Всё об искусственном интеллекте за 60 минут - Питер Дж. Бентли

Восприятие – ключевой аспект ИИ. Без способности воспринимать внешний мир ИИ может жить только в цифровой вселенной, имея свои, понятные лишь посвященным, «мысли» о данных, которые не имеют никакого отношения к реальности. Сенсоры соединяют его с внешним миром, камеры дают ему зрение, микрофоны – слух, датчики давления обеспечивают управление, акселерометры – ориентацию. За последние годы удалось разработать также много экзотических типов сенсоров, часто используемых в науке и технике. Это означает, что ИИ может обладать гораздо более широким спектром чувств по сравнению с нами. Например, большинство автономных транспортных средств используют систему LIDAR для обнаружения объектов и их местоположения вне зависимости от уровня освещенности. Камеры способны видеть области электромагнитного спектра, которые не доступны нашим глазам, позволяя, таким образом, ИИ видеть тепловые или радиоволны. Сенсоры, встроенные в двигатели, обеспечивающие GPS и триангуляцию через вышки сотовой связи и сигналы Wi-Fi, помогают ИИ точно определять свое местоположение и скорость. И хотя роботам не нужно есть, их химические сенсоры могут более точно распознавать химические вещества, чем наш нос или язык.

Сенсоры чрезвычайно важны, но они позволяют сделать лишь первый шаг в восприятии. Характеристики внешнего мира фиксируются этими датчиками, вырабатывающими электрические сигналы. А те уже преобразуются в данные – миллионы единиц и нулей, – поступающие в ИИ. Точно так же, как наш мозг преобразовывает сигналы от фотонов, попадающих на сетчатку в задней части наших глаз, и распознает их, ИИ понимает данные, непрерывно поступающие в его цифровой мозг.

Ранние работы о компьютерном зрении были сосредоточены на разбивке изображений на составные элементы – предполагалось, что сходным образом видят наши глаза. Разрабатывались алгоритмы, которые исследовали массу, казалось бы, несвязанной информации, и в итоге удалось установить, что между областями на изображениях есть границы, или края.

В дополнение к обнаружению границ в компьютерном зрении создано множество умных алгоритмов для нахождения геометрических фигур и последующего сегментирования изображений на четко разграниченные области. Алгоритмы разрабатывались для определения расстояний с помощью стереоскопических камер, отслеживания движущихся объектов и построения трехмерных моделей из нескольких изображений, снятых под разными углами. Затем использовались статистические методы и методы идентификации лиц путем создания набора «усредненных характеристик лица» (базовых изображений, или характерных лиц).

Все эти методы были очень продвинутыми и позволяли роботам перемещаться с гораздо большей уверенностью, поскольку ИИ теперь могли распознавать простые формы и отслеживать их местонахождение. Подобные методы также положили начало распознаванию рукописного ввода и речи роботами. Но большинство подходов по-прежнему работали плохо в условиях неподходящего освещения или когда с датчиков поступали неидеальные данные – очень распространенный случай. Нужно было придумать что-то получше.

Ответ нашелся в природе. В самом начале развития ИИ, когда такие исследователи, как Уоррен Мак-Каллок, Уолтер Питтс, Марвин Мински и Фрэнк Розенблатт, создали простое компьютерное моделирование нейронов, оно связывалось со стремлением дать компьютерам возможность учиться так же, как учатся мозги животных. Хотя самые ранние нейронные сети были слишком просты (как подчеркивает в своей книге Мински), исследователи продолжали совершенствовать методы их создания. Сама модель нейрона стала более сложной, и благодаря этому удалось разработать лучшие способы обучения нейронов.

Искусственные нейронные сети стали признанным и весьма успешным типом ИИ. Эти сети – очень упрощенные модели того, как работает биологический мозг. Большая часть сложных частей удалена – в них не происходит моделирования химических веществ, поддерживающих клетки, нет кровоснабжения и нейроны не передают друг другу электрические импульсы. А то, что остается, – это абстрактная идея искусственного нейрона, который ведет себя как математическая функция. Когда ему дают одно или несколько числовых значений на входе, он объединяет их с текущим состоянием и производит вычисление, используя математическую функцию, известную как функция активации.