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IT系女子ログ

3年目 Webデザイナーが、最近気になるアレコレ

脳と創造性:人工知能と脳科学の関係、そしてチューリング

IT Knowledg Brain

人間の脳は大変素晴らしい様々な機能をもっていて、科学的に解明しようとするのが脳科学の役割です。また、技術的にも学ぼうと研究されていますが、その中でも非常に注目されているのは、人工知能やロボットです。脳科学の発展はこれらのコンピュータやロボット、人工知能などの発展と並列して今まで進んできたと言われています。

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by Aldebaran

gaccoで受講している茂木健一郎さんの『脳と創造性』の第2週は、チューリングを始め人工知能がテーマです。
最近、IBMの人工知能Watsonを使用した恐竜のおもちゃのことや、2009年に話題になった、ヒューマノイド未夢(ミーム)のことなど、人工知能の記事をいくつか書き、私にとってもの凄くタイムリーな話題なので嬉しいです。

さっそく今回は、第2週:人工知能の現在 のレポートを書いていきたいと思います。

 

1. チューリングマシン

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by Wikipedia

  • 検索エンジン音声認識ソフトなどに人工知能のシステムが役立っている
  • アラン・チューリングはイギリスが生んだ偉大な数学者の一人
  • チューリング・マシンという、現代のコンピューターの雛形になるような機会を考えた
  • チューリングマシンというのはメモリーがあり、そのメモリーに対して様々なプログラムがあって、そのプログラムに従ってメモリを書き換えたり読み取ったり、また書き込んだりすることによって様々な計算をするということを考えた
  • チューリングが考えた上で非常に大事な概念は、"万能性 Universality"
  • 機械が1個あれば、プログラムを換えればありとあらゆる計算が出来ることを証明した
  • 例えば、スマートフォンもコンピューターのひとつだが、アプリ(=プログラム)を換えることによって、地図を見たり写真を撮ったり電話をしたり、様々なことが1台で出来る
  • 人間の脳はコンピューターでシュミレーション出来るのだろうかと研究されているが、そもそも人間の脳の神経細胞の結合パターンの中にあるデータは、そう簡単に読み取ることが出来ない
  • 現在のデジタルコンピュータの技術は、データが最初から読み取りやすいように作られている
  • 人間の脳はデータを読み取るようにもともとアーキテクチャができていないので、脳のデータのアップロードということは実現するのは難しい
  • しかし、万能性チューリング・マシンが証明されたため、おそらく将来は創造性を持つコンピューターも生まれるのではないかと議論されている
  • 自分自身を改良する、あるいは自分よりも優れたプログラムを作るようなコンピュータができるともう人間はいらなくなる
  • 人間とは関係なくコンピュータ自身が自分を改良して人間よりもはるかに優れた能力を持つコンピュータができるのではないかとも言われている
  • ある方は、自分自身を改良できるコンピューターの発明を人類はやるべき最後の発明ファイナルインベンションFinal Inventionだと言っている
  • ある方はこのファイナルインベンションが行われた地点をシンギュラリティSingurality特異点だとして、この特異点が起こると人類の歴史はもう後戻りはできない重大な転換期を迎えるとも考えている
  • チューリングは第二次大戦中、ドイツの暗号であった"エニグマ"を解読するプロジェクトに関わり、解明したことによって連合国軍側の勝利が決定づけられたという説がある
  • チューリングの偉大な研究の業績のもとに、現在のコンピューター、人工知能というものがあり、そしてロボット技術がある
チューリングの計算理論入門 (ブルーバックス)

チューリングの計算理論入門 (ブルーバックス)

  • 作者: 高岡詠子
  • 出版社/メーカー: 講談社
  • 発売日: 2014/02/21
  • メディア: 新書
 

チューリングマシン

「コンピュータの父」A・チューリングの手書き原稿--4月に競売予定のノートを写真で見る - CNET Japan

2. チューリングテスト

  • 記憶力に関しては脳はコンピューターには敵わない
  • コンピューター上の集積度は18ヶ月ごとに2倍になるというムーアの法則によって発展してきた
  • 人間の脳が得意なことは創造性、コミュニケーション(特に雑談)と言われている
  • チューリングは、スクリーンを通してテキストでチャットしている時に、向こうにいるのがコンピュータなのか人間なのか分からなくなった時、そのコンピュータは人間と同等の思考能力を持つと認めようと提案した
  • これをチューリングテストと呼ぶ
  • コンピューターのプログラムは例えばチェスの世界チャンピオンも破っているし、雑学クイズ、ジェパディというクイズにおいてもコンピューターのプログラムは人間のチャンピオンを破っている
  • しかし、いまだにチューリングテストに合格したコンピュータープログラムはない
  • 人工知能で有名なものとしてイライザELIZAというBot(自動である文字列をはい出する)というプログラムを使ったものがある
  • イライザは精神分析医を真似たプログラムで、作られた当時にはイライザに自分の悩みを色々打ち明けて泣いてしまった大学教授もいるといわれてるが、実はチューリングテストに合格するようなプログラムではない
  • 人間の脳の方がイライザの反応を勝手に解釈して、そこにもっともらしい意味を見つけてしまっていると言われている
  • レープナー(ローブナーLoebner)賞というのが創設されていて、毎年チューリングテスト合格に一番近付いたプログラムにこのレープナー賞というものが与えられている
  • 今のところ一切そのジャンルに制限を設けずにこのチューリングテストに合格するコンピュータープログラムというのは今だに出来ていない
  • 実は雑談をするのは非常に難しく、これを実現できるコンピューターは今のところはない
  • 雑談と創造性には密接な関係があると言われている
  • 頭の記憶を整理するには、誰かと対話する、議論することが非常に役立つということが経験的に分かっている
  • 英語ではトーク・スルーTalk Throughと言われ、自分のアイディアが何か煮詰まっている時にそのアイディアを誰かに話してみるとそのことによって側頭連合野の記憶が整理されて色んな閃きが生まれることがあると言われている

Computerworldニュース:Computerworld

史上初:人工知能の13歳の少年、チューリングテストに“合格” - ITmedia ニュースf:id:tosssaurus:20150314235733p:plain

by Home Page of the Loebner Prize

3. ディープブルー、ワトソン

  • 人工知能の冬、AI Winterと呼ばれる研究の停滞した期間もあった
  • コンピューターの情報処理能力の向上により、驚くべき実績を出している
  • IBMが開発したディープブルーが、チェスの世界チャンピオンを破った
  • チェスの世界チャンピオンを破るには、心の理論セオリー・オブ・マインドみたいなものも実装しなければ勝てないのではないかと言われていた
  • しかし、実際にはひとつひとつの手を探索して評価するという極めて単純な機械学習アルゴリズムを実装することで勝利を実現した
  • ディープブルーは200万手の状況を検討する能力を持っていた
  • 人間は直感によって手を決めようとする
  • 経験や直感は探索空間が狭くなっている
  • ジオパティというアメリカの人気クイズ番組で、IBMが開発したワトソンというコンピューターが、人間のチャンピオンを破って世間に衝撃を与えた
  • ワトソンは、例えばある問題が出された時に、様々な答えの候補を出し、そのの候補がどれくらい確からしいかということを確率で評価して、一番高い確率の答えを出す
  • このようなワトソンのアーキテクチャは、医者が診療するときのプロセスと似ている
  • 例えば患者さんが来てさまざまな症状を訴え、検査からのデータを見た時に、この患者さんの病気は何である確率が一番高いのかということを、今まで人間のお医者さんは長年の経験に基づいていわば直観でなされてきた
  • 人工知能のシステムを医療の診断に使うことで、最後は人間の医者が責任を持って判断するにせよ、その症状の診断やそれに対する対処法などの候補を確率とともにワトソンのような人工知能が提示する時代がきている
  • ロボット・エンロールメント・プロブレムという、ロボットが大学の入試問題に合格してさらに授業に出席してその学習をするということが可能になるかどうか課題がある
  • 日本でも東大ロボコンという、東京大学の入試問題にロボットが合格してしまえるかというプロジェクトが進行している
  • 我々人間は今まで自分の創造性について脳単独で物を考えることにずっと慣らされてきたが、進化する人工知能によって、脳の創造性がさらに加速化する可能性も出てきている
  • 人間の脳と人工知能、どちらが優れているかという2つを比較する時代はもう終わっている
  • 分野を限れば人工知能は既に人間の能力を抜きつつあることを認識した上で、どうしたら人工知能を利用して、人間の能力を向上させるかという時代に来ている

活躍するIBMワトソン:患者ケアの質を変革する新しい展開 -IBMJapan

人工知能「ワトソン」、日本語版開発 ソフトバンクと :日本経済新聞

マルコ・テンペスト: これぞ史上最高のロボットのデモ(かも) | Talk Video | TED.com

4. 特異点(Singularity) 

  • GoogleのResearch & Developmentの責任者をしているカーツワイルがシンギュラリティは近い、Singurality is near. というタイトルの著書もあるようにこのシンギュラリティ論者の代表的な方
  • インターネット決済のシステムPayPalやスペースXという宇宙旅行会社を創ったりしている企業家のイーロン・マスクが、人工知能はひょっとすると核兵器より危険かもしれない、というツイートをして大変話題になった
  • 人工知能というのは確かに人間の能力をある部分では超えているが、別の見方をするとNallow Intelligence狭い知性でもあるというふうに議論されている
  • 人間はある特定のことにそれほど優れた能力を示さない場合でも常識的な判断ができるが、人工知能というのはある特定のことに卓越するようにプログラムされ、修正されていくがためにこのナローインテリジェンス(狭い知性)は持つが、我々のようなコモンセンス(常識)を持たないということが懸念されている
  • 一部の国はドローンと呼ばれる無人攻撃機器で敵対する国ないしは紛争地域での爆撃をして、核兵器と同じような軍拡競争が起ころと懸念されている
  • 湾岸戦争でアメリカ軍は物資の配備などに人工知能のシステムを使って、いわゆるロジスティックスの問題を解決した
  • アメリカの国防総省の評価によると、過去30年間に人工知能に投入されたすべての資金を回収してあまりあるぐらいの効果が、この湾岸戦争の時の人工知能の応用であったとされる
  • 我々は常識というコモンセンスという素晴らしい能力を自分の脳に持っているが、その能力を持ってして人工知能の暴走をコントロールすることができるのだろうか
  • 我々は人間の脳の持っているコモンセンス(常識)というものをより磨く必要がある


Ray Kurzweil: A university for the coming singularity ...

The Singularity Is Near: When Humans Transcend Biology

The Singularity Is Near: When Humans Transcend Biology

  • 作者: Ray Kurzweil
  • 出版社/メーカー: Penguin Books
  • 発売日: 2005/09/22
 

5. 人工知能のコントロール問題

  • 今、アメリカやイギリスで人工知能の急速な発達に対して、人間の脳がどう向き合うべきか、どう人工知能をコントロールするか考える動きが出てきている
  • 人工知能のあり方には、Oracle(オラクル)、Genie(ジーニー)、Soverign(ソブリン)という3つのスタイルがある
  • Oracle(オラクル)とは検索エンジンのように、何か問いを発したらそれに対して人工知能が答えを出してくれるスタイル
  • Genie(ジーニー)とはアラジンの魔法のランプの魔人のように、こちらがお願いしたタスクや課題をやってくれる、実行したらその場での役割は終わるというスタイル
  • Sovereign(ソブリン)とは、人工知能自体が主体性を持ち自分で意思決定をして様々なことを継続して行っていく、ある意味では、人間が人工知能に色んなオペレーションを委任するというスタイル
  • 特にSovereign型の人工知能が軍拡競争で使われてきたときに、コントロールプロブレムと呼ばれる人工知能のコントロール問題が今、懸念されている
  • 実は、人間の脳というのは、自分が自由に意志決定しているように見えても無意識の中でそれを準備している、ということがわかっている
  • 今の脳科学の標準時の考え方によると、人間の意識は、何かをしようとした時に脳があらかじめそれを決定していて、意識はそれを行為の直前に認識するだけである、意識が出来ることはVeto(拒否権)を発揮することだけである
  • 何かをしようとしたときに、我々は自分の自由意志でやっていると思っているが、実際には脳の無意識の中で我々の行為が準備され、意識した時に「いや、やっぱりやめておこう」と、それを拒否する能力しか人間の脳にはないと言われている
  • この問題は、例えば犯罪を犯した方がどのように責任を取るかという、刑法上の責任能力の議論にもつながっていく、非常に重大な問題
  • 人工知能のコントロールをどのようにすることができるのか、アイザック・アシモフロボット三原則を作った
  • 人工知能を作った責任がある。どのように意思決定をするのかという非常に深い哲学的、科学的問題にもつながる
わたしはロボット (創元SF文庫)

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アイ・ロボット (角川文庫)

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6. まとめ

  • コモンセンス(常識)だとか直観を生みだしているのは、人間の脳だけではなく身体だと考えられている
  • 脳の機能を考える上で我々が身体を持っているということ、体を動かすということが大事であり、また見直すべきであると科学的に言える
  • 直感というのは、アントニオ・ダマシオというアメリカの神経科学者の説によると、Gut feeling内蔵感覚として生み出されているではないかと考えられている
  • いわゆる「虫が好かない」とか、「なんとなくこの人とは馬が合う」というような直観的な判断は、この内蔵感覚Gut feelingから来ているということが分かっている
  • 人間の脳には共感回路というのがあり、相手の話を聞いて、それをあたかも自分が経験したかのように、ありありと思い浮かべることができる能力がある
  • 我々が言葉を使うということは、単なる情報のやりとりではなく、相手への共感を全身で得て感じていると考えられるので、コンピューターが発達しても言語を人間のように駆使できない理由につながるとも考えられる
  • ビックドックと呼ばれるロボットは、歩行時に後ろから蹴られて姿勢を崩しても、再び姿勢を戻して歩き続けることができるという身体性を持ったロボットも出てきている
  • 人間はだいたい150人ぐらいの人と絆を結ぶということができるということが科学的には推定されている
  • もし150人日常的に会話をする相手がいないとしたら、皆さんはひょっとしたらコミュニケーションという人間が創造性を育む上で最も大事な能力を、十分に活かしていないのかもしれない

Google、四足ロボット「BigDog」のメーカーBoston Dynamicsを買収 - ITmedia ニュース 

アントニオ・ダマシオ:意識の理解はどこまで進んだか | Talk Video | TED.com

内臓感覚―脳と腸の不思議な関係 (NHKブックス)

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レポート(テーマ:チューリング・マシン)

講義1の内容でもあるチューリング・マシンについて少し調べてみました。
コンピューターの父とされるアラン・チューリングの考案したチューリング・マシンですから、IT系女子として知っておくべきだと思い、ちょこちょこ調べてはみたものの…
「よく分からないし、理解するのは難しそう…」
色んな説明を読んでも具体的に想像できず、分かったのは"テープで出来ている"、"計算が出来る"、"コンピューターの元になっている"ということぐらいでした。
そんな私がチューリング・マシンを初めて具体的に実感できたのは、Google Doodleを調べていたときでした。

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by GoogleDoodle

Google Doodleとは、祝日や偉人の生誕などの歴史ある日に使われる、Googleの楽しい記念ロゴなのですが、マウスやキーボードで動かすことの出来るGoogle Doodleもいくつかあります。

Googleのロゴが、かわいくなるのが楽しみな話 - IT系女子ログ

その中のひとつ、チューリング・マシンなのですが、ノーヒントでゲームをクリアしようと思うとなかなか難しい…。私は30分以上かかってしまいました。
1つ目のお題はやさしいのですが、段々難易度があがってきます。
どのようなゲームなのか、簡単にご説明します。
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マシンの上でクリックするとゲームが始まります。
右上のボックス①に表示された数字と同じ数字になるよう、テープ②の数字を書き換えればクリアです。
テープの下にボタンが並んでいますが、一番左の緑色の三角矢印のボタン③をクリックすると、マシンが動きだし命令を実行します。このままでは①と同じ数字にならないので命令を変更する必要があります。黄色いボタン④を何度かクリックすると命令を変更できるので、①の数字と同じになるようにはどの命令を出せば良いか考えなければなりません。
…と説明を書いてみたものの、実際にGoogle Doodleのサイトで遊べますので、是非触ってみてください。
Alan Turing's 100th Birthday

そして、このチューリング・マシンの解法がYouTubeで公開されています。


How to solve the ALAN TURING Google Doodle ...

コードの仕組みさえ理解できれば簡単なのですが、理解するまでが私には難しいかったです。頭が固いのでしょうか…。よく見るとそれぞれの命令も明快です。

また、本当のチューリング・マシンはどのような仕組みなのかと思い、調べていると立命館大学 理工学部 ロボティクス学科の平井教授のスライドが見つかりました。

知能科学:チューリングマシン

簡潔にまとめられていて、口頭の説明なしでも十分勉強になります。チューリング・マシンの仕組みを1段階ずつ明記して頂いていて、順を追って確認できます。
私は、2 + 3 の計算は機能表を見ながらなんとかできましたが、それから先は…ゆっくり理解していきたいと思います。

チューリング・マシンの仕組みを理解するのにこちらも参考にしました。
コンピュータの仕組み - 教員のためのプログラミング入門

また、チューリングについての勉強の導入にはこちらをおすすめします。

100円と破格の値段なのですが、簡潔にまとめてあり良書だとおもいます。


ALAN TURING - YouTube

英語ですが、字幕の翻訳を使ってなんとか見れました。

そして、もの凄くタイミングが良いのですが、現在チューリングが主役の映画が公開されていますね。

<公式>映画『イミテーション・ゲーム / エニグマと天才数学者の秘密』オフィシャルサイト|3月13日(金)ロードショー

アラン・チューリングエニグマを解読するまでの苦難の道のりを伝記を元に映画化していて、チューリングの人間的な部分にフォーカスをあてているとのこと。

Webデザイナーの視点で見ると、イミテーション・ゲームの公式サイトですが、PCで見た時は、重くてなかなか表示されないのが残念だとおもいます。トップのコンテンツのそれぞれに大きい画像のスライドが背景に敷かれている為か、読み込むまでは背景が真っ黒でした。
おそらくほとんどの方はスライドが読み込まれるまでそのページに留まっていないのではないでしょうか。私は3巡目くらいで表示されました。画像はさすが、カッコイイリタッチです。
グローバルナビのホバーはチューリング・マシンのイメージに合っていて面白いです。
レスポンシブではなく、PCとスマホとでそれぞれページを用意してあったのですが、スマホで見た時は一転表示速度は速く、最適化されていました。背景もベタ1色でスライドもなくなっていました。
動画も埋め込みではなく外部リンクで飛ばしていました。
PCは雰囲気重視、スマホは表示速度重視という感じでしょうか。

とはいえ、面白そうな映画です。
元になった本はこちらだそうです。

エニグマ アラン・チューリング伝 上

エニグマ アラン・チューリング伝 上

  • 作者: アンドルーホッジス,Andrew Hodges,土屋俊,土屋希和子
  • 出版社/メーカー: 勁草書房
  • 発売日: 2015/02/25
  • メディア: 単行本
 

参考文献


LEGOで作成されたチューリング・マシン(動画) « WIRED.jp


プログラミン | 文部科学省