อ่าน 4 นาที
สถาปัตยกรรมทางปัญญา
สถาปัตยกรรมทางปัญญาเป็นทั้งทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างของจิตใจมนุษย์และการนำทฤษฎีดังกล่าวไปใช้ในเชิงคำนวณ ซึ่งใช้ในสาขาปัญญาประดิษฐ์ (AI) และวิทยาศาสตร์ทางปัญญาเชิงคำนวณ
สถาปัตยกรรมทางปัญญา
สถาปัตยกรรมทางปัญญาเป็นทั้งทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างของจิตใจมนุษย์และการนำทฤษฎีดังกล่าวไปใช้ในเชิงคำนวณ ซึ่งใช้ในสาขาปัญญาประดิษฐ์ (AI) และวิทยาศาสตร์ทางปัญญาเชิงคำนวณ [ 1 ] แบบจำลองที่เป็นทางการเหล่านี้สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงทฤษฎีทางปัญญา ที่ครอบคลุมยิ่งขึ้น และทำหน้าที่เป็นกรอบสำหรับโปรแกรมปัญญาประดิษฐ์ที่มีประโยชน์ สถาปัตยกรรมทางปัญญาที่ประสบความสำเร็จ ได้แก่ACT-R (Adaptive Control of Thought – Rational) และSOARการวิจัยเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมทางปัญญาในฐานะการนำทฤษฎีทางปัญญาไปใช้ในซอฟต์แวร์เริ่มต้นโดยAllen Newellในปี 1990 [ 2 ]
ทฤษฎีสถาปัตยกรรมทางปัญญาคือ " สมมติฐานเกี่ยวกับโครงสร้างคงที่ที่ให้จิตใจ ไม่ว่าจะในระบบธรรมชาติหรือระบบเทียม และวิธีการทำงานร่วมกัน — ร่วมกับความรู้และทักษะที่ฝังอยู่ในสถาปัตยกรรม — เพื่อสร้างพฤติกรรมอัจฉริยะในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนหลากหลาย " [ 3 ]
ประวัติศาสตร์
เฮอร์เบิร์ต เอ. ไซมอนหนึ่งในผู้ก่อตั้งสาขาปัญญาประดิษฐ์ กล่าวว่าวิทยานิพนธ์ปี 1960 ของเอ็ด ไฟเกนบอมนักศึกษา ของเขา EPAMได้ให้ "สถาปัตยกรรมสำหรับการรับรู้" ที่เป็นไปได้ เนื่องจากรวมถึงข้อผูกพันบางประการเกี่ยวกับวิธีการทำงานของแง่มุมพื้นฐานมากกว่าหนึ่งด้านของจิตใจมนุษย์ (ในกรณีของ EPAM [ 4 ]ความจำของมนุษย์และการเรียนรู้ ของมนุษย์ )
จอห์น อาร์. แอนเดอร์สันเริ่มทำการวิจัยเกี่ยวกับความทรงจำของมนุษย์ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 และวิทยานิพนธ์ของเขาในปี 1973 ร่วมกับกอร์ดอน เอช. โบเวอร์ได้นำเสนอทฤษฎีเกี่ยวกับความทรงจำแบบเชื่อมโยงของมนุษย์[ 5 ]เขาได้รวมแง่มุมต่างๆ ของการวิจัยเกี่ยวกับความทรงจำระยะยาวและกระบวนการคิดเข้าไว้ในการวิจัยนี้ และในที่สุดก็ได้ออกแบบสถาปัตยกรรมทางปัญญาที่เขาเรียกว่าACT ในที่สุด เขาและนักศึกษาของเขาได้รับอิทธิพลจาก การใช้คำว่า "สถาปัตยกรรมทางปัญญา" ของ อัลเลน นิวเวลล์ห้องปฏิบัติการของแอนเดอร์สันใช้คำนี้เพื่ออ้างถึงทฤษฎี ACT ที่รวบรวมไว้ในเอกสารและแบบแผนต่างๆ (ในขณะนั้นยังไม่มีการนำ ACT ไปใช้งานอย่างสมบูรณ์)
ในปี พ.ศ. 2526 John R. Anderson ได้ตีพิมพ์ผลงานสำคัญในสาขานี้ ซึ่งมีชื่อว่าThe Architecture of Cognition [ 6 ]เราสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างทฤษฎีการรับรู้และการนำทฤษฎีไปใช้ ทฤษฎีการรับรู้ได้อธิบายโครงสร้างของส่วนต่างๆ ของจิตใจและได้ให้คำมั่นสัญญาในการใช้กฎ เครือข่ายการเชื่อมโยง และแง่มุมอื่นๆ สถาปัตยกรรมการรับรู้เป็นการนำทฤษฎีไปใช้ในคอมพิวเตอร์ ซอฟต์แวร์ที่ใช้ในการนำสถาปัตยกรรมการรับรู้ไปใช้ก็เรียกว่า "สถาปัตยกรรมการรับรู้" เช่นกัน ดังนั้น สถาปัตยกรรมการรับรู้จึงอาจหมายถึงพิมพ์เขียวสำหรับตัวแทนอัจฉริยะ ได้เช่นกัน มันเสนอขั้นตอน การคำนวณ (เทียม) ที่ทำงานเหมือนระบบการรับรู้บางอย่าง ส่วนใหญ่แล้ว กระบวนการเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับการรับรู้ของมนุษย์ แต่ ระบบ อัจฉริยะ อื่นๆ ก็อาจเหมาะสมเช่นกัน สถาปัตยกรรมการรับรู้เป็นส่วนย่อยของสถาปัตยกรรมตัวแทน ทั่วไป คำว่า 'สถาปัตยกรรม' หมายถึงแนวทางที่พยายามสร้างแบบจำลองไม่เพียงแต่พฤติกรรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติเชิงโครงสร้างของระบบที่สร้างแบบจำลองด้วย
ความแตกต่าง
สถาปัตยกรรมเชิงปัญญาอาจเป็นแบบสัญลักษณ์แบบเชื่อมโยงหรือแบบผสม[ 7 ]สถาปัตยกรรมหรือแบบจำลองเชิงปัญญาบางอย่างมีพื้นฐานมาจากชุดของกฎทั่วไปเช่นภาษาการประมวลผลข้อมูล (เช่นSoarซึ่งอิงตามทฤษฎีรวมของการรับรู้หรือACT-R ในทำนองเดียวกัน ) สถาปัตยกรรมเหล่านี้จำนวนมากมีพื้นฐานมาจากหลักการที่ว่าการรับรู้เป็นการคำนวณ (ดู การคำนวณ)ในทางตรงกันข้าม การประมวลผลแบบซับสัญลักษณ์ไม่ได้ระบุ สมมติฐาน ล่วงหน้า ดัง กล่าว โดยอาศัยเพียงคุณสมบัติที่เกิดขึ้นใหม่ของหน่วยประมวลผล (เช่น โหนด) สถาปัตยกรรมแบบผสม เช่นCLARIONผสมผสานการประมวลผลทั้งสองประเภทเข้าด้วยกัน ความแตกต่างเพิ่มเติมคือ สถาปัตยกรรมนั้นเป็นแบบรวมศูนย์โดยมีตัวประมวลผลที่สัมพันธ์กับระบบประสาทอยู่ที่แกนกลาง หรือแบบกระจายศูนย์ (แบบกระจาย) การกระจายศูนย์ได้รับความนิยมภายใต้ชื่อ การ ประมวลผลแบบกระจายขนานในช่วงกลางทศวรรษ 1980 และการเชื่อมโยงโดยตัวอย่างที่สำคัญคือเครือข่ายประสาทประเด็นการออกแบบเพิ่มเติมอีกประการหนึ่งคือ การตัดสินใจเลือกระหว่าง โครงสร้าง แบบองค์รวมและแบบแยกส่วนหรือ (กล่าวให้ชัดเจนยิ่งขึ้น) โครงสร้าง แบบโมดูลาร์
ในปัญญาประดิษฐ์แบบดั้งเดิม ความฉลาดจะถูกตั้งโปรแกรมในลักษณะจากบนลงล่าง แม้ว่าระบบดังกล่าวอาจได้รับการออกแบบให้เรียนรู้ได้ แต่ในท้ายที่สุดแล้ว โปรแกรมเมอร์จะต้องใส่ความฉลาดของตนเองลงไปในระบบนั้น ในทางตรงกันข้าม การคำนวณที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีววิทยาจะใช้วิธีการจากล่างขึ้นบนและกระจายอำนาจมากกว่า เทคนิคที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีววิทยา มักเกี่ยวข้องกับวิธีการกำหนดชุดของกฎทั่วไปที่เรียบง่าย หรือชุดของโหนดที่เรียบง่าย ซึ่งจากการปฏิสัมพันธ์ของโหนดเหล่านั้น จะก่อให้เกิดพฤติกรรมโดยรวม โดยหวังว่าจะสร้างความซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งผลลัพธ์สุดท้ายมีความซับซ้อนอย่างเห็นได้ชัด (ดู ระบบที่ซับซ้อน) อย่างไรก็ตาม ก็เป็นที่ถกเถียงกันได้ว่า ระบบที่ออกแบบจากบนลงล่างโดยอาศัยการสังเกตสิ่งที่มนุษย์และสัตว์อื่นๆ สามารถทำได้ มากกว่าการสังเกตกลไกของสมอง ก็ได้รับแรงบันดาลใจจากชีววิทยาเช่นกัน แม้ว่าจะในรูปแบบที่แตกต่างกันก็ตาม
ตัวอย่างที่น่าสนใจ
โครงสร้างทางปัญญาที่รู้จักกันดีบางส่วน เรียงตามลำดับตัวอักษร:
| ชื่อ | คำอธิบาย |
|---|---|
| 4แคปส์ | พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนโดยมาร์เซล เอ. จัสต์และซาชานก์ วาร์มา |
| สถาปัตยกรรมแบบจำลองอ้างอิง 4D-RCS | สถาปัตยกรรมแบบจำลองอ้างอิง ที่พัฒนาโดยJames Albusที่NISTเป็นรากฐานทางทฤษฎีสำหรับการออกแบบ วิศวกรรม และการบูรณาการซอฟต์แวร์ระบบอัจฉริยะสำหรับยานพาหนะภาคพื้นดินไร้คนขับ[ 8 ] |
| เอที-อาร์ | พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนภายใต้การดูแลของจอห์น อาร์. แอนเดอร์สัน |
| หน่วยความจำเทียมแบบขยาย | พัฒนาขึ้นที่TU Kaiserslauternภายใต้การนำของLars Ludwig [ 9 ] |
| ASMO [ 10 ] | สถาปัตยกรรมเชิงปัญญา (Cognitive Architecture) นี้ ได้รับการพัฒนาโดยRony Novianto , Mary-Anne Williamsและ Benjamin Johnston ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซิดนีย์โดยมีพื้นฐานมาจากแนวคิดที่ว่า การกระทำ/พฤติกรรมต่างๆ จะแข่งขันกันเพื่อแย่งชิงทรัพยากรของตัวแทน (agent resources) |
| พระคริสต์ | พัฒนาโดยFernand Gobetที่มหาวิทยาลัย Brunelและ Peter C. Lane ที่มหาวิทยาลัย Hertfordshire |
| คลาริออน | สถาปัตยกรรมทางปัญญา พัฒนาขึ้นภายใต้การดูแลของรอน ซันที่สถาบันเทคโนโลยีเรนส์เซลเลอร์และมหาวิทยาลัยมิสซูรี |
| ซีเอ็มเอซี | ตัวควบคุมการประสานแบบจำลองสมองน้อย (CMAC) เป็นเครือข่ายประสาทเทียมชนิดหนึ่งที่อิงตามแบบจำลองของสมองน้อย ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เป็นหน่วยความจำแบบเชื่อมโยง ชนิด หนึ่ง [ 11 ] CMAC ได้รับการเสนอครั้งแรกในฐานะตัวสร้างแบบจำลองฟังก์ชันสำหรับตัวควบคุมหุ่นยนต์โดยJames Albusในปี 1975 และถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการเรียนรู้แบบเสริมแรงและยังใช้สำหรับการจำแนกประเภท อัตโนมัติ ในชุมชน การเรียนรู้ของเครื่อง อีกด้วย |
| ลอกเลียนแบบ | โดยDouglas HofstadterและMelanie Mitchellจากมหาวิทยาลัย อินเดียนา |
| นักฝันกลางวัน | พัฒนาโดย Erik Mueller ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียในลอสแอนเจลิสภายใต้การดูแลของ Michael G. Dyer |
| คู่ | พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยนิวบัลแกเรียภายใต้การดูแลของบอยโช โคกินอฟ |
| ฟอร์อาร์ | พัฒนาโดย Susan L. Epstein ที่มหาวิทยาลัยซิตี้แห่งนิวยอร์ก |
| ฟรามสติ๊กส์ | สถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมแบบกระจายศูนย์สำหรับสิ่งมีชีวิตจำลองหรือหุ่นยนต์ โดยที่โมดูลของเครือข่ายประสาทที่ประกอบด้วยเซลล์ประสาทที่หลากหลาย (รวมถึงตัวรับและตัวกระตุ้น) สามารถออกแบบและพัฒนาได้ |
| Google DeepMind | บริษัทได้สร้างเครือข่ายประสาทเทียมที่เรียนรู้วิธีการเล่นวิดีโอเกมในลักษณะที่คล้ายคลึงกับมนุษย์[ 12 ]และเครือข่ายประสาทเทียมที่อาจสามารถเข้าถึงหน่วยความจำภายนอกได้เหมือนกับเครื่องจักรทัวริงทั่วไป[ 13 ] ส่งผลให้คอมพิวเตอร์ดูเหมือนจะสามารถเลียนแบบหน่วยความจำระยะสั้นของสมองมนุษย์ได้ อัลกอริทึมพื้นฐานนั้นใช้การผสมผสานระหว่างQ-learningกับเครือข่ายประสาทเทียมแบบวนซ้ำหลาย ชั้น [ 14 ] (ดูภาพรวมโดยJürgen Schmidhuberเกี่ยวกับงานที่เกี่ยวข้องก่อนหน้านี้ในด้าน การเรียน รู้เชิงลึก ด้วย [ 15 ] [ 16 ] ) |
| หน่วยความจำแบบเชื่อมโยงโฮโลแกรม | สถาปัตยกรรมนี้เป็นส่วนหนึ่งของตระกูลหน่วยความจำแบบ เชื่อมโยงที่อาศัยความสัมพันธ์ โดยข้อมูลจะถูกแมปไปยังทิศทางเฟสของจำนวนเชิงซ้อนบนระนาบรีมันน์ได้รับแรงบันดาลใจจากแบบจำลองสมองแบบโฮโลโน มิก ของคาร์ล เอช. พริบราม มีการแสดงให้เห็นแล้วว่าโฮโลแกรมมีประสิทธิภาพสำหรับ งาน หน่วยความจำแบบเชื่อมโยง การสรุปผล และการจดจำรูปแบบด้วยความสนใจที่เปลี่ยนแปลงได้ |
| หน่วยความจำเชิงเวลาแบบลำดับชั้น | สถาปัตยกรรมนี้เป็น แบบจำลอง การเรียนรู้ของเครื่องจักรแบบออนไลน์ที่พัฒนาโดยJeff HawkinsและDileep Georgeจาก Numenta, Inc. ซึ่งจำลองคุณสมบัติ เชิงโครงสร้างและ อัลกอริทึม บางส่วนของ เปลือกสมองส่วนหน้า (neocortex ) HTM เป็น แบบจำลอง เลียนแบบชีวภาพที่อิงตาม ทฤษฎี การทำนายความจำ ของการทำงานของสมองที่ Jeff Hawkinsอธิบายไว้ในหนังสือOn Intelligence ของเขา HTM เป็นวิธีการค้นหาและอนุมานสาเหตุระดับสูงของรูปแบบและลำดับอินพุตที่สังเกตได้ จึงเป็นการสร้างแบบจำลองโลกที่ซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ |
| โคแจ็ค | ส่วน ขยายที่ได้รับแรงบันดาลใจจาก ACT-Rของ ระบบหลายเอเจนต์ JACKซึ่งเพิ่มสถาปัตยกรรมเชิงปัญญาให้กับเอเจนต์เพื่อกระตุ้นพฤติกรรมที่สมจริงยิ่งขึ้น (คล้ายมนุษย์) ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง |
| ไอดีเอและลิดีเอ | การนำทฤษฎีพื้นที่ทำงานระดับโลก (Global Workspace Theory ) ที่พัฒนาขึ้นภายใต้การดูแลของสแตน แฟรงคลินณมหาวิทยาลัยเมมฟิส มาประยุกต์ใช้ |
| MANIC (สถาปัตยกรรมทางปัญญา) | ไมเคิล เอส. แกชเลอร์, มหาวิทยาลัยอาร์คันซอ |
| พีอาร์เอส | 'ระบบการให้เหตุผลเชิงกระบวนการ' พัฒนาโดยไมเคิล จอร์จิฟฟ์และเอมี แลนสกีที่SRI Internationalการนำแบบจำลอง BDIไป ใช้ |
| ทฤษฎีพลังจิต | พัฒนาขึ้นภายใต้การควบคุมของ Dietrich Dörnerที่มหาวิทยาลัย Otto-Friedrichในเมืองแบมเบิร์กประเทศเยอรมนี |
| Spaun (Semantic Pointer Architecture Unified Network) | โดย Chris Eliasmith ที่ศูนย์ประสาทวิทยาเชิงทฤษฎี มหาวิทยาลัยวอเตอร์ลู – Spaun เป็นเครือข่ายของเซลล์ประสาทสไปค์เทียม 2,500,000 เซลล์ ซึ่งใช้กลุ่มของเซลล์ประสาทเหล่านี้เพื่อทำงานด้านการรับรู้ผ่านการประสานงานที่ยืดหยุ่น ส่วนประกอบของแบบจำลองสื่อสารกันโดยใช้เซลล์ประสาทสไปค์ที่ใช้การแสดงแทนทางประสาทที่เรียกว่า "ตัวชี้ความหมาย" โดยใช้รูปแบบการยิงที่หลากหลาย ตัวชี้ความหมายสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นองค์ประกอบของพื้นที่เวกเตอร์ประสาทที่ถูกบีบอัด[ 17 ] |
| ทะยาน | พัฒนาโดยAllen NewellและJohn Lairdที่ มหาวิทยาลัยCarnegie Mellonและมหาวิทยาลัย Michigan |
| สังคมแห่งจิตใจ | เสนอโดยมาร์วิน มินสกี |
| เครื่องจักรแห่งอารมณ์ | เสนอโดยมาร์วิน มินสกี |
| หน่วยความจำแบบกระจายที่เบาบาง | Pentti Kanervaที่ศูนย์วิจัย NASA Amesได้เสนอสถาปัตยกรรมที่ใช้งานได้จริงซึ่งสามารถจัดเก็บรูปแบบขนาดใหญ่และเรียกคืนรูปแบบเหล่านั้นโดยอาศัยการจับคู่บางส่วนกับรูปแบบที่แสดงถึงข้อมูลป้อนเข้าทางประสาทสัมผัสในปัจจุบัน[ 18 ] |
| สถาปัตยกรรมการดูดซับ | พัฒนาโดยบุคคลต่างๆ เช่นร็อดนีย์ บรูคส์ (แม้ว่าจะอาจมีการโต้แย้งได้ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นกระบวนการทางปัญญา หรือไม่ ) |
ดูเพิ่มเติม
- สมองเทียม
- จิตสำนึกเทียม
- เอเจนต์อิสระ
- สถาปัตยกรรมทางปัญญาที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีววิทยา
- โครงการบลูเบรน
- โครงการ BRAIN
- การเปรียบเทียบสถาปัตยกรรมทางปัญญา
- การประมวลผลเชิงปัญญา
- วิทยาศาสตร์ทางปัญญา
- การใช้เหตุผลตามสามัญสำนึก
- สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์
- พื้นที่เชิงแนวคิด
- การเรียนรู้เชิงลึก
- กูเกิลเบรน
- แผนผังรูปภาพ
- ระดับความรู้
- กรอบการรับรู้แบบโมดูลาร์
- นีโอคนิทรอน
- ความสัมพันธ์ทางประสาทของจิตสำนึก
- สถาปัตยกรรมแพนเดโมเนียม
- ความเป็นจริงจำลอง
- การจำลองทางสังคม
- ทฤษฎีรวมของการรับรู้
- การเรียนรู้ภาษาที่ไม่สิ้นสุด
- สมองแบบเบย์เซียน
- เปิดใจกว้าง ใช้สามัญสำนึก
ลิงก์ภายนอก
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สถาปัตยกรรมทางปัญญา
สถาปัตยกรรมทางปัญญาเป็นทั้งทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างของจิตใจมนุษย์และการนำทฤษฎีดังกล่าวไปใช้ในเชิงคำนวณ ซึ่งใช้ในสาขาปัญญาประดิษฐ์ (AI) และวิทยาศาสตร์ทางปัญญาเชิงคำนวณ
ประวัติศาสตร์
เฮอร์เบิร์ต เอ. ไซมอน หนึ่งในผู้ก่อตั้งสาขาปัญญาประดิษฐ์ กล่าวว่าวิทยานิพนธ์ปี 1960 ของ เอ็ด ไฟเกนบอม นักศึกษา ของเขา EPAM ได้ให้ "สถาปัตยกรรมสำหรับการรับรู้" ที่เป็นไปได้...
ความแตกต่าง
สถาปัตยกรรมเชิงปัญญาอาจเป็น แบบสัญลักษณ์ แบบ เชื่อมโยง หรือแบบ ผสม [ 7 ] สถาปัตยกรรมหรือแบบจำลองเชิงปัญญาบางอย่างมีพื้นฐานมาจากชุดของ กฎทั่วไป เช่น ภาษาการประมวลผลข้อมูล (เช่น Soar ซึ่งอิงตาม ทฤษฎีรวมของการรับรู้ หรือ ACT-R ในทำนองเดียวกัน )...
ตัวอย่างที่น่าสนใจ
โครงสร้างทางปัญญาที่รู้จักกันดีบางส่วน เรียงตามลำดับตัวอักษร: