Пенсионный советник

Роботам даровали Слово

Созданы первые роботы, придумывающие свой язык для познания и описания мира, в том числе воображаемого

Иван Куликов 10.06.2011, 20:49
uq.edu.au

Предоставив роботам возможность придумывать свой язык, мы рано или поздно столкнемся с искусственным нечеловеческим разумом, первым в истории: австралийские лингодроиды уже умеют сочинять слова, успешно ориентируются на местности и воображают несуществующие миры.

В XXXI веке от Р. Х., коротая одинокие уикенды на сайте «Галактический суперсводник», вы наконец находите то, что искали очень долго, — потенциального брачного партнера, живущего, предположим, на Венере, и назначаете ему первое свидание в месте, устраивающем вас обоих. Скажем, на Луне.

На Луне все идет как нельзя лучше — вы женитесь, обзаводитесь кое-какой недвижимостью и улетаете на медовый месяц любоваться черной дырой в центре Млечного Пути, оставив дома привезенного с Марса робота Машу и любимого робота вашей второй половины — Васю. Пока молодожены развлекаются, роботы должны сделать евроремонт в большом многокомнатном пентхаусе в живописном кратере Тихо Браге.

Маша, обожающая работать дрелью и таскать тяжести, и Вася, отлично орудующий шваброй и посещавший на Венере курсы интерьерного дизайна, не имеют пока ни малейшего представления о планировке и начинке вашего нового жилища, впрочем, как и вы сами. Более того, это роботы разных моделей, поколений и конструкций, а один из них и вовсе сконструирован инопланетянином. Но вы улетаете с Луны в полной уверенности, что с ремонтом они справятся отлично: в инструкциях к Маше и Васе прописано отдельным пунктом, что для совместной работы с другим роботом устройству не требуется никаких дополнительных программ, прошивок, драйверов, апгрейдов, программных «костылей» и консультаций службы техподдержки.

Все правильно:

уже тысячу лет, как любому дошкольнику известно, что роботы — одаренные лингвисты и большие болтуны — прекрасно находят между собой общий язык.

Удручающая чушь роботов

Пока же каждый школьник, если этот школьник умный, знает, что в начале XXI века за пятьдесят лет эволюции робототехники и компьютерных алгоритмов, достигших впечатляющих уровней сложности и вычислительной производительности, язык, а точнее, его жалкое подобие, на котором общаются между собой роботы, все также бесконечно далек от гибкости и коммуникативной мощи языка, на котором общаемся мы с вами.

Несмотря на то что большие команды программистов продолжают осваивать внушительные объемы венчурного капитала, пытаясь или обучить роботов человеческому языку, или придумать для них его полноценную замену, на этих двух фронтах великой битвы за искусственный интеллект

уже можно констатировать уверенное поражение интеллекта человеческого.

Действительно, компьютерное устройство, пусть это и нетривиальная задача, можно обучить и лексике, и грамматике, и умению составлять связные тексты на естественных языках из бесконечно масштабируемой словарной базы данных. Все это очень пригодилось при создании систем машинного перевода, но для создания универсального языка общения роботов между собой и с человеком стратегия оказалась тупиковой. Диапазон реальных контекстов, с которыми связаны явления естественного языка, оказался настолько широким (на самом деле бесконечно широким), что роботы, по природе своей лишенные реального человеческого опыта, просто не в состоянии оперировать естественными языками правильно. Такие «говорящие» роботы быстро перестают понимать вас, а вы еще быстрее понимаете,

что робот несет чушь.

Второй путь — создание специальных языков — столкнулся с другим препятствием. Чтобы роботы, даже идентичные по конструкции, обменялись информацией, необходимой для успешного выполнения какой-нибудь задачи (скажем, встретиться в определенном месте и пригвоздить к стене репродукцию Айвазовского), эффективное общение между ними осуществляется в рамках общего протокола, определяющего последовательность совместных действий.

Кажется, в таком протоколе еще содержится какое-то зачаточное сходство с языком, но это иллюзия.

Проблема в том, что при каждом изменении среды (комнаты на огород), задачи (картины на прополку сорняков) или конструкции одного из роботов требуется сочинять и новые протоколы.

Но число языков, растущее параллельно числу возникающих ситуаций и задач, совсем не то, что мы ожидаем от спонтанного и эффективного общения, ведь люди, чтобы понимать друг друга в разных ситуациях и выполнять сколь угодно разнообразные задачи, пользуются одним языком (или вырабатывают таковой, если языки отличаются).

А почему бы, перестав навязывать роботам посторонние языки и протоколы, не дать им возможность создать свой?

В этом случае роботы должны сами договориться между собой, какими сигналами обозначать опыт взаимодействия с внешним миром и друг с другом (места, предметы, действия, направления, дистанции, собственные состояния и состояния других роботов — в общем, любую воспринимаемую информацию, исходящую в том числе от человека). Таким образом, двигаясь снизу вверх (разнообразный опыт — постепенно усложняемый язык), а не сверху вниз (уже построенный язык — постепенный набор опыта), роботы, сами сформировавшие свой язык, будут гарантированно понимать друг друга. А поскольку мир, который мы разделяем с ними, функционирует по одним для всех законам, у нас тоже остается шанс понять, какой конкретно опыт скрывается за языком роботов, делающих ремонт у вас в квартире.

Руководствуясь именно таким подходом — «запустить» искусственный интеллект, используя принципы, по которым носители естественного интеллекта договариваются об общих понятиях, — команда инженеров и специалистов по искусственному интеллекту из Университета Квинсленда (Австралия) построила первых роботов-лингодроидов, которые умеют создавать собственный уникальный язык и с его помощью понимать друг друга. Первые публикации по лингодроидам датируются еще началом нулевых, однако значимые результаты, полученные в экспериментах с участием реальных устройств, а не виртуальных моделей, группа под руководством доктора Руфи Шульц стала получать последние года три.

Игры лингодроидов

Лингодроиды построены на основе двух мобильных роботизированных тележек Pioneer3-DX, экипированных каждая панорамной камерой, колесной платформой, электроприводами, ультразвуковым сонаром и лазерным дальномером для ориентации и обнаружения препятствий. Для коммуникации роботы используют акустические динамики, транслирующие сигналы тоновой модуляции DTMF, и микрофоны, настроенные на уверенный прием сигналов в радиусе 1,5 м. Для специфических переговоров, не связанных с оперативной ориентацией на местности, роботы используют беспроводной канал стандарта WiFi. За обработку информации отвечает бортовой процессор Pentium M частотой 2 GHz.

Поведением лингодроида управляет не заданная программа, вычисляющая по заданному алгоритму оптимальные варианты действий и отдающая команды тем или иным системам, а искусственная нейронная сеть — классический перцептрон с обратным распространением ошибки (самообучением) из нескольких слоев связанных друг с другом простых процессоров (нейронов), имитирующих работу нейронов мозга (такой перцептрон можно реализовать как в «железе», так и виртуально, программно имитируя поведение отдельных его частей, используя один процессор, — так чаще всего и поступают).

С подобными искусственными нейросетями мы уже сталкивались на примере швейцарских роботов ALICE, которые, интеллектуально эволюционируя с каждым поколением, постепенно учились находить и транспортировать кубики, а также делиться кубиками с ближним (см. «Роботы возлюбили ближнего»). А также в случае с американскими роботами DISCERN, умеющими своими словами пересказывать истории (см. «Шизофрения роботов»).

Австралийские лингодроиды пошли дальше и соединили оба этих навыка.

Изучая мир в доступных им границах, роботы фиксируют представление о нем в виде уникальной для каждого когнитивной карты (прообразом которой стала нейронавигационная карта, формируемая в гиппокампе крысы), несколько отличающейся от картины мира робота-соплеменника (как и в случае людей, всегда немножко по-разному воспринимающих одно и то же). Различные участки этой карты (то есть опыты, которые пережил и запомнил робот, двигаясь по незнакомому пространству) нейронная сеть наделяет уникальными именами, составляя слова из элементарных слогов, как из кирпичиков.

Робот, первый придумавший название месту, передает его другому роботу кодом из тоновых сигналов.

Илл. 1. Во время игры «где мы находимся?» роботы продуцируют общий топонимический лексикон и строят топонимические карты с названиями «мест». Карты не совпадают полностью, поскольку опыт познания мира, фиксируемый самообучаемой нейронной сетью, у каждого робота свой // ITEE
Илл. 1. Во время игры «где мы находимся?» роботы продуцируют общий топонимический лексикон и строят топонимические карты с названиями «мест». Карты не совпадают полностью, поскольку опыт познания мира, фиксируемый самообучаемой нейронной сетью, у каждого робота свой // ITEE

Играя в игру «где мы?» (Илл. 1), то есть путешествуя по местности и общаясь, роботы постепенно формируют общий список топонимов, обозначающих участки на их когнитивных картах. Как и последние, конфигурации топонимических карт тоже не совпадают абсолютно (сравним с «центром платформы», где часто назначают рандеву: место, где мы будем ждать другого человека, вряд ли точно совпадет с геометрическим центром станции).

В качестве мира, предназначенного для путешествий и общения роботов, был выбран один из офисов Университета Квинсленда (одна центральная комната, две слева и две справа). Путешествуя по центральной комнате (четыре остальных оставались запертыми) роботы успешно сформировали общий лексикон для обозначения отдельных ее участков (см. иллюстрацию), получивших название pize, rije, jaja, kuzo и reya.

Во время следующей игры — «встретимся там-то» — один из роботов назначал другому место встречи и отправлялся на рандеву. 38 рандеву из 50 прошли у роботов успешно (см. видео). Таким образом, сформированный общий топонимический лексикон оказался вполне функциональным: роботы находили заранее оговоренное место и встречались.

Сформировав общий язык для обозначения мест, роботы перешли к следующей стадии — формированию общего языка для обозначения расстояния и направления. Для нас — банальных базовых понятий, но не будем забывать, что в языке роботов они пока отсутствуют.

В игре «как далеко?» (Илл. 2) роботы уже не путешествовали, а мирно беседовали, стоя на одном из пятачков (pize, rije, jaja, kuzo и reya). Определив свое местоположение (скажем, kuzo), один из роботов называл произвольное место на топонимической карте (из пяти имеющихся), а другой формулировал слово, обозначающее дистанцию между двумя местами — выбранного (reya) и там, где они сейчас находятся. Таким образом была сформирована следующая группа общих слов, позволяющих роботам описывать феномен расстояния. Например: kuzo reya duka в переводе с языка роботов означает «kuzo (нижний левый угол) отстоит от reya (правый нижний угол) на duka». Duka можно перевести как «близко», но это будет уже наш субъективный перевод: для роботов это расстояние обозначается их собственным уникальным словом — duka.

Илл. 2. Лексиконы расстояний (слева) и направлений (справа), полученные в играх «Как далеко?» и «Где находится?». Как видим, представление о расстояниях и направлениях у каждого из роботов тоже «немножко» свое. У человека восприятие расстояний и направлений также несет субъективную окраску. // ITEE
Илл. 2. Лексиконы расстояний (слева) и направлений (справа), полученные в играх «Как далеко?» и «Где находится?». Как видим, представление о расстояниях и направлениях у каждого из роботов тоже «немножко» свое. У человека восприятие расстояний и направлений также несет субъективную окраску. // ITEE

В следующей игре «в каком направлении?» (Илл. 2, справа) один из роботов называл место дислокации (скажем, kuzo) и два произвольных места из пяти имеющихся на топонимической карте (pize и reya), а третий робот сочинял название для образованного точками угла. То есть: kuzo pize reya hiza означает в примерном переводе «если смотреть от kuzo на pize, то reya находится hiza». Hiza, таким образом, означает у роботов «справа».

Итогом игр стала фиксация трех общих лексиконов, обозначающих базовые понятия, необходимые для ориентации в пространстве: топонимического, лексикона расстояний и лексикона направлений. Теперь, задействуя эти лексиконы, роботы могут спокойно ориентироваться на местности, разговаривая на общем языке. Так, используя понятия расстояния, направления и настоящего местоположения, роботы могут определять новые локусы на карте и давать им новые имена, если таковых не окажется в их картине мира, расширяя, таким образом, топономический лексикон.

Вообще-то, используя такой простой язык, роботы уже получили достаточно мощный инструмент для познания мира — локализации и называния мест, в том числе воображаемых мест, к которым роботы по тем или иным причинам не имеют доступа, то есть находящимися за пределами их уникального жизненного опыта (зафиксированного в их когнитивных и топонимических картах).

Такая возможность — познавать мир, не сходя с места, — была реализована в игре «где это находится?»

Фантазии роботов

Во время игры в «воображаемые места» (Илл. 3) один из роботов называл другому их настоящее местоположение (скажем, reya), ориентирующую точку (rije), расстояние (duka) и направление (hiza), а другой, если указанное места отсутствовало в топонимическом лексиконе, давал ему новое название (heto). «A: Reya rije duka hiza? B: Heto!» на языке роботов означает, таким образом, следующее: «Робот A: Как называется место, если смотреть от reya на rije на расстоянии duka в направлении hiza? Робот B: Heto!».

Играя в эту игру роботы сумели расширить постигнутую опытным путем картину мира воображаемыми местами «за тридевять земель», где они ни разу не бывали. Такие гипотетические точки могут находиться близко — на столах в центральной комнате, либо за стеной в запертых кабинетах, либо за пределами офиса вообще. Границы доступного им мира, таким образом, были расширены миром воображаемым, а жизненный опыт робота — нереальным опытом.

Илл. 3. Игра «Где это находится?»: картина мира роботов расширилась за счет включения воображаемых мест. // ITEE
Илл. 3. Игра «Где это находится?»: картина мира роботов расширилась за счет включения воображаемых мест. // ITEE

Обозначив гипотетические точки, роботы могут в дальнейшем постигнуть их «реальность» непосредственно. Например, назначив встречу за стеной в закрытом кабинете, и дождавшись, когда двери окажутся открытыми, робот могут организовать свиданку на новом неизвестном месте, где они до этого ни разу не были. Самое интересное, что у них это тоже получилось (с некоторыми ошибками, извинительными для начальной стадии развития их естественного интеллекта, — но даже люди ошибаются точно так же, когда им объясняешь, как найти незнакомое им место!).

Общий топонимический лексикон, понятия расстояние и направления — сформированный роботами язык обслуживает самые базовые коммуникативные функции, необходимые для ориентации в пространстве. Понятно, что, используя игровой и эволюционный метод, топонимический уровень можно, как матрешку, дополнять более высокими, предложив роботам сформировать отдельную лексическую группу для обозначения разных миров (кухни, гостиной, балкона и т. д.), действий («что мы только что сделали?»), временных диапазонов («сколько времени действие заняло?»), объектов и действий над объектами («как это называется?», «что мы сделали с этим?») и т. д.

Используя такие лексиконы, роботы в конце концов могут научиться рассказывать друг другу истории — реальные и «гипотетические». Наконец, для дальнейшей эволюции и совершенствования языка они могут выработать отдельный лексикон и для обозначения игр, в которые они играют. Предлагая собеседнику сыграть в игру (от простейшей «где мы находимся?» до «расскажи историю»), они в конечном итоге обретут и большую автономию от нашей воли.

Роль последней на ранних стадиях языкового творчества и самообучения роботов пока что велика: именно человек задает правила игры,

однако общий язык, который возникает в играх, формулируется уже не человеком, а самими роботами, как и общение на этом языке происходит исключительно между ними.

Гипотетические места (в дальнейшем, по всей вероятности, к ним прибавятся действия, предметы, понятийные категории, истории), относимые роботами за пределы доступного им мира, являются таким же, как и язык, достоянием интеллекта, а также личного и социального опыта лингодроидов. Логично в таком случае вопросить, можно ли при дальнейшем расширении гипотетических зон в пространстве (воображаемые «потусторонние» места), во времени (воображаемые дела) и в истории (воображаемые жизни) говорить о возникновении у роботов своей религии? И не обнаружат ли по возвращении молодожены, летавшие к центру Галактики десять тысяч лет, вместо пентхауса священный город роботов, поклоняющихся перво-Маше и перво-Васе, которые заключили первый договор на постройку храма с таинственными существами, вручившими им Cлово, улетевшими куда-то давным-давно, но так и не вернувшимися?

Надеемся все же, что сами роботы расскажут о том, что с ними все-таки стряслось после вашего отбытия, более оригинальную историю.