Tekoälyn älykkyydestä

Lupasin (kirjoituksessa Älykkyys – laajempi näkökulma), että kommentoisin myös tekoälyn ”älykkyyttä”. En ole unohtanut. Tuo kirjoitus kasvoi vain niin laajaksi, että jätin tekoälyn käsittelyn suosiolla pois. Joten palaan nyt asiaan.

Tekoälyn käsitettä ja sen tutkimusta rasittaa historiallinen erehdys. Alan uranuurtajilla oli aikanaan suppea käsitys ihmisen älykkyydestä. 1950-luvulla älykkyys miellettiin jonkinlaiseksi loogiseksi päättelyksi ja sovelletuksi matematiikaksi. Tekoälyn tutkijat nimittäin olivat insinöörejä ja matemaatikkoja, eivät psykologeja, jotka olisivat ehkä tienneet asian paremmin. Ei ollutkaan mikään ihme, että älyn jäljittely tietokoneella tuntui olevan helppo tavoite. Olihan tietokoneen elektroniikka täynnä loogisia piirejä, ja ohjelmien perustoimintaa olivat loogiset operaatiot.

Mutta ei se niin mennyt. Tekoäly ei alkuunkaan saavuttanut tavoitteitaan. Vain laskemisessa ja joissain algoritmeissa (shakki, Go) se on ihmistä parempi. Tekoälyn tutkimuksesta tuli pitkä taival tuskallista ponnistelua ja katkeria pettymyksiä, ja taapertamista on jatkunut jo 70 vuotta. Ei tekoälyn tutkimus toki aivan turhaa ole ollut. Se on synnyttänyt monia hyödyllisiä sovelluksia, ja lisännyt tietoamme tietokoneiden rajoituksista ja älykkyyden luonteesta.

Toisaalta tulokset voisivat kyllä olla parempiakin. Tietokoneiden muistin koko ja laskentanopeus ovat kasvaneet tuona aikana vähintään miljoonakertaisiksi, joissain tapauksissa jopa miljardikertaisiksi, mutta vastaavaa kehitystä ei vain näy koneiden ”älyssä”. Insinöörit ja matemaatikot kyllä ymmärtävät asian. Tekoäly, eli tarkemmin sanoen monet siihen tarkoitukseen kehitetyt algoritmit, ovat laskennallisesti ”kovia”, niiden mutkikkuus kasvaa rajusti ongelman koon kasvaessa. Ja tiedetään, että laskentatehon kasvattamisella on vain vähäinen vaikutus laskennallisesti kovan algoritmin suoritusaikaan.

Tässä kohtaa on nykyisin tapana viitata kvanttitietokoneisiin, jotka ovat ”tuota pikaa” käytettävissä, ja jotka suorittaisivat vaivattomasti laskennallisesti kovia algoritmeja. En ole perehtynyt aiheeseen erityisen hyvin, mutta näyttää todella siltä, että on olemassa joukko laskentatehtäviä, jotka ratkeavat näppärästi kvanttitietokoneilla. Sitten kun niitä alkaa olla käytettävissä. Mutta ehkä laskennallisesti kovat algoritmit eivät kuitenkaan ole tekoälyn kovinta ydintä. Entä mikä sitten on? Jätämme nyt syrjään kvanttitietokoneisiin liitetyn mystiikan ja fantastiset väitteet. En aio edes ruotia niitä sen pidemmälle kuin todetakseni, että on perin inhimillistä antaa kvanttitietokoneen (jonka ominaisuuksia hyvin harva tietokoneista kirjoittava filosofi ymmärtää) ratkaista niin ikään huonosti ymmärretyt ja epäselvästi määritellyt tekoälyn vaikeat kysymykset (kuten kontekstin ymmärtäminen ja tietoisuus).

On vaikeaa – tai suorastaan mahdotonta - määritellä tekoälyn kyvykkyyttä niiden algoritmien kautta, joita älykkyyttä jäljittelevä tietokone suorittaa. Sillä emme osaa nimetä tai kuvailla sellaisia algoritmeja, jotka tuottavat älyä. Voisimmeko sitten turvautua älykkyyden laajempaan luonnehdintaan? Katsotaan, muihin se meidät johtaa.

Eräs tapa tarkastella kysymystä on bioniikka (tiede, joka pyrkii soveltamaan elävässä luonnossa tavattavia rakenteita ja periaatteita teknologiassa). Aiemmin olen todennut, että älykkyys on luonnossa sekä tavanomaista että olennaisen tärkeää. Millaisia ovat luonnollisen älyn piirteet? Eräs sellainen piirre on kilpailussa selviämisen ja muutoksiin sopeutumisen paine. Tekoälyssä ei normaalisti ole mukana tällaisia rakenteita. Pikemminkin tekoäly on ihmisen suoraviivainen apulainen. Motivaatio ja tavoitteellisuus eivät kuulu tekoälylle, vaan ne vaikuttavat siihen ihmisen välittäminä. Toinen biologisen älykkyyden piirre on kollektiivinen äly eli kyborg-älykkyys. Siinä älykäs eli tarkoituksenmukainen toiminta syntyy suhteellisten itsenäisten toimijoiden vuorovaikutuksesta. Evoluution kautta muuntuvia algoritmeja on tutkittu ja kokeiltu, ja myös kollektiivisia automaatteja on tutkittu – mutta missään tapauksessa tämä ei ole tekoälytutkimuksen valtavirtaa. Tulokset eivät ole olleet dramaattisia, eivätkä edes lupaavia.

Biologisten järjestelmien älykkyys nousee niiden autonomasta, selviytymisen tarpeesta, ja ympäristön muutoksista. Älykkyys on siten dynaamisen vuotovaikutuksen ilmentymä. Ihmisen tuottamalla tekoälyllä ei ole vastaavaa autonomisuutta eikä ympäristösuhdetta. Ne ovat ihmisen suoraviivaisia apulaisia: instrumentteja ja työkaluja. Tekoälyn kohdalla ei voida puhua laajennetusta älykkyyden käsitteestä.

Syväoppimisessa on kuitenkin ympäristösuhteen piirteitä. Siinä hyödynnettävä kokemustietokanta ja tekoälyn päätelmistä saatava karttuva palaute edustavat dynaamista toimintaympäristö. Sen sijaan orientaatio ja motivaatio perustuvat edelleen järjestelmää ohjaavan ihmisen valintoihin. Syväoppiva tietokone on myös kovin yksin. Tarvitsisiko se avukseen vastaavien järjestelmien kollektiivin? Minusta tuntuu, että syväoppimisessa on mukana ainakin ripaus laajennettua älykkyyttä.

Äärettömyys ja rinnakkaismaailmat

Pohdiskelin hiljattain elokuvaa Arrival, ja sen pohjana olevaa Ted Chiangin novellia "Story of your life". Luin tuon surullisen novellin uudelleen, se löytyy Gardner Dozoidsin toimittamasta valikoimasta "The mammoth book of best new science fiction nr. 12", vuodelta 1999. Kirja löytynee suurempien kirjastojen kokoelmista. Samassa kokoelmassa törmäsin toiseen kiehtovaan ja suorastaan lohduttomaan novelliin, "Divided by infinity", jonka tekijä on Robert Charles Wilson. Sekin sai ajatukset liikkeelle. (Novellit on muuten saatavissa myös e-kirjoina).

Wilsonin novellissa kertoja menettää vaimonsa Lorrainen, joka kuolee syöpään. Kertojan suru on musertava. Vaimon kuolemaa seuraavan vuoden aikana kertoja muistaa suunnitelleensa vakavasti itsemurhaa, ja istuneensa kuutena iltana myrkkypurkki kourassaan, mutta ei osannut tehdä päätöstä. Tai oikeastaan, hän tekikin sen. Vähitellen hän ymmärsi, että oli tappanut itsensä kuusi kertaa. Ratkaisun avain alkoi löytyä vanhojen kirjojen kaupasta, jossa hänen vaimonsa oli työskennellyt. Hän selaa siellä kirjoja, jotka näyttävät oudoilta. Hän vie ne arvioitavaksi, ja arvioija väittää, että ne on väärennetty. Sellaisia kirjoja ei ole. Hän palaa kirjakauppaan vaatimaan selitystä, ja kirjakauppias, joka on vanha ja kuolemansairas, antaa hänelle vielä yhden kirjan. Hän lukee sen, ja palaa seuraavana päivänä kauppaan, mutta kauppias on jo kuollut.

Vähitellen novellin idea alkaa tulla selväksi, ja se jatkaa itsensä toteuttamista. Tuo hämärä kirja paljastaa, että ihmisen tietoisuus ei koskaan kuole. Jokaisessa "kuolemassa" se vain siirtyy uuteen universumiin, ja jokainen uusi universumi on aiempia epätodennäköisempi. Ei siis ihme, että todellisuus alkaa olla yhä oudompaa. Kirjan kertoja siirtyy universumista toiseen, aina vain epätodennäköisempään ja kummallisempaan, kunnes hän saapuu lopulliselle rajalle. En paljasta loppua, joka on niin lohduton kuin vain voi olla. Joka tapauksessa, novelli on taitavasti kirjoitettu, ja jättää lopulta lukijan outoon tunnetilaan. Niin kuin aina hyvä taide.

Mielenkiintoinen idea, joka yhdistää erityisesti Amerikassa suositun kristillisen kuolemattoman sielun idean kvanttimekaniikan pohjalta postuloituihin rinnakkaisuniversumeihin. Siis tosiaankin, science fictionia, jossa on lievä uskonnollinen väritys. Itse asiassa tämä on scifissä aika yleistä, ja etenkin rakastamani Philip K. Dick harrastaa sitä.

Mutta yhtä lailla mystisiä asioita näyttää olevan tyrkyllä vakavaan tieteeseen. Ja arkijärjen tuolle puolelle menevä kvanttimekaniikka näyttää ruokkivan tällaisia ideoita. Joten katsotaan tarkemmin niitä rinnakkaisia todellisuuksia eli multiversumeita. Aloitetaan vaikka Schrödingerin kissasta. Tuo onneton eläin on suljettu laatikkoon, ja sen seurana on myrkkykapseli, joka laukeaa, kun sen mekanismiin osuu radioaktiivisen säteilyn tuottama hiukkanen.

Ja nyt mennään kvanttimekaniikan kööpenhaminalaiseen tulkintaan. Se nimittäin väittää, että kissa ei ole elävä eikä kuollut. Koska kissan mahdollisesti tappava ilmiö aiheutuu kvanttimekaanisesta tapahtumasta, kissa jää superpositiotilaan, se ei ole elävä eikä kuollut. Vasta kun laatikko avataan, kissan todellinen vointi selviää. Ja syynä on se, että tarvitaan havainto romahduttamaan superpositio. Hyvä, mutta mitä tarkoittaa "havainto"? Jotkut väittävät aika lailla tosissaan, että havainnon tekee ihmisen kuolematon tietoisuus. Terveisiä vain René Descartesille! No, tarkoitukseni ei ole ruotia Schrödingerin kissaa, sen verran voi sanoa ettei kissa tietenkään voi olla superpositiotilassa.

Luin jokin aika sitten David Deutschin kirjan "Todellisuuden rakenne" (Terra Cognita 1997). Aika rohkea nimi kirjalle! Deutsch ottaa kaiken ilon irti multiversumeista. Itse asiassa lukion fysiikan suorittaneet ovat perehtyneet niin sanottuun kaksoisrakokokeeseen, ja jo tämä koe yksin, ilman hankalaa kvanttimekaniikkaa, riittää osoittamaan Deutschille, että multiversumit ovat totta. Ja että niitä on äärettömästi, koska jokainen hiukkasmaailman tapahtuma luo uuden universumin. Miksi? No siksi, että ne selittävät luontevasti kaksoisrakokokeen tuloksen. Sillä edellytyksellä, että multiversumi tuntuu luontevalta. Deutsch käsittelee myös muita ilmiöitä, kuten EPR paradoksia (Einstein-Podolski-Rosen), kvanttitietokoneita ja aikamatkustamista. Ja toki hän käsittelee myös matematiikan ja todellisuuden suhdetta, siitähän on juuri kysymys. Hän käsittelee aihetta syvällisesti - mutta en ollut aivan vakuuttunut, mitä hän siitä oikein sanoi.

Eräässä toisessa, kvanttitietokoneita käsittelevässä kirjassa esitellään eräs laskettavuuden teoria, joka edellyttää tietoisuuden tasolla toimivaa kvanttitietokonetta. Noin vain! Ja sitten käännetään asia toisin päin, arvostettu fyysikko - matemaatikko Roger Penrose esittää aivan vakavissaan, että ihmisen aivot ovat kvanttitietokone, ja siksi niissä on tietoisuus. Ja hän on löytävinään jopa mekanismit, joissa kvantti-ilmiöt tapahtuvat, eli neuronien dendriiteistä löytyvät mikroputkistot. (Nyt on pakko ottaa hiukan ulkokohtainen asenne ja todeta, että tässä asiassa Penrosea ei oteta aivan vakavasti).

Nyt olisi aika tehdä hieman yhteenvetoa. On totta, että matematiikan suhde todellisuuteen ja sen rooli luonnontieteessä on tavattoman vaikea ja syvällinen ongelma. Ja vielä ongelmallisemmalta se näyttää, kun muistetaan matematiikan sisäinen ristiriitaisuus. Sen pohtimiseen ei tarvita kieltämättä hieman vaikeaselkoista kvanttimekaniikkaa. Voimme pohtia vaikka termodynamiikkaa tai niinkin simppeliä asiaa kun jonkun fysikaalisen suureen mittaamista. Ei se todellakaan ole simppeliä! Näyttää siltä, että sellaiset vahvan mytologiset asiat kuin sielu ja tietoisuus saavat joskus mopon keulimaan. Eikä siinä ole mitään pahaa, tiedemiehetkin ovat ihmisiä, ja hyvä niin.

Jos siis matematiikka joko edellyttää tai näyttää ainakin sallivan multiversumin, jossain kontekstissa jossa sitä käytetään, niin mitä siitä pitää ajatella? En osaa sanoa, mutta tiedän että todellisuus on outo meidän aisteillemme ja aivoillemme, jotka on kehittyneet tiettyyn rajattuun tarkoitukseen. Ja nämä samat oudon rajoittuneet aivot tekevät päätelmiä multiversumista, jota teorian mukaan ei voi mitenkään havaita. En menetä tästä yöuniani.

Ehkä vielä hieman lisää suhteellistuttamista. Luin juuri uudelleen aikansa kohukirjan, Pulitzerilla palkitun "Gödel, Escher, Bach", Douglas R. Hofstadter 1979. Itse asiassa tunnustan hankkineeni sen aikanaan labramme kirjastoon. En ymmärtänyt sitä silloin, ja entä nyt? Minusta en voi sanoa edes lukeneeni sitä uudelleen, sillä kirja on suurimmaksi osaksi lukukelvoton, pääosin teennäistä briljeerausta silloin muodikkailla termeillä. Ja silti se on tehnyt vaikutuksen valtaviin määriin ihmisiä. Joten olemme aika erilaisia, ja kiinnitämme huomiotamme eri asioihin. Oma jälkiviisauteni voi olla kohtuuton, mutta vilkaisu uudempaan kirjasta käytävään keskusteluun osoittaa, että en ole yksin.