Системы искусственного интеллекта уже намного опережают нас в определенных областях, например, в го или в обработке огромных массивов данных, но в других аспектах ИИ все еще далеко позади людей, даже всего через несколько месяцев после того, как мы родились.
Например, даже маленькие дети инстинктивно знают, что один объект, ненадолго проходящий позади другого, не должен исчезать и снова появляться в другом месте. Увидев такое волшебное действие, дети выражают удивление. Но такое простое правило непрерывности, наряду с другими основными физическими законами, не было столь интуитивно понятным для ИИ. Теперь новое исследование представляет ИИ под названием PLATO, который был вдохновлен исследованиями о том, как дети учатся, и может думать так же, как человеческий ребенок.
PLATO расшифровывается как «Обучение физике с помощью автоматического кодирования и отслеживания объектов». Он был обучен с помощью серии закодированных видеороликов, предназначенных для представления тех же базовых знаний, которые младенцы получают в первые несколько месяцев жизни.
«К счастью для нас, специалисты по психологии развития потратили десятилетия на изучение того, что младенцы знают о физическом мире и каталогизацию различных ингредиентов или концепций, которые входят в физическое понимание», говорит нейробиолог Луис Пилото из исследовательской лаборатории искусственного интеллекта DeepMind в Великобритании.
«Расширяя их работу, мы создали и открыли набор данных о физических концепциях. Этот синтетический набор видеоданных черпает вдохновение из оригинальных экспериментов по разработке для оценки физических концепций в наших моделях».
Есть три ключевых понятия, которые мы все понимаем с самого раннего возраста: постоянство (объекты не исчезают внезапно), твердость (твердые объекты не могут проходить друг сквозь друга) и непрерывность (объекты последовательно перемещаются в пространстве и времени).
Набор данных, созданный исследователями, охватывал эти три понятия, а также два дополнительных: неизменяемость (свойства объекта, такие как форма, не меняются) и направленная инерция (объекты движутся в соответствии с принципами инерции).
Эти концепции были переданы через клипы мячей, падающих на землю, отскакивающих друг от друга, исчезающих за другими объектами и затем вновь появляющихся, и так далее. Обучив PLATO на этих видео, ученые затем протестировали его. Когда ИИ показали видеоролики с «невозможными» сценариями, противоречащими изученной им физике, PLATO выражал удивление (или его эквивалент у ИИ): он был достаточно умен, чтобы понять, что произошло что-то странное, нарушающее законы физики.
То же происходило и после относительно коротких периодов обучения, в некоторых случаях всего за 28 часов. С технической точки зрения, точно так же, как и в исследованиях младенцев, ученые искали доказательства сигналов нарушения ожиданий (VoE), показывающие, что ИИ понимал концепции, которым его учили.
«Наша объектно-ориентированная модель продемонстрировала устойчивые эффекты VoE во всех пяти изученных нами концепциях, несмотря на то что она была обучена на видеоданных, в которых конкретные события зондирования не происходили», пишут исследователи в своей опубликованной статье.
Команда провела дополнительные тесты, на этот раз с использованием объектов, отличных от тех, что были в обучающих данных. PLATO опять продемонстрировал четкое понимание того, что должно и не должно происходить, доказав, что он может учиться и расширять свои базовые учебные знания.
Однако PLATO еще не совсем соответствует уровню трехмесячного ребенка. ИИ меньше удивлялся, когда ему показывали сценарии без каких-либо объектов или когда модели тестирования и обучения были похожи. Более того, видео, на которых PLATO обучался, включало дополнительные данные, помогающие ему распознавать объекты и их движение в трех измерениях.
Кажется, что некоторые встроенные знания все еще необходимы, чтобы получить полную картину и этот вопрос «природа против воспитания» – то, что исследователи, занимающиеся развитием младенцев, все еще изучают. Исследование может дать нам лучшее понимание человеческого разума, а также помочь создать лучшее представление о нем с помощью ИИ.
«Наша работа по моделированию представляет собой доказательство концепции, демонстрирующей, что по крайней мере некоторые основные концепции интуитивной физики могут быть усвоены посредством визуального обучения», пишут исследователи. «Хотя исследования некоторых доразвитых [рожденных в продвинутом состоянии] видов показывают, что определенные основные физические понятия могут присутствовать с рождения, данные показывают, что у людей интуитивные физические знания появляются в раннем возрасте, но на них может влиять визуальный опыт».
Исследование опубликовано в журнале Nature Human Behaviour.
