Tehisintellekt – mis oli, mis on uus ja mis tuleb?

MARE KOIT

Eesti entsüklopeedia (1998) defineerib tehisintellekti (tehisaru) kui arvuti suutlikkust jäljendada inimese vaimset tegevust, ja teiseks, kui arvutiteaduse ja -tehnika haru, kus uuritakse tehisaru omavate arvutisüsteemide loomise meetodeid ja ajuprotsesside modelleerimist elektronarvutil. Mõistet kasutatakse seega kahes tähenduses – see võib tähistada nii teatava arvutisüsteemi omadust kui ka uurimissuunda, mis tegeleb selliste arvutisüsteemide, tehisintellekti süsteemide väljatöötamisega. Uurimissuuna tähistamiseks on eesti keeles kasutatud ka terminit intellektitehnika või intellektika.

Tehisintellektil on praeguseks üsna soliidne ajalugu. Juba 1950. aastal kirjutas üks selle rajajaid, inglise matemaatik Alan M. Turing (1912–1954) artiklis „Arvutusmasinad ja intellekt“ (tõlge on ilmunud ajakirja Akadeemia 2005. aasta 12. numbris), et inimese intellekti on võimalik modelleerida arvutil. Turing pakkus välja testi, mille alusel saab otsustada, kas arvutil on (tehis-)intellekt või mitte: inimesest kohtunik esitab telegraafiaparaadi kaudu inglise keeles küsimusi kahele katsealusele, et määrata, kumb neist on inimene ja kumb arvuti. Kui ta ei suuda seda teha viie minuti jooksul, siis on arvuti testi läbinud. Arvutit, mis tuleb toime Turingi testiga, võib kahtlemata pidada intelligentseks. Seejuures ei tarvitse selline inimest imiteeriv arvuti inimestest kuigi palju teada.

Kümmekond aastat hiljem, 1961. aastal, avaldas ameerika psühholoog Marvin Minsky teise teedrajava artikli „Sammud tehisintellekti poole“, kus ta on valdkonda piiritlenud ja kavandanud edasist uurimistööd. James Slagle on koostanud samal aastal Massachusettsi tehnoloogiainstituudis (MIT) kaitstud doktoritöös teatavaid (inimeselt loomingulist lähenemist nõudvaid) sümbolintegreerimise ülesandeid lahendava arvutiprogrammi, näidates esimesena, et arvutit saab panna tegema seda, mida seni suutis üksnes inimene. Slagle’i programm on reeglipõhine algebraliste teisenduste süsteem, kus probleemi lahendamine on transformatsioonide abil taandatud tabeliintegraalidele.

Ajalooliselt on intellekti modelleerimises arenenud kõrvuti kaks lähenemisviisi. Esimese aluseks on eeldus, et ainus mõtlemisvõimeline objekt on inimaju ja seepärast tuleb tehisintellekti saamiseks jäljendada inimaju ehitust. Inimaju struktuuri modelleerimiseks on kasutatud nt tehisnärvivõrke, geneetilisi algoritme jm evolutsioonilisi meetodeid. Teine lähenemisviis väidab vastupidist: ei ole tähtis, kuidas tehisintellekt funktsioneerib – peaasi, et ta reageeriks sisendile nii nagu inimaju. Eesmärk on töötada välja algoritme selliste ülesannete lahendamiseks, mis nõuavad inimeselt mõtlemisvõimet, arukust, loomingulisust. Väga paljud tehisintellekti meetodid esindavad just teist lähenemist: heuristiline programmeerimine, matemaatilise loogika meetodid (sh teoreemide automaatse tõestamise meetodid), samuti toimivad sel viisil tööstuslikud eksperdisüsteemid. Massachusettsi tehnoloogiainstituudi teadlast Patrick Henry Winstonit võib pidada pigem esimese lähenemisviisi järgijaks.

Nimetus „tehisintellekt“ võeti kasutusele 1957. aastal Inglismaal Dartmouthis toimunud konverentsil, kus ühtlasi püstitati uue valdkonna eesmärgid: panna arvutid lahendama selliseid ülesandeid, mida seni on suutnud lahendada ainult inimesed; panna arvutid täiendama inimese võimeid, kasutama inimkeelt, abstraheerima ja looma uusi mõisteid. Rakenduste seisukohalt on need eesmärgid tänapäevaks vähemalt minimaalsel määral saavutatud. Tehis­intellekt on teinud võimalikuks sellised rakendused nagu kõnetuvastus ja -süntees, masintõlge ühest keelest teise, pildituvastus, kodurobotid, juhita liiklusvahendid, eksperdisüsteemid, mis nõustavad teatud eriala spetsialiste jpm. On välja töötatud süsteeme, mis võidavad inimest males (IBMi programm Deep Blue võitis 1997. aastal toimunud matšis tolleaegset maailmameistrit Garri Kasparovit) või „Kuldvillaku“ mängus (IBMi Watson võitis 2011. aastal tippmängijaist inimesi), suudavad mõista inimkõnet ja vastata küsimustele (Apple’i Siri). Ometi ei ole seniajani suudetud välja töötada intellekti arvutuslikku teooriat, olgugi et tehisintellekti rakendusi leidub kõikjal.

Miks see nii on ja mida tuleks teha

Inimene sarnaneb teiste primaatidega selle poolest, et meie aju toimib suures osas samasugusel viisil, informatsioon liigub ajus korraga paljudes suundades. Seevastu tüüpiline tehisnägemise süsteem, mis kujutab endast moodulite järjendit, töötleb igal ajahetkel ühtainsat visuaalset kaadrit. Seega ei ole tehisnägemise süsteemid bioloogiliselt motiveeritud ja seegi võib olla põhjus, miks need ei ole seni olnud tarvilikul määral edukad.

Umbes 50 000 aastat tagasi, nagu väidavad paleoantropoloogid, põhjustas mingi väike sündmus evolutsioonis inimese eraldumise teistest primaatidest – inimesest sai „sümbolite töötleja“, mistõttu ta hakkas tegutsema paremini. Siit kerkib küsimus: mille poolest erineb inimliik teistest primaatidest (ja mille poolest ületab tema intellekt nende oma)?

Turing väitis omal ajal, et intellekt seisneb võimes arutleda, s.t sooritada keerulisi operatsioone sümbolitega. Inimesed on võimelised arutlema, aga teised primaadid mitte.

Ameerika arvutilingvist Noam Chomsky tõi oma 2008. aastal peetud ettekandes välja, et inimene on ainulaadne selle poolest, et suudab ühendada kaks mõistet kolmandaks, s.o sooritada mõistete ühendamise operatsiooni.

Patrick Henry Winstoni meelest ei ole kumbki neist omadustest – ei arutlusvõime ega mõistete ühendamise võime – siiski piisav inimintellekti eristav tunnus. Oluline on see, et ühendamise operatsioon andis inimesele sündmuse kirjeldamise võime. Inimene arendas kahe mõiste ühendamise võimet lineaarsetelt kirjeldustelt lookirjeldustele, mis esitavad üksteisega ajaliselt, põhjuslikult jm viisil seotud sündmusi. Ta saavutas oskuse liikuda meeldejäetud sündmuste järjendis tahapoole ja ettepoole, selgitada toimunut ja ennustada järgnevat. Lugude töötlemise võime arenes võimeks kombineerida tuttavatest lugudest uusi, seni veel toimumata lugusid. Inimintellekti eristavadki teiste primaatide intellektist mehhanismid, mis võimaldavad inimesel mõista, jutustada ja välja mõelda lugusid (nn tugeva loo hüpotees). Inimene suudab juhtida oma tajusid, et kirjeldada reaalseid ja kujutletavaid olukordi ning vastata küsimustele nende kohta (see on nn suunatud tajumine). Inimesel on peale välise, tavakeele, mis on välja kujunenud tänu tema sotsiaalsele loomusele, ka sisemine keel, mille abil ta manipuleerib lugudega ja organiseerib oma tajusüsteeme, et lahendada probleeme ja tuletada selleks vajalikke reegleid. Kõik need võimed on omavahel tihedalt seotud. Ilma sisekeeleta ei saaks olla lugude mõistmist ega suunatud tajumist. Sisekeel ilma lugude mõistmise või suunatud tajumiseta võimaldaks üksnes piiratud arutlust. Kui ei ole seost tajumisega, siis taandub lugude mõistmine sümbolitega manipuleerimisele, mis vahel võib olla üsna intelligentne, kuid sõltub liiga palju keeleteadmistest. Arutlusvõime, mida Turing pidas intellekti aluseks, on lugude mõistmise võime erijuht. Arutlus on retsepti järgimine, aga see omakorda on lugude mõistmise erijuht.

Kirjeldatud ideed on MITs rakendust leidnud prof Patrick Henry Winstoni juhtimisel loodud lugude mõistmise ja genereerimise süsteemis Genesis, mis suudab analüüsida nii Shakespeare’i vandenõudraamasid kui ka küberruumis toimunud konfliktide kirjeldusi. Süsteemis on hulk madala taseme praktilisi reegleid ja kõrge taseme mõistete mustreid (näiteks: kui teame, et üks isik tappis teise, siis saame järeldada, et teine on surnud). Genesis analüüsib ingliskeelseid lühilugusid ja demonstreerib nende mõistmist, nt suudab määrata, et nii näidend „Macbeth“ kui ka 2007. aasta Eesti-Vene küberkonflikti kirjeldus räägivad kättemaksust, olgugi et kummaski loos ei esine sõna „kättemaks“ ega ühtegi selle sünonüümi.

Tehisintellekti areng tuleb kiire

Tasub mainida, et ka Tartu ülikoolis on keeleteadlased ja informaatikud teinud koostööd, tegeldes (eestikeelsete) tekstide mõistmise modelleerimisega. On uuritud nn hüpersündmuste tuvastamist tekstides ja selleks vajalike teadmiste formaalseid esitusi ning koostatud vastavaid programme. Näiteks, kuidas defineerida vargust ja kuidas arvuti tekstis kirjeldatud sündmuste alusel tuvastab, et üks isik on teiselt midagi varastanud, kuigi tekstis ei ole seda sõna kasutatud.

Genesis suudab olemasolevate lugude alusel genereerida uusi lugusid ja sündmuste kirjeldusi, kasutades visuaalseid sensoreid. Ta näitlikustab inimesele omaseid lugude töötlemise ja suunatud tajumise aspekte, sh konkreetset kuulajat arvestava loo koostamine, sisukokkuvõtete tegemine, küsimustele vastamine, tõlgendamisel kultuuriliste ja isiksuslike iseärasuste arvestamine jne. Süsteemi loomise ajendiks oli soov mõista, mille poolest inimesed erinesid ja erinevad praegu teistest primaatidest. Kui Slagle’i programm põhineb algebraliste teisenduste reeglitel, siis Genesis kasutab n-ö tavamõistuse reegleid, avastab nende reeglite rakendamise tulemusel seoseid põhjuste ja tagajärgede vahel ning tuletab uusi mõisteid. Slagle’i programm osutub Genesise erijuhuks.

Tehisintellekt ja meie arusaamine intellektist on praegu samas seisus, nagu bioloogia oli enne 1953. aastat, kui Francis Crick ja James D. Watson määrasid DNA struktuuri. Võib arvata, et tehis­intellekti edasine areng tuleb kiire ja inimintellekti arvutuslik teooria tekib lähema 50 aasta jooksul – seda eeldusel, et uurijad jäävad õigete, s.t bioloogiliselt motiveeritud küsimuste juurde ja tegelevad bioloogiliselt informeeritud mudelite loomisega.

Tehisintellektiga on seotud ka ohte, seepärast on igasugune arvutite turvalisus kõige tähtsam, mille pärast muret tunda. Ometi ei tasu karta, et tehisintellekt väljub kunagi inimese kontrolli alt, hakates inimkonna saatust määrama. Seetõttu ei tohi kahtluse alla seada selle valdkonna arendamise vajalikkust.

20. jaanuaril pidas Tartu ülikoolis tehisintellekti teemal loengu maailmakuulus teadlane, Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) professor Patrick Henry Winston. Huvi loengu vastu oli tohutu suur: matemaatika-informaatikateaduskonna hoone suurim auditoorium sai pilgeni täis, umbes pool kuulajaskonnast istus trepil või seisis püsti. Kirjapanek ongi ajendatud loengul kuuldust. Loengu videosalvestist saab vaadata aadressil http://www.uttv.ee/naita?id=21335