Штучний інтелект

Штучний інтелект часто називають абревіатурою AI (від англ. artificial intelligence). Це галузь інформатики, яка займається створенням інтелектуальних машин, здатних виконувати завдання, які зазвичай потребують людського інтелекту. Штучний інтелект, наприклад, розуміє мови, розпізнає зображення і вирішує складні завдання, як-от, водіння автомобіля.

Сфера штучного інтелекту є складною та включає багато передових методів. У рамах Знаємо інформатику ми пропонуємо базовий огляд теми, розділений таким чином:

• Поняття – огляд основних понять, що використовуються у сфері штучного інтелекту
• Історія штучного інтелекту – огляд поступового розвитку штучного інтелекту, основні віхи
• Застосування та можливості штучного інтелекту – базовий огляд того, що штучний інтелект може, а чого не може робити
• Штучний інтелект: реальність і вигадка – різниця між тим, що працює в реальності, і тим, що можливе лише в науковій фантастиці.

Окрема велика тема присвячена машинному навчанню, яке є галуззю штучного інтелекту, яка значно розвинулася за останні роки й зараз відіграє важливу роль у багатьох програмах.

Штучний інтелект (скорочено ШІ від англійського Artificial Intelligence) — це галузь інформатики, яка займається створенням програм для вирішення складних задач, які в іншому випадку вимагали б людського інтелекту. Штучний інтелект використовується не лише роботами, а й програмами, які грають у шахи, розпізнають рослини на фотографії, перекладають текст іноземною мовою, рекомендують музику або керують автомобілем.

Що є ШІ, а що ні

Інтелектуальна поведінка включає здатність сприймати навколишнє середовище, розуміти мову, робити висновки, планувати, навчатися, адаптуватися до змінних ситуацій та приймати самостійні рішення. Однак, щоб вважатися штучним інтелектом, програмі не обов’язково мати всі ці характеристики. Наприклад, розв’язувач судоку значною мірою використовує логічне мишлення, але йому не обов’язково розуміти мову чи адаптуватися до змінних ситуацій.

Зображення штучного інтелекту в книгах і фільмах не відповідає сучасним технологіям або очікуваному сценарію розвитку. Сучасний штучний інтелект не є свідомим і не відчуває емоцій. Поки що не існує загального штучного інтелекту, який би міг вирішити будь-яку проблему хоча б так само добре, як людина.

Як працює ШІ

Штучний інтелект — це не магія, а складні алгоритми. Для досягнення інтелектуальної поведінки використовуються різні методи, такі як систематичне тестування можливостей, логічний висновок та машинне навчання. Не весь штучний інтелект використовує машинне навчання. Наприклад, розв’язувач судоку може обійтися комбінацією логічних висновків та систематичного тестування можливостей.

Машинне навчання базується на навчанні з великої кількості прикладів (до мільярдів зображень і трильйонів слів). Замість того, щоб писати програму, яка крок за кроком описує рішення, ми створюємо програму, яка сама вивчає рішення. Програмі недостатньо просто запам’ятовувати приклади, які ми їй показуємо. Щоб мати змогу вирішувати нові ситуації, вона повинна виводити загальні закономірності з наданих прикладів.

Історичний розвиток

Дослідження штучного інтелекту розпочалися в середині 20 століття, але значне промислове використання почалося лише у 21 столітті. Важливим фактором було довгострокове збільшення обчислювальної потужності, що дозволило машинне навчання на основі великих обсягів даних. Приблизно у 2020 році було розроблено генеративний ШІ, тобто штучний інтелект, який створює новий контент (зображення, текст, звук).

Переваги та ризики ШІ

Штучний інтелект спрощує повсякденну діяльність (переклад тексту, пошук інформації), дозволяє персоналізування (рекомендування музики або фізичних вправ), зменшує бар’єри (створення субтитрів для глухих) та пришвидшує дослідження (розробку нових ліків).

Однак використання штучного інтелекту також несе ризики. ШІ не є безпомилковим і не є об’єктивним, оскільки він навчається з даних з Інтернету, які містять помилки та упередження. Він може видавати хибне твердження за факт (так звані галюцинації), тому доцільно перевіряти інформацію від ШІ. ШІ, що використовується для прийняття рішень (наприклад, відбору кандидатів на роботу), може використовувати упередження з даних, дискримінувати певні групи та таким чином поглиблювати нерівність. Генеративний ШІ сприяє створенню навмисних фейків, які виглядають правдоподібно та намагаються маніпулювати громадською думкою (так звані діпфейки).

Штучний інтелект (ШІ, англ. AI – artificial intelligence) належить до програм, які вирішують складні проблеми (як-от, гра в шахи або керування автомобілем), а також галузі інформатики, яка займається створенням цих програм. Штучний інтелект – це не просто роботи, частіше це комп’ютерна програма без фізичної форми. Штучний інтелект використовується всюди, де є складні проблеми, наприклад в обробці природної мови, робототехніці та комп’ютерному зорі.

Визначення штучного інтелекту

Немає єдиного визначення штучного інтелекту. Іноді програми, які поводяться як люди, вважаються штучним інтелектом, але це обмежує, оскільки люди часто не поводяться розумно, роблять помилки та не можуть вирішити деякі складні проблеми. Тому доцільніше розглядати програми, які поводяться розумно (раціонально), як штучний інтелект. Розумна поведінка означає, що програма намагається максимізувати очікувану корисність (як-от, імовірність перемоги в шахах).

ШІ ефект

Штучний інтелект вирішує складні проблеми – проблеми, для вирішення яких донедавна потрібен був людський інтелект. Як тільки ми звикаємо до того, що комп’ютери можуть вирішити ту чи іншу проблему, ми перестаємо сприймати її як складну, а програму, яка її вирішує, перестаємо сприймати як штучний інтелект. Ця постійна зміна того, що ми вважаємо штучним інтелектом, називається ефектом ШІ.

Вузький чи загальний штучний інтелект

Вузький штучний інтелект може вирішити лише певний спеціалізований тип задач (як-от, гра в шахи, розпізнавання облич на фотографіях), тоді як загальний штучний інтелект (AGI від англ. artificial general intelligence) може вирішити будь-яку проблему так само, як і людина. Загального штучного інтелекту ще не існує. (Терміни «слабкий і сильний ШІ» також іноді використовуються для цього розрізнення, але при точному використанні вони мають дещо інше значення — розрізняють, чи має ШІ власну свідомість.)

Споріднені терміни

Штучний інтелект, машинне навчання та нейронна мережа не є синонімами. Штучний інтелект часто використовує машинне навчання (навчання на основі даних або досвіду), але є також багато методів штучного інтелекту, які не використовують машинне навчання. Нейронна мережа є лише однією з багатьох моделей, які використовуються в машинному навчанні.

Типові сфери застосування штучного інтелекту включають:

• робототехніку (робот-пилосос, промислові роботи, самокеровані автомобілі),
• системи рекомендацій (алгоритми рекомендацій фільмів, книг),
• обробку природної мови (переклад між мовами, пошук інформації, виявлення спаму),
• розклад та планування (планування виробництва на заводі),
• обробку зображень (розпізнавання людей або номерних знаків на фото),
• комп’ютерні ігри (керування поведінкою неігрових персонажів (NPC)).

Штучний інтелект має застосування в основному у сферах, де використовуються повторювані дії, як-от, робота виробничих ліній, керування машинами, основні адміністративні завдання.

Штучний інтелект поки що не має здібностей, які вимагають більш складних ручних операцій (наприклад, стрижка волосся), координації різних дій (як-от, ремонт квартири), соціальних навичок та емпатії (наприклад, охорона здоров’я) або креативності та самостійного формулювання цілей (як-от, дослідження).

Штучний інтелект також часто зустрічається у творах мистецтва (книгах, фільмах, виставах). Однак його зображення в художній літературі часто не відповідає дійсності, і тому корисно вміти розрізняти, що є реальністю, а що вигадкою.

Приклади відомих вигаданих роботів і програм:

• Голем, Франкенштейн: Штучні машини, здатні мислити, з легенд або книг, які з’явились раніше слова “робот”.
• Роботи у виставі R.U.R. Карела Чапека (перше вживання слова “робот”).
• HAL 9000: Програма управління космічним кораблем з фільму «2001: Космічна одіссея». Відомий тим, що намагався вбити космонавтів, щоб виконати місію.
• Марвін: Робот-параноїк із серії книг Автостопом по Галактиці.
• KITT: Розумний автомобіль із серіалу Knight Rider.
• Номер 5: Робот, який прийшов до свідомості після удару блискавки.
• R2D2, C-3PO, BB8: Роботи із серії фільмів Зоряні війни.
• SkyNet: Суперрозум, налаштований на знищення людства у фільмах про Термінатора.
• Бендер: Людиноподібний робот із серіалу Футурама.
• ВАЛЛ-І: Робот (збирач сміття) з однойменного фільму.

Три закони робототехніки Айзека Азімова, які вперше з’явились у серії оповідань, також є вигаданими. Однак ці фіктивні закони стали основою для багатьох дискусій про моральні проблеми розвитку роботів.

Приклади відомих справжніх ботів і програм:

• Deep Blue: Шахова програма, перемогла гросмейстера Гаррі Каспарова.
• IBM Watson: Програма, здатна відповідати на запитання.
• AlphaGo: Перша програма, яка перемогла гросмейстера гри в Го.
• Eliza: Перша відома чат-програма (1966).
• ChatGPT: Сучасна (2022) чат-програма.
• Alexa, Siri: Віртуальні помічники.
• ASIMO, Pepper: Гуманоїдні роботи.

До 1950 року

• Карел Чапек написав п’єсу R.U.R, де вперше вжито слово «робот» (1920).
• Перші комп’ютери, які використовувалися головним чином для обчислень під час Другої світової війни (наприклад, для дешифрування).

1950-1960

• Алан Тюрінг пропонує тест машинного інтелекту (тест Тюрінга), де людина повинна розпізнати, чи спілкується вона з комп’ютером чи людиною.
• Основи штучного інтелекту як науки, перші принципи алгоритмів штучного інтелекту.

1960-1970

• Перші чат-програми (як-от, Eliza).
• Перші програми, які грають у настільні ігри (наприклад, шашки чи хрестики-нулики) на аматорському рівні.
• Перші самохідні роботи (як-от, Shakey).
• Основи обробки природної мови.
• Основи розпізнавання зображень.

1970-1990

• Зниження початкового оптимізму щодо штучного інтелекту, зменшення фінансування (період, який називають «зимою АІ»).

1990-2000

• Інтернет та веб-розробки, використання штучного інтелекту для пошуку.
• Програма Deep Blue перемогла гросмейстера у партії в шахи.
• Безпілотні автомобілі, які можна використовувати в обмежених умовах і під контролем.

2000-2010

• IBM Watson перемогла людей на Jeopardy! (гра-вікторина).
• Розробка рекомендаційних систем (Netflix, YouTube, Amazon).
• Безпілотні автомобілі, які долають довгі позашляхові маршрути або реалістичний трафік (наразі без значного самостійного використання у звичайному русі).

2010-2020

• Швидкий розвиток галузі «глибокого навчання» (використання нейронних мереж, навчених на дуже великих даних).
• Практична обробка мови (як-от, віртуальні помічники Siri, Alexa).
• Значне покращення в розпізнаванні зображень (наприклад, облич на фотографіях).
• Перемога штучного інтелекту над людьми в інших іграх: го, покер. Можливість грати у прості комп’ютерні ігри («аркади»), засновані виключно на візуальному введенні.
• Безпілотні автомобілі, які можна використовувати у звичайному русі.

2020-2030

• Розвиток генеративного штучного інтелекту: створення зображень, генерація тексту, програми для спілкування.

Вступна примітка. Точне значення наведених нижче термінів часто є складним і не зовсім зрозумілим. Наші короткі описи намагаються передати лише їх суть.

Методи, прийоми, підходи

Області застосування