Intelligent Tutoring Systems: The DynaLearn Approach
Filosofie en kunstmatige intelligentie
1. filosofie in actie:
filosofie & ki
Wouter Beek
me@wouterbeek.com
12 April 2012
2. Yen Shih
De koning keek de figuur verbouwereerd aan. Het liep met snelle passen en
bewoog het hoofd op en neer, zodat iedereen het voor een levende mens zou
hebben gehouden. Yen raakte de kin van de figuur aan, en het begon te
zingen in perfecte harmonie. Yen raakte de hand van de figuur aan en het
begon bepaalde houdingen aan te nemen. Het bleek in staat om iedere
beweging te maken die men kan bedenken.
Toen de voorstelling tot een einde kwam, begon de robot met de ogen te
knipperen in een poging avances naar de aanwezige dames te maken. Toen
de koning dit zag werd hij woedend en dreigde Yen Shih ter plekke te laten
executeren. Yen Shih, bang voor de dreigementen van de koning, haalde de
robot ter plekke uit elkaar om de koning in te laten zien waar hij in feite mee
te maken had. Want daar lagen de onderdelen op de grond. Het bleek niets
meer te zijn dan een constructie van leer, hout, lijm en lak in verschillende
kleuren: wit, zwart, rood en blauw.
[De koning] nam een diepe adem en sprak: “Kan het zo zijn dat de menselijke
kunde met die van de grote Maker van de Natuur wedijvert?”
3. Yen Shih
functionalisme, een mentale toestand is volledig te beschrijven
in termen van zijn causale relaties tot andere mentale
toestanden en tot sensoren en actuatoren
type-fysicalisme, een mentale toestand is identiek aan een
toestand waar de hersenen zich in bevinden
monisme, er is geen fundamenteel onderscheid tussen
lichaam/materie en ziel/geest
dualisme, lichaam/materie en ziel/geest zijn fundamenteel
verschillend maar causaal gerelateerd zijn
4. Aristoteles
syllogisme deductie
“Een discours waarin bepaalde
noodzakelijke afleidingen dingen voorondersteld
volgen op basis van een worden, en waaruit andere
beperkt aantal stringent dingen dan die wat
geformuleerde principes voorondersteld zijn op
noodzakelijke wijze volgen.”
[Analytica Priora, 24B18-20]
5. Ovidius
Pygmalion, trouwde met het
door hem gemaakte beeld van
een vrouw
Cupido, op instigatie van
Venus, bracht haar tot leven
8 B.C., Metamorfose X
6. Al-Jazarī
1206, Book of Knowledge of
Ingenious Mechanical Devices.
mechanische bediende die
drankjes schenkt
automatisch orkest
7. Da Vinci
1495, robot die menselijke
bewegingen kan maken
de machine als ideaal van de
mens
9. Leibniz
lingua characteristica: een taal waarin alle kennis formeel kan
worden uitgedrukt
calculus ratiocinator: de calculus van het denken
“Laat ons discussiëren!” wordt “Laat ons dat berekenen!”
“cogitatio est computatio”
Thomas Hobbes
10. Leibniz
“If controversies were to arise,
there would be no more need
of disputation between two
philosophers than between
two accountants. For it would
suffice to take their pencils in
their hands, and say to each
other: Let us calculate.”
[Dissertio de Arte Combinatoria,
1666, vert. L.M. Picard]
12. Ada Lovelace
“The Enchantress of Numbers”
vertaalde Luigi Menabrea’s
beschrijving van Babbage’s
Analytical Engine (1842-1843)
en… voegde voetnoten toe
met daarin de eerst software
code ooit (een berekening van
de Bernoulli nummers)
de eerste programmeur
13. Alan Turing
Bombe
Engima WWII
formaliseerde het begrip
‘berekenbaarheid’
Turing machine
1936, On Computable Numbers,
with an Application to the
Entscheidungsproblem
Turing test
14. Alan Turing
“I propose to consider the question 'Can machines
think?’”
Turing 1950, Computing Machinery and Intelligence
“Will the interrogator decide wrongly as often
when the game is played like this as he does
when the game is played between a man and a
woman? These questions replace our original,
‘Can machines think?’”
Turing 1950
16. Turing Test
menselijke
schoonheid
intelligent
menselijk ? gedrag
gedrag ?
artificial
intelligence
gedrag van rekenmachine
machines
vliegtuig
17. Turing Test
anthopomorphic fallacy
als de Turing Test zou worden toegepast op religieuze objecten,
dan zouden beelden, bergen, katten, stukjes hout en stenen
allemaal de test voor religiositeit hebben doorstaan
Michael Schermer
niet al het menselijke gedrag is intelligent
niet al het intelligent gedrag is aan te treffen in mensen?
“The criticism that a machine cannot have much diversity of
behaviour is just a way of saying that it cannot have much
storage capacity.”
Turing 1950
19. Turing machine
taal: 0 en 1
functie
interpretatie: positieve natuurlijke getallen
zijn sequenties van 1 From Observe Act To
conventie: state state
de invoer argumenten zijn sequenties Q0 1 0 Q1
van teken 1 Q1 0 R Q2
de argumenten worden gescheiden Q2 1 R Q2
door een 0 Q2 0 1 Q3
de lees- en schrijfkop begint bij de Q3 1 L Q3
eerste 1 van het eerste input argument Q3 0 R Q4
en eindigt bij de eerste 1 van het
output argument
20. implicaties van de Turing machine
Chruch-Turing these
iedere effectief berekenbare functie is Turing-berekenbaar
effectieve berekening
waarin iedere stap precies gedetermineerd is en met zekerheid het
antwoord geeft in een eindig aantal stappen
21. “ignoramus et ignorabimus”
“Wir dürfen nicht denen glauben, die heute mit philosophischer
Miene und überlegenem Tone den Kulturuntergang prophezeien
und sich in dem Ignorabimus gefallen. Für uns gibt es kein
Ignorabimus, und meiner Meinung nach auch für die
Naturwissenschaft überhaupt nicht. Statt des törichten
Ignorabimus heiße im Gegenteil unsere Losung:
Wir müssen wissen — wir werden wissen!”
[Hilbert 1930]
entscheidungsproblem
is er een mechanische methode die de beslisbaarheid van iedere
assertie bewijst?
22. Halting probleem
beslisprobleem, een ja/nee vraag.
Halting probleem, gegeven een programma en
een invoer, beslis of het programma eindigt of
niet
1. Programma write(abc); met lege
invoer. antwoord: ja
2. Programma pred(X):- pred(X); met
invoer a. antwoord: nee.
23. Halting probleem
een berekenbare functie 𝑓 waarvoor geldt
als het halting probleem beslisbaar is, dan is er
1, 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎 𝑥 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑚𝑚𝑚 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑦
𝑓 𝑥, 𝑦 ≔ �
0, 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑥 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑚𝑚𝑚 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑦
24. Halting probleem
Neem aan dat 𝑓 berekenbaar is.
1, 𝑎𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑥 𝑚𝑚𝑚 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑦 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
𝑓 𝑥, 𝑦 ≔ �
0, 𝑎𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑥 𝑚𝑚𝑚 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑦 𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
0, 𝑎𝑎𝑎 𝑓 𝑥, 𝑥 = 0
g x ≔ �
We definiëren een gedeeltelijke functie g:
𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜, 𝑎𝑎𝑎 𝑓 𝑥, 𝑥 ≠ 0
Aangezien 𝑓 berekenbaar is, is 𝑔 gedeeltelijk berekenbaar.
Het algoritme dat 𝑔 berekent noemen we 𝑒.
Voor 𝑔(𝑒) zijn er twee mogelijkheden:
Als g(e) = 0, dan f(e, e) = 0 (definitie van g) en f(e, e) =
1 (definitie van f).
Als 𝑔(𝑒) = 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜, dan f(e, e) ≠ 0 (definitie van 𝑔) en
𝑓(𝑒, 𝑒) = 0 (definitie van 𝑓).
Conclusie: 𝑓 is niet berekenbaar.
25. Halting probleem
er is geen berekenbare functie 𝑓 die de correcte
uitkomsten voor het halting probleem kan geven
eerste orde logica (semi-beslisbaar)
iedere taal met equivalentie en één ander binair
predicaat
26. Halting probleem
“Zu einer Antwort, die man nicht aussprechen
kann, kann man auch die Frage nicht
aussprechen.”
[6.5]
28. Logic Theorist
“Over Christmas, Al[len] Newell and I invented a
thinking machine.”
Herbert & Simon, januari 1956
bewijst 38 theorema’s uit Russell and Whitehead’s Principia
Mathematica
29. AI, definitie
“[AI] is that branch of computer science dealing
with symbolic, nonalgorithmic methods of
problem solving.”
Buchanan & Shortliffe 1983
31. Philosophical Ramifications
“[We] invented a computer
program capable of thinking
non-numerically, and
thereby solved the venerable
mind-body problem,
explaining how a system
composed of a matter can
have the properties of
mind.”
Herbert Simon (Allen Newell)
32. PSS hypothese
“A Physical Symbol System has the necessary
and sufficient means for general intelligent
action.”
33. PSS hypothese
1. redeneren is de manipulatie van formele
symbolen (Aristoteles, Frege, Russell & Whitehead,
Shannon)
– theorieën van redeneren / informatie / communicatie
abstraheren van de inhoud
2. automatiseer (1): rekenen is een fysiek proces
3. stored program concept, programmas zijn zelf
data
– interpretation in een PSS
4. List processing, patronen die referenten hebben
– designation in een PSS
34. PSS: onderdelen
• Symbols: physical patterns. [vocabulary]
• Expressions / symbol structures: (certain)
sequences of symbols. [vocabulary + syntax
language]
• Processes: functions mapping from and to
expressions.
35. PSS: designation & interpretation
• E is an expressions, P is a process, PSS is a physical
symbol system.
• We call all physical entities objects O.
– Symbols are objects.
– Expressions are objects, and are collections of objects that
adhere to certain strictures.
– Processes are objects!
• E designates O according to PSS:
I. Given E, PSS can affect O, or
II. Given E, PSS can behave according to O.
• PSS interprets E:
– E designates P, as in (II).
• Machines are experimental setups for designating and
interpreting symbols.
36. PSS: Evaluating the hypothesis
• “A Physical Symbol System has the necessary and
sufficient means for general intelligent action.”
• dit is geen theorema
– het verband tussen PSS en intelligentie kan niet
worden bewezen
• het is een empirische generalizatie
– waarheid of onwaarheid blijkt door machines te
bouwen en hun gedrag te observeren
• KI is een empirische wetenschap (zoals
natuurkunde), maar gaat over symbolisch
redeneren (zoals wijsbegeerte)
38. rationaliteit & waar geloof
rationeel denken is beginnen met
onbetwijfelbare waarheden en nieuwe
waarheden afleiden:
1. monotoon toenemend
2. atomaire geloofsinhouden
3. keuze probleem: wat nu af te leiden?
39. rationaliteit & redenen
rationeel denken is redenen vinden voor opvattingen
een reden J is een paar van verzamelingen (IN-J en UIT-J)
niet-monotone validiteit: J is een valide reden voor P
indien alle IN-J in zijn en alle UIT-J uit zijn
veronderstel P: P is IN
IN-J={}, UIT-J={niet-P}
ontvang een reden I voor niet-P: niet-P is IN
IN-I={Q,R,S}, UIT-I={P}
tegenspraak, dus neem P terug: P is UIT
40. truth maintenance
redenen
inference truth
engine maintencance
tegenspraken
er is een emmer
het regent de straat is nat
water omgekeerd
tegenspraak tegenspraak
41. consistentie-gebaseerde diagnose
2 x
Multiplier 1
keer 1
3 Adder11
plus 10
Multiplier 2
keer 2 y
2 Adder22
plus 12
Multiplier 3
keer 3 z
3
Conflicten: {A1, M1, M2}, {A1, M1, A2, M3}
Candidaten: {A1}, {M1}, {A2, M2}, enz. (door set-covering)
Metingen: b.v. waarde Y
44. Example
I expect Free Space Then this directed
to be Low. correspondence
cannot be right.
What should be the
value of Inhabited
Space in state 2?
Inhabited Space
should be High there.
50. Feedback & Recommendations
e.g., “You can complete your
feedback
model with a P+ proportionality”
Expert
Student
Community of users
e.g., “Users who modelled
recommendations
death also modelled birth”
53. computationele modellen van
wetenschappelijke ontdekking
data/observaties
taxonomie
wetten
theorie
achtergrondkennis
modellen, wetten en theorie toegepast op een specifieke
situatie
verklaringen
voorspellingen (predictie, postdictie)
anomalieën, observaties die niet verklaard/voorspeld worden
door een model
‘esthetica’ / modelleer principes
54. Stellingen
• Tijdens de opleiding Wijsbegeerte moet er
meer aandacht komen voor de toepassing van
filosofische theorie in de praktijk.
• Wetenschapsfilosofie zou meer verweven
moeten zijn met de praktijk van de
(natuur)wetenschap. (Concrete voorstellen
voor een verbeterde onderzoekspraktijk,
inclusief kan en klare tools.)
• Als je kunt rekenen hoef je niet te debatteren.
![Yen Shih
De koning keek de figuur verbouwereerd aan. Het liep met snelle passen en
bewoog het hoofd op en neer, zodat iedereen het voor een levende mens zou
hebben gehouden. Yen raakte de kin van de figuur aan, en het begon te
zingen in perfecte harmonie. Yen raakte de hand van de figuur aan en het
begon bepaalde houdingen aan te nemen. Het bleek in staat om iedere
beweging te maken die men kan bedenken.
Toen de voorstelling tot een einde kwam, begon de robot met de ogen te
knipperen in een poging avances naar de aanwezige dames te maken. Toen
de koning dit zag werd hij woedend en dreigde Yen Shih ter plekke te laten
executeren. Yen Shih, bang voor de dreigementen van de koning, haalde de
robot ter plekke uit elkaar om de koning in te laten zien waar hij in feite mee
te maken had. Want daar lagen de onderdelen op de grond. Het bleek niets
meer te zijn dan een constructie van leer, hout, lijm en lak in verschillende
kleuren: wit, zwart, rood en blauw.
[De koning] nam een diepe adem en sprak: “Kan het zo zijn dat de menselijke
kunde met die van de grote Maker van de Natuur wedijvert?”](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)