Bioloogiliselt motiveeritud kognitiivsed arhitektuurid (BICA) – Open Education tasuta kursus, koolitus 10 nädalat, 2-3 tundi nädalas, kuupäev 28.11.2023.
Varia / / November 30, 2023
Seda kursust pakutakse magistrantidele. BICA on paljutõotav, kiiresti arenev valdkond tehisintellekti, bioloogia ja kognitiivteaduse ristumiskohas. Selle üheks tõendiks on BICAga ühel või teisel viisil seotud teaduspublikatsioonide kasvav arv. Siin mõistetakse kognitiivset arhitektuuri laiemas tähenduses, intelligentsete agentide arendamise mallina. Bioloogilise motivatsiooni allikad on aju (neuroteadus) ja inimmõte (kognitiivne psühholoogia). Kursus tagab, et üliõpilased omandavad põhiteadmised kognitiivsete arhitektuuride, nende põhielementide ja põhimõtete, nende rakendamise lähenemisviiside, nende õppimise ja kasutamise kohta virtuaalses keskkonnas. Õpilased õpivad tundma globaalseid tehisintellekti probleeme ja BICA-põhiseid lähenemisviise nende lahendamiseks, samuti hindamiseks kasutatavaid teste ja mõõdikuid. Üksikasjalikult käsitletakse mõningaid BICA aluseks olevaid põhimõisteid ja teemasid, sealhulgas inimese mälusüsteeme, närvivõrgu mudeleid, semantilisi kaardistamine, terve mõistuslik arutluskäik jne. Erilist rõhku pannakse BICA väljakutse lahendamise teekaardile ja tulevaste BICAde paljutõotavatele rakendustele humanoidne tüüp.
Kursus on kakskeelne. Materjal on esitatud peamiselt inglise keeles venekeelsete subtiitritega.
1. moodul. Üldine tutvustus.
Kas masinal võib olla inimese omaga sarnane teadvus? Tehisintellekti (AI) ambitsioonid ja probleemid. Kognitiivsed arhitektuurid kui alternatiivne lähenemine AI loomisele. Huvi selle valdkonna vastu teadusmaailmas. Kognitiivse arhitektuuri uurimiskogukonnad.
Põhiteave kognitiivsest psühholoogiast: sisekaemus, biheiviorism, kognitiivne revolutsioon ja aju arvutianaloogia.
Inimese mälusüsteemide mudelid, eksplitsiitne ja implitsiitne, lühi- ja pikaajaline mälu. Kognitiivse tsükli elemendid, taju, tähelepanu, kujutlusvõime.
2. moodul. Sissejuhatus neuroteadusesse.
Lühitutvustus neuroteadusesse: neurofüsioloogia ja neuroanatoomia elemendid, käitumuslik, arvutuslik, süsteemineuroteadus. Psühhofüsioloogia, aju pildistamine ja kognitiivne neuroteadus.
Neuronite ja nende elementide tööpõhimõtted. Närvitegevuse käitumuslikud korrelatsioonid. Kodeerimise tüübid. Funktsioonide lokaliseerimine. Näited: stiimulidetektorid, peegelneuronid, koharakud, vanaema neuronid. Sidumisprobleem. Arutelu kujutlusvõime olemuse üle.
3. moodul. Närvivõrkude bioloogiline ja masinõpe.
Mälu moodustumise mehhanismid ajus. Närvivõrkude mudelid ja atraktorid, nende tüübid ja seosed bioloogia ja psühholoogiaga. Ruumilised kognitiivsed kaardid bioloogias. Nende roll mälu kujunemisel.
Närvivõrkude teooria elemendid ja rakendused. Evolutsiooniline programmeerimine ja muud masinõppe vormid. Võimalus siduda bioloogiaga.
4. moodul. Teadmiste esitused ja semantiline kaardistamine.
Märgi, sümboli, keele mõisted. Mõistete ja kategooriate esitused inimese mälus. Semantilised võrgustikud ja konneksionism. Semantilised võred ja mõisteanalüüs.
Pidevad semantilised ruumid. Tugevad ja nõrgad semantilised kaardid. Semantilised kaardistamise meetodid: matemaatilised, füsioloogilised, psühholoogilised ja keelelised aspektid. Semantiliste kaartide tüübid ja nende rakendused. Ajutegevuse semantiline kaardistamine ja "mõtete lugemine".
5. moodul. Kognitiivsete arhitektuuride põhimõtted, mitmekesisus ja areng.
Arukate agentide loomise lähenemisviiside areng. Kognitiivse arhitektuuri mõiste. Kognitiivne arhitektuur kui kehastatud intelligentne agent, kui programmeerimiskeel ja kui teoreetiline raamistik.
Kognitiivsete arhitektuuride üldteooria. Mälusüsteemid, kognitiivne tsükkel. Kognitiivsete arhitektuuride hierarhia. BICA mudelite laienemise ja ühendamise suundumused. Ühine minimaalne kognitiivne mudel (Common Model of Cognition) ja BICA kõige laiendatud funktsionaalne diagramm. Kriitilise massi mõiste.
Tuntuimate spetsiifiliste kognitiivsete arhitektuuride tööpõhimõtted: Soar, Act-R, Clarion, Icarus. Hübriid BIKA. Ülevaade BICA mudelite mitmekesisusest. GMU BICA näide. Kognitiivsete arhitektuuride tabel.
6. moodul. Emotsioonide modelleerimine ja emotsionaalsed kognitiivsed arhitektuurid.
Emotsioonide modelleerimise arvutuslike lähenemisviiside tüübid. Diskreetsed ja komponentmudelid. Mõjutavad ruumid. Loogilised ja statistilised lähenemised: modaalloogika, olukorra arvutamine, BDI mudelid, induktiivsed järeldusmeetodid. Emotsionaalse kognitiivse arhitektuuri (EMA) näited.
Miks vajab robot huumorimeelt? Komplekssete ja sotsiaalsete emotsioonide modelleerimise probleem. Moraalsed skeemid. eBICA näide.
7. moodul. Mälestus minevikust ja tulevikust, võimalikust ja võimatust.
Episoodiline mälu. Perspektiivne ja tagasivaatav autobiograafiline mälu. Konsolideerimine ja uuesti konsolideerimine. Retrograadne ja anterograadne amneesia. "Mõtteteooria". Mõisted “mina”, mäluga manipuleerimine. Vaba tahe, determinism, usaldus.
Metamõtlemise tüübid. Sotsiaalne ja narratiivne intelligentsus. Faabula ja süžee. Iseloom ja roll. Autor ja näitleja. Narratiivne võrgustik ja tööstsenaarium. Narratiivi planeerimine, autonoomne eesmärgi genereerimine, usutavad tegelased. Sotsiaalselt vastuvõetavad intelligentsed agendid.
8. moodul. Inimõpe, BICA ja tee AI kriitilise massini.
Õpetamise probleem pedagoogikas. Treeningu tüübid. Aktiivne õppimine. Õppimine läbi arutlemise ja probleemide lahendamise. Isereguleeritud õpe. Metaõpe. Emotsioonide, kujutlusvõime, sotsiaalse ja metamõtlemise roll õpivõime realiseerimisel.
Inimõppe teooriate ja mudelite rakendamine arvutis. BIKA-l põhinevad intelligentsed juhendamissüsteemid ja nende rakendamine õppeprotsessis. Ülesanne luua üldotstarbeline “kunstõpilane”. Barjääri ületamine inimese teadvuses.
9. moodul. Kognitiivsete arhitektuuride rakendused.
BIKA baasil lahendatud teaduslikud ja praktilised probleemid. Rakendused meditsiinis, psühholoogias, sõjanduses, sotsiaaltehnoloogias ja analüütikas, hariduses, äris, kunstis, meelelahutuses jne. Kunstlik loovus.
10. moodul. Kognitiivsete arhitektuuride ja tehisintellekti arengu hindamise süsteemid ja meetodid.
Testid, kriteeriumid ja mõõdikud intelligentsete süsteemide toimivuse hindamiseks. Kognitiivne kümnevõistlus. Turingi test ja selle modifikatsioonid. Virtuaalsed keskkonnad ja VR-keskkonnad looduslike ja tehislike kognitiivsete arhitektuuride käitumise uurimiseks nende sotsiaalse suhtluse ajal. Tõhusus, usaldusväärsus ja sotsiaalne ühilduvus. Intellektuaalne ja sotsiaal-emotsionaalne pädevus. Inimpsüühika omaduste rakendamine tehissüsteemidele.
Tugeva AI loomise ülesande seadmine. Võimalikud võimalused AI arendamiseks. Kognitiivsete arhitektuuride võimalik roll lähituleviku tehisintellektisüsteemides. Väljakutsed, ohud ja teekaardid. Eetilised ja filosoofilised küsimused.