Tehisintellekt

Artificial intelligence (ingl.k)
Mõiste „tehisintellekt“ võttis kasutusele John McCarthy aastal 1956.
Tehisintellekt on digitaalse arvuti või arvuti poolt kontrollitava robotseadme võime sooritada tegevusi, mis tavaliselt on seotud inimolendite kõrgemate intellektuaalsete protsessidega (võime mõistuslikkuseks, tähenduse väljauurimisvõime, üldistamine, kogemustest õppimine).
Vaimufilosoofia teooriana on tehisintellekt arusaam, et inimese kognitiivseid mentaalseid seisundeid on võimalik esitada arvutusmehaanikas.

Eesmärk

Tehisintellektika "suur eesmärk": intelligentse (iseseisvalt mõtleva) masina ehitamine.
Tehisintellektika "filosoofiline eesmärk": mõista paremini mõistuse (inimeste ja loomade) funktsioneerimist.
Tehisintellektika "praktiline eesmärk": teha programme, mis oskaksid lahendada keerulisi ülesandeid, mille jaoks siiani on inimesi vaja.

Tehisintellektika ajalugu

Valdkond sai alguse väitest, et intelligentsust kui inimeste keskset omadust on võimalik täpselt kirjeldada ja masinaga simuleerida. Paljud uurijad olid arvutite tekke ajastul optimistlikud tehisintellekti loomise osas. 1960. aastate lõpus loodeti, et arvutist saab malemaailmameister, kõne mõistev programm, kvaliteeteetne automaattõlkija, spetsialiste praktikas asendav programm, kõndiv ja füüsilist tööd tegev robot. Tegelikkuses osutus kõik see palju raskemaks, sest inimene ei teadvusta oma ajutegevust ning ekslikult arvatakse, et igapäevatoimigud on väga lihtsad ega nõua palju teadmisi ja ülikeerukaid ajuprotsesse.
Juba loomise algusest alates hakati arvuteid kasutama mitte ainult puht-arvutuslike ülesannete lahendamisel, vaid püüti nende abil imiteerida ka muid protsesse, mis on iseloomulikud inimese loomingulisele, intellektuaalsele tegevusele. Üks esimestest arvutite "mittearvutuslikest" rakendustest oli näiteks masintõlge. Esimene masintõlkealane eksperiment toimus 1954. aastal USA-s New Yorgis: IBM arvuti tõlkis vene keelest inglise keelde 200 sõnast koosneva teksti. 1950-ndatel aastatel loodi ka esimesed programmid arvutitega mitmesuguste mängude mängimiseks (trips-traps-trull, domino, kabe). Loodi ka programme, mille järgi töötades arvutid tõestasid teoreeme, komponeerisid muusikat, luuletasid - tegid kõike seda, mida traditsiooniliselt loetakse inimese intellektuaalseks tegevuseks. Kõikidel esimestel mittearvutuslike ülesannete lahendamise programmidel oli aga üks iseloomulik piiratus: iga programm oskas lahendada vaid ühte konkreetset ülesannet, mistõttu ei saanud väita, et „masin mõtleb“. Näiteks ei osanud vene kabe mängimiseks kirjutatud programm mängida 100-ruudulist kabet. Iga selline programm kujutas endast jäika protseduuri, mis polnud võimeline ümber organiseeruma ega kohanema. See tõestas, et inimese loomingulise tegevuse imiteerimiseks ei piisa üksikute ülesannete programmide koostamisest, vaid arvuti peab imiteerima universaalseid ehk metaprotseduure, mille abil oleks võimalik genereerida konkreetseid protseduure üksikülesannete lahendamiseks. Selle asjaolu mõistmine andis tõuke tehisintellektika kui uurimissuuna arenemisele.
Uue teooria põhiülesandeks sai inimese metaprotseduuride imiteerimine. Esimene programm oli GPS (USA, 1960-ndatel aastatel, A. Newell, J. C. Shaw, H. A. Simon). Programm imiteeris ühte metaprotseduuri ja autorid arvasid, et nad ongi leidnud üleüldise metaprotseduuri. Alguses suutis GPS tõesti lahendada mitmesuguseid ülesandeid (tõestas 1. järgu predikaatarvutuse teoreeme, mängis mängis mänge), kuid malemänguga ei tulnud toime. Niisiis sai tehisintellektika eesmärgiks otsida uusi metaprotseduure.
Tänapäeval on tehisintellektika tehnoloogiatööstuse tähis osa, püüdes lahendada informaatikas ettetulevaid probleeme.

Turingi test

Turingi test on Alan Turingi poolt välja pakutud test, mis peaks otsustama, kas arvuti suudab mõelda või mitte. Ta teoretiseeris, et masina intelligentsuse üle saab otsustada vaid selle käitumise järgi.

Näide testist

Kaks tuba on varustatud samade sisend- ja väljundseadmetega, mis on ühenduses välise eksperimentaatoriga. Ühes toas on inimene, teises aga arvuti, mõlemad suhtlevad eksperimentaatoriga. Juhiste andmise ja küsimuste esitamise teel üritab eksperimentaator välja selgitada, millises toas on inimene, millises aga arvuti. Kui eksperimentaator seda (fikseeritud aja jooksul) ei suuda, siis tõendab see testi idee järgi seda, et arvuti suudab mõelda nii nagu inimene ja kõigi testitud käitumiste korral on arvuti inimesega samaväärne.

Valdkonnad

Loogiline tehisintellekt

Kõik, mida programm teab maailmast, konkreetsest olukorrast ja tingimustest ning oma eesmärkidest, on väljendatud matemaatilise loogika keele lausete abil. Programm otsustab, mida teha, järeldades, et teatud tegevused sobivad eesmärkide saavutamiseks.

Otsing

Tehisintellekti programmid peavad tihti uurima väga suurt arvu võimalusi, näiteks käike males või järeldusi teoreemitõestamise programmis. Pidevalt tehakse avastusi, kuidas teha seda tõhusamalt eri valdkondades. Mustrite avastamine Kui programm teeb vaatlusi, siis on ta sageli programmeeritud võrdlema seda mustriga. Näiteks nägemisvõimega programm võib üritada sobitada nina ja silmade mustrit vastuvõetava pildiga, et tuvastada nägu. Keerulisemad mustrid, näiteks naturaalkeele tekstis, maleseisus või mõne sündmuse ajaloos on samuti uurimisobjektid. Keerulised mustrid nõuavad teistsuguseid meetodeid kui lihtsad mustrid, mida on uuritud kõige rohkem.

Teadmiste esitus

Fakte ümbritseva maailma kohta tuleb esitada mingil viisil. Tavaliselt on kasutusel matemaatilise loogika keeled. Vaja on esitada objekte, omadusi, kategooriaid, objektidevahelisi seoseid, sündmusi, olekut ja aega, põhjuseid ja tagajärgi, teadmisi teadmiste kohta (mida me teame selle kohta, mida teised inimesed teavad) ning palju muud.

Järeldamine

Mõnest faktist saab järeldada teisi. Deduktsioon on piisav teatud eesmärkidel, kuid uusi, mittemonotoonse järeldamise meetodeid on lisatud loogikasse alates 1970-ndatest. Mittemonotoonse järeldamise lihtsaim näide on vaikimisi järeldamine, kus otsus tuleb vaikimisi järeldada, kuid otsuse võib tagasi võtta, kui ilmneb tõendeid, mis väidavad vastupidist. Kui me kuuleme lindu laulmas, siis me võime järeldada, et see oskab lennata, aga selle otsuse võib muuta vastupidiseks, kui me kuuleme, et tegu on pingviiniga.

Terve mõistuse teadmised ja arutlemine

See on tehisintellekti valdkond, mis on kõige kaugemal inimtasemest, olenemata sellest, et see on olnud aktiivne uurimisvaldkond alates 1950-ndatest. Kuigi on tehtud märgatavaid edusamme, on siiski vaja uusi ideid.

Kogemusest õppimine

On programme, mis õpivad kogemustest. Närvivõrkudel põhinevad lähenemised tehisintellektile spetsialiseeruvad kogemustest õppimisele. Samuti õpitakse loogikas väljendatud reegleid. Programmid suudavad õppida ainult seda, mida faktid või nende käitumiste formalismid suudavad esitada.

Plaanimine

Plaanimisprogrammid asuvad tööle üldiste faktidega maailmast (eriti tegevuste tagajärgedest), konkreetsest olukorrast ja eesmärgiga. Nende põhjal luuakse strateegia eesmärgi saavutamiseks. Üldjuhul on strateegia lihtsalt tegevuste järjekord.

Vajalikkus

Mille jaoks võiks tehisintellekt kasulik olla?

• Ekspertsüsteemid
• Automaatne programeerimine
• Järelduste tegemine ja teoreemide tõestamine
• Teadmiste taasesitamine
• Programmeerimiskeeled ja tarkvara
• Õppimine
• Inimekeele töötlemine
• Ülesannete lahendamine, juhtimismeetodid ja otsimine
• Robotid
• Nägemine
• Kognitiivne modelleerimine ja psühholoogilised intelligentsi uuringud
• Spetsialiseeritud tehisintellekti arhitektuurid
• Sotsiaalsed ja filosoofilised küsimused

Töötavad rakendused

• Mängud (male, kabe) – sisaldavad veidi tehisintellekti, aga mängivad inimeste vastu peamiselt toore jõuga ehk võitmiseks vaadatakse läbi suures koguses käike.
  
• Kõnetuvastus – jõudis praktilise tasemeni 1990-ndatel aastatel.
  
• Loomuliku keele mõistmine – vaid üksikutes valdkondades on see praegu võimalik, et arvuti suudab vastu võtta piisavas koguses sõnu, olla võimeline neid läbi töötama ja mõistma valdkonda, mille kohta tekst käib.
  
• Masinnägamine – maailm koosneb kolmemõõtmelistest objektidest, kuid inimesed tajuvad vaid kahemõõtmelisi objekte. Mõned programmid on võimelised töötama kahemõõtmelise infoga, kuid täielik masinnägemine eeldab osaliselt kolmemõõtmelist informatsiooni.
  
• Ekspertsüsteemid – tarkvara, mis leiab lahendust probleemile, mis muidu nõaks ühe/mitme inimeksperdi tööd. Ekspertsüsteemid on kõige levinumad mingis kindlas probleemide valdkonnas ning on üks traditsioonilisemaid tehisintellekti rakendusi ning uurimisvaldkondi. Inimeksperdi töö simuleerimiseks on erinevaid meetodeid, neist kõige levinum on teadmiste baaside loomine.

Üritused

IJCAI

IJCAI (International Joint Conference on Artificial Intelligence) on rahvusvaheline tehisintellektika konverents, mis toimub iga 2 aasta tagant.

1. 1969 USA (Washington)
2. 1971 Inglismaa (London)
3. 1973 USA (Stanford)
4. 1975 Gruusia (Tbilisi)
5. 1977 USA (Cambridge)
6. 1979 Jaapan (Tokio)
7. 1981 Kanada (Vancouver)
8. 1983 Saksamaa (Karlsruhe)
9. 1985 USA (Los Angeles)
10. 1987 Itaalia (Milano)
11. 1989 USA (Detroit)
12. 1991 Austraalia (Sydney)
13. 1993 Prantsusmaa (Chambery)
14. 1995 Kanada (Montreal)
15. 1997 Jaapan (Nagoya)
16. 1999 Rootsi (Stockholm)
17. 2001 USA (Seattle)
18. 2003 Mehhiko (Acapulco)
19. 2005 UK (Edinburgh)
20. 2007 India (Hyderabad)
21. 2009 USA (Pasadena)
22. Tulekul: 2011 Hispaania (Barcelona)
23. Tulekul: 2013 Hiina (Peking)

ECAI

ECAI (European Conference on Artificial Intelligence) on Euroopa tehisintellektika konverents, mis iga 2 aasta tagant.

1. 1974 Brighton
2. 1976 Edinburgh
3. 1978 Hamburg
4. 1980 Amsterdam
5. 1982 Orsay
6. 1984 Pisa
7. 1986 Brighton
8. 1988 München
9. 1990 Stockholm
10. 1992 Viin
11. 1994 Amsterdam
12. 1996 Budapest
13. 1998 Brighton
14. 2000 Berliin
15. 2002 Lyon
16. 2004 Valencia
17. 2006 Riva del Garda
18. 2008 Patra
19. 2010 Lissabon
20. Tulekul: 2012 Montpellier (Prantsusmaa)
21. Tulekul: 2014 Praha

SCAI

SCAI– (Scandinavian Conference on Artificial Intelligence) on Skandinaavia tehisintellektika konverents.

1. 1987 Tromso, Norra
2. 1989 Tampere, Soome
3. 1991 Stockholm, Rootsi
4. 1993 AArhus, Taani
5. 1995 Trondheim, Norra
6. 1997 Helsingi, Soome
7. 2001 Odensee, Taani
8. 2003 Bergen, Norra
9. 2006 Helsingi, Soome

Tähtsamad uurimiskeskused

Maailmas

• USA:Massachusettsi Tehnoloogiainstituut (MIT), Stanfordi uurimisinstituut (SRI International), Carnegie Melloni Ülikool (CMU)
• Jaapan (robootika)
• Saksamaa: Tehisintellektika uurimiskeskus Saarbrückenis ja Karlsruhes (DFKI)

Eestis

• Tallinna Tehnikaülikooli informaatika instituut, teadmussüsteemide õppetool
• Tartu Ülikool, arvutuslingvistika uurimisrühm (eesti ja soome-ugri keeleteaduse osakond ja arvutiteaduse instituut) - suhtlus arvutiga loomulikus keeles; arvutiteaduse instituudis tegeldakse ka kujundite tuvastamisega ja intelligentsete õpisüsteemide loomisega.

Eesti Tehisintellekti Ühendus

• Eesti tehisintellekti ühendus (Estonian Artificial Intelligence Society)

Kasutatud kirjandus

• Tehisintellekt
• McCarthy. J,What is artificial intelligence?, Stanford University, Computer Sciece Department, 2007

Koostas: Dea Taur