SOAR (когнитивная архитектура)

SOAR — это когнитивная архитектура, разработанная Алленом Ньюэллом, Джоном Лэрдом и Полом Розенблумом. Она представляет собой многофункциональную платформу, которая имитирует принципы когнитивных операций. Модель SOAR определяет ключевые этапы переходных процессов в любой системе.

В соответствии с ней, процесс решения задачи включает в себя несколько этапов:

  1. Определение состояния — понимание текущей ситуации.
  2. Выбор операторов — определение действий, которые могут изменить состояние.
  3. Переход через состояния — последовательное движение от одного состояния к другому.
  4. Достижение результата — финальная цель, которую стремятся достичь.

Название SOAR происходит от базового цикла: текущее состояние, оператор (действие) и результат.

История создания

Теоретические основы

Когнитивная архитектура SOAR была создана в начале 1980-х годов в рамках исследований по решению проблем и общему интеллекту в Университете Карнеги-Меллон. Проект вели Джон Лэрд, Аллен Ньюэлл и Пол Розенблум. В основе SOAR лежит гипотеза проблемного пространства, описанная в книге Аллена Ньюэлла «Единые теории познания[1]». Эта гипотеза восходит к одной из первых созданных систем искусственного интеллекта — логической теории Ньюэлла, Саймона и Шоу, впервые представленной в 1955 году.

В работе «SOAR: An Architecture for General Intelligence[2]» авторы описывают SOAR как реализованное предложение для архитектуры, способной к общему интеллектуальному поведению. Цель работы — обеспечить структуру, которая позволит системе выполнять полный спектр когнитивных задач, использовать все методы решения проблем и представления, подходящие для этих задач, и учиться на всех аспектах этих задач.

В книге «The Soar Cognitive Architecture[3]» автор даёт полное представление о SOAR с теоретической и практической точек зрения, описывает фундаментальные аспекты и новые компоненты. В книге описываются детали памяти и процессов SOAR, демонстрируются отдельные компоненты, их работа в комбинации и применение в реальном мире.

Этапы развития концепции

  • Первое крупномасштабное приложение SOAR — R1-SOAR. Его разработал Пол Розенблум на основе экспертной системы R1 (XCON), которую Джон Макдермотт создал для настройки компьютеров DEC. R1-Soar продемонстрировал способность Soar масштабироваться до задач среднего размера, использовать иерархическую декомпозицию и планирование задач.
  • NTD-SOAR — симуляция директора по тестам NASA, который координировал подготовку космического шаттла NASA перед запуском. Это была интегрированная когнитивная модель, которая включала множество различных сложных когнитивных возможностей, включая обработку естественного языка, внимание и визуальный поиск, а также решение проблем.
  • Использование SOAR для симуляции виртуальных людей. Так, в Институте творческих технологий при Университете Южной Калифорнии с помощью SOAR создали виртуальный мир, в котором виртуальные люди поддерживают диалоги и сотрудничество.
  • Применение SOAR в робототехнике. Например, в 1991 году реализовали Robo-Soar для управления рукой робота Puma.

Основные концепции

Ключевые концепции когнитивной архитектуры SOAR включают:

  • Использование продукционных правил для представления знаний. Эти правила указывают условия, при которых следует принимать действия, и хранятся в долговременной памяти, активируясь в зависимости от ситуации.
  • Динамическая рабочая память, которая хранит текущее состояние и результаты последних вычислений. Она постоянно изменяется по мере обработки новой информации и отбрасывания старой.
  • Механизм обучения на основе процесса группирование (чанкинг), при котором система создаёт новые правила на основе опыта.  
  • Обработка неопределённости и принятие решений в условиях неопределённости с помощью процесса, называемого теоретическим рассуждением о принятии решений.

Применение

Когнитивная архитектура SOAR используется для создания интеллектуальных агентов в различных областях.

Создание игровых агентов искусственного интеллекта

SOAR использовался для разработки агентов для таких игр, как StarCraft, Quake II, Descent 3, Unreal Tournament и Minecraft. Они поддерживают такие возможности, как пространственное мышление, стратегия в реальном времени и предвидение противника.

Управление роботизированными приложениями

С помощью SOAR создано множество различных роботизированных приложений, от мобильных роботов до гуманоидных сервисных роботов, управляемых роботов-мулов и беспилотных подводных аппаратов.

Моделирование поведения человека

SOAR использовался для разработки агентов, которые демонстрируют различные аспекты человеческого поведения. Например, агент TAC-Air-Soar моделировал пилотов истребителей в военных учениях, в которых применялись сценарии воздушных боёв.

Критика

Критика когнитивной архитектуры SOAR связана с тем, что в ней отсутствуют некоторые важные возможности, которые есть у человека. В ответ на эту критику SOAR расширяли, добавляя новые механизмы обучения и долгосрочную память, а также новые формы несимвольной обработки. Некоторые факторы, которые вызывали трудности при использовании SOAR:

  • Необходимость предварительных знаний о возможных структурах, которые могут существовать в рабочей памяти.
  • Необходимость прерывания текущей обработки задачи для создания тупика, в котором механизм обучения может усвоить соответствующие правила.
  • Ограничение обобщённости усвоенных знаний из-за того, что знания закодированы в правилах, и для их извлечения требуется точное соответствие.

См. также

Литература и источники

  1. ↑ Unified Theories of Cognition
  2. ↑ Лэрд, Дж., Розенблум, П. Soar: An architecture for general intelligence (англ.) // In Proceedings of the National Conference on Artificial Intelligence. — 1987.
  3. ↑ Розенблум, П., Лэрд, Дж. The Soar Cognitive Architecture (англ.) // MIT Press. — 2007. — doi:10.7551/MITPRESS/7688.001.0001.
Эта статья взята у (из) Wikipedia. Текст лицензируется по Creative Commons - Attribution - Sharealike. К медиа файлам могут применятся дополнительные условия.