правила, зажадавши, щоб програма спілкувалася з суддею не тільки в текстовому форматі, а й шляхом створення зображення віртуальної людини. Вона також повинна вміти синтезувати і розпізнавати мовну інформацію.

8 листопада 1991 році в Бостонському комп'ютерному музеї вісім

програм вступили в сутичку з живими експертами. В результаті експерименту п'ять з десяти суддів вирішили, що під псевдонімом Whimsical Conversation ховається людина. Насправді це була програма Therapist, яка працювала під керуванням IBM PC 386 і створена в 1986 році на основі легендарної ELIZA Джозефом Вейнтрауб, психологом. Втім, такий результат багато в чому пов'язаний зі скептицизмом і упередженням експертів, які вважали, що програми спілкуються на набагато більш примітивному рівні, ніж це було в реальності. Спочатку Therapist складалася з семи модулів, написаних на Сі, Turbo-Prolog і Quick Basic. Пізніше вона була доповнена системою синтезу мови і базою знань. Програма використовує словник з 70 000 слів і запам'ятовує все, що їй розповідають, використовуючи цю інформацію в наступних діалогах і підлаштовуючись під інтереси конкретного співрозмовника. Therapist вигравала приз Льобнера ще в 1992, 1993 і 1995 рр. Потім вона була посилена спеціалізованими модулями, здатними підтримувати розмови на теми "чоловік проти жінки" і "ліберали проти консерваторів".

У 1994 році перемогу в турнірі здобув Томас Вайль, доктор експериментальної психології, що спеціалізується на вивченні природних мов. Його програма TIPS була навчена зберігати і аналізувати фрази (в базі їх було кілька тисяч) і виконувати пошук по лексичним шаблонами.

У 1996 році бронзову медаль отримав Джексон Хатченс і його бот SEPO, який спілкувався приблизно так:

Суддя: Я думаю. Я проводжу дослідження. Я пишу. Я кохаю. Я живу.

SEPO: Цікаво, чи ти іноді думаєш? Я відчуваю себе суддею тут!

У 1997 році чемпіоном став Девід Леві з ботом Converse. У 1998-му і 1999-му перемоги домагався Роббі Гарнет, який вважає, що проходження тесту Тюрінга не вимагає реального інтелекту. Цікаво, що майже всі автори, згадуючи про наукові підходи до навчання (нейронні мережі, генетичні алгоритми), обходилися в своїх рішеннях досить простими евристичними методами.

Гарнет виставив на змагання програму Computational Behaviorist, засновану на принципі "стимул - реакція", схожому з тим, що закладено в TIPS і ELIZA. Тільки його бот шукав не одне, а до трьох ключових слів у фразі. У той же час, розуміючи, що від програми потрібно щось більше, ніж одноманітний відповідь на питання, він вмонтував у неї ряд додаткових евристичних алгоритмів, що створювали більш повну ілюзію спілкування з людиною.

У 2000-му і 2001 роках малий приз діставався програмі ALICE Річарда Уоллеса.

У 2014 році вперше в історії комп'ютерній програмі вдалося пройти тест Тюрінга на «людяність» і переконати 33 % суддів у тому, що з ними спілкується не машина. Програма «Eugen eGoostman» («Євген Густман»), що видає себе за тринадцятирічного хлопчика на ім'я Євген Густман з Одеси, змогла переконати розмовляючих з нею людей в тому, що видані нею відповіді належать людині. Тест проходив в Лондонському королівському суспільстві, його проведення організував Університет Редінга, Великобританія. Авторами програми є російський інженер Володимир Веселов і українець Євген Демченко.

Таким чином, програма не добрала всього 0,8 відсотків для того, щоб проголосити настання нової ери - появи штучного інтелекту.

Як було пізніше зазначено в лондонській газеті «Дейліньюс»: «Рівень розвитку сучасних комп'ютерів впритул наблизився до межі, подолавши яку вони стануть володарями штучного інтелекту і суперниками людини».

Висновок