Привет всем. С вами вновь Роман Душкин. Мы продолжаем постигать основы Искусственного Интеллекта. В предыдущей статье мы более или менее детально изучили первую модель искусственного нейрона и её реализацию — перцептрон. У нас ещё будут статьи по нейронным сетям, где мы узнаем о них во всех подробностях. Ну а сегодня давайте узнаем, какие ещё искусственные интеллектуальные системы, кроме перцептрона, были созданы во времена, когда наши деды ходили под стол пешком.
В 1966 году Джозеф Вейценбаум представил миру программу ELIZA, которая пародировала психотерапевта. Автор многократно акцентировал внимание и постоянно напоминал, что это именно пародия. Дело в том, что в США, где работал Джозеф Вейценбаум, во все времена популярна разговорная психотерапия, когда специалист расспрашивает пациента о его проблемах и, тем самым, раскручивает клубок тараканов и скелетов в голове. Иногда это действительно помогает.
ELIZA — это был первый чат-бот, как мы теперь их называем. Общение с ней происходило на английском языке в свободном вводе с клавиатуры. Пользователь писал фразы, ELIZA отвечала ему. Диалог мог продолжаться сколь угодно долго, ELIZA по своей инициативе никогда не останавливалась. Но пользователь рано или поздно распознавал, что программа ничего не понимает, а просто манипулирует его же фразами, и на этом обычно общение заканчивалось.
Действительно, ELIZA не обладала сколько-нибудь сложной функциональностью по обработке естественного языка и понимания смысла обращённых к ней фраз. Фактически, она выполняла две функции. Во-первых, она просто выделяла во входных фразах ключевые слова и выражения и строила вокруг них свои «наводящие вопросы».
Во-вторых, она перефразировала входные фразы пользователя, используя для этого многочисленные шаблоны. Ну, например, если пользователь написал «Мне кажется, что меня никто не любит», то ELIZA могла бы ответить: «Напишите, почему Вам кажется, что Вас никто не любит». Если она не могла таким образом сгенерировать свой очередной ответ, то просто писала «Понимаю» и переводила разговор на другую тему опять же при помощи одной из набора предустановленных фраз.
Вместе с тем успех программы ELIZA был впечатляющ. Многие участвовавшие в эксперименте пациенты сообщали, что испытали положительный терапевтический эффект от общения с чат-ботом. Тем не менее, её создатель Джозеф Вейценбаум был несколько раздосадован и по результатам написал книгу «Возможности вычислительных машин и человеческий разум. От суждений к вычислениям», которую я, кстати, крайне рекомендую.
ELIZA и сегодня вполне успешно работает. У неё множество реализаций, и в качестве практического занятия я рекомендую вам пообщаться с этой виртуальной собеседницей. Вы поймёте, как она устроена. Вот здесь я указал один из адресов, где это можно сделать в Интернете, но существует просто огромное количество вариантов.
Ну что ж. Пойдём дальше. А дальше у нас чат-бот SHRDLU, который был разработан Терри Виноградом в 1968 году. Этот чат-бот представлял собой разговорный интерфейс к системе взаимодействия с виртуальным миром, этакой «песочницей», в которой находились геометрические тела различной формы и расцветки.
Система могла распознавать то, что находится в этом мире, и описывать то, как располагаются фигуры относительно друг друга. Более того, она исполняла разные команды. Например, если перед ней стоял красный куб, то можно было дать команду, чтобы SHRDLU переместила этот куб, например, за синий конус. Если перед ней стояло несколько красных кубов, она уточняла, какой именно надо переместить.
Вообще, в системе был реализован очень мощный по тем временам лингвистический процессор, который позволял понимать смысл введённых фраз на естественном языке и переводить их во внутренний язык представления смысла, который затем преобразовывался в движение манипулятора или влёк за собой генерацию уточняющих вопросов.
Более того, SHRDLU могла запоминать то, что говорил, объяснял ей оператор. Например, можно было поставить конус на цилиндр и назвать это «ракетой», а потом задавать вопросы о ракете. SHRDLU понимала контекст высказываний, могла задавать вопросы для разрешения неоднозначностей в командах на естественном языке.
Система SHRDLU стала прототипом и основой для разговорных интерфейсов. Мы детально изучим их далее в наших статьях, а сейчас я могу порекомендовать книги Терри Винограда «Understanding Natural Language» и «Understanding Computers and Cognition». К сожалению, на русский язык они не переведены.
И ещё надо отметить, что после программ ELIZA и SHRDLU было много различных попыток их улучшения, перехода на новые технологии и построения чат-ботов, которые действительно распознают смысл фраз. В 1972 году создали чат-бот Parry, который имитировал параноика и шизофреника. От активного слушания, как это было у ELIZA, чат-бот Parry перешёл к выражению мнений о своей личности.
Дальше больше — программа Jabberwacky в 1988 году училась у тех, с кем она общалась, а заодно и развлекала их. В 1995 году появилась программа A.L.I.C.E., которая уже полноценно обрабатывала речь собеседников. С 2001 году ведутся разработки ботов-помощников — Siri, Alexa, Cortana и так далее. В 2006 году компания IBM запустила проект IBM Watson, в рамках которого есть инструменты для обработки естественного языка. И, в общем-то, фундамент подо все эти разработки заложили именно ELIZA и SHRDLU.
Ну а вы в качестве практического занятия можете скачать и установить Java-версию системы SHRDLU для того, чтобы детально изучить её возможности и даже покопаться в исходных кодах.
В качестве третьего примера рассмотрим уже упоминавшуюся мной ранее экспертную систему DENDRAL. Она была разработана в 1965 году Эдвардом Фейгенбаумом в рамках диссертационной работы. Фактически, это первая экспертная система, и её проблемной областью является идентификация органических соединений с помощью анализа масс-спектрограмм.
Система DENDRAL определяла молекулярную структуру неизвестного органического соединения. Учёный вносит в систему доступные ему сведения о неизвестном веществе и данные спектрометрии, в том числе инфракрасной и ядерного магнитного резонанса. На выходе система выдаёт гипотезу о химической структуре этого вещества.
В состав системы DENDRAL входит набор программ, каждая из которых используется для решения той или иной конкретной задачи. Большинство используется для проверки и просеивания гипотез. Так что фактически учёный работает с этой системой в автоматизированном режиме, используя её как очень продвинутый инструмент для выдвижения и проверки гипотез.
Система DENDRAL изначально была спроектирована и создана именно как рабочая система, а не как прототип для проверки теоретических изысканий в области экспертных систем. Она была написана на языке программирования LISP, автором которого является Джон Маккарти, и который представляет собой язык для Искусственного Интеллекта.
Ну и, будучи первой в своём роде, система DENDRAL стала основой для разработки многочисленных экспертных систем, среди которых можно отметить такие, как MYCIN и PROSPECTOR. Первая помогала идентифицировать бактериальное заболевание, а вторая оказывала помощь геологам в разведке рудных месторождений.
На этом я закончу. Мы изучили чат-бот ELIZA, систему с разговорным интерфейсом SHRDLU и экспертную систему DENDRAL. Все они были созданы очень давно и явились первыми системами в своём роде, запустившими мощные исследования. Выполняйте практическую работу, пообщайтесь с ELIZA и SHRDLU. С вами был Роман Душкин, оставайтесь с нами и пока.