Урок 5: Символьный и логический подходы
Текст видео

Всем добра, и это пятое занятие по Искусственному Интеллекту. Меня зовут Роман Душкин, и мы продолжаем погружаться в теоретические основы ИИ. Нам это необходимо для того, чтобы лучше понимать суть новых разработок в этой области, а потому сегодня я расскажу вам ещё про два подхода к построению искусственных интеллектуальных систем в дополнение к интуитивному, про который мы рассуждали вчера. Это символьный и логический подходы. Поехали.

Мы уже несколько раз упоминали о том, что человек оперирует символами. Об этом же говорит упомянутая на прошлом занятии гипотеза Ньюэлла — Саймона о том, что любая система, показывающая интеллектуальное поведение, должна с необходимостью оперировать символьной информацией. Я надеюсь, что все вы читаете дополнительные материалы, ссылки на которые непременно даются в транскриптах к этим видео. Ну так вот, вообразите себя в качестве такого маленького гомункулуса, который забрался к человеку в голову и наблюдает там внутри у него психические процессы. Я заостряю внимание — именно психические, то есть мы рассматриваем сейчас логический уровень представления, а не биохимический. Вы увидите, что в голове копошатся символы. Это те самые мысли, которые вьются внутри вашего сознания, иногда сталкиваясь друг с другом, иногда подавляясь. В общем, там внутри происходит какой-то психический процесс, и он связан с постоянной активацией символов. Почему я говорю слово «символ», а не, скажем, «слово»? Ну так потому что мысль может представлять не только словесную информацию, но и визуальную, звуковую, обонятельную и вообще всех тех модальностей и их совмещений, ощущения которых нам даны.


Однако, именно словесная информация стоит во главе угла, и символом является в большей мере она. Давайте вспомним, что на эту тему говорил знаменитый русский физиолог Иван Петрович Павлов, про собаку имени которого вы все прекрасно знаете. Он ввёл понятие так называемой второй сигнальной системы, которая преобразует ощущения, получаемые от органов чувств, в некоторые символы. Эти символы — просто некоторая система обозначений, которая используется при мышлении человеком в отрыве от непосредственных ощущений. Ну то есть вы будете продолжать размышлять, даже если вас погрузить в депривационную камеру, отключив все внешние стимулы и практически полностью подавив все внутренние. Так вот именно наличие второй сигнальный системы, по мнению некоторых исследователей, отличает разумное существо от неразумного.

Вы уже должны были понять, что символьный подход является базовым для нисходящей парадигмы. Действительно, обработка символов в искусственном интеллекте построена на выполнении правил различного вида для манипулировании символами как синтаксическими конструкциями. Однако тут возникает такая же возможность для критики, как и в случае интуитивного подхода — где возникает сознание, в какой момент интеллектуальная система начинает осознавать себя. И как бы хорошо она не манипулировала бы символами, какой бы сложной она ни была, ответить на этот вопрос на сегодняшний день возможным не представляется.

Теперь перейдём к следующему подходу, который называется «логическим». Он недалеко отстоит от символьного, поэтому мы рассматриваем их сегодня вместе. Логический подход, как следует из его названия, основан на формальной логике, некоторые основы и аспекты которой мы изучили позавчера. И ещё вспомните, пожалуйста, Аристотеля, который говорил про наличие у человека трёх разных типов души. Этот могучий философ заложил основы всей математической науки, сделав попытку формального описания законов человеческого мышления, и сегодня мы иногда называем логику аристотелевой в его честь. Сложно сказать, насколько эти законы универсальны, ведь кроме человеческого мышления у нас нет никаких иных примеров, но общее осмысление подсказывает, что формальная логика относится к чистому математическому знанию, то есть находится в мире чистых идей, а потому может быть общезначимой. Другими словами, мышление, основанное на формальной логике Аристотеля, может быть универсальным, а потому реализация логических правил в искусственной системе может сделать её интеллектуальной. Но вы, конечно же, уже должны были понять сами, что логическое мышление является необходимым условием, но никак не достаточным. Система, обладающая разумом, будет показывать поведение, подчиняющееся законам формальной логики. Но если какая-либо система действует по этим законам, это совсем не значит, что она интеллектуальна.

В рамках математики разработано большое количество формализмов, описывающих логику. Двоичная логика Аристотеля является базовой, над которой надстроены такие варианты, как многозначная логика Лукасевича, нечёткая логика Заде, бесконечнозначная логика антиномий, интуиционистская логика и некоторые другие. Каждый новый формализм был разработан для того, чтобы учесть какие-либо нюансы человеческого мышления и способа принятия решений человеком. Ведь в процессе исследований в направлении логического подхода становилось понятным, что двоичная логика, хотя и является универсальным инструментом размышления и вывода знаний, плохо справляется с такими простейшими аспектами человеческого поведения, как принятие решений в условиях неопределённости, неполноты знания, неточности измерений и так далее.

Однако логический подход сталкивается с серьёзными трудностями, когда возникает необходимость описания неформальных знаний, которые плохо формализуются. Более того, из-за неполноты нашего понимания природы человеческого мышления логический подход всё так же страдает от невозможности полностью описать процесс мышления и принятия решений. Такие феномены, как озарение, интуитивный поиск решения или эмоциональные влияния на принятие решений не могут быть описаны в рамках логического подхода, хотя они, вне всяких сомнений, являются одним из компонентов человеческого разума. Тем не менее, вновь упомяну, что логический и символьный подходы составляют основу упомянутого ранее нисходящего искусственного интеллекта.

Итак, мы кратко рассмотрели символьный и логический подходы, которые могут использоваться при создании искусственных интеллектуальных систем, и узнали про их ограничения, и теперь вы знаете, какие подходы можно использовать в своей работе или распознаете подход при изучении чужих разработок или даже чтении новостей. Сейчас переходите к дополнительным материалам, ссылки на которые есть в транскрипте видео, а потом к выполнению теста. Всем удачи и пока.
Популярные вопросы студентов
(Орфография и пунктуация студентов сохранены в большинстве случаев)
Открыл статью в википедии про "вторую сигнальную систему". Очень сложный язык статьи и отсутствие этой станички на других языках (там только 3 языка бывшего СССР) предостерегает меня что это понятие не очень признано в мире. Что-то из псевдонауки. Это так? Или просто ссылки в википедии не очень хорошо проставлены?

Может, это вообще нельзя категоризировать в науку\псевдонауку, т.к. это просто понятие, введенное для описания каких-то процессов. А иностранцы не знают просто потому что, кроме работ по бехавиоризму, с Павловым особо не знакомы.

Понятия ПСС и ВСС введены Павловым, но потом академической наукой в СССР отодвинуты. Их не использовали здесь, а там их и не знали. Но мне кажется, что эти термины термины хорошо отражают суть процессов.
1) ПСС — мы получаем ощущения через сенсоры и реагируем на них здесь и сейчас или складываем в память, но там они лежат тоже в виде ощущений разных модальностей или даже смешано.
2) ВСС — мы получаем ощущения и обрабатываем их при помощи символов. Абстрактные символы сами по себе становятся предметом внутренних переживаний и осмысленной уже без привязки к непосредственным ощущениям органов чувств.
Пример. Собака видит дм своего хозяина. Её ощущения на сетчатке глаза передаются в головной мозг, где рождают ассоциации типа «безопасно», «тепло», «радость» и т. п. первичные эмоции. Человек видит свой дом. У него не только первичные эмоции, как у собаки, появляются, но и куча опосредованной абстракции символом «дом».
В противоположность этому. Собака видит какой-то чужой дом далеко от своего (например, в другой деревне), не похожий по внешнему виду на дом хозяина совершенно. Ну некая форма на сетчатке не вызывает у неё абсолютно никакого интереса. Человек видит тот же дом и, например, если он давно не был у себя дома, у него в голове рождается такое ощущение, как ностальгия и грусть. Это вторичные эмоции, связанные с абстрактным символом «дом», а не с корректной постройкой, которую он видит здесь и сейчас, и которая у собаки никаких эмоций не вызывает.

Самостоятельная работа
Задание 1

Прочесть все материалы по ссылкам выше

Задание 2

Сдать проверочный тест
Есть вопросы? Отлично, задавайте!
Предыдущие уроки
Урок №1: ИИ и две зимы здесь
Урок №2: ИИ и междисциплинарные исследования здесь
Урок №3: Две парадигмы здесь
Урок №4: Интуитивный подход и тест Тьюринга здесь