Nokian kännykkä vaikuttaa fiksummalta kuin kumisaapas. Oma pöytätietokone saattaa tuntua liiankin älykkäältä shakkiottelun jälkeen. Kun tietotekniikka kehittyy, säilyvätkö sellaiset ominaisuudet kuin luovuus, huumori, tunteellisuus, taiteellisuus tai tietoisuus ihmisen yksinoikeutena?


TEKSTI:Eero Hyvönen



Nokian kännykkä vaikuttaa fiksummalta kuin kumisaapas.
Oma pöytätietokone saattaa tuntua liiankin älykkäältä shakkiottelun
jälkeen. Kun tietotekniikka kehittyy, säilyvätkö sellaiset ominaisuudet
kuin luovuus, huumori, tunteellisuus, taiteellisuus tai tietoisuus
ihmisen yksinoikeutena?

Julkaistu Tiede-lehdessä

2/2002

Ihminen peilaa itseään teknologian välityksellä: luomme kulloinkin käytettävissä olevalla tekniikalla kuvia itsestämme. Antiikin aikaan, kun elettiin pronssikautta, tarujen seppä Hefaistos, tulen jumala, takoi pronssista Talos-nimisen tekoihmisen vartioimaan Kreetan rantoja.

Hienomekaniikka edusti pitkään teknisen osaamisen huippua, ja tällöin eläimet ja ihminen miellettiin mutkikkaiksi kellopeleiksi. Valistuksen ajalla biologinen ja lääketieteellinen tietämys karttui, ja niinpä tohtori Frankenstein kyhäsi hirviönsä vainajien osista Mary Shelleyn kuuluisassa klassikkoromaanissa.

Nyt, kun elämme piikautta, Frankenstein varmaan rakentaisi luomuksensa puolijohteista ja ohjelmoimalla - ellei sitten viime aikoina nopeasti edistyneen geeniteknologian avulla.

Tekoälyllä kuulut kätilöt

Jo 1950-luvun lopulla älyllisten prosessien tutkiminen tietokonemallien avulla ja älykkäiden järjestelmien kehittäminen eriytyi omaksi tutkimusalueekseen, tekoälyksi (artificial intelligence). Alan perusväite on, että ajattelu on symbolien käsittelyä, laskentaa.

Tekoälytutkimuksella on kuitenkin pidemmät juuret. Sen henkisenä kätilönä voi pitää ranskalaista matemaatikkoa ja filosofia René Descartesia (1596-1650), jota kutsutaan modernin filosofian isäksi. Descartes keksi analyyttisen geometrian, joka muutti fysikaalisiin muotoihin liittyvän ongelmien ratkomisen algebralliseksi laskennaksi. Kun reaalimaailma kiskaistiin eroon sen kuvasta, ongelma oli ratkaistavissa matematiikan säännöillä.

Sama idea soveltui myös ajattelun systemaattiseen analysointiin ja kuvaamiseen. Näin Descartes jatkoi jo Aristoteleen alkuun panemaa ohjelmaa ajattelun formalisoinnista loogiseksi säännöstöksi.

Maailman kuvaaminen matemaattisina kaavoina oli suurmenestys, joka johti modernin tieteen syntymiseen. 1900-luvun alkupuolella se vei edelleen laskennan teoriaan ja tietojenkäsittelytieteeseen, joka selvittää, miten koneilla tehokkaimmin ratkaistaan matematiikaksi muotoiltuja ongelmia. Koitti tietotekniikan aikakausi.

Mallina nyt ihmisaivot

Myöhemmin usko symbolisen laskennan kaikkivoipaisuuteen on horjunut. Nyt kehitetään mm. neuroverkkojen kaltaisia tekniikoita, joissa lähtökohtana on laskennan sijasta ihmisaivojen biologisen rakenteen jäljittely.

Paradoksaalisesti ihmiselle vaikeat asiat, kuten matemaattisten yhtälöiden ratkominen, ovat koneelle helpoimpia ja ihmiselle helpot asiat usein vaikeimpia. Tämä jää helposti huomaamatta esimerkiksi visionääreiltä ja taiteilijoilta, jotka tuntevat huonosti alan tekniikkaa.

  havaitseminen. Koneen on esimerkiksi vaikea tunnistaa tutut kasvot ihmisvilinästä, tajuta, että narulla ei voi työntää lelua, tai ymmärtää, miten lasista kaatuva maito muuttaa muotonsa ja kastelee alla olevan pöytäliinan.

Ihmisen asema askarruttaa

Parhaillaan rakennetaan uutta kansainvälistä ISS-avaruusasemaa, jota Arthur C. Clarken kirjan ja Stanley Kubrickin elokuvan Avaruusseikkailu 2001:n mukaan kutsutaan myös Alfaksi. Se pursuaa tietotekniikkaa, mutta HALin kaltainen inhimillinen tietokone sieltä puuttuu. Onko se edes teoriassa tekniikan saavutettavissa - puhumattakaan viimevuotisen A. I. Tekoäly -elokuvan Davidista, inhimillisestä robottilapsesta?

Ajatus älykkäistä koneista haastaa ihmisen pohtimaan suhdettaan elottomaan materiaan. Olemme toki aiemminkin joutuneet arvioimaan uudelleen asemaamme maailmassa ja sen olioiden joukossa, yleensä vähemmän mairittelevin seurauksin.

Uuden ajan alussa Kopernikus lopetti narsistisen käsityksen Maasta maailman napana ja siirsi planeettamme Auringon kiertolaiseksi. 1800-luvun puolivälissä Darwin palautti ihmisen puun oksalle biologisten serkkujen seuraksi, ja viime vuosisadalla Freud alisti meidät alitajuntamme ja viettiemme orjiksi: emmekö hallitse edes omaa tajuntaamme?

Ellemme ole varuillamme, älykkäät järjestelmät vievät meiltä itsekunnioituksen rippeetkin. Shakin maailmanmestari Garri Kasparov kärsi 1997 kirvelevän tappion IBM:n kehittämälle Deep Blue -koneelle. Vielä 1990 Kasparov oli vakuuttanut, etteivät koneet tule koskaan voittamaan häntä.

Kolmen lajin luovuutta

Tietotekniikan haasteeseen on näppärä vastaus, joka - toistaiseksi - on toiminut hyvin. "Älykkyys" voidaan aina uudelleen määritellä sellaiseksi mystiseksi "luovaksi" ominaisuudeksi, jota ei vielä ole pystytty mekanisoimaan.

Meidän on kuitenkin tunnustettava, että tietokone on luova, jos se päätyy sellaiseen uuteen ratkaisuun, jota koneen ohjelmoija ei ole erikseen tullut ajatelleeksi. Englantilainen psykologi ja tekoälytutkija Margaret Boden erottaa luovuudessa kolme päätyyppiä.

Kombinatorisessa luovuudessa tuotetaan tutuista asioista uusia yhdistelmiä; tämä on tyypillistä mm. runoudessa ja vertauskuvien keksimisessä.

  luovuus ilmenee kykynä löytää uusia ratkaisuja annetun säännöstön puitteissa.

Transformationaalisessa luovuudessa mennään vielä pidemmälle ja sallitaan sääntöjen muuttaminen ratkaisun löytämiseksi.

Koneluovuus on yleensä eksploratiivista tyyppiä. Maailma, jossa ratkaisuja etsitään, on säännöin suljettu - kuten shakkipeli - mutta muodoiltaan niin rikas, että löydetyt ratkaisut vaikuttavat luovilta.

Usein voidaan puhua myös transformationaalisesta luovuudesta. Esimerkiksi tiedon louhinnassa (data mining) käsitellään suuria, jäsentymättömiä tietomassoja ja tavoitteena on löytää niistä uusia, ennen tuntemattomia riippuvuuksia tai sääntöjä. Järjestelmä saattaa esimerkiksi keksiä valintamyymälän kassakuitteja analysoimalla, että sinappia ja makkaraa ostavat asiakkaat pitävät yleensä oluesta.

Koneen empatia lisääntyy

Älyäkin inhimillisempänä ominaisuutena pidetään tunne-elämää. Erityisen oudolta saattaa tuntua ajatus tunteellisesta koneesta, sillä konemainen-käsitettä käytetään yleiskielessä usein juuri tunteellisen vastakohtana. Miten PC:ni voisi rakastua kollegan pinkinkuultavaan MacIntoshiin? Tai tuntea tuskaa siitä, että se joskus irrotetaan töpselistä?

Tunne-elämä on vahvasti sidoksissa fyysiseen minäämme ja syvimpiin henkisiin kerroksiimme, kuten vietteihin. Lisäksi sitä muokkaavat kaikki yksilölliset kokemuksemme vauvavaiheista alkaen.

Silti tällekin alueelle on jo syntynyt oma tutkimussuuntansa, tunteisiin liittyvä laskenta (affective computing). Käytännön tavoitteena on saada tietokoneet tunnistamaan käyttäjän tunnetiloja ja reagoimaan niihin kuin kärsivällinen, empaattinen ihmisapuri.

Massachusettsin teknisen korkeakoulun MIT:n tekoälylaboratoriossa on esimerkiksi kehitetty Hasbro-lelutehtaalle humanoidirobottinukke "MyRealBaby", joka saatiin kauppoihin vuoden 2000 jouluksi. Uudempaa tutkimusta edustaa Kismet-robotti, joka reagoi käyttäjäänsä kasvonilmein ja elein.

Käytännön sovellusten lisäksi tunnelaskennasta voi koitua toisentyyppistäkin hyötyä: täsmälliset laskennalliset menetelmät saattavat paljastaa jotakin uutta meidän tunteistamme ja niiden dynamiikasta.

Naurattaa - ja kohta nauraa?

Tekoäly valtaa yhä uusia alueita. Jopa huumorin viljelyyn on kehitetty ohjelmistoja. Esimerkiksi Edinburghin yliopiston tutkijan Kim Binstedin JAPE-niminen ohjelma kykenee sommittelemaan yksinkertaisia sanaleikkejä seuraavaan tapaan:

What kind of murderer has fiber? Serial killer!

Vitsien taso tuntuu esimerkin perusteella lähestyvän jo koululaishuumoria. Puujalkavitsejä kertovista koneista ei ainakaan lähitulevaisuudessa liene paljon käytännön hyötyä, mutta olennaista on koneälyn soveltaminen alueelle, johon ihmisellä on perinnäisesti ollut henkinen yksinoikeus. Seuraava haaste voisi olla naurava tietokone, joka esimerkiksi ymmärtäisi edellä mainitun nokkeluuden. Se olisi koneelta vielä suurempi saavutus.

Järkevän oloista toimintaa on yleensä huomattavasti helpompi tuottaa kuin ymmärtää. Tämän osoittavat esimerkiksi Joseph Weizenbaumin klassisen ELIZA-ohjelman kaltaiset keskusteluautomaatit ja erilaiset puppugeneraattorit.

Taiteessa apuri ja itsenäinen

Myös kuvataidetta on pidetty alueena, joka erottaa ihmisen muista eliökunnan lajeista, koneista puhumattakaan. Eläinten taiteellisuudesta ei ehkä voi puhua, vaikka ainakin simpanssien ja norsujen piirtämiä tauluja on myyty kokeilumielessä hyvällä hinnalla modernina taiteena. Tietokoneet ovat kuitenkin tulleet taidemaailmaan paitsi työvälineiksi myös yhä itsenäisemmiksi taiteen tekijöiksi.

  animaatioelokuvissa tuhansien muurahaisten tai ihmisten joukkokohtaukset luodaan liikuttamalla hahmoja automaattisesti keinotodellisuudessa. Kuvitteellisista elämänmuodoista tai sukupuuttoon kuolleista dinosauruksista tai varhaisista nisäkkäistä tehdään nyt aidonoloisia "luontodokumentteja" tietotekniikan keinoin (ks. Tiede 1/2002, s. 48-53).

Kuuluisa esimerkki itsenäisestä tietokonekuvataiteilijasta on Harold Cohenin kehittämä ohjelmisto Aaron, joka piirtää ja värittää mm. paratiisinäkymiä ihmisineen. Arkkitehtuurissakin taiteellista kykyä on onnistuttu formalisoimaan; automaattisesti on generoitu esimerkiksi Frank Lloyd Wrightin suunnitelmia.

Myös koneiden kirjallisuudessa on jo otettu ensi askeleet. Alan mainetekoja ovat automaattisesti luodut tarinat ja runot. Amerikkalainen visionääri ja tietokone-ekspertti Ray Kurzweil on kehittänyt kyberneettisen haikurunoja suoltavan koneen. Tämänhetkisistä tuotoksista näyttää olevan matkaa kirjallisuuden Nobelin palkintoon.

Konebach kuulostaa Bachilta

Taiteen lajeista helpoimmin formalisoitavissa lienee musiikki. Kehitys käynnistyi äänten syntetisoinnista ja nuotinnuksen apuvälineistä, mutta nopeasti oivallettiin, että myös sävellysprosessi on ainakin osittain mekanisoitavissa. Suurin osa nykyisestä mainosmusiikista on jo tietokoneiden tuottamaa, ja koneiden apu on sävellystyössä yhä tärkeämpää.

Suomessa professori Markku Nurminen laati jo 1960-luvulla todennäköisyyslaskentaan perustuvan mallin Toivo Kärjen tangoista näitä transponoimalla. Mallin avulla tietokoneohjelma pystyi säveltämään uusia "Kärjen tangoja" parin kappaleen minuuttivauhdilla. Näistä yksi nousi komeasti Suomen suosikkilistalle; sovitus kuitenkin oli Toivo Kärjen itsensä. Koska kappaleen säveltäjänä oli tietokone eikä ihminen, kappaleesta saadut tekijänoikeustulot päätyivät lopulta Turun yliopistolle.

  kappale ei johda mihinkään, mutta jos näyte on lyhyt, konetuotoksia voi olla vaikea erottaa ihmisen sävellyksistä.

Jotkin ulkomaiset sävellyskoneet tuottavat Mozartin, Stravinskyn, Joplinin ja muidenkin säveltäjien tyylin mukaista musiikkia. Koneelta sujuu myös jazzin improvisointi Charlie Parkerin tyyliin.

Metatieto, askel tietoisuuteen

"Haluaisin luoda koneen, joka olisi tekijästään ylpeä", kiteytti aikoinaan Connection Machine -supertietokoneen luoja Daniel Hillis tekoälytutkijan unelman älykkäästä, ihmisen kaltaisesta koneesta.

Descartes arveli olevansa olemassa, koska ajatteli: "Cogito, ergo sum." Syntyi ajatus tietoisuudesta, jota ihminen voi älyllään tutkia. Voisiko tietokone vastaavasti laskea olevansa olemassa, olla tietoinen itsestään? Voisiko se olla paitsi ylpeä tekijästään myös tyytyväinen omaan itseensä?

Ainakin tekoälyn ja tietotekniikan piiristä löytyy paljon esimerkkejä alkeellisesta metatiedosta, tiedosta, joka kohdistuu toiseen tietoon tai itseensä. Esimerkiksi sopivat vaikka itseään korjaavat koodit, itseään muokkaavat ohjelmat sekä oppivat ja opettavat järjestelmät.

Konetietoisuuden mahdollisuudet riippuvat siitä, mitä tietoisuudella tarkoitetaan. Tietoisuutta lienee vielä vaikeampi määritellä kuin älykkyyttä tai elämää. Nämä kaikki ovat yhdistelmäkäsitteitä, joihin liittyy monia eri piirteitä. Siksi on ehkä parempi puhua käsitteisiin liittyvistä ominaisuuksista ja aste-eroista.

Pragmaattinen lähestymistapa vaikeiden käsitteiden määrittelyssä on tarkastella toimintaa. Niin teki tekoälyn pioneeri Alan Turing 1950 formuloidessaan Turingin kokeena tunnetun kriteerin koneen älykkyydelle: kone on älykäs, jos sen vastauksia ei pysty erottamaan ihmisen vastauksista. Olennaista on ulospäin syntyvä vaikutelma. Vastaava kriteeri sopii ehkä tietoisuudellekin.

Turingin kokeen ratkojille järjestetään vuosittain kansainvälinen Loebner Prize -kilpailu. Sen perustaja Hugh Loebner lupasi 1990 testin ensimmäisenä läpäisevän koneen kehittäjälle 100 000 dollarin palkinnon. Palkinto odottaa vielä voittajaansa, mutta joka vuosi palkitaan ohjelmisto, joka on parhaiten harhauttanut ihmistuomareita ihmismäisyydellään.




Linkkejä:

Tekoelämä (artificial life):


http://alife.org/

Tietokonemaalari "Aaron" ja kyberneettinen runoilija (computer art):


http://www.kurzweilcyberart.com/

MIT:n humanoidiroboteista (humanoid robotics):


http://www.ai.mit.edu/projects/humanoid-robotics-group/index.html

Linkkejä tekoälyyn (artificial intelligence):


http://www.aaai.org/Resources/resources.html

Suomen Tekoälyseura ry:


http://www.uwasa.fi/stes/


Kehityksen suunta selvä

Innokkaimmat maalailevat jo visioita, joissa hidas biologinen evoluutio vähitellen korvautuu yhä kehittyneempien, kaikkialle levittäytyvien koneiden nopealla evoluutiolla.

Ray Kurzweilin laskelmien mukaan tuhannen dollarin pöytätietokoneen teoreettinen laskentateho vastaa ihmisen aivoja jo kolmenkymmenen vuoden kuluttua. Kuudenkymmenen vuoden kuluttua tavallisen henkilökohtaisen tietokoneen kapasiteetti vastaisi koko ihmiskunnan aivomassaa!

Arvio perustuu ns. Mooren lakiin, jonka "sääti" jo 1960-luvulla Gordon Moore, yksi Intel-yhtiön perustajista. Kun transistorien koko piirilevyllä pienenee, prosessorien suoritusnopeus kasvaa vastaavasti. Jo pitkään laskentanopeudet ovat tuplaantuneet aina noin puolentoista vuoden välein. Tämän hämmästyttävän nopean eksponentiaalisen kasvun ennustetaan jatkuvan vielä parikymmentä vuotta.

Nykyisessä Mooren lain vauhdittamassa kehityshuumassa on vaikea kuvitella, millaisia tietokoneet ovat esimerkiksi muutaman sadan vuoden kuluttua. Lisäksi käyttöön saattaa tulla aivan uudentyyppisiä koneita, esimerkiksi kvanttitietokoneita tai biologisia laskureita.

Raaka laskentateho ei kuitenkaan tee koneesta inhimillistä - tärkeintä on koneeseen ohjelmoitava älykkyys ja ihmismäiset ominaisuudet. Ohjelmoinnin haasteet ovat valtavat, mutta ensimmäiset askeleet ihmismäisten koneiden luomiseksi on otettu ja kehityksen suunta on selvä: vähitellen koneista tulee yhä ihmismäisempiä.

Samalla inhimillisyyden käsite muuttuu, aivan vastaavasti kuin älyn käsitteelle on käynyt tekoälytutkimuksessa. Tähtäämme liikkuvaan maaliin: inhimillisyys on vastakin juuri sitä, mihin huippukone ei ihan vielä yllä.

Eero Hyvönen on tietojenkäsittelytieteen professori Helsingin yliopistossa. Artikkeli perustuu syyskuussa 2001 ilmestyneeseen teokseen: Eero Hyvönen (toim.), Inhimillinen kone - konemainen ihminen. Yliopistopaino, Helsinki 2001.