gastenboek (N/A) | disclaimer
roderik .net, site van Roderik Emmerink

 

 

 

Autonome Systemen

Understanding Intelligence - Christian Scheier
Understanding Intelligence
Christian Scheier Op deze pagina vindt u informatie over het vak Autonome Systemen. Het vak Autonome systemen heb ik gevolgd als onderdeel van mijn opleiding KI aan de Rijksuniversiteit Groningen. Het college is gegeven door Gert Kootstra en de theorie is behandeld aan de hand van het boek 'Understanding Intelligence' van Rolf Pfeifer en Christian Scheier. Daarnaast zijn nog enkele artikelen uit het vakgebied aan bod gekomen.

De studie der intelligentie

Intelligentie is een te complex begrip om te vatten in een eenvoudige definitie. Wat mensen in het algemeen en wetenschappers in het bijzonder bedoelen met het begrip varieert in hoge mate en er is weinig hoop dat er concensus over zal ontstaan. Het hoofdaspect, impliciet of expliciet aanwezig in vele opvattingen van intelligentie is het ontstaan van diversiteit in gedrag en het zich houden aan de regels. Deze opvatting is onafhankelijk van ieder begrip omtrent nivellering van intelligentie. Het is even zoveel van toepassing op abstract denken alsook op het ontlopen van een predator (vijand). Een organisme dat altijd hetzelfde gedrag vertoont is niet intelligent.

IQ testen waren oorspronkelijk ontwikkeld om te bepalen of bepaalde kinderen beter af waren op een speciale school. Uiteindelijk ontwikkelde de IQ test zich tot een algemene intelligentietest, claimend een bepaalde intelligentefactor g te meten. Vandaag de dag is er concensus over het feit dat intelligentie een veel te complex fenomeen is om te meten met een test die slechts één uitkomst geeft.

Emotiononele intelligentie is recent voorgesteld als van een evengrote relevantie voor succes in het leven als het soort abstracte intelligentie dat gemeten wordt door IQ testen. EQ testen meten emotionele intelligentie en worden voorgesteld als aanvulling op IQ testen. Het is nog steeds onderdeel van debat in welke mate en in welke vorm het EQ zal voortbestaan.

Het nature-nurture debat betreft de mate waarin kennis is aangeboren en/of kan worden ontwikkeld. De gedragingen en mogelijkheden van een mens komen voort uit een complexe interactie van genetische factoren en omgevingsfactoren. Zodoende kan het antwoord op het nature-nurture vraagstuk slechts zijn dat de oorsprong van intelligentie komt uit de interactie tussen nature (aangeborenheid) en nurture (ontwikkeling).

De Turing test was bedoelt om het begrip intelligentie te kunnen toetsen aan de hand van een empirische test. Het is gebaseerd op het idee of het verbale gedrag van een computer onderscheiden kan worden van dat van een persoon. Als het niet onderscheiden kan worden dan kan de computer als intelligent beschouwd worden. Omdat de Turing test gebaseerd is op natuurlijke taal is het gerestricteerd tot menselijke intelligentie. Het is nog steeds de vraag of de Turing test een goede test is voor menselijke intelligentie.

Het Chinese-kamer-experiment is een gedachtenexperiment voorgesteld door Searle. Op basis van een set regels bepaald een persoon (Searle) opgesloten in een kamer antwoorden op basis van vragen, uitsluitend op basis van vergelijking van de vorm van de Chinese karakters die voor de persoon geen betekenis hebben.

Er zijn analystische en synthetische methoden in de studie der intelligentie. De synthetische methode wordt gekarakteriseerd als "begrip door bouwen" (understanding by building). In de klassieke kunstmatige intelligentie en cognitieve wetenschap zijn de modellen computerprogramma's. In embodied cognitive science (belichaamde cognitiewetenschap) zijn de modellen in de vorm van autonome agents. Ofwel robotic agents (robots) of simulated agents (gesimuleerde agenten).

Autonome agents vertonen emergent gedrag. Dergelijk gedrag is niet voorgeprogrammeerd door de ontwerper van de agents maar is o.h.a. het resultaat van interactie van de agents met hun omgeving.

Autonome agents, robotisch of computationeel, kun op drie manieren gebruikt worden. Als modellen van natuurlijke agents. Ter verkenning van de principes der intelligentie. Voor specifieke taken en doelstellingen. Er bestaat grote overlap tussen deze drie delen, met name tussen de eerste twee.

"Synthetisch" impliceert ontwerp (design). Het ontwerpperspectief is erg vruchtbaar gebleken voor de bestudering van natuurlijke intelligentie. In de autonome systemen aanpak ligt de nadruk op het designperspectief.

Embodied cognitive science gebruikt een synthetische aanpak gebaseerd op autonome systemen.

Basisbeginselen der klassieke Kunstmatige Intelligentie en cognitieve wetenschap

De cognitieve revolutie begon rond 1950 toen een nieuw concept van de mens als machine in opkomst was.
De taal van de informatieverwerking (IT) werd voorgesteld als bruikbaar voor het beschrijven van mentale fenomenen zoals taal, perceptie en denken. Het doel van het zoeken naar verklaringen op basis van het gebruik van informatieverwerking nam het over van het verklaren van menselijk gedrag in termen van stimulus-respons relaties (als in het behaviorisme).

Cognitiewetenschap is de interdisciplinaire studie van cognitie. Het omvat disciplines zoals filosofie, psychologie, informatica, kunstmatige intelligentie, linguïstiek, neurowetenschap, en meer recent techniek en biologie. In de klassieke opzet had de informatica de centrale rol binnen deze gebieden van de cognitiewetenschap.

Volgens het cognitieve paradigma kan intelligente bestudeerd worden op het niveau van algoritmen. Dit wordt ook wel de functionalistische positie genoemd, die stelt dat het fysieke substraat waarop de algoritmen plaatsvinden niet relevant is zolang er een bruikbaar resultaat bereikt wordt.

Computatie (berekening) - in het kader van Turing machines - en representatie zijn de fundamentele ingrediënten in de klassieke cognitiewetenschap en AI. De slogan "Cognitie als computatie" karakteriseert deze positie.

Turing machines zijn universeel in de zin dat ze iedere andere Turing machine kunnen simuleren.

De Physical Symbol Systems (fysisch symbolische systemen) hypothese, een empirische hypothese betreft de aard van intelligentie, stelt dat een fysisch symbolisch systeem een noodzakelijk en voldoende conditie is voor een algemeen intelligent systeem.

Het begrip van informatieverwerking is behulpzaam in hedendaagse cognitieve psychologie en in de neurowetenschap. Informatieverwerking is een enorm krachtig concept. Cognitieve psychologie wordt gekenmerkt door "hoe mensen informatie opnemen, hoe ze deze informatie recoderen en onthouden, hoe ze beslissingen nemen, hoe ze hun internet kennistoestanden transformeren en hoe ze deze toestaden vertalen naar output in de vorm van gedrag".

Het concept van informatieverwerking zoals hier gebruikt impliceert dat concepten van computatie zoals opslag, matching, retrieval (acquisitie), en logische operaties, toegepast worden bij het menselijk denken. Dit gebruik van de term is bepaald vanuit de informatiewetenschap en bezwaren die we hebben tegen het gebruik van informatietheorie is tegen het oorspronkelijk gebruik niet het huidige gebruik.

JL is een agent ontworpen op basis van het cognitieve paradigma. Het geeft vorm aan een aantal belangrijke ontwerpprincipes.

De fundamentele problemen van klassieke KI en cognitiewetenschap

Klassieke AI systemen zijn bekritiseerd op vele gronden. Ze komen robuustheid en generalisatie mogelijkheden tekort en kunnen niet functioneren in realtime. Bovendien zijn ze sequentieel en worden uitgevoerd op sequentiele machines. Verder punten van kritiek waren dat ze doelgericht (goal based) zijn en hiërarchisch geörganiseerd zijn en dat de verwerking centraal plaats vindt.

Echte werelden verschillen in belangrijke mate van virtuele werelden. Virtuele werelden kennen toestanden, er is complete informatie daarover, de mogelijke operatoren erop zijn bekend en ze zijn statisch. De echte wereld verschilt daar nogal van. De echte wereld heeft zijn eigen dynamica die het nodig maakt dat de agents in realtime acteren (opereren).

The frame problem (het afbakeningsprobleem) betreft hoe modellen van delen van de echte wereld in lijn kunnen blijven met de echte wereld als deze aan verandering onderhevig is. Het is met name erg lastig te bepalen welke veranderingen in de wereld relevant zijn voor een gegeven situatie zonder alle mogelijke veranderingen te hoeven testen. Het frame probleem heeft twee aspecten. Een voorspellingsprobleem en een kwalificatieprobleem.

Het symbol-grounding problem (symboolkoppelprobleem) betreft hoe symbolen relateren tot de echte wereld. Het symbol-grounding problem wordt duidelijk als de menselijke toeschouwer uit het systeem wordt weggenomen en het systeem moet interacteren met de omgeving. Het is een karakteristiek van symbolische methoden; niet-symbolische methoden kennen geen symbol-grounding problem.

Een agent is gesitueerd als het zijn informatie verkrijgt over zijn omgeving uitsluitend via zijn sensoren in interactie met zijn omgeving. Een gesitueerde agent interacteert met de wereld zonder een intervenierende persoon. Het heeft de potentie zijn eigen zijn eigen geschiedenis te verkrijgen indien het is uitgerust met geschikte methoden daarvoor.

Hoewel er vele suggesties zijn geweest voor het verhelpen van de fundamentel problemen met klassieke systemen denken we dat de oplossing slechts kan worden bereikt middels een nieuwe aanpak dat de nadruk legt op de interactie van een agent met de wereld. Dit is de belangrijkste zorg in embodied cognitive science.

Embodied Cognitive Science: de basisconcepten

De agents met het meeste belang voor onze doelstelling zijn complete agents. Complete agents zijn autonoom, zelfvoorzienend (self-sufficient), embodied (belichaamd), en gesitueerd (situated). Ze worden wel genoemd: 'Fungus Eaters' (paddenstoeleneters).

Zelfvoorzienende (self-sufficiënt) agents kunnen verschillende taken uitvoeren, kunnen meerdere gedragingen uitvoeren in de echte wereld over een langere tijdsduur; ze hebben geen last van onherstelbare tekortkomingen wat betreft hun bronnen. Zelfvoorzienendheid vereist adaptiviteit.

Zelfvoorzienendheid heeft altijd betrekking op een zekere ecologische niche. Een ecologische niche is het bereik van omgevingsvariabelen waarbinnen een autonome agent kan bestaan. Agents zijn altijd ontworpen (door evolutie of een ontwerper) voor een bepaalde ecologische niche: er is geen universele agent in de echte wereld. Als de specifieke kenmerken van de ecologische niche uitgebuit worden kan schaalbaarheid van leeralgoritmen dikwijls bereikt worden.

Ontwerpprincipes voor autonome agents

Ontwerpprincipes voor atonome agents geven een bondige weergave van het veld der belichaamde cognitiewetenschap en maken de aspecten m.b.t. agents expliciet.

De belangrijkste ontwerpprincipes voor autonome agents zijn.

Dit ontwerpperspectief is nuttig omdat het de inzichten beknopt samenvat, het het mogelijk maakt natuurlijk systemen vanuit ene praktisch ontwerpperspectief te beschouwen.

Het drie componenten (three-constituents) principe structureerd het gehele ontwerpproces. Het houdt in dat het maken van een autonome agent uit drie onderdelen bestaat. Namelijk (1) het definiëren van de ecologische niche, (2) het definiëren van taken en gedrag en (3) het ontwerp van de agent.

Belangrijke termen: complete agent; parallel losjes gekoppelde processen; sensorischmotorische coördinatie; goedkoop/simpel ontwerp; redundantie; ecologische balans; en waarde. (tabel 10.1, understanding intelligence).

De presentatie

Opzet van de presentatie in PDF slides

Het artikel waarover mijn groep een presentatie hield:

Evolving Complete Agents using Artificial Ontogeny (pdf)

© Copyright 2025 Roderik Emmerink, hosting en webdesign door Archytas.
Alle rechten voorbehouden | xhtml validatie