Sprievodca v bludisku webových stránok

Oblasť umelej inteligencie sa prudko rozvíja, a niekedy aj celkom zábavným smerom. Spestrením programu mnohých odborných konferencií organizovaných Technickou univerzitou býva niekedy robotfutbal. Malé robotíky – škatuľky s kolieskami a so zabudovaným softvérom, sa v určenom priestore správajú ako skutoční hráči. Každý robotík dokáže rozoznať súpera, vie, ako má protivníkovi „ukradnúť“ loptu a trafiť ju do brány. Vyzerá to ako na skutočnom futbale.

Každý deň nám spríjemňuje a uľahčuje život množstvo technických vymožeností. Automatická práčka sa postará o čistotu našej bielizne, v automate na pečenie chleba na nás ráno čaká čerstvý chlieb, dômyselný vykurovací systém dokáže nastaviť optimálnu teplotu v rodinnom dome s čo najmenšími nákladmi, na šach už nepotrebujeme priateľa, stačí nám počítač... V týchto a množstve ďalších zariadení sú prvky takzvanej umelej inteligencie. Aby sme obsah tohto pojmu spoznali čo najpresnejšie, a najmä, aby sme sa zoznámili s profesiou venujúcou sa tomuto fenoménu, vybrali sme sa navštíviť Katedru kybernetiky a umelej inteligencie Fakulty elektrotechniky a informatiky Technickej univerzity v Košiciach, ktorú vedie profesor Ján Sarnovský. Menovky na dverách jednotlivých pracovísk evokujú, že táto oblasť bude výhradne mužskou záležitosťou. Po chvíli však na milé prekvapenie objavujeme aj ženské meno: odborná asistentka Kristína Machová. Neváhame a zvedaví zaklopeme na dvere.

Na úvod trochu teórie

V publikácii Podpora adaptívneho webu prostriedkami strojového učenia, ktorú sme dostali od Kristíny Machovej, aby sme sa ´dostali do obrazu´ čítame:

„Príspevok sa zameriava na riešenie problému znižovania kognitívnej záťaže používateľa internetu pomocou metód strojového učenia a prezentuje systém AWS, ktorý je navrhnutý tak, aby odporúčal internetové stránky používateľovi na základe modelu konkrétneho používateľa. Systém poskytuje aj informácie o modeloch návštevníkov na správu servera. AWS je sprievodcovský systém s off-line učením, s individuálnou adaptáciou a podporou globálnej adaptácie obsahu servera.“

To všetko sa na prvý pohľad zdalo veľmi zložité a určené len pre „učené hlavy“. Počas rozhovoru s Kristínou Machovou sme však postupne zistili, že ide o nesmierne zaujímavú vedeckú oblasť a pri preklade odborných pojmov do laického jazyka aj o celkom zrozumiteľnú. Kognitívna záťaž používateľa internetu je podľa Kristíny Machovej záťaž človeka hľadajúceho istú informáciu, ktorý sa po čase začne strácať v záplave stránok a odkazov na ďalšie stránky. So študentmi využili systém strojového učenia a vytvorili program, ktorý získava informácie o záujmoch používateľa internetu spracúvaním stránok, ktoré navštívil v  istom časovom úseku, a odporúča mu, ktoré z doteraz nenavštívených stránok by ešte mohol navštíviť.  Program akoby používateľa sprevádzal bludiskom obrovského množstva webových stránok. Tento systém však môže pomôcť aj správcovi servera, ktorý získa informáciu o záujmoch jeho používateľov. Aby vyšiel v ústrety ich požiadavkám, môže zmeniť alebo doplniť obsah servera o vyhľadávané témy.

Na ešte dôkladnejšie rozšifrovanie citovaného úryvku treba vedieť, čo si predstaviť pod pojmom umelá inteligencia.

„Pretože ešte nie sú objavené všetky tajomstvá ľudskej psychiky, je ťažké definovať aj prirodzenú ľudskú inteligenciu. My vnímame len vonkajšie prejavy ľudskej inteligencie – čo je človek schopný naučiť sa  zvládnuť. A umelá inteligencia je snaha rôznymi spôsobmi kopírovať práve prirodzenú inteligenciu človeka. Základnou črtou ľudskej inteligencie je napríklad schopnosť učiť sa. 

Podobne je súčasťou umelej inteligencie strojové učenie spolu so znalostnými systémami, ktoré zhromažďujú nejaké poznatky, ako to robí aj človek,“ približuje  problematiku Kristína Machová. „Pod umelú inteligenciu patria napríklad aj genetické algoritmy, ktorým sa na našej katedre venuje docent Marián Mach,  či neurónové siete, ktoré sú stredobodom záujmu ďalšieho kolegu profesora Petra Sinčáka. Je to tiež snaha o učenie, no podobne ako človek, teda pomocou neurónov. Našou hlavnou inšpiráciou je človek, jeho schopnosti, ktoré možno pretransformovať do inej formy, napríklad do počítačového softvéru. Ten sa vkladá do úžitkových predmetov, ktoré sú potom dokonalejšie, prípadne uľahčujú ľuďom obsluhu a ich používanie.“

Stroj sa dokáže učiť

Kristína Machová prednáša študentom dva predmety: Expertné systémy a Strojové učenie. Expertné systémy sú počítačové programy, ktoré spracúvajú príslušnú bázu znalostí. „Do pamäte počítača sa môže uložiť napríklad nejaká medicínska báza znalostí. Z nej môžu čerpať vedomosti študenti aj lekári, bez  osobného kontaktu s  expertom na danú problematiku. S expertným systémom možno viesť dialóg prostredníctvom otázok a odpovedí.“

Myšlienka strojového učenia vznikla, keď bolo na naplnenie znalostného systému ťažké získať vedomosti od experta. Vtedy niekomu napadlo, že príslušné poznatky sa dajú odvodiť z množstva pozorovaní. Každý lekár má napríklad na určenie diagnózy svoje pravidlá. A ťažkosti i symptómy pacienta môžu byť pozorovaním, ktoré môže byť súčasťou jedného cvičného príkladu. Viac pacientov – viac cvičných príkladov. Z nich  sa dajú pomocou vhodného softvéru získať pravidlá, na základe ktorých by sa dala určiť konkrétna choroba. Zjednodušene, isté symptómy naznačujú, akým ochorením môže pacient trpieť, a to v praxi uľahčí diagnostiku. Počítač sa naučí rozoznávať choroby tým, že sa do jeho pamäte poukladalo množstvo údajov o pacientoch a ich ochoreniach. Takto funguje princíp strojového učenia.“

Aplikačná sila umelej inteligencie v praxi je veľmi veľká. Podľa Kristíny Machovej nie je ďaleko čas, keď nám chladnička  ´oznámi´, aké potraviny sa v nej už minuli. V niektorých krajinách je takáto chladnička realitou už dnes. V súčasnosti sa pomocou učiacich sa algoritmov robia analýzy nákupného košíka – čo ľudia kupujú, aký tovar sa predáva dobre, ktorý sortiment treba doplniť, či ako ho v priestoroch predajne usporiadať, aby sa predávalo všetko. Na katedre sa tejto problematike, ktorá je začlenená do oblasti Dolovanie v dátach, venuje docent Ján Paralič. „Kolegovia zo skupiny docenta Tomáša Sabola  pracovali na zahraničnom projekte, ktorý mal prispieť k demokratizácii spoločnosti využitím internetu. Aby občania mohli pomocou internetu hlasovať, vyjadrovať svoje názory či  pripomienkovať prácu poslancov a podobne. Okrem projektov orientovaných na prax sa venujeme aj rozvoju teoretických poznatkov. A čo objavíme, alebo si naštudujeme v zahraničnej literatúre, hneď zakomponujeme do vyučovacieho procesu. Preto sa skladba predmetov aj ich obsah z roka na rok mení.“

Veda kontra rodina

„Niekedy si pripadám ako paralelný procesor,“ odpovedá s úsmevom Kristína Machová na otázku, ako zvláda domácnosť, starostlivosť o dve malé deti a pedagogickú aj vedeckovýskumnú činnosť. „Keď mi kypí bielizeň, tak ju ožehlím. Keď si potrebujem pripraviť referát na konferenciu, preradím pre zmenu domácnosť na druhú koľaj a sústredím sa na prezentáciu. Zatiaľ je to dosť náročné, ale deti rastú, sú čoraz samostatnejšie a mne postupne pribúda čas pre seba a moju prácu.“

K vrcholom relaxácie odbornej asistentky patrí  spánok či spoločná vychádzka s deťmi. „Pri domácich prácach si rada vypočujem nejakú peknú hudbu. Vtedy aj pookrejem, aj niečo rodine navarím. A ak sa nájde voľná chvíľka, rada si pozriem televízne dokumenty o výsledkoch najnovších vedeckých výskumov.“

Po druhej materskej dovolenke nenastupovala Kristína Machová do zamestnania s   veľmi príjemným pocitom. „Cítila som, že kolegovia sa za tie roky posunuli ďaleko dopredu, a tak som si na zvládnutie všetkých nových pracovných nástrojov softvérového charakteru určila súkromnú polročnú lehotu. A aby som mohla prednášať predmet Strojové učenie, prekladala som si materiály z angličtiny. Dalo mi to zabrať, ako každému, kto nejaký jazyk dlhšie nepoužíva, ale zvládla som to a teraz je to už omnoho ľahšie.“

Dievčat ako šafranu

Záujem žien o technické odbory sa mení. V roku 1985, keď vysokú školu končila Kristína Machová, tvorili dievčatá z celkového počtu absolventov katedry kybernetiky tretinu. „Dosť dlho sme tu mali samých chlapcov, no v súčasnom štvrtom ročníku máme už päť dievčat.“  Mení sa nielen zastúpenie dievčat, ale aj počet študentov venujúcich sa umelej inteligencii. „Ešte pred niekoľkými rokmi ich bolo v laboratóriu desať - pätnásť, teraz ich je 30 – 35 a mali sme aj ročníky s takmer 70 študentmi. Keď ich bolo menej, náš vzťah bol komornejší, boli poctivejší, nemohli sa skryť za masu a  ja som mala dosť času na to, aby som si na cvičeniach preverila ich vedomosti. Keď je ich veľa, je to trošku problém. Ale som veľmi rada, že môžem pracovať s mladými, hoci sú už iní, ako sme boli my. My sme boli akísi úctivejší k autoritám. Súčasní mladí nemajú zábrany čokoľvek sa spýtať, či vyjadrovať sa k čomukoľvek kriticky.“ Ak sa však kritizuje ohľaduplne, je to podľa Kristíny  Machovej pozitívne.

Kristína o sebe tvrdí, že na skúškach nie je na študentov prísna. Vzápätí však priznáva, že ju ťaháky, ktoré u nich objaví počas testov, dokážu poriadne vyviesť z miery. „Väčšine študentov však na známke nezáleží. Možno je to spôsobené aj tým, že sa zamestnávatelia v prvom rade zaujímajú o predchádzajúcu prax v  odbore, a nie o  študijný prospech. Preto naši študenti už počas štúdia spolupracujú s firmami, aby s odbornou praxou ľahšie získali stabilné pracovné miesto a aj aby si zlepšili finančnú situáciu. Z pohľadu vyučujúcich je však rušivé, ak sa nestihnú pripraviť na vyučovanie, lebo im horela zákazka vo firme.“

Chcela študovať medicínu

Na Katedre kybernetiky a umelej inteligencie pracuje len päť žien. Prečo sa týmto smerom vydala Kristína Machová? „Pôvodne som uvažovala o medicíne. Priťahovala ma, že by som mohla pomáhať ľuďom. Dopočula som sa však, že pri štúdiu aj v praxi vládne v tejto profesii veľká korupcia.  A ako sedemnásťročné dievča s čistou dušou som jednoducho nemohla prijať, že by som študovala a pracovala v takom prostredí. A tak som sa proti korupcii vzbúrila svojským spôsobom – vybrala som si iné odvetvie – kybernetiku na vtedajšej Elektrotechnickej fakulte Vysokej školy technickej v Košiciach. Veľkú úlohu pri mojej voľbe zohralo, že som mala veľmi rada matematiku a fyziku.“

Od tohto rozhodnutia prešli tri desaťročia a Kristína Machová je stále verná technike aj svojej katedre. Nepomýšľala niekedy na zmenu profesie?

„U mňa  nie je motivácia zmeniť povolanie silná, pretože moja práca je rôznorodá a veľmi zaujímavá. Okrem toho by to bol v súčasnej ekonomickej situácii skoro hazard, takže o tom ani neuvažujem. Radšej sústreďujem svoje sily na vedecko-výskumnú a publikačnú činnosť, aby som mohla úspešne absolvovať každé tri roky pravidelné konkurzy na pracovné miesta na našej katedre.“

Nedokážu to, čo ľudia

Nevyvinú vedci umelého človeka s umelou inteligenciou, ktorý úplne nahradí skutočného homo sapiens?

„No, takýto cieľ celkom určite tak skoro nedosiahneme. Na katedre sme sa určitý čas venovali robotike, preto viem, že dosť veľký problém je už skonštruovať stroj, ktorý by sa vedel s istotou pohybovať v priestore, teda, aby zvládol aspoň dokonalú motoriku človeka. A dosiahnuť, aby sa robot dokázal aj učiť aj sa pohybovať, aj tvorivo riešiť celé spektrum problémov rovnako ako človek, je naozaj veľmi ťažké. Samozrejme, sú programy, ktoré vedia nejakú úzko špecializovanú schopnosť človeka modelovať, napríklad hrať šach alebo prekladať texty z jedného jazyka do druhého, no nedokážu všetko to, čo človek. Voľakedy bola snaha vytvoriť všeobecného riešiteľa problémov, no neskôr sa od toho upustilo.“