Trzy projekty,Trzy projekty,które zmienią światktóre zmienią świat

Trzy projekty,Trzy projekty,które zmienią światktóre zmienią świat

Włodzisław DuchWłodzisław Duch

Katedra Informatyki Stosowanej Katedra Informatyki Stosowanej

UMK ToruńUMK Toruń

School of Computer Engineering, School of Computer Engineering,

NTU SingaporeNTU Singapore

Google: DuchGoogle: Duch

http://www.phys.uni.torun.pl/~duchhttp://www.phys.uni.torun.pl/~duch

Zabawki kognitywneZabawki kognitywneZabawki kognitywneZabawki kognitywne

• W 1900 średnia długość życia to 45 lat, W 1900 średnia długość życia to 45 lat, wiek wcześniej 35 lat.wiek wcześniej 35 lat.Królowa Anna Stuart miała 18 dzieci,Królowa Anna Stuart miała 18 dzieci,tylko jedno dożyło do 11 roku, mąż zmarł w tylko jedno dożyło do 11 roku, mąż zmarł w wieku 25 lat a ona sama 37. wieku 25 lat a ona sama 37.

• Nie było czasu na dzieciństwo, nie było zabawek.Nie było czasu na dzieciństwo, nie było zabawek.• Dzieci rodziło się dużo, wysyłało się je na wieśDzieci rodziło się dużo, wysyłało się je na wieś..

Niewiele przeżywało, rzadko miały kontakt z rodzicami.Niewiele przeżywało, rzadko miały kontakt z rodzicami.

• Efekt Jamesa R. Flynna: średni iloraz inteligencji Efekt Jamesa R. Flynna: średni iloraz inteligencji rośnie we wszystkich krajach początku XX w !rośnie we wszystkich krajach początku XX w !100 punktów IQ to średnia dla populacji. 100 punktów IQ to średnia dla populacji. W zależności od testów co pokolenie (20 lat)W zależności od testów co pokolenie (20 lat)wartość ta rośnie od 7-15 punktów!wartość ta rośnie od 7-15 punktów!

• Dlaczego? Złożone środowisko? Odżywianie? Dlaczego? Złożone środowisko? Odżywianie? A może lepsze dzieciństwo i rozwój mózgu? A może lepsze dzieciństwo i rozwój mózgu?

Jak wpłynąć na rozwój mózgu?Jak wpłynąć na rozwój mózgu?Jak wpłynąć na rozwój mózgu?Jak wpłynąć na rozwój mózgu?

• GenyGeny: : ważne, ale określają tylko górny pułap, pełny ważne, ale określają tylko górny pułap, pełny potencjał rozwojowy prawie nigdy nie udaje się osiągnąć.potencjał rozwojowy prawie nigdy nie udaje się osiągnąć.

• Wyzwanie dla inżynierii biomedycznej: wspomóc normalne procesy Wyzwanie dla inżynierii biomedycznej: wspomóc normalne procesy rozwojowe, wcześnie wykryć i zlikwidować problemy związane z rozwojowe, wcześnie wykryć i zlikwidować problemy związane z rozwojem poznawczym, takie jak dysleksja. rozwojem poznawczym, takie jak dysleksja.

• Zasada ogólnaZasada ogólna: : dorastanie = specjalizacja, ograniczanie dorastanie = specjalizacja, ograniczanie możliwości i wzrost kompetencji w wybranych obszarach.możliwości i wzrost kompetencji w wybranych obszarach.

• Maksymalna liczba neuronówMaksymalna liczba neuronów: 1-2 : 1-2 miesięcy przed narodzinamimiesięcy przed narodzinami, , chociaż mózg niemowlęcia ma tylkochociaż mózg niemowlęcia ma tylko ¼ ¼ ostatecznej objętościostatecznej objętości. . Geny nie mogą dokładnie określić, jak ma się rozwijać mózg, wiec Geny nie mogą dokładnie określić, jak ma się rozwijać mózg, wiec powstaje za wiele a potem niepotrzebne umierają powstaje za wiele a potem niepotrzebne umierają ((apoptozaapoptoza))..

• Dlaczego niepotrzebne? Jak wpłynąć na optymalny rozwój?Dlaczego niepotrzebne? Jak wpłynąć na optymalny rozwój?

KomunikacjaKomunikacjaKomunikacjaKomunikacja• Rozwój możliwości skojarzeniowych mózgu wyprzedza rozwój Rozwój możliwości skojarzeniowych mózgu wyprzedza rozwój

zdolności percepcyjnych i ruchowych – niemowlęta nie potrafią zdolności percepcyjnych i ruchowych – niemowlęta nie potrafią się porozumiewać, pokazać swojego zainteresowaniasię porozumiewać, pokazać swojego zainteresowania..

• Badanie częstości i siły ssania smoczka jest podstawową metodą Badanie częstości i siły ssania smoczka jest podstawową metodą testowania w psychologii rozwojowejtestowania w psychologii rozwojowej. .

• W W US US wydano patent na używanie języka migowego do wydano patent na używanie języka migowego do porozumiewania się z niemowlętami! porozumiewania się z niemowlętami!

• Zalecenia psychologów rozwojowych: stymulacja jeszcze w łonie, Zalecenia psychologów rozwojowych: stymulacja jeszcze w łonie, np. wibracje muzyczne, lub np. wibracje muzyczne, lub BabyPlus™ “enhanced heartbeat”.

• Piosenki dziecięce w obcych językach, kołysanki, wpływają na Piosenki dziecięce w obcych językach, kołysanki, wpływają na rozwój mowy i zdolności językowe, ale dość słaborozwój mowy i zdolności językowe, ale dość słabo..

• Uczenie pasywne jest mało efektywne, nie da się tak nauczyć Uczenie pasywne jest mało efektywne, nie da się tak nauczyć chodzenia; jak można „słuchać aktywnie”?chodzenia; jak można „słuchać aktywnie”?

Wczesna percepcja mowyWczesna percepcja mowyWczesna percepcja mowyWczesna percepcja mowy

• Percepcja mowy oparta jest na sylabachPercepcja mowy oparta jest na sylabach, , kombinacji kombinacji podstawowych fonemówpodstawowych fonemów; 2-; 2-miesięczne oseski rozpoznają sylabymiesięczne oseski rozpoznają sylaby. .

• Istnieje około Istnieje około 6800 6800 językówjęzyków, , ale tylko ale tylko 800 800 fonemówfonemów.. Czemu Czemu mamy problemy z wymową chińskiego czy angielskiego?mamy problemy z wymową chińskiego czy angielskiego?

• Zdolność do słyszenia kontrastów fonetycznych jest wrodzonaZdolność do słyszenia kontrastów fonetycznych jest wrodzona, 6, 6--miesięczne dzieckomiesięczne dziecko nauczy się dowolnego językanauczy się dowolnego języka..

• W W 5 5 miesiącu dzieci odróżniają samogłoski niezależnie od miesiącu dzieci odróżniają samogłoski niezależnie od wymowy (rys: koreański-francuski)wymowy (rys: koreański-francuski). .

• Wczesna specjalizacja: po Wczesna specjalizacja: po 10 10 miesiącu życia zdolność do miesiącu życia zdolność do odróżniania kontrastów w językach, których dziecko odróżniania kontrastów w językach, których dziecko nie słyszy na codziennie gwałtownie zanikanie słyszy na codziennie gwałtownie zanika..

• Istnieje pozytywna korelacja pomiędzy IQ a liczbą Istnieje pozytywna korelacja pomiędzy IQ a liczbą poznanych języków. Nawetpoznanych języków. Nawet proste kontrastyproste kontrasty /ra/-/la/ /ra/-/la/ są trudne dla Japończyków, są trudne dla Japończyków, /vi/-/bi/ /vi/-/bi/ dla Hiszpanówdla Hiszpanów, /s/-/th/ , /s/-/th/ dla dla większości narodów nie mówiący po angielskuwiększości narodów nie mówiący po angielsku. .

ZabawkaZabawkaZabawkaZabawka• Zachęca do pamiętania kontrastów fonetycznych, nie

tylko zabawy z bablaniem (wokalizą).

• Niemowlę nie potrafi powtarzać słyszanych fonemów, rozwój i kontrola aparatu głosowego jest wolniejsza niż percepcji.

• Zabawka produkuje ciągi sylab ... ra-ra-ra-ra-la-la-la-la ... Jeśli niemowlę zauważy kontrast fonetyczny to należy je nagrodzić światełkami lub melodyjką.

• Uczenie aktywne: zabawka angażuje niemowlę w wymianę informacji. Kluczowy problem: jak mierzyć reakcję dziecka?

• Zmiana sposobu wokalizacji? Cisza/wokalizacja, sam/spółgłoska?Lepiej – smoczek telemetryczny.

PatentyPatentyPatentyPatenty

• Wiele patentów dotyczących uczenia się języków, ale Wiele patentów dotyczących uczenia się języków, ale dla dzieci powyżej 4 roku życia, z wideo i klawiaturamidla dzieci powyżej 4 roku życia, z wideo i klawiaturami..

• Zabawka kognitywna może być wyspecjalizowana w kilku Zabawka kognitywna może być wyspecjalizowana w kilku językach, których kontrasty fonetyczne chcemy nauczyć.językach, których kontrasty fonetyczne chcemy nauczyć.Można tworzyć zabawki dla rozwoju słuchu muzycznego, Można tworzyć zabawki dla rozwoju słuchu muzycznego, percepcji kolorów, pamięci asocjacyjnej i roboczej, które mają percepcji kolorów, pamięci asocjacyjnej i roboczej, które mają wpływ na ogólną inteligencję.wpływ na ogólną inteligencję.

• Mój wniosek patentowy z Mój wniosek patentowy z 19971997, przyznany w 2002 r., przyznany w 2002 r.„Układ aktywnego stymulatora ośrodków mowy, zwłaszcza „Układ aktywnego stymulatora ośrodków mowy, zwłaszcza niemowląt i dzieci.” Niestety robienie takich badań nie jest łatwe.niemowląt i dzieci.” Niestety robienie takich badań nie jest łatwe.

• Wnioski w Children’s Hospital Medical Foundation, Cincinnati, Wnioski w Children’s Hospital Medical Foundation, Cincinnati, Ohio, na smoczek telemetryczny i różne zabawki kognitywne.Ohio, na smoczek telemetryczny i różne zabawki kognitywne.

Wyobraźmy sobie ...Wyobraźmy sobie ...Wyobraźmy sobie ...Wyobraźmy sobie ...

• Świat, w którym wszyscy mogą się porozumiewać Świat, w którym wszyscy mogą się porozumiewać bez problemów i każdy może się nauczyć dowolnego językabez problemów i każdy może się nauczyć dowolnego języka..

• Świat w którym większość nieprawidłowości rozwojowych da się Świat w którym większość nieprawidłowości rozwojowych da się wyeliminować na wczesnym etapie rozwoju poprzez zabawęwyeliminować na wczesnym etapie rozwoju poprzez zabawę..

• Świat bogatszy w doznania zmysłowe; słuch absolutny ma teraz Świat bogatszy w doznania zmysłowe; słuch absolutny ma teraz tylko jedna osoba na tylko jedna osoba na 10.00010.000, a mogą mieć prawie wszystkie, a mogą mieć prawie wszystkie..

• Świat w którym potencjał każdego dziecka da się w pełni Świat w którym potencjał każdego dziecka da się w pełni rozwinąć; zabawka nie zastąpi matki ale i matka zabawkirozwinąć; zabawka nie zastąpi matki ale i matka zabawki ... ...

• Wystarczy zacząć kształtować młody mózg dostatecznie Wystarczy zacząć kształtować młody mózg dostatecznie wcześnie, bez wysiłku, w naturalny sposóbwcześnie, bez wysiłku, w naturalny sposób. .

• Percepcja mowy to tylko pierwszy krokPercepcja mowy to tylko pierwszy krok. .

Projekt drugi: symulacja mózguProjekt drugi: symulacja mózguProjekt drugi: symulacja mózguProjekt drugi: symulacja mózgu

• Nie rozumiemy wszystkich szczegółów lotu ptaków, ale potrafimy Nie rozumiemy wszystkich szczegółów lotu ptaków, ale potrafimy budować samoloty; czy to samo da się zrobić z mózgami?budować samoloty; czy to samo da się zrobić z mózgami?

• Komplikacja mózgu: 10 mld neuronów i 100 trylionów połączeń.Komplikacja mózgu: 10 mld neuronów i 100 trylionów połączeń.Taka złożoność będzie osiągalna w symulacjach za parę lat!Taka złożoność będzie osiągalna w symulacjach za parę lat!

• Wiemy dostatecznie dużo by zbudować symulator głównych Wiemy dostatecznie dużo by zbudować symulator głównych struktur mózgu, rozwijanego przez interakcję z otoczeniem, struktur mózgu, rozwijanego przez interakcję z otoczeniem, uwzględniającego szczegóły neurobiologiczne w odpowiednio uwzględniającego szczegóły neurobiologiczne w odpowiednio uproszczony sposób. uproszczony sposób.

• Cel: autonomiczny robot, zrozumienie jak wyższe czynności Cel: autonomiczny robot, zrozumienie jak wyższe czynności poznawcze powstają z prostszych procesów, jak rozwija się poznawcze powstają z prostszych procesów, jak rozwija się język, platforma integrująca wiedzę o procesach kognitywnych.język, platforma integrująca wiedzę o procesach kognitywnych.

• ABACCUS: ABACCUS: Artificial Brain Architecture and Cognitive Control Artificial Brain Architecture and Cognitive Control Understanding SystemUnderstanding System, złożony we wrześniu do 6PR UE, z , złożony we wrześniu do 6PR UE, z udziałem 7 grup z W. Brytanii, Niemiec, Włoch, Grecji i naszej.udziałem 7 grup z W. Brytanii, Niemiec, Włoch, Grecji i naszej.

Projekt trzeci: HITProjekt trzeci: HITProjekt trzeci: HITProjekt trzeci: HIT• HIT = Humanized InTerfaces, czyli naturalne interfejsyHIT = Humanized InTerfaces, czyli naturalne interfejsy

w komputerach i telefonach.w komputerach i telefonach.

• Cel daleki: budowa sztucznego umysłu, czyli systemuCel daleki: budowa sztucznego umysłu, czyli systemuz którym będziemy mogli mieć podobne relacje jak z ludźmi. z którym będziemy mogli mieć podobne relacje jak z ludźmi.

• Cel bliski: integracja wielu technologii, stworzenie modularnej Cel bliski: integracja wielu technologii, stworzenie modularnej platformy dla HIT, składającej się z mówiącej głowy, syntezy platformy dla HIT, składającej się z mówiącej głowy, syntezy mowy, kontroli zachowania, wyrazu twarzy, gestów, percepcji mowy, kontroli zachowania, wyrazu twarzy, gestów, percepcji słuchowej, wzrokowej, rozpoznawania mowy, lokalizacji słuchowej, wzrokowej, rozpoznawania mowy, lokalizacji obiektów, rozpoznawania osób po głosie i twarzy, dostępu do baz obiektów, rozpoznawania osób po głosie i twarzy, dostępu do baz danych i informacji z Internetu, pamięci i kojarzenia faktów.danych i informacji z Internetu, pamięci i kojarzenia faktów.

• Liczne zastosowania, ale wąsko określone, nie uniwersalna AI.Liczne zastosowania, ale wąsko określone, nie uniwersalna AI.• Wielki rynek programów dla urządzeń przenośnych, bez Wielki rynek programów dla urządzeń przenośnych, bez

klawiatury, które mają zbyt wiele możliwości by je wykorzystać.klawiatury, które mają zbyt wiele możliwości by je wykorzystać.• Na razie mam w projekcie 16 osób z NTU, ponad 4Mzł.Na razie mam w projekcie 16 osób z NTU, ponad 4Mzł.

HIT: HIT: nasza platformanasza platforma

Ogólny schematOgólny schemat::

funkcje podstawowefunkcje podstawowe: : synteza i rozpoznawanie synteza i rozpoznawanie mowy w ograniczonym mowy w ograniczonym , , zakresie, grafikazakresie, grafika, , proste proste f. językowe f. językowe (NLP) (NLP) + + funkcje rozszerzonefunkcje rozszerzone::percepcjapercepcja, , poznawczepoznawcze, , afektywneafektywne,,behawioralne, behawioralne, wyspecjalizowani agenciwyspecjalizowani agenci..

WyzwanieWyzwanie: : zbudować modularną platformę na zbudować modularną platformę na PC, PC, z głową z głową 3D, 3D, funkcjami funkcjami percepcyjnymi, kontrolą zachowaniapercepcyjnymi, kontrolą zachowania, , funkcjami kognitywnymi i funkcjami kognitywnymi i afektywnymiafektywnymi, , przenieść ją telefony/usługi siecioweprzenieść ją telefony/usługi sieciowe..Integracja wielu istniejących projektów dotyczących AI, analizy sygnałówIntegracja wielu istniejących projektów dotyczących AI, analizy sygnałów, , komputerowej wizjikomputerowej wizji, , treści semantycznych multimediów itdtreści semantycznych multimediów itd; ; współpraca z współpraca z przemysłemprzemysłem, , silna konkurencja ze strony Microsoft, Intel, projektów UEsilna konkurencja ze strony Microsoft, Intel, projektów UE. .

Natural input modules

Cognitive functions

Affectivefunctions

Web/text/databases interface

Behavior control

Control of devices

Graphicaltalking head

Text to speechNLP

functions

Specializedagents

Gry słowneGry słowneGry słowneGry słowne• Gry komputerowe angażują głównie zdolności Gry komputerowe angażują głównie zdolności

percepcyjno-ruchowe, w przeszłości to mowa i grypercepcyjno-ruchowe, w przeszłości to mowa i grysłowne stanowiły podstawę rozwoju.słowne stanowiły podstawę rozwoju.

• Dialog z użytkownikiem: o co mu chodzi? Trzeba zadawać Dialog z użytkownikiem: o co mu chodzi? Trzeba zadawać pytania by sprecyzować dokładnie, co rozmówca ma na myśli.pytania by sprecyzować dokładnie, co rozmówca ma na myśli.

• Gra w 20 pytań: pomyśl o czymś, a ja zgadnę. Gra w 20 pytań: pomyśl o czymś, a ja zgadnę. Czy to zwierzę, roślina, minerał czy coś innego? Czy to zwierzę, roślina, minerał czy coś innego?

• Jak zadawać inteligentne pytania? Gra w 20 pytań to kolejne Jak zadawać inteligentne pytania? Gra w 20 pytań to kolejne wyzwanie dla AI, chcemy zrobić światowe mistrzostwa.wyzwanie dla AI, chcemy zrobić światowe mistrzostwa.

• Mamy już mówiącą głowę, z którą można pograć. Można też Mamy już mówiącą głowę, z którą można pograć. Można też kupić zabawkę z grą w 20 pytań, ale bez HIT. kupić zabawkę z grą w 20 pytań, ale bez HIT.

• Planujemy wiele zastosowań w grach edukacyjnych.Planujemy wiele zastosowań w grach edukacyjnych.

3 projekty, 3 kontynenty3 projekty, 3 kontynenty3 projekty, 3 kontynenty3 projekty, 3 kontynenty