Conceitos fluidos e analogias criativas -Fluid Concepts and Creative Analogies

Conceitos fluidos e analogias criativas
Hofstadter Fluid Concepts.jpg
Capa para a primeira edição
Autor Douglas Hofstadter
Publicados 1995 (Harvester Wheatsheaf)
Páginas 250
ISBN 978-0-7450-1065-6
OCLC 24742774

Conceitos de fluidos e analogias criativas: modelos de computador dos mecanismos fundamentais do pensamento é um livro de 1995 de Douglas Hofstadter e outros membros do Grupo de pesquisa de analogias de fluidos que explora os mecanismos de inteligência por meio da modelagem de computador . Afirma que as noções de analogia e fluidez são fundamentais para explicar como a mente humanaresolve problemas e para criar programas de computador que apresentem comportamento inteligente. Ele analisa vários programas de computador que os membros do grupo criaram ao longo dos anos para resolver problemas que exigem inteligência.

Foi o primeiro livro vendido pela Amazon.com .

Origem do livro

O livro é uma coleção de artigos revisados ​​que apareceram antes, cada um precedido por uma introdução de Hofstadter. Eles descrevem o trabalho científico dele e de seus colaboradores nas décadas de 1980 e 1990. O projeto começou no final dos anos 1970 na Universidade de Indiana. Em 1983 ele tirou um ano sabático no MIT, trabalhando no Laboratório de Inteligência Artificial de Marvin Minsky . Lá ele conheceu e colaborou com Melanie Mitchell , que então se tornou sua aluna de doutorado. Posteriormente, Hofstadter mudou-se para a Universidade de Michigan, onde o FARG (Fluid Analogies Research Group) foi fundado. Eventualmente, ele voltou para a Universidade de Indiana em 1988, continuando a pesquisa da FARG lá. O livro foi escrito durante um ano sabático no Istituto per la Ricerca Scientifica e Tecnologica em Trento, Itália.

Publicação

Após a publicação, Jon Udell , um editor técnico sênior da BYTE disse:

Quinze anos atrás, Gödel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid explodiu no cenário literário, ganhando seu autor um prêmio Pulitzer e uma coluna mensal na Scientific American . A síntese exuberante de Douglas Hofstadter de matemática, música e arte, e seus experimentos mentais inspirados com "hierarquia entrelaçada", recursão, reconhecimento de padrões, reversão figura / fundo e auto-referência, filósofos de poltrona encantados e teóricos de IA. Mas, no final, muitas pessoas acreditaram que esses jogos intelectuais não produziam nenhum modelo útil de cognição no qual basear futuras pesquisas de IA. Agora a Fluid Concepts and Creative Analogies apresenta esse modelo, junto com os programas de computador que Hofstadter e seus associados desenvolveram para testá-lo. Esses programas funcionam em microdomínios simplificados, mas surpreendentemente ricos.

Em 3 de abril de 1995, Fluid Concepts and Creative Analogies tornou-se o primeiro livro encomendado online por um cliente da Amazon.com.

Capítulos e autores

  • Para procurar de onde vem uma sequência (DH)
  • A Arquitetura do Jumbo (DH)
  • Numbo: um estudo em cognição e reconhecimento ( Daniel Defays )
  • Percepção, representação e analogia de alto nível: uma crítica da metodologia de inteligência artificial ( David Chalmers , Robert French e DH)
  • O Projeto Copycat: Um Modelo de Fluidez Mental e Criação de Analogia (DH e Melanie Mitchell)
  • Perspectivas sobre o imitador: comparações com trabalhos recentes (Melanie Mitchell e DH)
  • Prolegômenos para Qualquer Metacato Futuro (DH)
  • Tabletop, BattleOp, Ob-Platte, Potelbat, Belpatto, Platobet (DH e Robert French)
  • The Emergent Personality of Tabletop, um modelo de analogia baseado na percepção (DH e Robert French)
  • Espírito da Carta: Percepção Estética e Jogo Criativo no Rico Microcosmo do Alfabeto Romano (DH e Gary McGraw )

Resumo dos capítulos

Capítulo 1: Para buscar de onde vem uma sequência

O primeiro projeto de IA de Hofstadter resultou de sua fascinação adolescente por sequências numéricas . Quando ele tinha 17 anos, ele estudou a maneira como os números triangulares e quadrados se intercalam e, por fim, encontrou uma relação recursiva que os descrevia. Em seu primeiro curso de IA, ele atribuiu aos alunos e a si mesmo a tarefa de escrever um programa que pudesse extrapolar a regra pela qual uma sequência numérica é gerada. Ele discute as técnicas de abrangência e profundidade , mas finalmente conclui que os resultados representam sistemas especialistas que encarnam muito conhecimento técnico, mas não iluminam muito os processos mentais que os humanos usam para resolver esses quebra-cabeças.

Em vez disso, ele concebeu uma versão simplificada do problema, chamada SeekWhence, em que as sequências são baseadas em regras básicas muito simples, que não exigem conhecimentos matemáticos avançados. Ele argumenta que o reconhecimento de padrões , analogia e hipóteses de trabalho fluido são fundamentais para entender como os humanos lidam com esses problemas.

Capítulo 2: A Arquitetura do Jumbo

Jumbo é um programa para resolver jumbles , quebra-cabeças de palavras que consistem em cinco ou seis letras embaralhadas que precisam ser anagramas para formar uma palavra em inglês. A palavra resultante não precisa ser real, mas apenas plausível, ou seja, consiste em uma sequência de letras normal em inglês.

Os elementos constituintes do Jumbo são os seguintes:

  • O "chunkabet": um banco de dados de pedaços, pequenas sequências de letras, com um valor numérico que dá sua força como possíveis componentes de uma palavra.
  • O " citoplasma ": uma estrutura de dados solta contendo associações parciais de letras, modelando uma forma de memória de trabalho . O nome é inspirado no lugar em uma célula onde fragmentos moleculares são montados em proteínas.
  • O "Coderack": uma estrutura contendo "codelets", pequenos pedaços de programas que estão esperando para serem executados no citoplasma; o codelet que é executado a seguir é escolhido de forma não determinística, com base nas urgências a ele associadas; um codelet pode formar novas associações, quebrar as antigas ou gerar mais codelets.

Uma "temperatura" está associada ao estado atual do citoplasma; ele determina quão provável é que um codelet destrutivo seja executado. Há uma temperatura de "congelamento" na qual não pode mais ocorrer destruição: uma solução foi encontrada.

Capítulo 3: Numbo: Um Estudo em Cognição e Reconhecimento

Numbo é um programa de Daniel Defays que tenta resolver problemas numéricos semelhantes aos do jogo francês "Le compte est bon" . O jogo consiste em combinar alguns números chamados "tijolos", utilizando as operações de multiplicação, adição e subtração, para obter um determinado resultado.

O programa é modelado em Jumbo e Copycat e usa uma rede permanente de fatos matemáticos conhecidos, uma memória de trabalho na forma de um citoplasma e uma coderack contendo codelets para produzir associações livres de tijolos a fim de chegar ao resultado.

Capítulo 4: Percepção de alto nível, representação e analogia

O subtítulo do capítulo Uma Crítica da Metodologia de Inteligência Artificial indica que este é um artigo polêmico, no qual David Chalmers , Robert French e Hofstadter criticam a maioria das pesquisas em andamento naquela época (início dos anos 80) como exagerando os resultados e perdendo o características centrais da inteligência humana.

Alguns desses projetos de IA, como o mecanismo de mapeamento de estrutura (SME), afirmavam modelar altas faculdades da mente humana e ser capaz de compreender analogias literárias e redescobrir avanços científicos importantes. Na introdução, Hofstadter alerta sobre o efeito Eliza que leva as pessoas a atribuir compreensão a um programa de computador que usa apenas algumas frases padrão. Os autores afirmam que os dados de entrada para resultados tão impressionantes já estão fortemente estruturados na direção da descoberta pretendida e apenas uma tarefa simples de correspondência é deixada para o computador.

Sua principal afirmação é que é impossível modelar a cognição de alto nível sem ao mesmo tempo modelar a percepção de baixo nível. Embora a cognição seja necessariamente baseada na percepção, eles argumentam que ela, por sua vez, influencia a própria percepção. Portanto, um bom projeto de IA deve tentar modelar os dois juntos. Em um slogan repetido várias vezes ao longo do livro: cognição é reconhecimento .

Uma vez que a percepção humana é muito complexa para ser modelada pela tecnologia disponível, eles favorecem a restrição de projetos de IA a domínios limitados como o usado para o projeto Copycat.

Capítulo 5: O Projeto Copycat

Este capítulo apresenta, como afirma o título completo, Um modelo de fluidez mental e criação de analogia . É uma descrição da arquitetura do programa Copycat , desenvolvido por Hofstadter e Melanie Mitchell . O campo de aplicação do programa é um domínio de sequências alfabéticas curtas. Um quebra-cabeça típico é: Se abc fosse alterado para abd , como você mudaria ijk da mesma maneira? . O programa tenta encontrar uma resposta usando uma estratégia supostamente semelhante à maneira como a mente humana lida com a questão.

O Copycat tem três componentes principais:

  • O Slipnet , um modelo de memória de longo prazo em humanos. Ele contém conceitos de vários graus de abstração, desde os tipos de letras até a noção de oposto . Os conceitos estão conectados com links que indicam sua semelhança. A ativação de um nó pode causar a ativação de um vizinho com uma probabilidade proporcional ao inverso do comprimento de seu link. Os comprimentos desses links não são estáticos; eles têm um valor no início, mas podem mudar elasticamente durante o cálculo de acordo com os resultados parciais obtidos.
  • The Workspace , um modelo de memória de curto prazo. Aqui, estruturas parciais são construídas e desmontadas. Os resultados temporários podem causar a ativação de conceitos na slipnet. Uma temperatura mede a satisfação do programa com a estrutura obtida em cada momento. Alta temperatura significa insatisfação e leva à adoção de uma estratégia diferente. Temperatura baixa significa satisfação e a continuação da estratégia atual.
  • O Coderack , uma coleção de codelets , ou seja, pequenos fragmentos de código, que aguardam para serem selecionados e executados na área de trabalho. Cada um possui um peso associado que determinou sua probabilidade de ser selecionado para execução.

O software resultante exibe propriedades emergentes. Ele funciona de acordo com uma varredura paralela em terraço que executa vários processos possíveis ao mesmo tempo. Mostra fluidez mental no sentido de que os conceitos podem escorregar para outros semelhantes. Ele emula o comportamento humano na tendência de encontrar as soluções mais óbvias na maioria das vezes, mas fica mais satisfeito (como testemunhado pela baixa temperatura) por respostas mais inteligentes e profundas que encontra mais raramente.

Capítulo 6: Perspectivas no Copycat

Este capítulo compara o Copycat com outro trabalho recente (na época) em inteligência artificial . Especificamente, ele corresponde aos resultados reivindicados do mecanismo de mapeamento de estrutura SME e do mecanismo de mapeamento de restrição analógica (ACME). O julgamento dos autores é que esses programas sofrem de dois defeitos: sua entrada é pré-estruturada pelos desenvolvedores para destacar as analogias que o software deve encontrar; e a arquitetura geral dos programas é serial e determinística, em vez de paralela e estocástica como a do Copycat, que eles consideram psicologicamente mais plausível.

Críticas severas são feitas à alegação de que essas ferramentas podem resolver problemas da "vida real". Na verdade, apenas os termos usados ​​no exemplo sugerem que a entrada para os programas vem de uma situação concreta. As estruturas lógicas não implicam realmente em nenhum significado para o termo.

Finalmente, uma avaliação mais positiva é dada a dois outros projetos: o modelo PAN de Indurkhya e o sistema AMBR de Kokinov.

Capítulo 7: Prolegômenos para Qualquer Metacato Futuro

Este capítulo examina os aspectos da criatividade humana que ainda não foram modelados pelo Copycat e estabelece um plano de pesquisa para uma futura extensão do software. O principal elemento que falta é a capacidade da mente de se observar e refletir sobre seu próprio processo de pensamento. Também é importante a capacidade de aprender e lembrar os resultados da atividade mental.

A criatividade exibida em encontrar analogias deve ser aplicável em níveis cada vez mais elevados: fazer analogias entre analogias (expressão inspirada no título de um livro de Stanislaw Ulam ), analogias entre essas analogias de segunda ordem e assim por diante.

Capítulo 8: Tabletop, BattleOp, Ob-Platte, Potelbat, Belpatto, Platobet

Outro aluno de Hofstadter, Robert French, recebeu a tarefa de aplicar a arquitetura do Copycat a um domínio diferente, consistindo em analogias entre objetos sobre uma mesa de uma cafeteria. O programa resultante foi denominado Tabletop.

Os autores apresentam um domínio diferente e mais amplo para justificar a relevância de atacar um projeto aparentemente tão trivial. O domínio alternativo é denominado Ob-Platte e consiste em descobrir analogias entre localizações geográficas em diferentes regiões ou países.

Mais uma vez, os argumentos são oferecidos contra uma abordagem de força bruta, que funcionaria no domínio Tabletop pequeno, mas se tornaria inviável no domínio Ob-Platte maior. Em vez disso, uma arquitetura paralela não determinística é usada, semelhante à adotada pelo projeto Copycat.

Capítulo 9: A Personalidade Emergente da Mesa, um Modelo de Criação de Analogia com Base na Percepção

Na premissa do capítulo intitulado The Knotty Problem of Evaluating Research , Hofstadter considera a questão de como a pesquisa em IA deve ser avaliada. Ele argumenta contra uma adesão estrita a uma correspondência entre os resultados de um programa de IA com a resposta média de cobaias humanas. Ele apresenta duas razões para sua rejeição: o programa de IA supostamente emula a criatividade, enquanto uma média de respostas humanas excluirá qualquer insight original de qualquer um dos sujeitos; e a arquitetura do programa deve ser mais importante do que sua mera descrição funcional.

No artigo principal, a arquitetura do Tabletop é descrita: ela é fortemente inspirada na do Copycat e consiste em um Slipnet, um Workspace e um Corerack.

Capítulo 10: Espírito da Carta

Este último capítulo é sobre um projeto mais ambicioso que Hofstadter iniciou com o aluno Gary McGraw. O microdomínio usado é o de fontes de grade: alfabetos tipográficos construídos usando um sistema rígido de pequenos componentes rígidos. O objetivo é construir um programa que, dado apenas algumas ou apenas uma letra da fonte da grade, pode gerar todo o alfabeto no mesmo estilo . A dificuldade reside na ambigüidade e indefinição do estilo . O programa projetado teria uma estrutura muito semelhante à de Jumble, Numble, Copycat e Tabletop.

Epílogo

Na parte final do livro, Hofstadter analisa alguns projetos de IA com um olhar crítico. Ele descobre que a IA de hoje está perdendo a essência da criatividade humana e está fazendo afirmações exageradas. Os projetos em análise são os seguintes.

AARON , um artista de computador que pode desenhar imagens de pessoas em ambientes externos em um estilo distinto que lembra o de um artista humano; crítica: o programa não entende os objetos que desenha, apenas usa alguns algoritmos gráficos com alguma aleatoriedade para gerar cenas diferentes a cada execução e para dar ao estilo um toque mais natural.

Racter , um autor de computador que escreveu um livro intitulado The Policeman's Beard Is Half Constructed . Embora parte da prosa gerada pelo programa seja bastante impressionante, em parte devido ao efeito Eliza , o computador não tem noção do enredo ou do significado das palavras que usa. Além disso, o livro é composto por textos selecionados de milhares produzidos pelo computador ao longo de vários anos.

AM , um matemático da computação que gera novos conceitos matemáticos. Conseguiu produzir por si só a noção de número primo e a conjectura de Goldbach . Assim como no Racter, a questão é quanto o programador filtrou a saída do programa, mantendo apenas a saída ocasional interessante. Além disso, sendo a matemática um domínio muito especializado, é duvidoso que as técnicas usadas possam ser abstraídas para a cognição geral.

Outro programa matemático, chamado Geometria, foi celebrado por fazer uma descoberta perspicaz de uma prova original de que um triângulo isósceles tem ângulos de base iguais. A prova se baseia em ver o triângulo de duas maneiras diferentes. No entanto, o programa gera todas as formas possíveis de ver o triângulo, nem mesmo sabendo que se trata do mesmo triângulo.

Hofstadter conclui com algumas observações metodológicas sobre o Teste de Turing . Em sua opinião, ainda é uma boa definição e ele argumenta que, ao interagir com um programa, um ser humano pode ser capaz de ter uma visão não apenas de seu comportamento, mas também de sua estrutura. No entanto, ele critica o uso que é feito dela no momento: ela encoraja o desenvolvimento de interfaces extravagantes de linguagem natural, em vez da investigação de faculdades cognitivas profundas.

Edições

Referências