Эмоции как аппарат оценок поведения интеллектуальных систем

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

До сих пор в поле зрения искусственного интеллекта как науки междисциплинарной находились преимущественно вопросы моделирования мышления человека. Причем моделировалось, как правило, рассудочное мышление, хотя затрагивались и вопросы образного мышления. Однако, если исследовать поведение биологического существа (в частности, человека), то для его адекватного адаптивного поведения важна еще как минимум эмоциональная сфера как эффективное средство обобщенной и быстрой оценки поведения (хотя и огрубленной): хорошо-плохо, какие решения принять. Аналогичная ситуация возникает и при анализе целесообразного поведения сложных искусственных интеллектуальных систем.

Общепринятый аппарат оценок базируется, как правило, на логике оценок [Ивин, 1970], [Ивин, 1997]. Последняя является частью модальной логики и включает логику абсолютных оценок, формулируемых обычно с помощью понятий «хорошо», «плохо», «безразлично», и логику сравнительных оценок, в которых используются понятия «лучше», «хуже» и «равноценно». Сравнительные оценки называются также предпочтениями, а основанная на них логика -- логикой предпочтений.

В логике абсолютных оценок принимается, что позитивно ценное (хорошее, добро) и негативно ценное (плохое, зло) взаимно определимы: объект является хорошим, когда его отсутствие негативно ценно; объект является плохим, когда его отсутствие позитивно ценно. Например,: «Быть здоровым хорошо, только если быть больным плохо»; «Плохо, что случаются пожары, только если хорошо, когда их нет». Безразлично то, что не является ни хорошим, ни плохим. Среди законов логики оценок обычно выделяют такие как:

- ничто не может быть одновременно хорошим и безразличным, безразличным и плохим;

- если что-то безразлично, то и противоположное безразлично («если все равно, что небо чистое, то было бы все равно, если бы оно не было чистым);

- хорошо первое и хорошо второе, только если хорошо вместе первое и второе («хорошо иметь правый башмак и хорошо иметь левый башмак, только если хорошо иметь и правый, и левый башмаки») и др.

Принимаемый обычно в логике абсолютных оценок принцип аксиологической полноты (аксиология - теория ценностей) утверждает, что всякий объект является или хорошим, или безразличным, или плохим. Этот принцип справедлив только в случае предположения, что множество вещей, о ценности которых имеется определенное представление, совпадает со множеством всех вещей. Такое предположение не всегда оправданно. Например, то, что у трапеции четыре стороны, скорее всего, ни хорошо, ни плохо, ни безразлично. Такого рода факты вообще лежат вне сферы наших оценок.

Другой важный принцип -- принцип аксиологической непротиворечивости: противоречащие друг другу состояния не могут быть вместе хорошими (плохими). Например: «Неверно, что хорошо как путешествовать, так и не путешествовать, летать самолетами и не делать этого» и т.п. Этот принцип требует внутренней непротиворечивости системы принятых оценок; реальные множества оценок нередко непоследовательны.

В логике предпочтений [Вригт, 1986] принимается, что «лучше» и «хуже» взаимно определимы: один объект лучше другого в том и только том случае, когда второй хуже первого. Например: «Здоровье лучше болезни» равносильно «Болезнь хуже здоровья». Равноценное определяется как не являющееся ни лучшим, ни худшим («Бронзовая статуэтка равноценна каменной, только если она не лучше каменной и не хуже ее»). Равноценными могут быть и хорошие, и плохие объекты.

Примерами законов логики предпочтений могут служить:

- ничто не лучше самого себя;

- если одно лучше другого, то неверно, что второе лучше первого («если троллейбус лучше автобуса, то неверно, что автобус лучше троллейбуса»);

- ничто не может быть и лучше, и хуже другого («неверно, что зима лучше лета и вместе с тем зима хуже лета»);

- все равноценно самому себе (симметричность );

- если первое равноценно второму, а второе -- третьему, то первое равноценно третьему (транзитивность).

В логике предпочтений принимается обычно принцип аксиологической полноты для сравнительных оценок: любые два объекта таковы, что один из них или лучше другого, или хуже, или они равноценны. Этот принцип опирается на допущение, что множество вещей, ценность которых может сравниваться, охватывает все мыслимые вещи. Очевидно, однако, что сопоставляться на предмет предпочтения могут не любые объекты. Скажем, быть простым числом не лучше и не хуже, чем быть действительным числом, но это не означает, что простое и действительное числа в каком-то смысле равноценны. Объекты, подобные числам или геометрическим фигурам, по видимому, лежат, вне области предпочтений, т.е., принцип аксиологической полноты не является универсальным, приложимым к любым совокупностям объектов.

В настоящей работе рассматривается альтернативный вариант построения аппарата оценок на основе механизма эмоций и, как будет видно далее, это уже скорее аппарат алгебры, а не логики оценок. Как известно [Анохин, 1964] эмоции в живых организмах выполняют функцию локального критерия управления, подсказывая организму, что хорошо и что плохо в данных конкретных условиях, т.е. эмоция по словам П.К.Анохина играет “пеленга”, который подсказывает организму, движется ли он к цели или от цели. В первом случае эмоция положительна (“удовольствие”), во втором - отрицательна (“страдание”). При формализации эмоций будем опираться на введенный Г.А. Голициным принцип максимума взаимной информации между условиями среды и реакциями системы. [Голицын и др., 1991]. Согласно этому принципу эмоции рассматриваются как средства оптимального управления поведением системы (субъекта), направляющих ее к достижению максимума ее целевой функции (максимума взаимной информации между условиями среды и реакциями системы).

Увеличение целевой функции L сопровождается положительными эмоциями, уменьшение - отрицательными эмоциями. Поскольку L зависит от некоторых переменных хi, то эмоции е вызываются изменениями этих переменных или в формальном виде:

е = dLi/dt = dLi/dхi dхi/dt, (1)

где dLi означает изменение L, обусловленное изменением переменной хi.

Важно отметить, что в качестве, переменной в частном случае, может выступать целевая функция другого субъекта.

Построение алгебры эмоций как алгебры оценок.

Существует гипотеза [Golitsyn and other, 1995], что алгебра эмоций исторически сложилась задолго до алгебры чисел и реализуется она в мозгу человека с помощью нейроподобных/ распределенных вычислительных структур, задача которых оперировать оценками (причем, как в области материальных благ, так и благ нематериальных: поступков, мыслей, чувств и т.д.).

В соответствии с принципом максимума оценку введем как отношение:

cij = dxi/dxj, (2)

аксиологический вычислительный алгебра логика

где dxi , dxj - приращение значений переменных хi , xj.

Тогда оценка - это относительная ценность единицы dxj, выраженная в единицах dxi. Например, если dxj - товар, а dxi - деньги, то cij - цена единицы товара, выраженная в деньгах.

С этой точки зрения эмоция, согласно выражению (1), это оценка единицы времени dt в единицах такой переменной как целевая функция dL.

При построении алгебры эмоций (оценок) как любой алгебры необходимо обеспечить вычисление величины и знака сложной эмоции с помощью некоторых операций над простыми эмоциями. В качестве таких операций на множестве оценок введем следующие три операции:

1. Сложение оценок.

2. Умножение оценки на оценку.

3. Умножение оценки на число.

Для построения алгебры необходимо еще существование среди опенок единицы и нуля, что при определении оценки в виде выражения (2) выполняется. Последнее означает, что будут существовать и элементы множества (оценки), обратные друг другу, т. е. дающие при перемножении единицу (или при сложении -- нуль). Необходимость обратных величин -- это и есть общее основание для существования отрицательных оценок (эмоций). Если представить получаемую вычислительную структуру в виде сети, то операция сложения (в общем случае -- взвешенного) реализуется посредством параллельного соединения ее звеньев, когда несколько входных переменных xi воздействуют на одну выходную xj:

dxj = i cij dxi. (3)

Операция умножения оценок осуществляется путем последовательного соединения звеньев, когда выход xj одного звена служит одновременно входом следующего звена xi:

dxk= dxk / dxi dxi = dxk/ dxj dxj/ dxi dxi = cki dxi = ckj cji dxi (4)

Из (4 ) следует:

cki = ckj cji (5)

При оперировании с оценками (эмоциями) в большинстве случаев важен знак, а не величина. Введем обозначение знака оценки (плюс, минус) -- «справа сверху» от оценки. Знак произведения определяется по известным правилам алгебры: минус на минус дает плюс, плюс на минус дает минус и плюс на плюс дает плюс, например:

cki+ = ckj cji (6)

Опишем один из возможных способов интерпретации введенных операций с помощью реальных отношений [Фоминых, 1999]. Основным отношением является отношение субъект -- объект. Субъект -- это оценивающая сущность, обладающая целевой функцией, объект -- оцениваемое. Но в силу рефлексивности [Лефевр, 2003] понятия оценки, она может обращаться на самого субъекта, т.е. субъект может становиться объектом оценки. Тогда его оценка тоже становится объектом новой оценки, что формально выражается в виде перемножения оценок. Рефлексивный характер оценок делает систему оценок достаточно гибкой и сложной.

Представляется, что введение аналогичной алгебры эмоций весьма перспективно для искусственных интеллектуальных систем, в частности, при поиске оптимальных решений в многомерных пространствах, при построении оптимального поведения сложных технических систем, при моделировании межличностных (межагентных) отношений в многоагентных системах и т.п.

Дерево эмоций.