Symblogia

Blog za rasprave o filozofiji, znanosti i kulturi

Inteligencija roja

Posted by Aleksandar Joksić dana 16/09/2010

Ugledni tjednik The Economist nedavno je objavio priču o nečemu što je među znanstvenicima koji rade na umjetnoj inteligenciji već neko vrijeme poznato kao inteligencija roja (swarm intelligence). Radi se o računalnom simuliranju kolektivnog ponašanja životinja poput mrava, ptica, pčela, riba i tako dalje kako bi se dobili algoritmi za rješavanje određenih kompleksnih računalnih problema. Primjerice, način na koji mravi uspijevaju u nalaženju najkraćeg mogućeg puta između izvora hrane i njihovog gnijezda, podsjeća na  problem putujućeg trgovca. Putujući trgovac ima popis gradova i udaljenosti među njima te mora naći najkraći mogući put da posjeti svaki od tih gradova jednom, štedeći na taj način izvore energije. Što je veći popis njegovih destinacija, problem postaje sve složeniji. Postojeća računala imaju velikih poteškoća pri rješavanju ovakvih problema, no mravi, izgleda, takve probleme rješavaju s lakoćom. Kada mrav nađe izvor hrane, on, vraćajući se u svoje gnijezdo, ostavlja kemijski trag feromona koji privlači ostale članove njegove kolonije do tog izvora hrane. Što više mravi prati trag, tim jači taj trag postaje. Feromoni brzo isparavaju pa nakon što je hrane nestalo, trag nestaje za njom. Međutim, brzo isparavanje znači da će duži tragovi (tj. duži putevi prema hrani) biti manje privlačni te da će se oni postepeno eliminirati, dok će ostati oni najkraći putevi do hrane.

Mravlji algoritmi se već neko vrijeme primjenjuju na različite probleme, no ne radi se samo o mravima – u članku se još spominju ptice, krijesnice i pčele.

Najbolji je dio cijele priče da neki teoretičari misle da  ova inteligencija roja može biti dobar analogon za ono što što se događa u mozgovima. Naime, način na koji pčele nalaze mjesto za gnijezda je začudno slično onome što se događa u mozgu, kaže Vito Trianni s Instituta kognitivnih znanosti i tehnologije iz Rima.  Pčele-izviđači istražuju okolinu u potrazi za prikladnim mjestom i kada nađu dobru lokaciju, vrate se u gnijezdo i izvedu svoj ples kako bi regrutirali druge izviđače. Što je lokacija kvalitetnija, to je duži ples i veće regrutiranje, sve dok se ne regrutira dovoljan broj izviđača kojeg će ostatak roja pratiti. Tako će se članak završiti ovim riječima:

Zamjenite pčele sa živčanim stanicama i pčelinji ples s električnom aktivnošću i dobijate dobar opis onog što se događa kada podražaj proizvede odgovor u mozgu. Zagovornici tzv. kognicije roja kao što je dr. Trianni misle da bi mozak mogao funkcionirati kao roj živčanih stanica bez koordinacije od vrha na dolje (top-down co-ordination). Sugeriraju da bi se čak i kompleksne kognitivne funkcije kao što je apstraktno zaključivanje i svijest mogla pojaviti (emerge) iz lokalne interakcije živčanih stanica koje izvode svoj ples.

Sada par komentara. Čini mi se da u cijelom članku nedostaju dvije riječi: prirodna selekcija. Čitanje članka me podsjetilo na Orgelovo drugo pravilo koje kaže “Evolucija je pametnija od vas”. I to u dva smisla: prvo zato što se taj algoritam (dobiven oponašanjem mravi i drugih životinja) pokazuje nadmoćnijim u rješavanju ovih tipova problema od postojećih računala (a samim time i od nas koji smo ih dizajnirali), i drugo, zato što je kolektivno ponašanje mrava inteligentnije od svakog pojedinačnog mrava. Za ovu potonju pojavu postoji i poseban žargon: kaže se da je inteligencija emergentno svojstvo – svojstvo koje nastaje interakcijom dijelova koji pojedinačno nisu inteligentni.

Ponašanje mrava je dizajnirano prirodnom selekcijom, a od Dennettove čuvene knjige Darwin’s Dangerous Idea znamo da je prirodna selekcija slijepi algoritamski proces koji je supstratno neutralan (= neovisan od DNK) i koji će se događati svugdje gdje su zadovoljena tri uvjeta:

  1. replikacija
  2. varijacija (mutacija)
  3. diferencijalna sposobnost (natjecanje)

To pak znači da u cijeloj priči imamo dva algoritma: prirodnu selekciju i njen produkt  – ponašanje rojeva. No čini mi se da i gore opisano ponašanje mrava podsjeća na algoritamski proces prirodne selekcije: imamo prvog mrava koji je hodao po putu, a replikaciju dobijamo onda kada drugi mravi, slijedeći njegov feromon, čine isto. Odstupanja od toga puta od strane pojedinačnih mrava predstavljaju mutacije koje se natječu s drugim mutacijama i ako predstavljaju kraći put do hrane bivaju selektirane. Ovdje bi se usputno moglo spomenuti da bi zagovornici neuronskog darvinizma, kao negenetske teorije koja evolucijski proces smješta u mozak, mogli ustvrditi da na sličan način na koji se kod mravi kao optimalan put od izvora hrane do gnijezda selektira onaj najkorišteniji put (jer on će imati najviše feromona), tako i intracerebralni selektivni procesi odabiru one neuronske puteve i sinapse koji se najviše koriste, dok se one najmanje korištene gube.

Također, poanta spomenutog Orgelovog pravila je da je strategija putem pokušaja i pogrešaka bolja nego centralizirano inteligentno (ljudsko) planiranje i to se lijepo ilustrira činjenicom da su “mravlji algoritmi” tako uspješni. Kod njih samih ne postoji neka centralna koordinacija, kako se kaže u članku. Tako da kada autor članka kaže: “Digitalni mravi i ptice su tako dobri u smišljanju rješenja na probleme”, on bi zapravo trebao reći: “Evolucija putem prirodne selekcije je dobra u smišljanju rješenja na probleme”, ili jednostavno ponoviti Orgelovo drugo pravilo. (Usput, antropomorfiziranje prirodne selekcije je nešto što postoji još od Darwina i ne predstavlja ništa više nego metaforičan govor.) Jer prvotna tvrdnja izražava  široko rasprostranjenu tendenciju da previše iz-intelektualiziramo pametno ponašanje životinja i tako im pripišemo mnogo više razumijevanja nego što je potrebno. S druge strane, kada autor na početku članka kaže da je “iluzija” da je svrhovita kolektivna aktivnost mravi i drugih socijalnih insekata inteligentna, to se može razumijeti time da su značajke njihovog ponašanja, kako bi rekao Dennett, “nevezano utemeljene” (time se hoće reći da mravi ne  reprezentiraju razloge za svoje ponašanja kao što ni na primjer mladunče ptice kukavice ne mora znati da je razlog njenog instinktivnog guranja suparničkog jajeta iz gnijezda maksimaliziranje svog inputa hrane), a samo se u retrospektivi može činiti da je do njih došlo namjernom inteligentnom odlukom nekog dizajnera (tu je ta “iluzija”).

Možda bi se onda moglo reći da u ovoj priči imamo slučaj jednog kontinuiteta ili prijelaza iz  jednog supstrata prirodne selekcije (= geni i genska selekcija u slučaju mrava) u drugi (= misli i memetiku u slučaju ljudi). Naime, u  trenutku kada ljudi počnu simulirati ponašanje insekata da bi riješili određene probleme, utemeljenja značajki dizajna postaje “vezano” (jer predočujemo razloge svoga djelovanja), a racionalni izbor ljudi zamjenjuje proces prirodne selekcije koja je u slučaju mravi odradila metodom pokušaja i pogrešaka sama cijeli posao umjesto njih.

6 Odgovora to “Inteligencija roja”

  1. Luka Rek said

    Problem sa spomenutom analogijom nalazim u tome što smo skloni promatrati pojedinačnog mrava “with a mind of his own” u koliko god ograničenom smislu uzeli taj pojam, dok ne vjerujem da bi istu sklonost imali u davanju iste karakteristike našim neuronima. Unatoč mojoj krajnjoj naivnosti u vezi tema kao što su neurofiziologija i proučavanje različitih oblika inteligencija i tome slično, smatram da je prigovor o intencionalnosti opravdan. Da pojasnim. Neki podražaj je proslijeđen od strane jednog neurona i biva zaprimljen od drugog koji ga ili prosljeđuje ili ne. Mrav koji osjeća feromone ili ide putem koji(po njegovim osjetilima) izgleda najkraćim ili ne. Možemo li za oba slučaja reći da se radi o odluci subjekta? Tj., ako bi mrav uvijek slušao svoja osjetila ne bi bilo potrebe tražiti novi, kraći put, što navodi na zamisao da je potrebna nekakva promjena (mutacija ako hoćete) koja će dozvoliti odstupanje od onog što je “racionalno”. Kako pak s te strane stvar stoji s neuronima?
    Najkorišteniji put (u oba smisla) ne mora biti i najkraći, pa ostaje pitanje što dovodi do pronalaženja novih. Ukoliko od svih znanih puteva putem selekcije biva odabran onaj najkraći, što moramo postaviti za dovoljan uvjet kako bi objasnili iznalaženje novih puteva koji mogu, a i ne moraju, biti kraći? Nekako mi se čini (no možda prenaglašavam) da funkcionalno stajalište nije dovoljan uvjet. Kada bi govorili o iznalaženju novih puteva u vidu neurona, tada bi jednostavno objašnjenje našli u stvaranju novih moždanih veza zauzimanjem intencionalnog stajališta kojim bismo pripisali subjektu učenje novog ili promjenu starog znanja koje dovodi do neuronske promjene. Dakle, iznalaženje novih puteva moždanog impulsa u neuronskoj mreži pripisano je subjektu o čijim se neuronima radi. Kome bi se, u slučaju roja, trebalo pripisati iznalaženje novog puta? Tko bi, u slučaju roja, bio subjekt? I da li bi takvom subjektu mogli pripisati ista intencionalna stanja koja bi pripisali subjektu koji “modificira” svoje neuronske mreže?
    Mislim da sam počeo s krivog kraja pa ću završiti s onim što je trebalo biti na početku. Može li krajnji produkt (npr. čovjekov um) nekog ustroja (moždanog sklopa) utjecati na ono što ga sačinjava, odnosno možemo li na neki način utvrditi u kojem (ili oba) smjeru se kreće odnos između sastavnih dijelova i cjeline? Ovaj komentar nije bio u svrhu pametovanja nego postavljanja pitanja na koja bih vrlo rado dobio bilo kakav odgovor

    • Aleksandar Joksić said

      Hvala na komentaru, a evo i komentara na komentar.

      Problem sa spomenutom analogijom nalazim u tome što smo skloni promatrati pojedinačnog mrava “with a mind of his own” u koliko god ograničenom smislu uzeli taj pojam, dok ne vjerujem da bi istu sklonost imali u davanju iste karakteristike našim neuronima.

      Nisam siguran na koju analogiju mislite, ali iako je vjerovatno da ne bi u potpuno istoj mjeri bili skloni pripisivati stanja uma mravu i neuronu, skloni bi bili u oba slučaja zauzimati intencionalno stajalište jer se jednostavno radi o urođenoj strategiji. Jednako kao što se o genima govori da su ‘sebični’, ili da virus HIV-a ‘napada’ i ‘skriva se’. Bakterije i virusi nemaju um ništa više od pojedinačnih neurona.

      Možemo li za oba slučaja reći da se radi o odluci subjekta?

      Mislim da nas manjak jezične suptilnosti tjera da razmišljamo u dihotomijama: ili imaš potpuno razvijen um, ili ga nemaš; ili vjeruješ ili ne vjeruješ; ili se radi o odluci, ili ne. Nemamo termine za kvazi-vjerovanja i polu-umove i zato što ih nemamo, skloni smo zanemariti kaskadu Turingovih moći koja se penje od onih ‘nižih’ umova do umova ljudskih bića.

      Tj., ako bi mrav uvijek slušao svoja osjetila ne bi bilo potrebe tražiti novi, kraći put, što navodi na zamisao da je potrebna nekakva promjena (mutacija ako hoćete) koja će dozvoliti odstupanje od onog što je “racionalno”. Kako pak s te strane stvar stoji s neuronima?

      Mislim da nije nužno da govorimo o tome da mrav ima ‘potrebu’ da traži novi put. Odstupanje od prvog puta može biti rezultat bezbrojnih kontingencija; npr. neki drugi insekt se našao mravu na putu ili je čovjek zakoračio pa mrav odstupa od prvotne rute. Samim time što postoje varijacije među putevima, događa se i selekcija onih najboljih (ovdje:najkraćih puteva), a to ne znači reći da će se nužno izabrati najkraći put jer postoje kontigencije koje i to mogu onemogućiti. No i u mozgu se mogu događati slične kontingencije, npr. oštećenja mozga može rezultirati time da se počnu preferirati drugi neuronski putevi. Tako da kada pitate:

      Ukoliko od svih znanih puteva putem selekcije biva odabran onaj najkraći, što moramo postaviti za dovoljan uvjet kako bi objasnili iznalaženje novih puteva koji mogu, a i ne moraju, biti kraći

      nisam siguran zašto bi tražili neki dovoljan uvjet. Opisane kontingencije objašnjavaju nastajanje novih puteva.

      Kada bi govorili o iznalaženju novih puteva u vidu neurona, tada bi jednostavno objašnjenje našli u stvaranju novih moždanih veza zauzimanjem intencionalnog stajališta kojim bismo pripisali subjektu učenje novog ili promjenu starog znanja koje dovodi do neuronske promjene. Dakle, iznalaženje novih puteva moždanog impulsa u neuronskoj mreži pripisano je subjektu o čijim se neuronima radi.

      Mislim da bi bilo krivo reći da se iznalažanje novih puteva za električne impulse u neuronskim mrežama treba pripisati subjektu, kao što bi bilo krivo reći da sam ja taj koji interpretira slike na svojoj mrežnici – moj mozak ih interpretira. Čini mi se da je u pozadini vaše tvrdnje brkanje različitih eksplanatornih i deskriptivnih razina – brkanje onog što Dennett naziva personalnom i sub-personalnom razinom (Hacker i Bennett tu vrstu greške nazivaju ‘mereological fallacy’)

      Mislim da sam počeo s krivog kraja pa ću završiti s onim što je trebalo biti na početku. Može li krajnji produkt (npr. čovjekov um) nekog ustroja (moždanog sklopa) utjecati na ono što ga sačinjava, odnosno možemo li na neki način utvrditi u kojem (ili oba) smjeru se kreće odnos između sastavnih dijelova i cjeline? Ovaj komentar nije bio u svrhu pametovanja nego postavljanja pitanja na koja bih vrlo rado dobio bilo kakav odgovor

      Ovo što pričate me podsjeća na ono što je američkom psihijatru Jeffreyu Schwartzu – čija se knjiga Mozak i um nekim nesretnim slučajem prevela na hrvatski jezik – (krivo) poslužilo za odbacivanje materijalističkih teorija uma. On će npr. tvrditi da subjektova namjerna promjena pozornosti mijenja stanje mozga, što se može detektirati skenerima. I to on predstavlja kao neki dokaz za nematerijalističke teorije uma. No, ako se mentalna aktivnost realizira u materijalnoj supstanci (mozgu), onda je jedina stvar koju ovaj slučaj pokazuje to da jedan skup fizikalnih promjena vodi drugoj. Isto tako ni činjenica da akvizicija novih informacija ima učinak na fizikalni sustav mozga ne dokazuje ništa protivno materijalističkim teorijama uma jer su i te informacije materijalno enkodirane i materijalno transmitirane kroz mozak.

      • Luka Rek said

        Ako sam pravilno interpretirao vaš odgovor (molim vas da me ispravite ako nisam) onda bi to značilo da je “svijest subjekta” epifenomenalna lingvistička oznaka za funkcionalni ustroj mozga. Dobro, postoje mnogo jednostavniji načini da se to kaže nego ovaj koji sam ja izabrao, no izabrao sam “epifenomenalno” i “lingvističko” jer mi se čini da vaše objašnjenje ide linijom instrumentalizma. U tom pogledu, kada se koristimo tim pojmom, u biti referiramo na ništa drugo nego na fizikalne procese u našem mozgu. Dodatak koji navedena lingvistička oznaka daje pojmu je neki “višak” intencionalnosti koji nije sadržan u samom funkcionalnom ustroju mozga, tj. iz njega ne proizlazi. To bi barem bio zaključak ljudi koji se svakodnevno koriste tim pojmom. Osobno, moj stav se u ovom pogledu slaže s vašim (ukoliko sam ga, opet kažem, ispravno protumačio). Zahvaljujem na konkretnim i informativnim odgovorima. Želio bih samo nadodati jedno pitanje koje postavljam više radi radoznalosti nego bilo čega drugog. Postoji li, po vašem mišljenju, nekakva opravdanost u svakodnevnoj koncepciji “svijesti subjekta” koja sadržava onaj “intencionalni višak”? I da li je nužno da taj višak bude objašnjen striktno u okviru neke idealističke teorije? Tj. da li je nužna dihotomija u kojoj se moramo odlučiti ili za funkcionalno/instrumentalističko poimanje “svijesti subjekta” bez ostatka, ili za neki oblik idealističke dopune koja navodno pruža objašnjenje za navedeni ostatak?

        • Luka Rek said

          Usput da kažem, nekako mi se to jedno pitanje raspalo na tri🙂

        • Aleksandar Joksić said

          Ako sam pravilno interpretirao vaš odgovor (molim vas da me ispravite ako nisam) onda bi to značilo da je “svijest subjekta” epifenomenalna lingvistička oznaka za funkcionalni ustroj mozga. Dobro, postoje mnogo jednostavniji načini da se to kaže nego ovaj koji sam ja izabrao, no izabrao sam “epifenomenalno” i “lingvističko” jer mi se čini da vaše objašnjenje ide linijom instrumentalizma.

          Bojim se da ste krivo interpretirali jer ono o čemu sam govorio nije epifenomenalizam kao što ni instrumentalizam ne zagovara epifenomenalizam. Odgovor bi trebali interpretirati ovako: konfuzno je uopće postaviti pitanje može li um (povratno) utjecati na mozak kao da se radi o dvije potpuno različite kategorije. Mentalno stanje boli npr. ima kauzalne moći jer utječe na našu kontrolu ponašanja (=epifenomenalizam je neistinit), no to ne znači reći da um kao nešto nematerijalno utječe na mozak jer podražaji koji izazivaju bol se kao informacija kodiraju u mreži neurona, signal se šalje do mišića, što na kraju dovodi do promjene ponašanja. Hoću reći da je postaviti pitanje da li um može povratno utjecati na mozak, ili konfuzno jer prešutno pretpostavlja dualizam, ili trivijalno jer se zapravo svodi na pitanje mogu li jedni događaji u mozgu utjecati na druge događaje u mozgu.

          Postoji li, po vašem mišljenju, nekakva opravdanost u svakodnevnoj koncepciji “svijesti subjekta” koja sadržava onaj “intencionalni višak”? I da li je nužno da taj višak bude objašnjen striktno u okviru neke idealističke teorije? Tj. da li je nužna dihotomija u kojoj se moramo odlučiti ili za funkcionalno/instrumentalističko poimanje “svijesti subjekta” bez ostatka, ili za neki oblik idealističke dopune koja navodno pruža objašnjenje za navedeni ostatak?

          Naravno da nije nužno da se pojava intencionalnosti objašnjava unutar nematerijalističkih teorija uma. Postoji puno pristupa u tom pogledu od kojih ćete neke naći ovdje.

  2. Odličan post.

    Uzmimo prvi uvjet prirodne selekcije, replikaciju. Ona podrazumijeva dulji vremenski period. Naravno, to ovisi o reproduktivnom ciklusu organizma, ali sigurno je potrebno dovoljno vremena za reprodukciju većeg broja generacija kroz koje će se metodom pokušaja i pogrešaka putem slučajnih mutacija ostvariti korisne adaptacije. Kod inteligencije roja vremenski period ne igra važnu ulogu, jer metoda pokušaja i pogrešaka ostvaruje korisne rezultate istovremenim djelovanjem velikog broja individua. Dakako, kao što postoji dijakronijska veza između individua iz generacije u generaciju (geni), tako mora postojati i sinkronijska veza između individua koje istovremeno djeluju u roju (komunikacija). No možemo li reći da je vremenska dimenzija (sukcesija individua iz generacije u generaciju) u inteligenciji roja zamijenjena prostornom dimenzijom (istovremeno djelovanje velikog broja individua)? Je li inteligencija roja zapravo prirodna selekcija zbijena u treptaj oka?

Odgovori

Popunite niže tražene podatke ili kliknite na neku od ikona za prijavu:

WordPress.com Logo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš WordPress.com račun. Odjava / Izmijeni )

Twitter picture

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Twitter račun. Odjava / Izmijeni )

Facebook slika

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Facebook račun. Odjava / Izmijeni )

Google+ photo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Google+ račun. Odjava / Izmijeni )

Spajanje na %s

 
%d bloggers like this: