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?

[email protected]

Kalajoen lukio

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


Virittäytyminen


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


Virittäytymistä


Katsaushistoriaan:

Eläimet ja koneetihmistä auttamaan


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


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


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


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


Ohjelmoidustatekoälystäoppivaantekoälyyn


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)


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)


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


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


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


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


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


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


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/


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


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


Itsenäistäpohdiskelua

Keskusteluavierustoverin

kanssa

Miten tekoäly ja koneoppiminenmuuttaa alaa, josta olen kiinnostunut


Tekoälyn vaikutustyöhön ja

opiskeluun


Tekoäly muuttamassa työtä:Automaattinen kirjastonhoitaja?


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...)


Tekoäly muuttamassa työtä:Kone autonkuljettajana?


Robottiautot tulevat

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


Tekoäly muuttamassa työtä:Kirjoittava ja piirtävä kone?


Luovat koneet

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

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


Tekoäly muuttamassa työtä:Koneellinen psykologi?


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


Tekoäly muuttamassa työtä:Koneellinen lääkäri?


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


Tekoäly muuttamassa työtä:Koneellinen hoitaja?


Robotit kehittyvät – kuinka pitkälle?

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


Tekoäly muuttamassakoulutusta ja oppimista?


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


Keskusteluavierustoverin

kanssa

Yhteiskeskustelua


Koneoppimisen hyödyntäminenon olennaista kilpailukyvyn

ylläpitämisessä


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, ...


Kiitos!

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

http://www.slideshare.net/timohonkela

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

Education

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