Od telesnosti k duchovnu

Azda pri žiadnej inej snahe o vysvetlenie sa tak presvedčivo nepresadila zásada, podľa ktorej má byť človek mierou všetkých vecí, ako pri snahe o vysvetlenie racionality, inteligencie..., inými slovami účinného, okolnostiam vždy maximálne primeraného konania. Musí to tak byť?

Človek, keď hľadá v tmavej miestnosti odložené hodinky, predstaví si miestnosť, potom zvažuje, kde v nej hodinky môžu byť, na základe svojich poznatkov a skúseností vymyslí plán ďalších činností a nakoniec ho uskutočňuje.

Pobrežný slimák, o ktorom sa zmieňuje J. Connell, sa pri putovaní za potravou úspešne vyhýba prudkým slnečným lúčom, lebo vie, že by vysušili jeho telo. Keď sa však dostane počas odlivu príliš ďaleko od vody, nesnaží sa o návrat vlastnými silami, ale rozhodne sa počkať na príliv, ktorý ho dopraví do bezpečia.

Mechanická lienka z prvého obrázku svojimi „tykadlami“ zisťuje okraj stola a vie, v akom prípade má zmeniť smer svojho pohybu. Na základe toho, čo zistí a čo vie, volí, čo má vykonať.

V predchádzajúcich príkladoch zvýrazňovala kurzíva pojmy, ktoré premietli činnosť systémov do pojmového rámca úvah o ľudskej mysli. Slimáka, lienku a rad ďalších systémov sme, v snahe nájsť vysvetlenie motívov a mechanizmov ich správania, tak trochu “poľudštili“. Do pozadia ich správania sme umiestnili vlastnosť spájať okolnostiam primerané správanie s vedomou racionalitou, s vedomými cieľmi a s uvažovaním o spôsoboch ich dosahovania. Týmto „poľudštením“ sme určili východisko vedeckého vysvetľovania ich správania v kontexte disciplín akými sú teória rozhodovania či umelá inteligencia.

Od inteligencie človeka ku reagovaniu stroja – od zložitejšieho ku jednoduchšiemu

Z hľadiska teórie rozhodovania sa môže mechanická lienka nachádzať v jednom z dvoch stavov, ktoré sú relevantné jej možnostiam „prežiť“ – môže byť na stole, alebo v stave, keď z neho padá. Pri výbere akcií uprednostňuje tie, ktorých zásluhou sa na stole udrží. Slimák zasa koná tak, aby bol sýty a vlhký. V oboch prípadoch môžeme hovoriť o určitej, aj keď pomerne nízkej, úrovni racionality, lebo akcie v prostredí majú pre oba agenty najvyššiu očakávanú užitočnosť spomedzi všetkých ich možností konať.

Pohľad na racionalitu ako na výsledok zvažovania možností, plánovania akcií na základe akejsi vnútornej predstavy (reprezentácie) stavov sveta, vlastných schopností agenta pôsobiť na svet a na základe anticipovania účinkov svojich budúcich úkonov, to je základná predstava v tradičnej umelej inteligencii a v kognitívnej robotike.

Základná predstava lienky ako kognitívneho robotického systému predurčuje nielen jej členenie na podsystémy, ale aj vzájomný vzťah týchto podsystémov. Do výsledného systému sú spojené tak, že z prostredia sa vnímacím podsystémom dostáva informácia do kognitívneho podsystému a odtiaľ ďalej do motorického.

Plánovať či neplánovať? – dilema nielen ekonomická

Čo je plánovanie? V zásade je to predvídanie možných stavov sveta a priradenie aktivity, zodpovedajúcej cieľom systému v jednotlivých stavoch. Toto predvídanie sa však neuskutočňuje na báze skutočných stavov sveta, ale na základe ich reprezentácie, tj. na základe viac či menej adekvátneho opisu predpokladaných stavov sveta.

Správanie systému však spočíva možno na schopnosti veľmi presne rozoznávať stavy sveta s ohľadom na možnosti systému meniť ich. Tak detailne, aby každému rozoznateľnému stavu bolo možné čím jednoznačnejšie priradiť akciu, ktorá má pre systém v takejto situácii najvyššiu mieru „užitočnosti“.

Stoja v pozadí správania sa slimáka a mechanickej lienky skutočne ich schopnosti reprezentovať stavy ich prostredí a uvažovať o možných dôsledkoch ich (v skutočnosti ešte nevykonaných) akcií?

Odpoveď je, najmä ak si uvedomíme konštrukciu mechanickej lienky, dosť evidentne záporná. Skôr máme pocit, že ide o bezprostredné reakcie na situácie, v ktorých sa môže slimák či lienka ocitnúť. Ako „reprezentácia“ týchto situácií vystupuje samotné prostredie.

Svet sám je svojou najvýstižnejšou reprezentáciou. Cieľom skupiny R. A. Brooksa v Laboratóriu umelej inteligencie Massachusettského technologického inštitútu v Cambridge je vyvinúť autonómne robotické systémy, schopné fungovať dlhšiu dobu v reálnom prostredí a v reálnom čase. Požiadavka fungovania v reálnom prostredí vedie k nevyhnutnosti vysokej flexibility týchto robotov. Musia si zachovať svoju funkčnosť aj v situáciách, ktoré nepredvídala predstavivosť ich tvorcov. Nevyhnutnosť reagovať v reálnom čase vedie k reaktivite ich správania – robot nemá čas „premýšľať“, niet času na výpočet, ktorý by bol dlhší, než situáciou diktovaný čas na primeranú reakciu.

Schopnosťami, ktoré žiada Brooks od robotov, sú vybavené veľmi účinne už aj nižšie živočíchy, napr. hmyz alebo mäkkýše. Správanie pobrežného slimáka sleduje dva ciele: zabezpečenie potravy a ochranu pred slnkom (a vysušením). Slimák sa živí riasami, ktoré rastú medzi skalami na morskom pobreží vo vode aj na suchu. Na dne sa slimák správa tak, že sa pohybuje smerom do tmy skalných štrbín a plazí sa po nich smerom hore. Ak je slnečné svetlo veľmi silné, zostane pod hladinou, inak vylezie a zostane medzi skalami, kde môže nájsť potravu. Ak náhodou prelezie odlivovú čiaru, zastaví sa a čaká, až kým ho príliv neodnesie späť do mora.

Reagovanie na gravitačnú silu pohybom hore dostáva slimáka nad hladinu, kde môže nájsť potravu. Reagovanie na svetlo pohybom do tmy ho chráni pred vysušením na slnku. Reakcia na sucho odpočinkom mu zabráni vzdialiť sa od prílivovej čiary.

Takáto schéma správania slimáka bola vytvorená na základe jeho pozorovaní. Slimák má reakcie „zabudované“, sú to jeho reflexy, nie naučená činnosť. Pohyb hore je reakciou na gravitáciu a spôsobuje pohyb slimáka proti smeru pôsobenia gravitačnej sily. Pohyb do tmy je reakciou na svetlo a zapríčiňuje únik slimáka smerom od zdroja svetla. Stanovenie vhodnej podmienenosti týchto elementárnych správaní v stave, keď sa napr. objaví silný zdroj svetla, prinúti slimáka k pohybu do tmy, aj keď to znamená pohyb smerom nadol, teda v smere pôsobenia gravitačnej sily. Architektúru s takýmito preferenciami nazýva Brooks subsumpčnou architektúrou.

Architektúra, ktorá je v prípade slimáka realizovaná na úrovni biologických štruktúr, sa dá, a to je jej veľká výhoda, uskutočniť aj inými technológiami. Príkladom je mechanická lienka. Pozostáva z dvoch jednoduchých bezprostredne na stavy sveta reagujúcich mechanických modulov – modulu dopredného pohybu a modulu otáčavého pohybu. Modul dopredného pohybu (obrázek hore) reaguje na tie stavy prostredia, v ktorých jediný senzor lienky – jej „tykadlo“ – vníma povrch plochy, po ktorej sa lienka pohybuje. V takýchto situáciách sa lienka pohybuje po ploche smerom viac-menej vpred.

Keď sa priblíži k okraju plochy natoľko, že sa jej „tykadlá“ zosunú z povrchu plochy, nastáva stav prostredia, v ktorom sa aktivuje modul otáčavého pohybu (obrázek dole):

V porovnaní s  tradičnou architektúrou kognitívneho robotického systému vidíme dva zásadné rozdiely:

• Moduly systému nie sú vzájomne funkčne prepojené – systém pozostáva z autonómnych komponentov, z ktorých každý individuálne reaguje bezprostredne na aktuálnu situáciu svojho prostredia, aj keď konštrukčne sú moduly spojené do jedného celku.
• Správanie systému vzniká samovoľne, emergentne, ako svojský „bočný efekt“ správaní jeho autonómnych modulov.

Experimenty s reaktívnou architektúrou

Reaktívna architektúra sa v robotike začala uplatňovat v Laboratóriu umelej inteligencie Massachusettského technologického inštitútu v Cambridge (USA) približne od polovice 80. rokov. Odvtedy bol skonštruovaný rad zaujímavých robotov, prebehol rad ostrých polemík so zastáncami tradičnej robotiky a Brooksov prístup si získal pozornosť aj v kontexte širších úvah o trendoch v súčasnej vede.

Je inteligencia spoločenský fenomén?

Urobme takýto myšlienkový experiment:

• Predstavme si elektronickú lienku, ktorá pri vneme okraja stola vydá určitý zvuk, napr. zazvoní.
• Predstavme si, že prostredie lienky sa „skomplikuje“ výskytom objektov na ploche stola. Tieto objekty nedokáže identifikovať a preto sa pri kontakte s nimi môže jej činnosť zastaviť. V takomto prostredí prestane jej správanie budiť dojem racionality.
• Predstavme si na ploche stola ďalšie jednoduché zariadenie, funkčne a aj architektonicky veľmi podobné lienke – robot, ktorý svojimi senzormi dokáže zistiť prítomnosť objektu na stole, a svojími aktuátormi dokáže po takomto zistení zmeniť smer svojho pohybu. Pri každom dotyku s prekážkou vydá určitý zvuk, napr. zapíska. Pre tento robot budú mať nezvratné následky jeho dotyky s okrajom stola, pretože na zvládnutie takýchto situácií mu chýba patričný senzor. Robot však bude mať schopnosť systému Toto, ktorú predpokládame u elektronickej lienky.
• Oba systémy nech majú aj senzor na zachytávanie zvukov včítane smeru, odkiaľ prichádzajú – lienka nech „počuje“ pískanie robota a robot zvonenie lienky. Nech má navyše aj schopnosť systému Toto pamätať si určité charakteristiky svojho prostredia, ktoré budeme špecifikovať o chvíľu a nech sú miesta, odkiaľ prichádzajú zvuky, tými charakteristikami prostredia, ktoré si zapamätávajú.
• Nech sa lienka i robot vyhýbajú miestam, odkiaľ „začuli“ zvuk.

Ako bude fungovať spoločenstvo lienky a robota?

Najpriaznivejšia predstava môže byť, že lienka i robot sa, vďaka vzájomnej komunikácii, dokážu vyhnúť prekážkam, na bezprostredné detekovanie ktorých im chýbajú vlastné senzory. V skutočnosti sa však asi stane, že sa lienka i robot ocitnú pred pre ne nezvládnuteľnou prekážkou skôr, než majú na základe komunikácie dostatočne presne „zmapované“ svoje prostredie.

Určité zvýšenie pravdepodobnosti úspešného fungovania lienok a robotov môže znamenať zvýšenie ich počtu. Tým sa zvýši aj počet komunikačných aktov, čiže aj informovanosť individuálnych agentov o polohe prekážok, ktoré sú schopné detekovať vlastnými senzormi. V takomto prípade sa aspoň pre niektoré agenty zvýši šanca ich „prežitia“ – pre tie, ktoré si „zmapujú“ na základe častejších zvukov svoje prostredie skôr, než sa zastavia alebo padnú.

Zisťujeme, že o správaní konkrétneho agenta (lienky či robota) nerozhodujú iba jeho senzory a efektory, ale aj činnosť a počet ostatných agentov toho istého spoločenstva. Výsledok myšlienkového experimentu naznačuje, že racionalita individuálneho agenta sa môže objaviť nielen vďaka jeho vlastnému senzorickému a akčnému vybaveniu, ale aj vďaka činnosti iných členov spoločenstva, ktorého je daný agent členom. Racionalita sa teda objavuje, v súlade s očakávaním M. Mataricovej, ako emergentný efekt toho, že sa agent začlenil do spoločenstva.

Zatiaľ, čo v predchádzajúcom príklade sa vďaka začleneniu do spoločenstva objavila nová individuálna schopnosť agenta, nasledujúci príklad bude ilustrovať samovoľný vznik kolektívneho fenoménu na základe individuálnych aktivít jeho členov.

V ríši hmyzu, napríklad mravcov, sme svedkami toho, že sa pri pohybe zoraďujú. Fenomén sledovania sa u hmyzu vysvetľuje ako výsledok osmotropotaxie, ktorá spočíva na registrovaní rozdielu v intenzite feromónov zachytávanej pravým resp. ľavým tykadlom jedinca. Jedinec sa snaží udržiavať pozíciu, ktorá mu zabezpečí optimálnu koncentráciu feromónov: Ak sa koncentrácia zvýši, spomalí svoj pohyb, alebo zmení jeho smer – takto sa vyhýba zrážkam. Ak sa koncentrácia zníži, pohybuje sa rýchlejšie smerom k vyššej koncentrácii. Ak sa zdroj feromónov pohybuje, vznikne jav sledovania tohoto zdroja.

Roboty Maje Mataricovej sú vybavené elektronickými ekvivalentami spomenutých reakcií hmyzu.

Od reakcií k inteligencii – od jednoduchšieho ku zložitejšiemu

Predchádzajúci výklad mal naznačiť, že autonómna, nikým vopred nekoordinovaná činnosť komponentov, ktoré nedokážu nič viac, iba bezprostredne reagovať na určité situácie, môže priviesť k zaujímavej, zložitej činnosti systémov, ktoré sú zostavené z takýchto komponentov. Ľudský intelekt je produktom evolúcie, ktorá začala v neživej prírode. Začala pravdepodobne tak, že sa postupne zoskupovali komponenty s určitými špecifickými reakčnými schpnosťami. Pri tom sa, ako sme to mohli vidieť, môže stať, že výsledok zoskupenia je od komponentov vo veľmi pragmatickom zmysle zložitejší – že svojimi schpnosťami prekračuje sumu ich schopností. Človek je z tohoto hľadiska možno (pre niekoho až neuveriteľne) zložitý systém. Vôbec nie je isté, že sa tak zložitý systém podarí skonštruovať skôr, než si uvedomíme nezmyseľnosť takejto snahy.

Intelekt človeka sa utvára ako emergentný efekt jeho bytia a konania v spoločenstve iných ľudí. Z tohoto pohľadu sa cieľ skonštruovať inteligentný systém stáva niečím, čo je mimobežné s ľudskou inteligenciou – inteligencia strojov môže, zdá sa, mať s inteligenciou ľudí spoločný len určitý výsek z toho, čo vznikne zo súčinnosti ľudí a strojov v ich spoločnej, pre každého z nich však bytostne inej societe.