Читать онлайн «Искусственный интеллект». Страница 77

Метафоры с конвертом и баржей иллюстрируют принцип, лежащий в основе метода обучения ценностям, но обходят стороной множество критически важных технических моментов. Они станут заметнее, когда мы начнем описывать этот метод более формально (см. врезку 10).

Как можно наделить ИИ такой целью: «максимизируй реализацию ценностей, изложенных в записке, лежащей в запечатанном конверте»? (Или другими словами, как определить критерий цели — см. врезку 10.) Чтобы сделать это, необходимо определить место, где описаны ценности. В нашем примере это требует указания ссылки на текст в конверте. Хотя эта задача может показаться тривиальной, но и она не без подводных камней. Упомянем лишь один: критически важно, чтобы ссылка была не просто на некий внешний физический объект, но на объект по состоянию на определенное время. В противном случае ИИ может решить, что наилучший способ достичь своей цели — это заменить исходное описание ценности на такое, которое значительно упростит задачу (например, найти большее число для некоторого целого числа). Сделав это, ИИ сможет расслабиться и бить баклуши — хотя скорее за этим последует опасный отказ по причинам, которые мы обсуждали в главе восьмой. Итак, теперь встал вопрос, как определить это время. Мы могли бы указать на часы: «Время определяется движением стрелок этого устройства», — но это может не сработать, если ИИ предположит, что в состоянии манипулировать временем, управляя стрелками часов. И он будет прав, если определять «время» так, как это сделали мы. (В реальности все будет еще сложнее, поскольку соответствующие ценности не будут изложены в письменном виде. Скорее всего, ИИ придется выводить ценности из наблюдений за внешними структурами, содержащими соответствующую информацию, такими как человеческий разум.)

ВРЕЗКА 10. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ОБУЧЕНИЯ ЦЕННОСТЯМ

Чтобы яснее понять метод, опишем его более формально. Читатели, которые не готовы погружаться в математические выкладки, могут этот раздел пропустить.

Предположим, что есть упрощенная структура, в которой агент взаимодействует со средой конечного числа моментов13. В момент k агент выполняет действие yk, после чего получает ощущение xk. История взаимодействия агента со средой в течение жизни m описывается цепочкой y1x1y2x2…ymxm (которую мы представим в виде yx1:m или yx≤m). На каждом шаге агент выбирает действие на основании последовательности ощущений, полученных к этому моменту.

Рассмотрим вначале обучение с подкреплением. Оптимальный ИИ, обучающийся с подкреплением (ИИ-ОП), максимизирует будущую ожидаемую награду. Тогда выполняется уравнение14:

Последовательность подкреплений rk, …, rm вытекает из последовательности воспринимаемых состояний среды xk:m, поскольку награда, полученная агентом на каждом шаге, является частью восприятия, полученного на этом шаге.

Мы уже говорили, что такого рода обучение с подкреплением в нынешних условиях не подходит, поскольку агент с довольно высоким интеллектом поймет, что обеспечит себе максимальное вознаграждение, если сможет напрямую манипулировать сигналом системы наград (эффект самостимуляции). В случае слабых агентов это не будет проблемой, поскольку мы сможем физически предотвратить их манипуляции с каналом, по которому передаются вознаграждения. Мы можем также контролировать их среду, чтобы они получали вознаграждение только в том случае, если их действия согласуются с нашими ожиданиями. Но у любого агента, обучающегося с подкреплением, будут иметься серьезные стимулы избавиться от этой искусственной зависимости: когда его вознаграждения обусловлены нашими капризами и желаниями. То есть наши отношения с агентом, обучающимся с подкреплением, фундаментально антагонистичны. И если агент силен, это может быть опасно.

Варианты эффекта самостимуляции также могут возникнуть у систем, не стремящихся получить внешнее вознаграждение, то есть у таких, чьи цели предполагают достижение какого-то внутреннего состояния. Скажем, в случае систем «актор–критик», где модуль актора выбирает действия так, чтобы минимизировать недовольство отдельного модуля критика, который вычисляет, насколько соответствует поведение актора требуемым показателям эффективности. Проблема этой системы следующая: модуль актора может понять, что способен минимизировать недовольство критика, изменив или вовсе ликвидировав его — как диктатор, распускающий парламент и национализирующий прессу. В системах с ограниченными возможностями избежать этой проблемы можно просто: не дав модулю актора никаких инструментов для модификации модуля критика. Однако обладающий достаточным интеллектом и ресурсами модуль актора всегда сможет обеспечить себе доступ к модулю критика (который фактически представляет собой лишь физический вычислительный процесс в каком-то компьютере)15.

Прежде чем перейти к агенту, который проходит обучение ценностям, давайте в качестве промежуточного шага рассмотрим другую систему, максимизирующую полезность на основе наблюдений (ИИ-МНП). Она получается путем замены последовательности подкреплений (rk + … + rm) в ИИ-ОП на функцию полезности, которая может зависеть от всей истории будущих взаимодействий ИИ:

Эта формула позволяет обойти проблему самостимуляции, поскольку функцию полезности, зависящую от всей истории взаимодействий, можно разработать так, чтобы наказывать истории взаимодействия, в которых проявляются признаки самообмана (или нежелания агента прикладывать достаточные усилия, чтобы получить точную картину действительности).

Таким образом, ИИ-МНП дает возможность обойти проблему самостимуляции в принципе. Однако, чтобы ею воспользоваться, нужно задать подходящую функцию полезности на классе всех возможных историй взаимодействия — а это очень трудная задача.

Возможно, более естественным было бы задать функцию полезности непосредственно в терминах возможных миров (или свойств возможных миров, или теорий о мире), а не в терминах историй взаимодействия агента. Используя этот подход, формулу оптимальности ИИ-МНП можно переписать и упростить:

Здесь E — это все свидетельства, доступные агенту (в момент, когда он принимает решение), а U — функция полезности, которая присваивает полезность некоторому классу возможных миров. Оптимальный агент будет выбирать действия, которые максимизируют ожидаемую полезность.

Серьезная проблема этих формул — сложность задания функции полезности. И это наконец возвращает нас к проблеме загрузки ценностей. Чтобы функцию полезности можно было получить в процессе обучения, мы должны расширить наше формальное определение и допустить неопределенность функции полезности. Это можно сделать следующим образом (ИИ-ОЦ)16:

где v(—) — функция от функций полезности для предположений относительно функций полезности. v(U) — предположение, что функция полезности U удовлетворяет критерию ценности, выраженному v17.

То есть чтобы решить, какое действие выполнять, нужно действовать следующим образом: во-первых, вычислить условную вероятность каждого возможного мира w (учитывая все возможные свидетельства и исходя из предположения, что должно быть выполнено действие y); во-вторых, для каждой возможной функции U вычислить условную вероятность того, что U удовлетворяет критерию ценности v (при условии, что w — это реальный мир); в-третьих, для каждой возможной функции полезности U вычислить полезность возможного мира w; в-четвертых, использовать все эти значения для расчета ожидаемой полезности действия y; в-пятых, повторить эту процедуру для всех возможных действий и выполнить действие, имеющее самую высокую ожидаемую полезность (используя любой метод выбора из равных значений в случае возникновения таковых). Понятно, что таким образом описанная процедура — предполагающая явное рассмотрение всех возможных миров — вряд ли реализуема с точки­ зрения потребности в вычислительных ресурсах. ИИ придется использовать обходные пути, чтобы аппроксимировать это уравнение оптимальности.

Остается вопрос, как определить критерий ценности v18. Если у ИИ появится адекватное представление этого критерия, он, в принципе, сможет использовать свой интеллект для сбора информации о том, какие из возможных миров с наибольшей вероятностью могут оказаться реальными. После чего применить критерий ценности для каждого потенциально реального мира, чтобы выяснить, какая целевая функция удовлетворяет критерию в мире w. То есть формулу ИИ-ОЦ можно считать одним из способов идентифицировать и выделить ключевую сложность в методе обучения ценностям — как представить v. Формальное описание задачи высвечивает также множество других сложностей (например, как определить Y, W и U), с которыми придется справиться прежде, чем метод можно будет использовать19.