ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΚΟΤΗΤΑ ΜΕ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΑΦΗΓΗΣΗ

ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΚΟΤΗΤΑ ΜΕ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΑΦΗΓΗΣΗ

ΙΩΑΝΝΗΣ ΚΟΝΤΟΣ

ikontos2003@yahoo.com

ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Στην εισήγηση αυτή παρουσιάζονται πολύ συνοπτικά μερικές έρευνες Τεχνητής Νοημοσύνης αφενός σχετικές με την με την δημιουργία αφηγηματικών κειμένων ή άλλων μορφών αφήγησης όπως το θεατρικό έργο και η κινηματογραφική ταινία με εισαγωγική αναφορά στην αυτόματη επιστημονική ανακάλυψη. Οι προσπάθειες αυτές στηρίζονται στην άποψη των εμπλεκομένων επιστημόνων ότι είναι δυνατόν να μελετηθεί το φαινόμενο της δημιουργικότητας με υπολογιστικά συστήματα Τεχνητής Νοημοσύνης. Αναλύονται οι φάσεις της Επιστημονικής Ανακάλυψης όπου παράγονται αποτελέσματα όπως Ταξινόμηση, Ποιοτικοί Νόμοι, Ποσοτικοί Νόμοι, Δομικά Πρότυπα και Διαδικαστικά Πρότυπα. Η δημιουργία αφηγήσεων συνδέεται με την ανακάλυψη διαδικαστικών προτύπων που με την εξομοίωσή τους σε υπολογιστή υποστηρίζεται η μερική τουλάχιστον αυτοματοποίησή της. Τα διαδικαστικά πρότυπα στηρίζονται σε αιτιακές σχέσεις η επεξεργασία των οποίων αποτελεί τελευταία στόχο των ερευνών μας που αποσκοπεί μακροπρόθεσμα στην υλοποίηση συστήματος διαδραστικής υπολογιστικής αφήγησης.

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η έρευνα της δημιουργικότητας με υπολογιστή αναπτύχθηκε την τελευταία τριακονταετία κυρίως στο χώρο της Επιστημονικής Ανακάλυψης. Παράλληλα με την εξέλιξη αυτή έγιναν προσπάθειες για την αξιοποίηση υπολογιστών και στο χώρο της καλλιτεχνικής δημιουργίας όπως για τη δημιουργία έργων εικαστικών, μουσικής και λόγου. Στην εισήγηση αυτή θα δοθεί έμφαση στην δημιουργία με υπολογιστή αφηγηματικών έργων που κυριαρχεί ο λόγος χωρίς όμως να αποκλείεται και η χρήση εικονικού και μουσικού υλικού για τον εμπλουτισμό του αφηγηματικού έργου.

Το πέρασμα ή η ταλάντωση του εκκρεμούς από την Επιστήμη στην Αφήγηση στηρίζεται στην κυρίαρχη θέση που κατέχουν και στις δύο δραστηριότητες οι αιτιακές σχέσεις. Στην Επιστήμη οι αιτιακές σχέσεις συνδέουν πειραματικά δεδομένα από φυσικά ή ψυχολογικά φαινόμενα ενώ στην αφήγηση συνδέουν φανταστικά γεγονότα που εξηγούνται από την δομή και τις σχέσεις των ηρώων της αφήγησης και του περιβάλλοντος τους. Οι αιτιακές σχέσεις μπορούν να μελετηθούν υπολογιστικά με την αξιοποίηση προτύπων που εξομοιώνουν την συμπεριφορά των ηρώων της αφήγησης.

Η εμπλοκή των μηχανών στην δημιουργία αφηγήσεων οδηγεί τέλος στην διαδραστική αφήγηση όπου ο δέκτης (ακροατής, αναγνώστης ή θεατής) εγκαταλείπει τον παθητικό του ρόλο και αναλαμβάνει πρωτοβουλίες που επηρεάζουν την εξέλιξη της αφήγησης. Τα συστήματα διαδραστικής αφήγησης συνδυάζονται με προηγμένα συστήματα γραφικών όπως συστήματα εικονικής πραγματικότητας μπορούν να προσφέρουν μεγαλύτερη συναισθηματική εμπλοκή και αισθητική απόλαυση στον δέκτη ενός αφηγηματικού έργου τέχνης.

2. ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ

2.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η διαδικασία της επιστημονικής ανακάλυψης θεωρείται ως το υψηλότερο επίτευγμα της ανθρώπινης δημιουργικής σκέψης. Επομένως η αυτοματοποίηση με υπολογιστή της διαδικασίας αυτής θεωρείται αδύνατη από πολλούς. Εν τούτοις ορισμένοι ερευνητές της Τεχνητής Νοημοσύνης (ΤΝ) έχουν αποπειραθεί να δημιουργήσουν υπολογιστικά συστήματα που μιμούνται τον επιστήμονα κατά την διαδικασία της ανακάλυψης.

Τα μέχρι σήμερα αποτελέσματα των ερευνών της τελευταίας τριακονταετίας μας επιτρέπουν να ελπίζουμε ότι τα υπολογιστικά συστήματα ανακάλυψης θα είναι χρήσιμα τουλάχιστον για την επιτάχυνση της επιστημονικής ανακάλυψης ως εργαλεία υποστήριξής της.

2.2. ΦΑΣΕΙΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΚΑΛΥΨΗΣ

Η επιστημονική ανακάλυψη ακολουθεί συνήθως τουλάχιστον πέντε φάσεις εξέλιξης από την απλή ταξινόμηση παρατηρήσεων και πειραματικών δεδομένων έως την δημιουργία σύνθετων διαδικαστικών προτύπων που επεξηγούν τα πειραματικά δεδομένα. Η τεχνολογική κοινότητα της ΤΝ έχει εμπλακεί ενεργά και στην υποστήριξη με υπολογιστή της επιστημονικής ανακάλυψης με την δημιουργία συστημάτων που υποστηρίζουν τις διάφορες φάσεις όπως ενδεικτικά αναφέρεται παρακάτω:

ΦΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΕΧΝΗΤΗΣ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗΣ

1. Ταξινόμηση Cluster/2 AutoClass
2. Ποιοτικοί Νόμοι Glauber AM
3. Ποσοτικοί Νόμοι Bacon Fahrenheit
4. Δομικά Πρότυπα Dalton Stahl BR-3
5. Διαδικαστικά Πρότυπα Mechem Astra

2.3. ΑΝΑΛΥΣΗ ΦΑΣΕΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΚΑΛΥΨΗΣ

Ταξινόμηση
Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι : Cluster/2 και AutoClass. Τα δεδομένα για τη φάση αυτή είναι :περιγραφές αντικειμένων ή γεγονότων. Το αποτέλεσμα εκφράζεται ως μία Ιεραρχία Ταξινόμησης πολλών επιπέδων. Ιστορικά παραδείγματα είναι ταξινομήσεις που αφορούν πλανήτες, αστέρες και γαλαξίες ή οξέα, βάσεις, άλατα και μέταλλα ή φυτά και ζώα.

Ποιοτικοί Νόμοι
Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι : Glauber και AM. Τα δεδομένα για τη φάση αυτή είναι ποιοτικά δεδομένα που αφορούν σε αντικείμενα ή γεγονότα. Το αποτέλεσμα εκφράζεται με γενικές σχέσεις που ισχύουν μεταξύ κατηγοριών και προβλέπουν την μελλοντική συμπεριφορά κάποιου συστήματος. Ιστορικά παραδείγματα είναι η ποιοτική κίνηση αστέρων, χημικές αντιδράσεις και οικολογικές σχέσεις περιβαλλοντικών οντοτήτων.

Ποσοτικοί Νόμοι
Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι : Bacon και Fahrenheit. Τα δεδομένα για τη φάση αυτή είναι ποσοτικές μετρήσεις που αφορούν σε αντικείμενα ή γεγονότα. Το αποτέλεσμα εκφράζεται με αριθμητικές σχέσεις που ισχύουν μεταξύ μεταβλητών και προβλέπουν μελλοντική συμπεριφορά. Ιστορικά παραδείγματα είναι η αρχή του Αρχιμήδη, οι τρεις νόμοι της πλανητικής κίνησης και ο Νόμος των Αναλογιών στη Χημεία.

Δομικά Πρότυπα
Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι : Dalton, Stahl και BR-3. Τα δεδομένα για τη φάση αυτή είναι ποιοτικοί ή ποσοτικοί στατικοί εμπειρικοί νόμοι που περιγράφουν φαινόμενα. Το αποτέλεσμα εκφράζεται με επεξηγηματικά πρότυπα των φαινομένων με βάση στοιχεία και σχέσεις μεταξύ τους. Ιστορικά παραδείγματα είναι μοριακά πρότυπα χημικών ενώσεων, πρότυπο του γενετικού κώδικα, πρότυπα πλανητών, κομητών και αστέρων.

Διαδικαστικά Πρότυπα
Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι : Mechem και Astra. Τα δεδομένα είναι ποιοτικοί ή ποσοτικοί εμπειρικοί νόμοι που περιγράφουν δυναμικά φαινόμενα. Το αποτέλεσμα είναι επεξηγηματικά πρότυπα των φαινομένων με βάση στοιχεία και διαδικαστικές αιτιακές σχέσεις μεταξύ τους. Ιστορικά παραδείγματα είναι η κινητική θεωρία της θερμότητας, οι διαδρομές χημικών και πυρηνικών αντιδράσεων, τα πρότυπα τεκτονικής πλακών και ολίσθησης ηπείρων καθώς και τα πρότυπα φυσιολογίας του ανθρωπίνου σώματος.

Στην ψυχολογία οι αιτιακές σχέσεις αφορούν μεταξύ άλλων την σύνδεση συναισθημάτων και δράσεων ενός ατόμου ανάλογα με τον χαρακτήρα του. Η ανακάλυψη επιστημονικών θεωριών που εκφράζονται με διαδικαστικά πρότυπα και αφορούν αιτιακές σχέσεις που απορρέουν από την συμπεριφορά και τον χαρακτήρα ατόμων που επικοινωνούν συνδέεται άμεσα με την ανάπτυξη μεθόδων δημιουργικής αφήγησης.

3. ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ ΚΑΙ ΑΦΗΓΗΣΗ

3.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι αιτιακές σχέσεις συνδέονται με την αφήγηση και γι' αυτό θα παρουσιάσουμε σύντομα την εμπειρία μας στην επεξεργασία αιτιακών σχέσεων με την μέθοδό μας Τεχνητής Νοημοσύνης ARISTA. Στη συνέχεια θα θίξουμε τα κεντρικά σημεία των προσπαθειών μας για την ανάπτυξη τεχνολογίας δημιουργικής αφήγησης με υπολογιστή.

3.2. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΙΤΙΑΚΩΝ ΣΧΕΣΕΩΝ ΜΕ ΤΗΝ ΜΕΘΟΔΟ ARISTA

Έχει υλοποιηθεί ένα πειραματικό σύστημα με σκοπό την εφαρμογή της νέας μεθόδου συλλογιστικής με υπολογιστή που ονομάζεται ARISTA (Automatic Representation Independent Syllogistic Text Analysis) και που διαφέρει σημαντικά από τις καθιερωμένες μεθόδους. Η βασική διαφορά της μεθόδου ARISTA από τις καθιερωμένες μεθόδους συνίσταται στο ότι το ίδιο το κείμενο χρησιμοποιείται ως βάση δεδομένων και γνώσης και συνάγονται συμπεράσματα από το μηχανισμό συμπερασμού του συστήματος χωρίς προηγούμενη μετάφραση του κειμένου σε κάποιο τυπικό συμβολισμό παράστασης δεδομένων και γνώσης.

Η ιδέα της μεθόδου ARISTA εμφανίστηκε πρώτη φορά το 1980. Η πρώτη υλοποίηση αφορούσε την ανάλυση αφηγηματικών κειμένων. Στην πρώτη εφαρμογή σε επιστημονικά κείμενα το 1983 ερευνήθηκε η δυνατότητα απαντήσεων σε ερωτήσεις απευθείας από επιστημονικά κείμενα. Οι προτάσεις που χρησιμοποιήθηκαν ως βάση γνώσης δήλωναν γεγονότα που αφορούσαν την αιτιακή σχέση βιολογικών διαδικασιών με παράγοντες του περιβάλλοντος. Η εφαρμογή της μεθόδου για την απάντηση ερωτήσεων απευθείας από επιστημονικά κείμενα χρησιμοποιώντας συμπερασμό προτάθηκε το 1985. Η τεχνολογία ανάλυσης κειμένων έθεσε τις βάσεις για την αντιμετώπιση των προβλημάτων της σύνθεσης με απώτερο σκοπό την δημιουργική αφήγηση με υπολογιστή.

Ο Αριστοτέλης τον 4ο αιώνα π.Χ. ερεύνησε τον συλλογισμό σε φυσική γλώσσα. Ο Φρέγκε τον 19ο αιώνα υποστήριξε ότι οι συλλογισμοί ή συμπερασμοί εκφρασμένοι σε φυσική γλώσσα πρέπει να μεταφραστούν σε μια τεχνητή γλώσσα για να αναλυθούν επιτυχώς. Η ειδικά κατασκευασμένη γι' αυτό το σκοπό γλώσσα που επινόησε αργότερα ονομάστηκε "Κατηγορική Λογική". Η μέθοδος αυτή στηρίζεται στο κυρίαρχο σήμερα δόγμα ότι η φυσική γλώσσα είναι ακατάλληλη ως γλώσσα παράστασης γνώσεων. Η εργασία μας όμως βασίζεται στην ανατρεπτική υπόθεση ότι η λογική επεξεργασία κειμένων φυσικής γλώσσας με υπολογιστές είναι δυνατή χωρίς προηγούμενη μετάφραση σε τεχνητή γλώσσα.

Για τους σκοπούς της υπολογιστικής επεξεργασίας μια αιτιακή σχέση ορίζεται ως ένα ζεύγος αποτελούμενο από το προηγούμενο ή αίτιο και το επόμενο ή αιτιατό. Στη φυσική γλώσσα οι αιτιακές σχέσεις μπορεί να εκφραστούν με μια ποικιλία γλωσσικών μορφών. Τα προηγούμενα και τα επόμενα εκφράζονται ως δύο συνδεδεμένες προτάσεις ή φράσεις. Το σύστημα που υλοποιήθηκε με τη μέθοδο ARISTA καλύπτει πολλές δομές φυσικής γλώσσας για την εκφορά γνώσης αιτιακών σχέσεων και διαθέτει ένα υποσύστημα αιτιακού συμπερασμού. Η γλώσσα προγραμματισμού του συστήματος είναι η Prolog και τα προγράμματα "τρέχουν" σε προσωπικούς υπολογιστές. Περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες δίδονται στο βιβλίο μου "Τεχνητή Νοημοσύνη και Λογομηχανική" , Αθήνα, 1996, των εκδόσεων Ε. Μπένου με ανατύπωση από το Οικονομικό Πανεπιστήμιο Αθηνών το 1999 και στο κεφάλαιο με τίτλο «Τεχνητή Νοημοσύνη» που έχω γράψει για το βιβλίο «Γνωσιακή Επιστήμη η Νέα Επιστήμη του Νου των εκδόσεων Gutenberg, Αθήνα 2004 .

Η υπολογιστική επεξεργασία αιτιακών σχέσεων αποτελεί σημαντικό εργαλείο για την δημιουργία διαδραστικών αφηγήσεων και την αυτόματη δημιουργία αφηγήσεων με υπολογιστή όπως περιγράφεται συνοπτικά παρακάτω. Υπενθυμίζεται ότι η Ποιητική του Αριστοτέλη αποτελεί την πρώτη προσπάθεια συστηματικής ανάλυσης της αφήγησης και ειδικά της δραματικής. Ο σχετικός κλάδος της εοστήμης ονομάζεται σήμερα «Αφηγηματολογία» και ειδικότερα «Υπολογιστική Αφηγηματολογία» για τα θέματα που θίγονται εδώ.

3.3. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΑΦΗΓΗΣΕΩΝ ΜΕ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ

3.3.1. Είδη Αφηγήσεων και Δομές Κειμένων

Τα αφηγηματικά κείμενα μπορεί να είναι διηγήματα, δημοσιογραφικές ανταποκρίσεις ή ιστορικά κείμενα. Ένα κοινό χαρακτηριστικό των κειμένων αυτών είναι η περιγραφή μίας σειράς γεγονότων συνδεδεμένων ίσως με αιτιακές σχέσεις που αφορούν κάποιους ήρωες. Συχνά υπάρχει ενδιαφέρον των ηρώων για την επιτυχία κάποιου σκοπού.

Για την επιτυχία του σκοπού του ο ενδιαφερόμενος ήρωας ακολουθεί κάποιο σχέδιο. Αν οι σκοποί δύο ή περισσότερων ηρώων είναι αντικρουόμενοι τότε υπάρχει διαμάχη και στα σχέδια αντιστοιχούν αντισχέδια.

Η έρευνά μας αφορά στην ανάλυση και σύνθεση με υπολογιστή αφηγηματικών κεμενικών δομών. Οι δομές αυτές περιέχουν αιτιακές σχέσεις με όρους ενέργειες ή δράσεις, συναισθήματα, χαρακτήρες, επεισόδια, γνώσεις, ωφελιμότητες και διαμάχες που αφορούν τους ήρωες της αφήγησης. Επίσης αναπτύσσουμε διαδραστικά συστήματα οπτικής απεικόνισης αφηγήσεων που προετοιμάζουν το έδαφος για διαδραστικό ηλεκτρονικό μυθιστόρημα, θέατρο και κινηματογράφο.

3.3.2. Επεξεργασία Ενεργειών ή Δράσεων

Η δήλωση που αφορά κάποια δράση είναι η βασική μονάδα ενός αφηγηματικού κειμένου. Η δήλωση μπορεί να είναι ιστορική ή όχι. Αν είναι ιστορική τότε υπονοείται ότι ο ήρωας της δράσης έχει επιφέρει κάποια μεταβολή στο περιβάλλον του. Αν δεν είναι ιστορική τότε η εκτέλεσή της μπορεί να εξαρτάται από κάποια συνθήκη. Η αυτόματη δημιουργία δηλώσεων δράσεων απαιτεί τη χρήση ενός υπολογιστικού λεξικού στο οποίο αναζητούνται οι λεκτικές μορφές που εκφράζουν μια δράση. Εκτός όμως από τη δράση πρέπει να ορισθούν και οι όροι της δηλαδή ο φορέας της, τα διάφορα αντικείμενά της, τα μέσα που χρησιμοποίησε ο φορέας, ο τρόπος, ο τόπος και ο χρόνος και οι τυχόν συνθήκες υλοποίησής της.

3.3.3. Δημιουργία Οπτικών Διαδραστικών Αφηγήσεων

Εκτός από την λογική επεξεργασία αιτιακών αφηγηματικών δομών έχουμε αναπτύξει και μεθόδους για την δημιουργία οπτικών διαδραστικών αφηγήσεων που εφαρμόστηκαν σε συστήματα λόγου-εικόνας που υλοποιήσαμε. Ένα από τα συστήματα που έχουμε υλοποιήσει δέχεται Ελληνικά ως τη γλώσσα επικοινωνίας του χρήστη με το σύστημα. Το σύστημα αφορά την επικοινωνία με ένα εικονικό ήρωα που κινείται σε ένα εικονικό περιβάλλον και μπορεί να χειρίζεται διάφορα αντικείμενα του περιβάλλοντος αυτού υπακούοντας στις εντολές του χρήστη και παρουσιάζοντας το αποτέλεσμα στην οθόνη του υπολογιστή. Η επικοινωνία με τον χρήστη στηρίζεται σε ένα υπολογιστικό λεξικό που δημιουργείται αυτόματα από ένα ηλεκτρονικό λεξικό. Το σύστημα έχει τέλος την ικανότητα να μαθαίνει την ορθή ερμηνεία των εντολών εκμαιεύοντας γνώση από διάλογο με τον χρήστη. Με τον τρόπο αυτό το σύστημα μπορεί να προσαρμόζει τις αφηγήσεις που παρουσιάζει στην οθόνη στις επιθυμίες του χρήστη-δέκτη της προβαλλόμενης δράσης. Η σύνδεση του συστήματος αυτού με το σύστημα αιτιακού συμπερασμού βρίσκεται σε εξέλιξη και τα αποτελέσματα θα ανακοινωθούν μελλοντικά.