Artikkel

Gener, hjerneceller og maur inspirerer utviklingen av kunstig intelligens

hjerne teknologi
Forskerne studerer den menneskelige hjerne for å få ideer til hvordan de skal utvikle framtidens IT-systemer. Foto: Colourbox

Gener, hjerneceller og maur inspirerer utviklingen av kunstig intelligens

Naturen er full av algoritmer.

For å få en datamaskin til å løse et problem, programmerer vi vanligvis instruksjoner som med sikkerhet finner en løsning på problemet.

Noen ganger bruker imidlertid de tradisjonelle metodene for lang tid, og andre ganger skjønner vi rett og slett ikke hvordan et problem kan løses. Da kommer naturen til unnsetning.

Naturlig seleksjon

I naturen handler det meste om å overleve. Individene med de mest fordelaktige egenskapene overlever og reproduserer seg, og tilfeldige mutasjoner i genene sikrer genetisk variasjon.

Henrik Halvorsen Hortemo
Henrik Halvorsen Hortemo er informatikkstudent og har tatt formidlingskurset MNKOM. Foto: Privat

Kraften i denne prosessen ser vi av diversiteten i naturen i dag. De artene som har overlevd er de som best har tilpasset seg sine respektive omgivelser.

Moderne problemløsningsmetoder tar inspirasjon fra slike evolusjonsprosesser.

Heller enn å regne ut den beste løsningen på et problem, starter vi med en mengde tilfeldige løsningsforslag. Dette er «populasjonen» vår.

Så tester vi løsningsforslagene og finner ut hvilke som presterer best.

De beste løsningsforslagene overlever og kombineres med hverandre, slik de sterkeste individene overlever og kombineres i naturen.

Til slutt påføres løsningsforslagene tilfeldige endringer, slik genene muteres i naturen. For hver generasjon blir løsningsforslagene i populasjonen bedre og bedre.

Slike evolusjonære algoritmer hjelper oss med alt fra å finne raskeste reiserute mellom to byer til å designe antenner med lengst mulig rekkevidde.

På UiO brukes slike metoder til og med til å designe roboter. Løsningene som utvikles gjennom evolusjon er som regel overlegne dem mennesker lager manuelt, og ofte så rare og lite intuitive at mennesker aldri ville kommet på dem på egenhånd.

Nevrale nettverk

Menneskehjernen er et annet biologisk verktøy som får mye oppmerksomhet blant informatikere.

Særlig interessant er hjernens evne til å kjenne igjen mønstre som for eksempel ansikter og andre sammensatte objekter.

maurtue
Livet i maurtua er fascinerende. Er det slik IT-nettverkene vil fungere også? Foto: Colourbox

Fra nevrovitenskapen vet vi at hjernens  består av et enormt nettverk av hjerneceller som kommuniserer ved hjelp av elektriske impulser.

Inspirert av den biologiske hjernen utvikles det nå såkalte kunstige nevrale nettverk. Disse består gjerne av flere lag av nevroner, der de ulike lagene jobber på ulikt abstraksjonsnivå.

LES OGSÅ: Den digitale evolusjonen: Hva skjer når infromatikk møter evolusjonsteori.

Nodene i det nederste laget trenes kanskje til å respondere på enkle fenomener som farger og rette kanter.

Det neste laget kan da trenes til å gjenkjenne enkle konsepter som sirkler og trekanter, mens de øvre lagene responderer på høynivåkonsepter som katter, sko og ansikter.

De siste årene har investeringene i kunstige nevrale nettverk eksplodert.

Både Google og Facebook bruker nå kunstige nevrale nettverk til å kategorisere bilder og gjenkjenne ansikter.

Samtidig satses det stort på å anvende nevrale nettverk også til andre oppgaver, som for eksempel å forstå naturlig språk.

Svermintelligens

Også blant tilsynelatende enkle arter finner vi avanserte problemløsningstrategier.

Maur viser hverandre veien til matressursene, fisker svømmer i formasjon og termitter bygger konstruksjoner mange ganger større enn dem selv.

Individene er som regel små, lett erstattelige og ser ut til å jobbe uten noen form for sentrall kontroll. Selv om individene er enkle og lite intelligente, fremstår deres kollektive adferd som kompleks og intelligent.

Slik svermintelligens inspirerer særlig utviklingen av roboter.

En gruppe roboter som kan operere uten sentral kontroll setter lavere krav til menneskelig innblanding, og gjør det blant annet mulig å arbeide i omgivelser hvor det er vanskelig eller farlig for mennesker å være.

Blant visjonene er roboter som uten menneskelig innblanding redder mennesker ut av kriseområder, utfører bygningsarbeider på Mars og utfører krigsoperasjoner på sjøen.

Ta hendene av rattet

Ekspertkunnskap og klare instruksjoner har gjort datamaskiner i stand til å løse mange store problemer.

Men når problemene virkelig blir komplekse, er det best å ta hendene av rattet og la naturen gjøre jobben.

Les mer:

Titan.uio.no: Nå kommer chatbotene

Titan.uio.no: Lingvistikk, statistikk og franske hatter

Titan.uio.no: MNKOM-studentenes blogg

Henrik Hortemos blogg

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Ole-Johan Dahl, Kristen Nygaard, Simula

Norges største forskningsbragd i IT runder 50

"To menn som slåss foran en tavle? Nei, det er ikke farlig. Det er bare Kristen Nygaard og Ole-Johan Dahl som diskuterer Simula." Så høy var temperaturen da programmeringsspråket skulle utvikles. Nå feires 50 års suksess.

Verdens raskeste katode består av amorft litiumjernfosfat

Snart kan du starte bilen med strøm fra mobilen

Om noen år har vi fått batterier som har lengre levetid, koster mindre, lades fortere og er både små og bøyelige. Dessuten vil mobilbatteriet være sterkt nok til å funke som "startkabler" til bilen. – Men da får du kanskje ikke ringt etterpå, sier professor Ola Nilsen. 

Hilde Barsett, Giang Thanh Thi Ho og Helle Wangensteen

– Svarthyll kan motvirke diabetes

– Resultatene er svært lovende og tyder på at denne gamle urtemedisinen virkelig har noe for seg, sier førsteamanuensis Giang Thanh Thi Ho ved Farmasøytisk institutt.