Timo Honkela: Miten tekoäly muuttaa oppimista ja työtä? Kalajoen lukio, 17.8.2016

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Timo Honkela

17.8.2016

Miten tekoäly muuttaaoppimista ja työtä?

timo.honkela@helsinki.fi

Kalajoen lukio

http://375humanistia.helsinki.fi/humanistit/timo-honkela

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Virittäytyminen

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Läsnäolo- jakeskittymisharjoitus

● Olenko läsnä, hallitsenko ajatuksesi?– Keskittymisen esteitä: ajatukset ovat muualla,

huomio kiinnittyy epäolennaisiin asioihin kutenpuhujan alkuasuun tai ääneen, itsessä elää vastustamisen tarve, tms.

● Viritämme yhdessä motivaation● Ajatelkaamme silmät suljettuna hetki

kysymyystä, mihin osaamiseen perustuu kymmenen vuoden kuluttua se, mitä teen työkseni

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Virittäytymistä

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Katsaushistoriaan:

Eläimet ja koneetihmistä auttamaan

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Esihistoriasta keskiaikaan

Eläimet apuna

KirjapainotaitoJohannesGutenberg1398-1468

https://fi.wikipedia.org/wiki/Johannes_Gutenberghttps://fi.wikipedia.org/wiki/Maanviljelyn_synty_L%C3%A4hi-id%C3%A4ss%C3%A4

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Teknologinen murros:koneiden aika

Koneet teillä,tehtaissa ja pelloilla

James Watt1736-1819

Henry Ford1863-1947

https://fi.wikipedia.org/wiki/H%C3%B6yrykone https://fi.wikipedia.org/wiki/Traktori https://fi.wikipedia.org/wiki/Henry_Ford

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tietoverkkojen ja henkilökohtaisten tietokoneiden yleistyminen

Henkilökohtaisettietokoneet

https://fi.wikipedia.org/wiki/Henkil%C3%B6kohtainen_tietokone

Apple II(1977)

Commodore64 C (1986)

https://en.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Web

Netti (internet) veppi (web)

TimBerners-

Lee1989

1960s

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Valtavat ohjelmistomassatyhteiskunnan peruspilarina

http://www.informationisbeautiful.net/visualizations/million-lines-of-code/

Ohjelmarivejä:

- Unix 1.0 ~ 10.000

- Windows 3.1 ~ 2.000.000

- Firefox ~ 10.000.000

- Facebook ~ 60.000.000

- Googlen palvelut ~2.000.000.000

Suomalaislähtöisiä:

- MySQL ~ 13.000.000

- Linux 3.1 ~ 15.000.000

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Ohjelmoidustatekoälystäoppivaantekoälyyn

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoälystä

● Pyritään mallintamaan ja matkimaan ihmisen älykkyyden ja osaamisen eri osa-alueita– Lukeminen ja kirjoittaminen

– Puhuminen ja kuunteleminen

– Päättely, tunteiden hallinta ja ongelmanratkaisu

– Aistitiedon tulkinta ja hahmontunnistus

– Oppiminen

– Luovuus

– Maailmassa pärjääminen (robotiikka)

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tietokoneet ja tekoälyihmisten keskellä?

● Koneet eivät ole ihmisiä jaihmiset eivät ole koneita

● Koneiden käyttö saattaa pakottaa ihmisiätoimimaan konemaisesti

● Niinpä ihmisen kykyjen matkiminen voiauttaa siinä, että koneiden kanssavoi toimia aiempaa luontevammin

● (Tietokoneiden käyttö on edelleen usein varsin vaikeaa)

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Perinteinen tekoäly:“Ohjelmoitua älyä”

● Aiemmin ajateltiin, että päättelyä ja ongelmanratkaisua saadaan siirrettyä koneelle kysymällä parhailta asiantuntijoilta, mitä he tietävät ja miten he päättelevät

● Tekoälyjärjestelmiä ohjelmoitiin keräämällä sääntöjä, joita kirjattiin tietokoneelle

● Esimerkkinä voi tarkastella vaikkapasairauksien tunnistamista oireista ja mittaustuloksista

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Esimerkki asiantuntijasäännöstäMYCIN-järjestelmässä 80-luvulla

Rule-Based Expert SystemsThe MYCIN Experiments of the Stanford Heuristic Programming Projecthttp://people.dbmi.columbia.edu/~ehs7001/Buchanan-Shortliffe-1984/Chapter-04.pdf

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Koneoppiminen:“Oppiva tekoäly”

● Tilastollisen koneoppimisen avulla voidaan matkia sitä– Miten ihminen oppii sääntöjä esimerkkien avulla,

tai

– Miten ihminen kerää intuitiivista tietoa hermoverkkojensa rakenteisiin

Kielellinen,sääntömuotoinen tieto

Intuitio,kokemusperäinen tieto

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoälyn kehittäminen lisääymmärrystä ihmismielestä

● Tekoäly- ja hermoverkkotutkija ymmärtäähyvin, miksi “kannettu vesi ei kaivossa pysy”

● On myös selvää, miksi kokenut ihminen ratkoo ongelmia yleensä paremmin kuin pelkästään “kirjanoppinut”; parasta on yhdistelmä taustatietoa ja kokemusta

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Esimerkki keinotekoisesta hermoverkosta japieni osa ihmisen aivojen hermoverkosta

http://arxiv.org/pdf/1507.02672v1.pdf

Rasmus, Valpola,Honkala. Berglund, Raiko

https://en.wikipedia.org/wiki/Biological_neural_network

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tietokoneiden ohjelmoinnistaoppiviin koneisiin

● Suomi on ollut yksi edelläkävijä koneoppimisen ja erityisestä keinotekoisten neuroverkkojen alueella

● Uranuurtaja on ollut akateemikko Teuvo Kohonen, joka muotoili vuonna 1981 maailmanmenestyksen saavuttaneen itseorganisoiva kartta (Self-Organizing Map, SOM) -menetelmänsä, joka on samalla erinomainen malli aivokuoren järjestäytymisestä

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Koneoppiminen ja tiedon louhinta

● Tilastollisen koneoppimisen avulla matkitaan ihmisen oppimista

● Kone käy läpi sille annettuja esimerkkejä● Annetun datan perusteella kone oppii

esimerkiksi luokittelemaan, järjestämään, ryhmittelemään, hahmottamaan, käsitteistämään tai laittamaan paremmuusjärjestykseen erilaisia tietoalkioita

http://www.tynka.fi/

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Koneille opetetaan kieltä

Koneet oppivat kieltä● Perinteisesti koneet on pyritty saamaan

“kielitaitoisiksi” kirjoittamalla kielen sääntöjä koneen ymmärtämään muotoon

● Tämän on kuitenkin osoittautunut ongelmalliseksi

● Nykyisin hyödynnetään koneoppimismenetelmiä

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Sanojen suhteetpaljastuvat niiden käytöstä

● Kun käytettävissä on suuria tekstiaineistoja,mielivaltaisen kielen sanojen välisiä suhteita voidaan selvittää tilastollisesti

● Perusidea on se, että kahta sanaa käytetään tyypillisesti samaan tapaan (samanlaisessa lauseyhteydessä), jos niiden merkitykset ja/tai kieliopillinen rooli on samankaltainen

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Itsenäistäpohdiskelua

Keskusteluavierustoverin

kanssa

Miten tekoäly ja koneoppiminenmuuttaa alaa, josta olen kiinnostunut

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoälyn vaikutustyöhön ja

opiskeluun

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoäly muuttamassa työtä:Automaattinen kirjastonhoitaja?

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoäly ja koneoppiminenkirjastossa

● Automaattinen asiasanoitus● Dokumenttien automaattinen luokittelu● Kunkin dokumentin sijoittaminen yhteen tai

usempaan luokkaan; ehkä erilaisilla jäsenyysasteilla

● Dokumenttien ryhmittelyluokittelun sijaan tai lisäksi

● Virtuaalinenkirjasto

WEBSOM: Honkela, Kaski,Kohonen, Lagus (1996...)

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoäly muuttamassa työtä:Kone autonkuljettajana?

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Robottiautot tulevat

https://fi.wikipedia.org/wiki/Google_driverless_car https://fi.wikipedia.org/wiki/Robottiauto

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoäly muuttamassa työtä:Kirjoittava ja piirtävä kone?

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Luovat koneet

http://deepdreamgenerator.comhttps://www.cs.helsinki.fi/en/story/82156/brain-poetry

Toivonen, Toivanen, Kantosalo,Xiao, Kantosalo, Valitutti, Gross et al.

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoäly muuttamassa työtä:Koneellinen psykologi?

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tunteita analysoivat koneet

● Koneita voidaan tiedon ja järjen sisältöjen lisäksi yhä lisääntyvässä määrin käyttää myös tunteiden analysointiin

● Nykyään on suosittua tehdä ns. sentimenttianalyysia esimerkiksi asiakaspalautteen selvittämiseen: mistä tuotteista tai palveluista asiakkaat ovat olleet tyytyväisiä, vihaisia, tms?

● Tunteiden maailmaa voi mallintaailmiöiden taustojen, dynamiikan ja keskinäisten tekijöiden näkökulmasta

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoäly muuttamassa työtä:Koneellinen lääkäri?

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Lääketiede ja hyvinvointi

● Lääketieteessä suuret tietoaineistot ja koneoppimismenetelmät mahdollistavat aiempaa tarkemmat ja nopeammat diagnoosit ja koneen antamat yksilölliset hoitosuositukset

● Elintapojen ja hoitojen vaikutuksia voidaan tutkia aiempaa tarkemmin ottaen huomioon jopa tuhansia tekijöitä

● Elintapojen vaikutusten selvittäminen ja niiden suhde geeniperimään voi parhaimmillaan estää joitakin sairauksia puhkeamasta

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoäly muuttamassa työtä:Koneellinen hoitaja?

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Robotit kehittyvät – kuinka pitkälle?

https://en.wikipedia.org/wiki/Robot_%26_Frank https://en.wikipedia.org/wiki/Robot-assisted_surgery

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Tekoäly muuttamassakoulutusta ja oppimista?

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Koulutuksen ja oppimisen muutos

● Tieverkkojen ja -haun ansiosta monenlainen tieto on helposti saavutettavissamme

● Ulkoa oppimisen merkitys on dramaattisesti vähentynyt

● On edelleen tärkeää ymmärtää käsitteitä, asioiden välisiä suhteita ja soveltaa tietoa

● Näyttää myös siltä, että erikoistuminen on entistä tärkeämpää

● Ajatus kannattaa myös uhrata sille,miten ihminen ja kone tekevätyhteistyötä

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Keskusteluavierustoverin

kanssa

Yhteiskeskustelua

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Koneoppimisen hyödyntäminenon olennaista kilpailukyvyn

ylläpitämisessä

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Miten käy, jos emmehyödynnä koneita (koneoppimista)

nykyistä paremmin?

https://www.pinterest.com/pin/509680882801748515/

Emme pärjää kilpailussajunaan käyttävälle

kilpailijallemme, vaikkaannamme hevosillevähemmän kauraa,

ratsastajille pienempääpalkkaa, …

… tuotammehalvempaaenergiaa,karsimme

kustannuksia,pienennämmetyöntekijöidenpalkkoja, ...

Timo Honkela, 17.8.2016, Kalajoen lukio

Kiitos!

http://375humanistia.helsinki.fi/humanistit/timo-honkela

http://www.slideshare.net/timohonkela

https://www.youtube.com/watch?v=UXwkGPMMZdk