"Д.А.Поспелов и модели поведения"

В.Б. Тарасов
Д.А. Поспелов и модели поведения
Пять лет назад, на предыдущих Поспеловских чтениях, Виктор Константинович
Финн выделил три основных измерения научного творчества Д.А. Поспелова. Первое
измерение – это то, что Дмитрий Александрович может по праву считаться
основоположником когнитивного направления в отечественной науке в самом широком
смысле слова - и в плане формализмов, и в плане связей с рядом смежных дисциплин,
таких как лингвистика и психология.
Второе измерение, по словам Виктора Константиновича, это школа Дмитрия
Александровича, у которого очень много учеников: самые известные из них - это наши
президент Ассоциации Геннадий Семёнович Осипов, Вадим Николаевич Вагин, Владимир
Фёдорович Хорошевский, Аверкин, Литвинцева и многие-многие другие учёные. Здесь
надо отметить, что очень многие специалисты, не только из Вычислительного Центра
Академии Наук, не только из НИИ, но и по всей России, из многих стран ближнего и
дальнего зарубежья, с гордостью называют себя учениками Поспелова.
Наконец, третий аспект его творчества – это создание открытой
междисциплинарной научной среды. 18 лет назад в Коломне была создана Российская
ассоциация искусственного интеллекта, которая живёт самостоятельной жизнью и
является примером настоящего открытого сообщества, которое активно взаимодействует с
самыми различными структурами, и здесь роль Дмитрия Александровича, мне кажется,
также очень велика.
Я бы хотел добавить ещё, что творчество Дмитрия Александровича нельзя
огранивать лишь рамками когнитивных наук, даже в самом широком смысле, поскольку
он может считаться основоположником поведенческого направления в искусственном
интеллекте, наряду с Михаилом Львовичем Цетлиным. И, конечно, также хотелось бы
поговорить о его вкладе в развитие теории агентов и многоагентных систем.
Ну а сначала – краткие биографические сведения. Дмитрий Александрович
Поспелов родился 19 декабря 1932 года в семье Александра Александровича и Антонины
Ивановны Поспеловых. Интересный штрих – его дед был священником. Вся семья из
Владимира. И он получил приход в церкви села Ермаково, затем села Буланово. И вот эта
такая, возможно, фамильная связь с духовностью, с культурой в самом широком смысле
этого слова, оказала очень серьёзное влияние на Дмитрия Александровича.
В 1951 году он поступил на мехмат МГУ. Как известно, в 50-60-е годы был золотой
век советской науки, и в первую очередь математики. И здесь следует отметить, что среди
учителей Дмитрия Александровича был величайший математик Колмогоров. Далее я
приведу несколько строк из воспоминаний его университетского друга Михаила
Белинского, который говорил, что первые два года были посвящены изучению трёх
предметов: матанализу, высшей алгебре, аналитической геометрии. И можете
представить, что матанализ у них преподавал Александр Яковлевич Хинчин, высшую
алгебру Игорь Ростиславович Шафаревич, аналитическую геометрию Павел Сергеевич
Александров. Так что темы этих предметов остались навсегда связаны с личностью этих
трёх выдающихся учителей.
На этих слайдах показаны хобби. Основное хобби студентов тех лет были,
естественно, туристические походы. Они обходили практически всю страну. И Дмитрий
Александрович был большим энтузиастом именно походов в горы, в частности в горы
Памира и Алтая.
1
Здесь ему 27 лет, и он здесь находится в месте Раут-Зурдале. Эту тягу к
путешествиям, и не просто путешествиям, а, я бы сказал, исследованиям различных мест,
он пронёс через всю жизнь. Я думаю, практически все, кто его знают, могут согласиться с
тем, что где бы мы ни бывали вместе: в командировках, поездках - везде он мог выступать
гидом, везде он всё знал о культуре, этнографии и многих других аспектах этих мест.
Следующий период – это золотой период нашего искусственного интеллекта, 1977й год, когда 30 лет назад состоялась историческая конференция в Репино.
2
Здесь вы видите рядом четырёх очень больших, великих учёных. Выступает
основоположник нечёткой математики Лотфи Заде. Рядом сидит Джон МакКарти,
который придумал термин «искусственный интеллект» и является основателем этого
направления. Создатель прикладной семиотики и семиотического направления, теории
больших систем - это Дмитрий Александрович Поспелов. Рядом с ним сидит Виктор
Ильич Варшавский, выдающийся учёный в области теории автоматов и коллективного
поведения.
Наконец, последний исторический момент. Дмитрию Александровичу присуща
удивительная тяга к систематизации, коллекционированию. Всю жизнь он был понастоящему, в хорошем смысле слова, коллекционером. У него огромная коллекция книг,
монет, и, конечно, нельзя не отметить картины. Наверное, он был первым, кто открыл
нам, нашей стране, удивительный пласт отечественной живописи – художниковкосмистов.
Ну а теперь, собственно, об основных направлениях его творчества. Здесь показан
широкий спектр интересов Дмитрия Александровича в современной науке.
Наряду с такими выдающимися учёными как Саймон, Заде, Виноград, его можно
считать одним из основоположников и лидеров нового направления научного
исследования, которое называется «науки об искусственном».
3
Д.А.ПОСПЕЛОВ – УЧЕНЫЙ-ЭНЦИКЛОПЕДИСТ
ШИРОКИЙ СПЕКТР ИНТЕРЕСОВ
В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОЕ НАУЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ:
«НАУКИ ОБ ИСКУССТВЕННОМ» (термин Г.Саймона)
Д.А.Поспелов – родоначальник ряда новых научных направлений:
Теория систем: Моделирование больших, децентрализованных, многоагентных систем
Информатика: Организация параллельных вычислений в сетях
Теория управления: Ситуационное управление
Прикладная семиотика: Семиотическое моделированиеПрикладная логика:
Псевдофизические и нечеткие логики
Виртуалистика и когнитивная графика
Общая теория поведения естественных и искусственных систем
(Психоника – психология поведения искусственных систем
Теория гиромата как предшественница теории агентов
Фреймы поступков. Модели коллективного поведения)
ОСНОВНАЯ СФЕРА ИНТЕРЕСОВ: ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ
Несомненен вклад Дмитрия Александровича и в теорию систем, и в информатику,
и в теорию управления, и в семиотику, и в логику, и в другие дисциплины. Мне бы
хотелось здесь особо показать, что Дмитрий Александрович заложил краеугольные камни
общей теории поведения естественных и искусственных систем, и в рамках этой теории
он основал область, где, если и не прижился сам термин, то, по крайней мере,
исследования пошли широким фронтом, это психоника – психология поведения
искусственных систем. Но, конечно, основная сфера его интересов – это искусственный
интеллект.
С другой стороны, в последние годы были выпущены многие книги Д.А.
Поспелова, которые характеризуют его как историка, литератора, искусствоведа. Здесь
дан перечень произведений Дмитрия Алекандровича, и хотелось бы особенно отметить
его последнюю книгу, великолепную книгу «Амаравелла. Мистическая живопись Петра
Фатеева» - это одна из первых книг о создателе группы художников-интуитивистов,
великолепно изданная.
Если говорить о концепции искусственного интеллекта по Дмитрию
Александровичу Поспелову, то он всегда рассматривал и рассматривает её как наукуперекрёсток, которая объединяет естественные, технические и гуманитарные дисциплины.
Можно сказать, что среди основных дисциплин, составляющих ядро искусственного
интеллекта, теоретическое ядро - это психология, логика, лингвистика, и, естественно, всё
это опирается на философский базис. Нельзя не отметить, что и собственные воззрения
Дмитрия Александровича, безусловно, проникнуты духом этой философии космизма; его
смело можно считать последователем широких воззрений Вернадского, Рериха, Никиты
Николаевича Моисеева.
Что касается аспектов реализации этих идей в искусственных системах, то четыре
основных области реализации – это теория систем, прикладная математика, в первую
очередь в самих работах Дмитрия Александровича - теория автоматов, теория игр в
ранних работах. И, конечно, информатика, вычислительная техника, теория управления.
Несмотря на то, что Дмитрий Александрович рассматривал весь спектр этих дисциплин, у
него всегда была некоторая тяга, предпочтение к психологическому базису
искусственного интеллекта, что показывает это его известное определение.
Наконец, поведенческое направление. Поведенческое направление в отечественном
искусственном интеллекте имеет богатые традиции. Конечно, нужно назвать такие имена,
4
как Михаил Львович Цетлин, Михаил Моисеевич Бонгард с его программой «Животное»,
которая является, в современной терминологии, первым аниматом. Конечно, нужно
вспомнить Лефевра, который впервые ввёл модели рефлексивного поведения. Основные
модели Дмитрия Александровича, это, напоминаю, теория гироматов, фреймы поступков
и ряд логических моделей. Лучше всего современное состояние дел в этом направлении
характеризует недавно вышедшая в издательстве КомКнига (это ежегодно меняющий своё
название УРСС) «От моделей поведения к искусственному интеллекту», где как раз
хорошо описаны результаты и тех лет, и современные достижения.
Здесь показаны основные книги и статьи Дмитрия Александровича, имеющие
прямое отношение к поведенческому направлению в искусственном интеллекте. Мы
начнём с их краткого анализа и затем посмотрим варианты развития этих идей.
Д.А.ПОСПЕЛОВ – ИСТОРИК, ЛИТЕРАТОР И ИСКУССТВОВЕД
Произведения Д.А.Поспелова. Поэзия. Проза. Публицистика.
Поспелов Д.А. Знак Водолея. – М.: Фантом Пресс Интер В.М., 1997.
Поспелов Д.А. Чужое пространство. – М.: Полиграф сервис, 2005.
Поспелов Д.А. Размышления. Сборник стихов. – М.: Полиграф сервис, 2005.
Наука в чести. Сборник стихов. – М.: Полиграф сервис, 2006.
Поспелов В.А., Поспелов В.П., Поспелова В.А. Воспоминания. – М.: Полиграф-сервис,
2006.
Поспелов Д.А. Визитная карточка. – М.: Полиграф сервис, 2007.
Поспелов Д.А. Амаравелла: мистическая живопись Петра Фатеева. – М.: Фантом
пресс, 2007. (Это одна из первых книг о создателе группы замечательных русских
художников-космистов (интуитивистов) «Амаравелла» П.П.Фатееве)
Дмитрий Александрович всю свою жизнь вёл и ведёт междисциплинарные
исследования, и именно в создании элементов, основ общей теории в поведении,
отражены в частности в его представлении о необходимости рассмотрения разных
определений: и теоретико-системного, и психологического, и логического определения
поведения. Его собственные работы основаны именно на различных определениях и
различных формализмах, которые по сути дела следуют из этих определений.
Так мне представляется тот синтез наук о поведении и те основные категории,
связанные с поведением, которые активно исследовал Дмитрий Александрович. В
известной книге, написанной совместно с Гаазе-Рапопортом «От амёбы до робота», он
даёт такую классификацию поведения. В нашем сегодняшнем докладе будет уделено
определённое внимание нормативному поведению, хотя мы немножко напомним и о
работах, связанных с моделированием ситуационного поведения. Здесь показано, что
нормативное поведение опирается на понятие нормы, и представление о норме, о сути
норм по Дмитрию Александровичу Поспелову.
Если попытаться сделать некий такой, конечно, далеко не полный список моделей
поведения, которые встречаются в работах Поспелова, то он здесь перед вами.
5
ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ (ПО Д.А. ПОСПЕЛОВУ),
КАК «НАУКА –ПЕРЕКРЕСТОК», ОБЪЕДИНЯЮЩАЯ РЯД
ЕСТЕСТВЕННЫХ, ТЕХНИЧЕСКИХ И ГУМАНИТАРНЫХ
ДИСЦИПЛИН
Т
Е
О
Р
И
Я
У
П
Р
А
В
Л
Е
Н
И
Я
ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА
ПСЕВДОФИЗИЧЕСКИЕ
ЛОГИКИ
ЛОГИКА
ПСИХОЛОГИЯ
ПСИХОНИКА,
МОДЕЛИ ПОВЕДЕНИЯ,
ТЕОРИЯ ГИРОМАТА
ии
СЕМИОТИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ
ЛИНГВИСТИКА
ФИЛОСОФИЯ
МОДЕЛИ ДИАЛОГА
И ПОНИМАНИЯ
Воззрения В.И.Вернадского,
Н.К.Рериха
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ И
МОДЕЛИРОВАНИЮ ИНТЕЛЛЕКТА
ТЕОРИЯ СИСТЕМ
И
Н
Ф
О
Р
М
А
Т
И
К
А
Это конечные автоматные модели, гиромат как модель простого агента,
рефлексивные модели, фреймы поступков, ряд логик поведения. Модели коллективного
поведения, в частности известные игры автоматов, дилемма заключённого, включенные в
ранние работы Дмитрия Александровича с Вадимом Николаевичем Вагиным. Как раз там
были рассмотрены эти формализмы, чтобы исследовать различные схемы именно
дескриптивного поведения человека.
Для полноты я указал, что у Дмитрия Александровича Поспелова есть ряд работ,
где он развивает идеи Цетлина, в частности - т.н. игра в размещение. Это знаменитая
модель искусственного организма, которая, по сути, является первой (наверняка в
отечественной литературе, а, возможно, и в мировой) моделью, которая характеризует
реактивного агента. Можете представить: вот типичная модель из современных
учебников, допустим из Нильсона, по многоагентным системам, вы видите, что она во
многом повторяет те структуры, те связи, которые были установлены и показаны в книге
Гаазе-Рапопорта и Поспелова. А вот так устроен гиромат.
6
В трудах наших предыдущих чтений есть описание этого блока и, конечно, оно
есть во многих книгах Поспелова, я не буду сейчас останавливаться на этом особо.
Теперь очень кратко о моделях поступков. Одна из очень важных страниц из работ
Дмитрия Александровича Поспелова – это его работы с психологами. Сегодня уже
говорилось о совместных работах с Вениамином Ноевичем Пушкиным. Хотелось бы
вспомнить и о работах с Валентиной Александровной Шустер. Она была психологом и
занималась вопросами моделирования поведения, в частности поступков как единиц
поведения. На основе этих трёх составляющих поведения и идеи о разбиении поступка на
замысел и реализацию, и была построена следующая модель поведения, которую вы
видите здесь.
Граф поступка G = <X, R, V, W>, V = {+, -, 0}В модели поступка каждый из графов G3
и G3 содержит 6 вершинX = { I, H, T, N, D, S },
I – агент, совершающий действие (поступок);
Н (Не) – агент(ы), на которого(ых) направлено действие агента I;T (Them) – ближайшее
окружение агента I;
N (Nature) – природа, т.е. реальная физическая среда, в которой протекает действие агента
I;
D – совокупность морально-этических норм и обычаев, принятых в данном сообществе
агентов (социуме);S (Society) – cвод зафиксированных законов и постановлений,
регулирующих жизнь данного социума.
Граф поступка – это некоторый взвешенный знаковый граф, может быть
мультиграф. Вершины этого графа – их всего 6 – характеризуют, в современной
терминологии, компоненты деятельности агента в физическом и социальном мире.
Ещё одна группа работ Дмитрия Александровича связана с моделированием
ситуационного поведения и проблемы оценки ситуации: работы по диалектической логике
и по аксиологии, которые он написал вместе Валерием Николаевичем Захаровым. Задача
оценки ситуации сводится к нахождению некоторого отображения, которое по каждому
конкретному набору признаков указывало бы (в современных условиях я не согласился
бы, что однозначно; конечно, это нечёткое, полиморфное отображение) предпочтительное
множество элементов из общего множества, то есть оценка ситуации сводится к поиску
подходящей функции оценки в трёхзначной логике. На самом деле, они выделили
психологические основы, рассмотрели психологические типы агентов, которые могут
функционировать в таких ситуациях, и этим психологическим типам агентов они
сопоставили различные, всем достаточно хорошо известные операции в трёхзначной
логике: обычная конъюнкция, пессимистическая конъюнкция, конъюнкция, связывающая
7
с неопределённостью, и два вида дизъюнкции: обычная и оптимистическая. Безусловно,
эти работы тесно связаны с известными представлениями Дмитрия Анатольевича Бочвара,
который вводил внешние и внутренние операции в логике, и эти операции здесь
проинтерпретированы с позиций теорий агентов и с позиций подходов к принятию
решений.
Если говорить о когнитивном направлении, то сам Дмитрий Александрович в
явном виде никогда не использует этот термин. Сейчас когнитивная наука опирается на
понятие когнитона. Этот термин принят специально для различных принципов,
механизмов, моделей поведения. Можно сказать, что его работы поставили задачу не
только инженерии знаний, но и инженерии когнитонов, как основу разработки
интеллектуальных агентов. Чтобы понять, что это такое, здесь представлена
классификация когнитонов, которые можно разделить на когнитоны представления,
взаимодействия, организационные когнитоны, коннотивные когнитоны. Современное
когнитивное направление в искусственном интеллекте очень сильно связано с
моделированием таких структур, основанное на каких-то примерах, а ролевое поведение –
на образцах.
ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ КОГНИТОНОВ
КОГНИТОНЫ
КОГНИТОНЫ
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
знания,
мнения,
суждения,
оценки,
аргументы
КОГНИТОНЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
перцепты,
запросы,
ответы,
сведения,
решения
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ
КОГНИТОНЫ
КОНАТИВНЫЕ
КОГНИТОНЫ
роли (функции),
задачи, нормы,
соглашения,
обстоятельства
стремления,
цели,
желания,
намерения,
требования
Ну и наконец, представлена уже современная идея о реализации единого подхода к
представлению систем модальности на основе подобных четырёхзначных семантик, и на
основе элементов теории биупорядоченных множеств. Здесь даны основные
представления о том, что такое биупорядоченные множества, как различные системы
модальностей могут быть единообразно рассмотрены с позиций двух определённых выше
отношений порядка. Ниже показаны варианты решёток модальностей для диалектических
логик и логик норм. Вы видите, что всё это некоторые аналоги решётки Белнапа и также
известной решётки Скотта. Решётки, которые обозначены звёздочкой, получаются путём
поворота исходных на 90 градусов.
8
РЕШЕТКИ МОДАЛЬНОСТЕЙ КАК СРЕДСТВО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
СЕМАНТИКИ ОЦЕНОК И ПРЕДПИСАНИЙ
К
Y
D4
U
U
K
W
N4
Б
W
Y
О
З
D4*
Р
Р
О
N4*
Б
З
Наконец, дана общая модель норм. Норма как предписание к действию, задается в
виде четвёрки (в данном случае четвёрки, но это может быть любая решётка).
NR = <AG, act, W, N4>,где АG – множество агентов, которым адресована норма;
actACT – действие, являющееся объектом нормативной регуляции (содержание
нормы);W – множество миров, в которых применима норма (условия приложения,
обстоятельства, в которых должно или не должно выполняться действие);
N4 ={O, P, Б, З } – множество базовых модальностей, связанных с действием act: здесь O –
«обязательно», P – «разрешено», Б – «безразлично» («необязательно», З – «запрещено».
Норма определяется множеством агентов (к которым она адресована), действием
(которое является объектом нормативной регуляции, то есть составляет содержание
нормы), множеством миров (в которых она применима), и множество базовых
модальностей (связанных с действием).
В контексте такого объединения истинностных оценок и оценок, связанных с
предписаниями, здесь предложена обобщённая модель мнений агента в виде данной
тройки.
bel (p)= <p, v(p), m(p)>,
где pP, v: PV, m: PM, причем V = L1.
Пример 1: V4 = {T, F, B, N}, M = L2.
Пример 2: М4= N4 = {O, Б, Р, З}.
В частном случае, когда имеем V2={T, F} и М2={Р,З}, интерпретация предложенной
модели мнения агента сводится к четырем модализированным значениям истинности в
стиле Н.Решера: РТ – «разрешенная истина», ЗТ – «запрещенная истина», РF –
«разрешенная ложь», ЗF – «запрещенная ложь». Отметим, что в такой логике естественно
взять два выделенных значения: РT и ЗF.
Обращаю ваше внимание, что этот частный случай – некоторое переосмысление
идеи модализированных значений истинности по Решеру. У Решера, напоминю, это
9
необходимая и возможная истина, или случайная истина, в данном случае это
разрешённая и запрещённая ложь.
Хотелось бы ещё отметить, что, на мой взгляд, роль Дмитрия Александровича
Поспелова в развитии поведенческого направления в современной науке и, особенно, в
теории агентов и многоагентных систем, остаётся ещё недооценённой, поскольку его
направление, именуемое психоникой (психологией искусственных систем), является понастоящему преддверием современной теории агентов и многоагентных систем. Еще раз
подчеркну, что первый в исторической практике агент был построен Поспеловым почти
на десять лет раньше, чем появились в мировой литературе пионерские работы Карла
Хьюитта. Так что это направление является очень важным.
Ну и, заключая, я хотел бы сказать, что вчера мне позвонила из Томска Анна
Ефимовна Янковская, передавала всем привет, поздравляла нас с тем, что у нас проходят
эти чтения. И она вспомнила о том, как проходили знаменитые Гавриловские школы.
Кстати, Дмитрий Александрович Поспелов всегда считал своими учителями Акселя
Ивановича Берга и Михаила Александровича Гаврилова. Очень хорошо, что на этих
чтениях будет несколько докладов, посвящённых именно Бергу. И она вспомнила, как
жена Гаврилова сказала такую фразу: «на наших школах было много звёздочек, но только
одна звезда, и эта звезда - Дмитрий Александрович Поспелов».
10