Grandiózní výzvy pro dlouhodobý výzkum v informatice

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Grandiózní výzvy pro dlouhodobý výzkum v informatice"

Luděk Novotný
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Grandiózní výzvy pro dlouhodobý výzkum v informatice Jiří Wiedermann Ústav informatiky AV ČR Částečně podporováno grantem 1ET Důkaz Fermatovy věty (splněno) Lidé na měsíci (splněno) Léčba rakoviny (pracuje se na tom) Přečtení genomu (splněno) Jaké problémy máme na mysli Podstata gravitace (pracuje se na tom) Teorie všeho ve fyzice (pracuje se na tom) Hilbertův program mechanizace matematiky (zlyhal v r Goedlův důkaz nemožnosti) 2

(pracuje se na tom) Přečtení genomu (splněno) Jaké problémy máme na mysli Podstata gravitace (pracuje se na

2 Příklady z informatiky Vyřešit P vs. NP problém (otevřeno) Splnění Turingova testu (pracuje se na tom) Verifikační kompilátor Mistrovský šachový program (splněno) Mistrovský GO program (pracuje se na něm) Automatický překlad (pracuje se na tom) 3 Kriteria pro grandiózní výzvy (dle T. Hoara): Pramení z vědecké zvědavosti ohledně základů, povahy a mezí vědecké discipliny Entuziasticky ji podporuje celá vědecká komunita, i ta část, která se projektu neúčastní Má mezinárodní rozměr, účast je věcí národní cti Je srozumitelná, vzrušuje laickou i odbornou veřejnost křížem přes vědní disciplíny Byla formulován dávněji, ale stále odolává Jde dále, než se zdálo původně možné, vyžaduje vývoj nových technik a nástrojů Vyžaduje řízenou spolupráci mezi jednotlivci, týmy, vědeckými školami Stimuluje soutěž, a těží z ní, je zřejmé, kdo vyhrává a kdo ne Vyžaduje spolupráci mezi teoretiky i praktiky Dají se identifikovat podcíle, jejichž dosažení samo o sobě přináší vědecký či ekonomický prospěch dokonce i v případě, že zbytek projektu selže Musí být zřejmé, zda byly cíle dosaženy, případně do jaké míry Vede k radikální změně paradigmat, vymyká se užívaným postupům a znalostem Na její řešení pravděpodobně nestačí komerčně motivovaný evoluční progres Všechna kriteria nemusí platit současně! 4

na tom) 3 Kriteria pro grandiózní výzvy (dle T.

3 Velké výzvy pro informatiku, CRA USA Paralelní výpočty (Vishkin) Porozumění (ne pouze výpočetní) samoorganizaci (Brooks) Integrace informací (Ullman) Důvěryhodné výpočty a komunikace Zdánlivá přítomnost (telepresence) lidí na zemi i v planetárním systému (NASA) Programovací prostředí Uživatelsky přítulný Internet Vše prostupující počítání (HP) Molekulární elektronika (HP) Přežívající bezdrátové ad hoc sítě Sensorické bezdrátové sítě, monitorování jevů, sledování šíření katastrof E-Science Cyber Infrastructures Autonomní počítače (IBM) Distribuovaná inteligence na Internetu Internet další generace Makrosystémy Počítačem řízený imunitní systém Rozšířená realita pro všechny Digitální genius Výpočetní politika (rozpočtování versus volby) a žurnalistika Petascale Computing Jediný věčný, univerzální a všudypřítomný učící se program Počítače a komunikace pro všechny Kontextově-vědomé komunikace a výpočty 5 Výzvy pro UI, CMU 6

bezdrátové ad hoc sítě Sensorické bezdrátové sítě, monitorování jevů, sledování šíření katastrof E-Science Cyber Infrastructures Autonomní počítače (IBM) Distribuovaná inteligence na Internetu

4 Výzvy pro IT, dle EC 1. The 100% Safe Car 2. The Multilingual Companion 3. The Service Robot Companion 4. The Self-Repairing and Self-Monitoring Computer 5. The Internet Police Agent 6. The Disease and Treatment Simulator 7. The Augmented Personal Memory 8. The Pervasive Communication Jacket 9. The Personal Everywhere Visualiser 10.The Ultra-light Aerial Transport Agent 11.The Intelligent Retail Store ftp://ftp.cordis.lu/pub/ist/docs/2004_grand_challenges_web_en.pdf 7 Velké výzvy pro informatiku, Velká Britanie In Vivo - In Silico: the Virtual Worm, Weed and Bug Science for Global Ubiquitous Computing Memories for Life: Managing Information over a Human Lifetime Scalable Ubiquitous Computing Systems The Architecture of Brain and Mind Dependable Software Evolution Journeys in Non-classical Computation 8

The Intelligent Retail Store ftp://ftp.cordis.lu/pub/ist/docs/2004_grand_challenges_web_en.

5 Ne-klasické výpočty Kognitivní počítačové a robotické systémy Makroskopické výpočetní a komunikační systémy Umělý život a vtělené UŽ systémy Jednotící pohled Global Ubiquitous computing Scalable ubiquitous computing Dependable System Evol. Memories for life Brain & Mind Architecture 9 Journeys to Non-classic Computing in Vivo in Silico Neuronové sítě Ne-klasické výpočty Neuniformní interaktivní evoluční výpočty Internet, společenství živých organizmů Molekulární výpočty Imunitní systémy Kvantové výpočty Paralelismus na sekvenčním hardware Relativistické výpočty Nekonečné výpočty v konečném čase 10

Memories for life Brain & Mind Architecture 9 Journeys to Non-classic Computing in Vivo in Silico Neuronové sítě Ne-klasické výpočty Neuniformní

6 Hyperpočítače: překonání turingovy bariéry Nekonečné výpočty v konečném čase Padající pozorovatel Signál Ano Černá díra Singularita Malament-Hogarthova událost Obíhající počítač Co lze a co nelze vypočítat je záležitostí fyziky Vnitřní horizont G. Etesi, I. Nemeti: Non-Turing computations via Malament-Hogarth space-times, Int. J. Theor. Phys. 41 (2002) 11 Makroskopické výpočty a komunikace Fixní (ne-mobilní) sítě (Internet) Bezdrátové sítě Ad hoc mobilní Sensorické imobilní Celulární amorfní sítě Amorfní výpočty 12

Etesi, I. Nemeti: Non-Turing computations via Malament-Hogarth space-times, Int. J. Theor. Phys.

7 Umělý život Vlastnosti života nezávislé na medii v němž existuje V čem vězí rozdíl mezi živou a neživou hmotou Vznik života (v umělém vesmíru) Mechanismus evoluce Existuje neomezený evoluční růst složitosti? Jaká je výpočetní síla evoluce? 13 Příklad: autopoietický automat Program 1 Program 1 Empty Existuje umělý vesmír, ve kterém lze realizovat autopoietické automaty s vlastnostmi: Program 2 Program 2 Neomezený nárůst složitosti Nerozhodnutelnost udržitelné evoluce Empty 14

8 Kognitivní systémy Nástin neurální architektury kognitivního agenta emoce Multimodální informace kogitoid Motorické příkazy Senzomotorické orgány Motorické příkazy Zrcadlové neurony Exterocepce + prorpriocepce + pocity Standardní on-line režim emoce 15 Schéma myšlení kognitivního agenta Multimodální informace kogitoid Zrcadlové neurony Motorické příkazy Základ myšlení: vypnutí percepce potlačení realizace motoriky zrcadlové neurony doplní motorické instrukce percepcí z naučené zkušenosti Agent funguje podobně jako předtím, avšak zpracovává virtuální data, funguje v off-line režimu, je virtuálně situovaný 16

Multimodální informace kogitoid Zrcadlové neurony Motorické příkazy Základ myšlení: vypnutí percepce potlačení realizace motoriky zrcadlové neurony

9 Spárování mysli a těla v humanoidním kognitivním agentu Multimodální informace percepce Zrcadlové neurony motorika cogitoid motorika 17 Evoluční rozvoj mentálních schopností Od vrozených reflexů k intencionalitě přes emoce či afekty Ukotvení elementárních akcí v kontextu a senzomotorice Rozlišení mezi sebou a jinými (self), imitace elementárních akcí Imitace posloupností akcí pomocí učení Počátky komunikace prostřednictvím body language, pomocí čtení mysli a empatie Přidávání vokalizace a její asociace s motorikou posunků, později s motorikou (vlastních) mluvidel Rozvoj slovníku porozumění a přístupu do něj prostřednictvím slov (jakoby nárůst počtu senzorů) Evoluční rovnováha mezi nárůstem množství rozlišovaných slovních podnětů a velikostí mozku Přímá aktivace konceptů prostřednictvím slov Počátky myšlení: nejprve hlasité mluvení k sobě, později převažují pohyby mluvidel, ale postupně význam pohybů klesá; příkazy k vyslovování jsou přímo asociovány s významy slov Myšlení jako utlumené senzomotorické akce 18

Počátky komunikace prostřednictvím body language, pomocí čtení mysli a empatie Přidávání vokalizace a její asociace s motorikou posunků, později s motorikou (vlastních) mluvidel Rozvoj slovníku

10 Marvin Minsky, otec umělé inteligence: Vědomí je obrovský kufr, který obsahuje snad 40 až 50 různých mechanismů, které jsou složitými interakcemi propojeny do jedné rozsáhlé sítě o o Pokus o současnou definici: Schopnost přemýšlet o minulých, současných i očekávaných událostech, prožitcích a motorických aktivitách (svých či ostatních agentů), popsat je ve vysoko-úrovňovém, tělově nezávislém jazyku, a také realizovat tento popis Popsat v jazyku pozorované akce či okolí, vysvětlit je, napodobit je, vysvětlit následky nějakých akcí Test na vědomí <> Turingův test 19 Jaký je smysl podobných iniciativ Formulace a šíření grandiózních vědeckých výzev urychluje rozvoj vědy tím, že se úsilí soustřeďuje především na revoluční nežli evoluční posun základního poznání a navazujících technologií. 20

nezávislém jazyku, a také realizovat tento popis Popsat v jazyku pozorované akce či okolí, vysvětlit je, napodobit je, vysvětlit následky nějakých akcí Test na vědomí <> Turingův test 19 Jaký je

Podobné dokumenty

Lesk a bída nestandardních výpočetních systémů

Lesk a bída nestandardních výpočetních systémů Jiří Wiedermann Ústav informatiky Akademie věd České republiky, v.v.i. Částečně podporováno grantem 1ET100300419 Proč nás zajímají možnosti a meze počítačů