Jos halutaan ymmärtävä ja oppiva kone, sille pitää antaa aisteja, tunteita ja motiiveja - ja riittävästi aikaa harjoitella.


tunteita ja motiiveja - ja riittävästi aikaa harjoitella.

Sisältö jatkuu mainoksen alla


Pikkulintu pyrähtää orapihlaja-aidan läpi loukkaamatta itseään piikkeihin, vaikka tuulisi puuskaisesti. Suoritus on hämmästyttävämpi kuin äkkiseltään kuulostaa.

Jos tehtävä uskottaisiin supertietokoneelle, se ohjaisi lintua mittaamalla nopeutta ja suuntaa sekä etäisyyttä esteistä ja laskemalla kaiken aikaa uusia ohjausarvoja siiville. Tähän kone tarvitsisi koko nopeutensa. Lisäksi koneessa pitäisi olla kaikki laskentakaavat valmiiksi ohjelmoituina.

Linnusta ei ole laskijaksi. Aivosolut ovat suhteellisen hitaita, eikä edes niiden valtava rinnakkaisuus riitä korjaamaan asiaa. Aivot eivät kerta kaikkiaan ehtisi laskea tarvittavia ohjaustietoja ajoissa.

Jotenkin muutaman gramman painoiset linnunaivot kuitenkin päihittävät nykyiset supertietokoneet. Mitä aivoissa tapahtuu? Saisiko koneet yhtä tehokkaiksi?

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Tekoälylle ei ole saatu maalaisjärkeä

Koneet voivat hyvinkin alkaa pärjätä aivoille, jos numerolaskentaan ja valmiiseen ohjelmakoodiin perustuvan tekoälyn sijasta saadaan tietokone itse oppimaan ja ymmärtämään. Näin uskoo tekoälytutkija Pentti Haikonen. Hän ei ole yksin: maailmalla monissa koneymmärryksen ja kognitiivisen tietojenkäsittelyn hankkeissa haluttaisiin saada aikaan ensimmäinen toimiva konetietoisuuden sovellus.

Konetietoisuuden ajatus virisi osaltaan nykyisten tekoälyohjelmien rajoittuneisuudesta. Ne kyllä suoriutuvat luotettavasti tarkoista ja yksitoikkoisista tehtävistä, mutta ohjelmoijaa tarvitaan aina, kun mennään ennalta ohjelmoitujen rajojen ulkopuolelle. Koneelle ei ole saatu maalaisjärkeä.

Nykyisillä tietokoneilla konetietoisuutta voi tutkia vain simuloimalla, panemalla tavallinen tietokone matkimaan toisella tavoin toimivaa järjestelmää. Uudet lähestymistavat tähtäävät enemmän aivojen kaltaiseen koneeseen, jossa tietoisuuden ilmiöt esiintyisivät luontaisesti.

Kokonaan toimivaa konetta Haikosella ei vielä ole, mutta joitakin järjestelmän osia on kokeiltu nykyisillä tietokoneilla ja erityisesti tätä varten rakennetuilla piiriratkaisuilla. Haikonen uskoo, että nopeuden ja suorituskyvyn läpimurto nähdään, kun käyttöön saadaan rinnakkaisia neuroverkkomikropiirejä.


Tietoinen kone harrastaa sisäistä puhetta

Konetietoisuuden luojan kannattaa aluksi analysoida, mistä ihmisen tietoisuus koostuu. Sen voi eritellä esimerkiksi näin:

- tietoisuus itsestä ja ympäristöstä
- käsitys menneisyydestä ja nykyhetkestä
- tietoisuus omista tarpeista ja tavoitteista
- tietoisuus omista ajatuksista.

Jotta Haikosen koneesta tulisi toimintakykyinen, sillä täytyy siis olla muistoja sekä käsitys nykyhetkestä ja mahdollisesta tulevaisuudesta. Sillä pitää olla tavoitteita ja toimintavaihtoehtoja niihin pääsemiseksi. Koneen täytyy osata etukäteen suunnitella, kuvitella ja ennakoida toimiensa mahdollisia lopputuloksia.

Tämä tarkoittaa käytännössä koneen sisäistä mielikuvavirtaa ja myös sisäistä puhetta, samaa, jota me käytämme. Haikosen mukaan nämä il-miöt ovat ainakin lähellä sitä, mitä ihmiset ovat kautta aikojen pitäneet tietoisena ajatteluna.


Saadaan robotti reagoimaan mielikuviin

Tietoiseksi koneeksi valmistettu robotti ei suorittaisi ohjelmaa mekaanisesti, käskystä toiseen. Robotti reagoisi mielikuviin, jotka perustuvat sen omien havaintojen, liikkeiden ja päämäärien vertailuun.

Jotakin tehdäkseen tällaisella koneella pitää olla motiiveja, aivan kuten ihmiselläkin. Koemme esimerkiksi nälkää, uteliaisuutta, halua ja väsymystä. Mielihyvää tuottavaa toimintaa haluamme jatkaa ja mielipahaa välttää.

Haikosen mallin mukaisella tietoisella koneella olisi tunnetilojen vastineita: robotti voi esimerkiksi ryhtyä uteliaaksi, kun akut ovat tarpeeksi täynnä ja kaikki systeemit toimivat eikä muuta aktiivisuutta ole. Tai jos odotettu tavoite ei toteudu, seuraa pettymystä vastaava reaktio - hyödyllinen opetus tilanteen toistumisen varalle. Motivoimalla konetta voisi myös ohjata haluttuihin suorituksiin.

Tunnetilat ovat Haikosen mallissa jatkuvasti muuttuvia reaktiotiloja. Ne muun muassa siirtävät koneen huomion kohteesta toiseen aina, kun kohteen aiheuttaman reaktion voimakkuus ylittää jonkin kynnysarvon. Tällaisia systeemireaktioita ei ole tavallisessa tietokoneessa, eikä niitä edes voida ohjelmoida siihen, koska tietokoneen piirikytkentä ei ole aivojen kaltainen systeemi.


Lapsuus tutustuttaa aisteihin ja kieleen

Ensimmäinen Haikosen kone tarvitsee lapsuuden eli oppimisjakson. Lapsuuden aluksi koneelle annetaan aisteja, kuten näkö, sekä alkeishahmojen tunnistuksessa tarvittavia menetelmiä.

Nämäkin vastaavat paljolti sitä, mitä ihmisaivoissa on valmiina. Vaistomme - koneen tapauk-sessa valmiiksi annetut osat - ohjaavat vauvaa alkuun, esimerkiksi tunnistamaan ihmiskasvoja.

Kun kehitys etenee, yhä suurempi osa aistihavainnoista perustuu oppimiseen. Aistihavaintoja opitaan ymmärtämään yhdistämällä eri aistien antamaa tietoa. Esimerkiksi käsitys nähtyjen esineiden muodosta syntyy alun perin koskettelun ja eri kulmista katselun avulla. Esineisiin aletaan yhdistää myös käsitys niiden käytettävyydestä ja niiden arviointi vaikkapa hyviksi tai pahoiksi.

Havaintojen kohteille voidaan antaa nimiä. Pelkät nimisanat eivät kuitenkaan riitä, vaan tarvitaan muun muassa verbejä. Verbit kertovat muutoksista ja tapahtumista ja myös riippuvuussuhteista: kuka teki, mitä teki, mille teki. Sanojen käyttöön tarvitaan kielioppia.

Kielitaitoisen koneen kanssa voi keskustella, ja sitä voi opettaa sanallisesti. Tietyn pisteen jälkeen kone voi opiskella lisää kirjasta tai katsoa mallia toisten tekemisistä.

Kun ensimmäinen tietoinen kone on läpäissyt lapsuutensa, seuraavia koneita ei tarvitse enää opettaa alusta alkaen. Niiden muistiin voi ladata kopion prosessin oleellisista osista ja lopputuloksista.


Tietoinen ja tiedostamaton kytkeytyvät

Motoriikan kone voi oppia kuten ihminen: kokeilemalla ja leikkimällä, ensi alkuun satunnaisin liikkein. Kustakin liikkeestä jää mielikuva, joka kytkeytyy tämän liikkeen aiheuttaneisiin tiedostamattomiin liikesäätelysignaaleihin.
Myöhemmin pelkkä liikkeen mielikuva herättää vastaavat liikesäätelysignaalit. Silloin robotti voi liikuttaa esimerkiksi kättään mutkikkaasti ilman liikeratalaskentaa. Ihmisellä samaa vastaa liikemuisti.

Haikosen mukaan tässä koneelle muodostuu kytkentä tietoisen ja tiedostamattoman välille. Vastaavasti ihminen vaikkapa tarttuu kahvikuppiin tiedostamatta mitenkään omia hermosignaalejaan - puhumattakaan mistään liikeratalaskuista. Näin ihminen säästää valtavasti tietojenkäsittelykapasiteettiaan. Hän antaa maailman "laskea" eli kertoa oikeat vastaukset, jotka hän havaitsee ja oppii kokemuksen kautta.


Kokeillen oppinut liikkuu tehokkaasti

Tällä tavoin opetettu robotti voi päihittää nykykoneet kirkkaasti monessa sellaisessa tehtävässä, jotka ovat ihmiselle yksinkertaisia.

Esimerkiksi siirtyäkseen vaikkapa vain pari metriä perinnäinen robotti tarvitsee tarkkaa paikkatietoa infrapuna-antureilta tai GPS-laitteesta. Lisäksi reitin pitää olla valmiiksi koodattuna. Vasta tämän jälkeen robotti voi laskea, miten sen on käytettävä moottoreitaan, jotta siirtyminen toteutuisi.

Haikosen kone sen sijaan selviää oudossakin ympäristössä ihmisen tavoin. Robotti ymmärtää havaitsemansa vapaan tilan liikkumismahdollisuutena, ja jos senhetkiset tavoitteet tai uteliaisuusreaktio ovat riittävän vahvoja, robotti alkaa liikkua. Reittiä ei tarvitse etukäteen suunnitella ja laskea, vaan kone toimii tilanteen mukaan.


Koneella pitää olla tärkeysjärjestys

Tiedon yhdistelemisessä ja pilkkomisessa sekä mieleen painamisessa pitää päästä tasapainoon. Yksityiskohtia on valtava määrä, joten koneella täytyy olla tärkeysjärjestys. Onnistuneet ratkaisut kannattaa ihmisen tavoin muistaa herkästi ja käyttää uudelleen.

Ihmisen muistissa säilyvät lisäksi monet epäonnistuneet yritykset, joiden turha toistaminen veisi aikaa, kun seuraavan kerran on kokeiltava samantyyppistä ratkaisua.

Ennalta annetut tunteet tai vaistot voivat Haikosen mukaan ohjata koneenkin tärkeysjärjestystä. Haikonen uskoo, että näin rakennettu kone selviää myöhemmin myös uusista tilanteista kuten ihminen: yhdistelemällä kokemuksesta hankittua tietoa, soveltamalla tunteitaan ja ennakoimalla.


Sopii tulipaloihin, sarsiin ja Marsiin

Filosofien iloksi konetietoisuuden kehitys voi valaista ikiaikaista tietoisuuden arvoitusta. Tämä on kuitenkin sivutuote. Varsinaisina tavoitteina ovat nykyisiä tehokkaammat robotit.

Vieraissa ja vaarallisissa oloissa tietoinen kone kykenisi itsenäiseen toimintaan. Se pelastaisi tulipalosta ihmisiä tai tavaroita, jotka ovat inhimillisille savusukeltajille liian vaarallisissa paikoissa.

Robotit eivät sairastu - eivät ainakaan ihmisen tauteihin. Yksi nykymaailman uhkakuva on superinfluenssan tyyppinen, helposti leviävä uusi tauti, johon ei ole vielä lääkitystä. Hoivarobotti toimisi epidemioissa, joissa hoitavat ihmiset olisivat kuolemanvaarassa.

Marsissa robotti osaisi paitsi liikkua itsenäisesti myös etsiä uteliaisuuttaan kiihottavia kohteita, jotka samalla olisivat tieteellisesti mielenkiintoisia.

Jeff Hawkins, Palm Pilot -tietokoneen keksijä, on sanonut kirjassaan On Intelligence, että "kymmenen vuoden sisällä nämä koneet ovat teknologian ja tieteen kuumimpia aloja". Haikosen mukaan Suomella on vielä mahdollisuus olla maailman eturivin maita kognitiivisen teknologian tutkimuksessa ja soveltamisessa, jos alaan satsataan.



Risto Kaivola on tekniikan lisensiaatti ja entinen toimittaja, nykyinen Nokian akustiikkasuunnittelija.

Asiantuntija, tekniikan tohtori Pentti O. A. Haikonen tutkii tekoälyä Nokian tutkimuskeskuksessa. Haikonen on myös kirjoittanut kirjan The Cognitive Approach to Conscious Machines (Imprint Academic, UK, 2003)

Lisätietoja konetietoisuuden taustoista: http://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_consciousness

Aiheesta aiemmin: Kun robotti ihmismäistyy, Tiede 5/03, s. 30-32.
Teksti myös nettiarkistossa: http://www.tiede.fi/arkisto/artikkeli.php?id=380&vl=2003


Miten kohdella konetta?

Jos Atorox on ihminen, onko sen pahoinpitely tai tappaminen samanlainen eettinen vääryys kuin ihmisen tappaminen? kysyy filosofi Timo Airaksinen tuoreessa kirjassa Ihmiskoneen tulevaisuus (WSOY 2006). Robottietiikka vaatii vastausta, hän painottaa.

Kirjailija Aarne Haapakoski (1904-1961) eli nimimerkki Outsider loi 1940-luvulla mielikuvituksessaan Atorox-robotin. Tarinassa nerokas professori Mitax kopioi robottiin ihmisaivojen täydelliset "sähkövärähtelykuvat".
Nyt kysymys kehittyneiden koneiden kohtelusta on siirtynyt fantasiasta akateemiseen tieteeseen.

Tekoälytutkija Pentti Haikonen puhuu "robotin lapsuudesta". Ihmisen ominaisuuksia vain siirretään opetuksen avulla, ei "aivofilmillä", kuten Atoroxin tapauksessa.

Ei edes tarvitse odottaa Atoroxin tasoista tekniikkaa, ennen kuin eettiset ongelmat tulevat vastaan. Kysymys ei kuulu "voivatko ne järkeillä?" eikä myöskään "voivatko ne puhua?" vaan "voivatko ne kärsiä?", julisti brittiläinen filosofi ja juristi Jeremy Bentham (1748-1832) jo vuonna 1789 kirjassaan Moraalin ja lainsäädännön periaatteet.

Bentham puhui eläinten oikeuksista, mutta muuttuuko asia miksikään, jos sanan "eläin" tilalle pannaan sana "kone"?


Kettutytöistä konetyttöihin

Joidenkin tutkijoiden mielestä edes kärsimisen kyky ei ole tarpeen. Yhdysvalloissa pidettiin 1970-luvun alussa oikeudenkäynti, jossa ympäristöjärjestö Sierra Club ajoi eräässä Nevadan laaksossa kasvavien puiden asiaa. Puut - tai pitäisikö sanoa puiden puolustajat - hävisivät jutun tuomariäänin 4-3. Kolme tuomaria oli siis valmis antamaan puille oikeuksia. Oikeustieteen professori Christopher D. Stone Etelä-Kalifornian yliopistosta julkaisi vuonna 1972 artikkelin otsikolla "Tulisiko puiden saada oikeudellinen asema? Kohti luontokappaleiden laillisia oikeuksia".

Seuraava askel on sanoa, että oikeuksia pitää olla elottomillakin esineillä. Brittiläinen moraalifilosofian professori Mary Midgley julistikin jo 1980-luvulla, että meillä on moraalisia velvoitteita kuolemaa, jälkimaailmaa, lapsia, mielenvikaisia, ihmisen ja muiden sikiöitä, tuntevia ja tunteettomia eläimiä, kasveja, tehtyjä tai luonnonmukaisia elottomia esineitä, järjestelmiä (perhettä, lajia, maata, elonkehää), omaa itseä sekä Jumalaa kohtaan (lainaus Luc Ferryn ym. kirjasta Uusi ekologinen järjestys, Expertise 1993).

Filosofinen keskustelu ennakoi tulevaa. Kaksisataa vuotta Benthamin jälkeen kettutytöt iskivät turkistarhoihin ja metsien suojelijat sitoivat itsensä puihin. Kohta näemme ehkä konetyttöjä, jotka päästävät robotteja ulos tehtaista tai lukitsevat itsensä koneisiin.


Moraaliongelmia koneilla ja ihmisillä

Yhtä tärkeää kuin ihmisen suhtautuminen koneeseen on koneen suhtautuminen ihmiseen. Itsenäinen ja utelias robotti, jolta puuttuvat moraaliset tunteet, voi tappaa ihmisen tutkiakseen, mitä hänen sisällään on. Tai kone voi keksiä, kuten tietokone HAL Arthur C. Clarken romaanissa 2001: Avaruusseikkailu, että ihminen on häiriö, joka on parasta raivata pois.

Tieteiskirjailija Isaac Asimov (1920-1992) laati kaukonäköisesti jo vuonna 1942 roboteille kolme lakia. Ensimmäisen lain mukaan robotti ei saa vahingoittaa ihmistä. Toiseksi robotin on noudatettava ihmisen käskyä, paitsi jos ensimmäisen lain täyttäminen vaarantuu. Kolmanneksi robotin on suojeltava itseään, kunhan kahta ensimmäistä lakia ei tällöin rikota.

Koneiden oikeudet ovat yksi ongelma ja koneiden moraali toinen. Kolmas ja kenties suurin ongelma on se, mitä ihmiset tekevät robottien avulla toisilleen. Asimovin Alastomassa auringossa, joka ilmestyi vuonna 1956, ihminen antaa kahdelle robotille tehtävän. Erikseen suoritukset ovat vaarattomia, mutta yhdessä ne aiheuttavat toisen ihmisen kuoleman. Robotiikan lakeja noudatetaan, mutta tuloksena on silti murha.



Kirjoittaja Kalevi Rantanen on teknistä luovuutta tutkiva diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla