Skip to content

Älykone mullistaa tulevaisuuden

kesäkuu 15, 2014

 

Käsitteitä ja niiden taustaa

Robotit ovat viime aikoina keränneet paljon huomioita, varsinkin Suomessa kun täällä järjestettiin viime vuonna ensimmäinen Robottiviikko -tapahtuma. Tämä innostus on hyvä asia. On tärkeätä, että Suomi on kehityksessä mukana – mieluiten sen kärjessä. Pulmana tässä kaikessa on robotti -käsitteen historia ja mielikuvat joita kirjallisuus ja elokuva ovat aikojen kuluessa luoneet. Tähän ilmiöön kietoutuu toimintojen digitalisaatio ja teollisuusautomaatio. Digitalisaatiolla tarkoitetaan ilmiötä, jossa fyysisiä asioita korvataan tietoteknisissä laitteissa olevilla asioilla. Hyvä esimerkki tästä ovat valokuvat. Aiemmin valokuvat otettiin selluloidifilmille ja siirrettiin siitä pääsääntöisesti paperille. Nyt kuvien ottaminen on siirtynyt digikameroille, jotka tallettavat kuvat bittijonoina selluloidifilmin sijaan. Suuri osa näiden kuvien käytöstä tapahtuu digitaalisesti erilaisten näyttöruutujen avulla. Tällaisia ovat esimerkiksi tietokoneen tai älypuhelimen näyttö. Samanlaisia ilmiöitä tapahtuu laajalti ympäristössämme. Lentoyhtiöt ovat siirtyneet paperilipusta e-lippuun ja laskutuksessa ollaan siirrytty paperilaskusta e-laskuun. Teollisuusautomaatiolla on itse asiassa pidempi historia kuin digitalisaatolla. Aluksi automaatiossa ihmisen toimintaa korvattiin mekaanisilla koneilla. Tietokoneiden kehittyessä näiden laitteiden toimintaa ohjaavat aina suuremassa määrin ohjelmistot. Samalla tämä automaatio on tullut koko ajan monimutkaisemmaksi. Eräs osa tätä automaatiota ovat sitten teollisuusrobotit. Olemme kaikki nähneet kuvia robottijoukosta, joka valmistaa autoja autotehtaalla. Näin käsitteellinen raja automaation ja robotin välillä onkin jossain määrin häilyvä. Wikipedia sanoo käsitteestä robotti seuraavaa: Robotti (tšek. robota ’pakkotyö’) tarkoittaa useimmiten mekaanista laitetta tai konetta, joka osaa jollain tavoin toimia fyysisessä maailmassa. Alkujaan robotti-sanalla tarkoitettiin etymologian mukaisesti mekaanista työläistä tai orjaa, ja tämä vaikuttaa sanan robotti merkitykseen yhä niin, että mikä tahansa automaatti ei ole robotti vaan robotilla on oltava joitakin ihmisen kaltaisia piirteitä. Esimerkiksi teollisuusrobottina käytetty nivelrobotti matkii ihmisen käsivarren rakenteita. Tiukasti käsitettynä kauko-ohjattuja laitteita ei pidä kutsua roboteiksi, mutta koska robotti-sana on osoittautunut suosituksi, on sanan merkitys laajentunut niin että robotiksi kutsuttu laite voi suorittaa monimutkaisia tehtäviä joko suoraan ihmisen käskyttämänä, osittain ihmisen käskyttämänä, ihmisen valvonnan alla tai täysin autonomisesti (tietokoneen käskyttämänä).   Oppivat järjestelmät: älykone Tekoäly on liitetty aina tietokoneiden alkuajoista lähtien robotteihin, mutta se muodostaa selvästi roboteista riippumattoman selkeä kokonaisuuden. Pitkään ajateltiin, että tällainen lopputulos voitaisiin saada aikaan tavallisella von Neuman tietokoneella. Siinä vaiheessa kun tähän liitetään oppivuus – joka on tärkein älyä määräävä parametri – havaitaan tämän mahdottomuus. Kaikki käyttämämme tietokonealgoritmit ohjelmoidaan käyttäen ehdottomiin käskyihin perustuvaa logiikkaa. Tämän seurauksena ohjelma tuottaa annetulla syötteellä aina täsmälleen saman tuloksen, eli ohjelma on deterministinen. Tämä tosiasia sulkee pois oppimisen, sillä tämä edellyttää, että oppimisen seurauksena saman syötteen aikaansaama tulos on eri! Nyt tiedämme, että oppivat järjestelmät voidaan saada aikaan takaisin kytketyillä hermoverkoilla. Periaate on siis se, että oppimisen seurauksena hermojen välisten synapsien signaalia siirtäviä painokertoimia muutetaan, jotta lopputulos on toinen. Nykyisillä tietokoneilla voidaan toki ohjelmoida näiden hermojen toiminta ja näin voidaan toteuttaa oppiva järjestelmä. Tässä on kuitenkin huomattavaa, että ko. ohjelmisto ei ole kyseisen oppimisen algoritmi, vaan ohjelmisto simuloi hermoverkkolaitetta. Näin ollen ohjelmiston laatijan ei itse asiassa tarvitse tietää mitään kohdealueesta ja siihen liittyvästä oppimisesta. ( vrt. Kohonen: Itseorganisoituvat kartat ( http://fi.wikipedia.org/wiki/Itseorganisoituva_kartta )). Tässä ratkaisussa on kuitenkin vakava skaalautuvuusongelma. Perinteinen yksiprosessorinen tietokone kykenee tekemään vain yhden synapsin aktivoinnin kerrallaan. Tämä on aivan liian hidasta. Tätä tekniikkaan on kuitenkin viime aikoina käytetty esim. IBM:n Watson projektissa, mutta tällöin on käytetty jättiläismäisiä supertietokonetta. Neuropiirit ja älykoneet Olin jo menettänyt mielenkiintoni oppiviin järjestelmiin, kun ajattelin että teknistä ongelmaa ei ratkaista elinaikanani, kunnes IBM:n SyNAPSE- projekti teki merkittävän neuropiirijulkistuksen 2011 lopulla. Maailmalla oppivia ohjelmointiympäristöjä kutsutaan ”cognitive computing”. (kts. esim.: http://www.modha.org/ ). Kuten jo viittasin, todella onnistuakseen tämä vaatii kokonaan uusiin piireihin perustuvan laitearkkitehtuurin. Edellä oleva julkistus oli juuri sellainen ( kts: http://www.modha.org/papers/012.CICC1.pdf ) IBM:n Almaden laboratorion kunnianhimoisena tavoitteen oli rakentaa ensin toimiva ”hermopiiri”, joka mahdollistaa hermojen välisten synapsien toiminnan. Tämä on nyt tehty ja osoitettu, että kyseinen piiri kykenee oppivaan toimintaa. Seuraavaksi he pyrkivät rakentamaan 10 ^^ 14 synapsin koneen. Samanlaista toimintaa on virinnyt muuallakin, mutta uskomukseni on että IBM on varsin pitkällä. Kun tämä hanke on saavuttanut tavoitteensa, käsillämme on ihmisaivojen kokoinen oppiva hermoverkko, jonka energiankulutus on hyvin pieni, verrattuna nykyisiin tietokoneisiin ja joka oppii! Nyt on hyvin tärkeätä huomata, että tällaista älykonetta ei – edes teoriassa – voi ohjelmoida, vaan sitä täytyy opettaa! Kun tällaiset laitteet tulevat sarjavalmistukseen, on niiden sosioekonominen vaikutus käsittämättömän voimakas ja vaikutukset mahdottomia ennakoida. Varmaa kuitenkin on, että tällaisen teknologian vaikutus on moninkertainen, verrattuna tietokoneen ja mobiililaitteiden yhteiseen kokonaisvaikutukseen.

Mainokset

From → Uncategorized

Jätä kommentti

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: