Kybernetika • řec. kybernétés = kormidelník • vznik 40tá léta 20. století v Bostnu MIT • zakladatel kybernetiky Norbert Wiener ji definoval jako vědu o „řízení a komunikaci v živočichu a ve stroji“ • od roku 1946 Macy konference v New Yorku – vznikl koncepční rámec kybernetiky • práce prvních kybernetiků spjata s vojenským výzkumem – sledování a sestřelování letadel, později studium nervových mechanizmů • kybernetika se zabývá: chováním složitých, dynamických, otevřených systémů, a to systémů biologických, technických, ale i sociálních • další významná jména: John von Neumann (teorie her, vynález digitálního počítače), W.R.Ashby (formuloval jediný přírodní zákon postulovaný kybernetikou) Kybernetika • u nás: 1949 Josef Charvát v Biologických listech publikoval článek Cybernetismus, nauka o kontrole a spojeních v živé hmotě a ve strojích • Antonín Svoboda – 1950 SAPO – SAmočinný Počítač odolný poruchám • kybernetika u nás i v Sovětském svazu zakázaná jako buržoazní pavěda – chce dělníky připravit o práci • kvůli protikomunistickým náladám v USA musí odejít Tsien Hsue Sen → Čína, v r. 1954 píše knihu Technická kybernetika → šiří se do východního bloku, lze citovat • ve světě se konstituuje informatika (Computer Science): západ – zde samostatným oborem, u nás – součástí kybernetiky, stejně jako i programovací jazyky → zastřešující obor až do revoluce • dnes kybernetika splynula s teorií systémů L. Bertalanffyho Kybernetika • obory vznikající z kybernetiky: Ø neuronové sítě: 1943 – Pitts a Warren McCulloch – umělý neuron – vstup 1 a 0, 1957 – Frank Rozenblath – perceptron – používá váhy – příchozím podnětům je přidělena různá významnost Ø umělá inteligence: 1956 – John McCarthy, konference Darthmouth Colledge Ø teorie informace – odnož teorie pravděpodobnosti • pojmy zavedené kybernetikou: Ø zpětná vazba – obecný princip, jde o kruhovité uspořádání kauzálně spojených prvků. První článek (vstup) je ovlivněn prvkem posledním (výstup) → autoregulace (sebeřízení) systému. Tento proces základem udržování stabilního prostředí v organismu – homeostáze Kybernetika • zpětnovazebná smyčka představující řízení lodi: kormidelník řídí loď – když se loď odchyluje od kurzu → kormidelník určí odchylku a vrací směr otočením kormidla → odchylka lodi se zmenšuje, až se uchýlí od stanoveného kurzu na opačnou stranu → kormidelník určí novou odchylku CAPRA, Fritjof. Tkáň života. 1. vyd. Praha : Academia, 2004. ISBN 80-200-1169-2. str. 63 Kybernetika - negativní zpětná vazba (samovyrovnávající) - homeostat - pozitivní zpětná vazba (samozesilující) - lavina Ø systém – soubor organizovaných a vzájemně působících prvků, tvořících celek. Studují tři disciplíny: - teorie systémů – jednoduché systémy s jednoduchým chováním - teorie chaosu – jednoduché systémy s komplexním (chaotickým) chováním - teorie komplexnosti – složité systémy s celkově jednoduchým chováním Ø model – reprezentuje originál, slouží jako kognitivní surogát (náhražka) • zákon nutné variety (W. R. Ashby): chceme-li pomocí řízení odstranit neurčitost, pak množství neurčitosti odstraněné za jednotku času nemůže být větší, než je kapacita řídícího systému jako komunikačního kanálu Virtuální realita • pojem česky – zdánlivá, umělá skutečnost • pro porozumění pojmu je třeba si ujasnit, co je to opravdová skutečnost • realita jež nás obklopuje, přichází do našeho vědomí prostřednictvím smyslů • když vnímáme, neobtiskujeme v sobě vnější svět • dítě myslí tak jak vnímá, dospělý vnímá svět tak jak myslí – je ovlivněn svým vlastním obrazem světa, který se vytvořil během dosavadního života. Ten podmíněn kulturními tradicemi, vázán pouze na výsek skutečnosti vymezené prostorem a časem • smysly vznikly za účelem rychlé reflexe změn v prostředí, tj. kvůli ochraně života, ne kvůli úplnému poznání světa Virtuální realita • rozumové schopnosti umožnily člověku odpoutat se od smyslového vnímání. Věda se stává nástrojem poznávání rality (fyzika zprostředkovává skutečnost přesahující senzitivní schopnosti člověka) • vědecké pojetí světa je pouze hypotetické – jsou to pouze naše domněnky. I když vycházejí z určitých důkazů, nelze je nikdy dokázat (verifikovat), ale pouze vyvrátit (falsifikovat). Tj. lze spolehlivě dokázat, že něco je nepravdivé, ale nikdy ne, že je to pravdivé • Př. – představy o tom, jak vypadá vesmír Virtuální realita • Co je to virtuální realita (VR)? → stav kdy člověk zažívá přesvědčivý pocit, že se octl v jiném světě, aniž by se v něm ve skutečnosti nacházel → uživatel je oprostěn od vjemů venkovního, skutečného světa a do smyslů jsou mu dodávány podněty umělé → v projektovaném umělém světě může člověk vykazovat určitou aktivitu a uplatňovat vlastní vůli → VR je uskutečňována pomocí technických zařízení propojených s počítačem Virtuální realita • Klasická virtuální realita: • počítač + periferní zařízení: → helma se stereoskopickými brýlemi a sluchátky – snímá pohyby hlavou a aktualizuje obrázky tak rychle, že vzbuzuje pocit změny zobrazení v důsledku vlastního pohybu (počítač dopočítává, co má do brýlí promítnout) → snímače detekující prostorovou polohu uživatele → datová rukavice – snímání hmatových impulzů • počátky VR v roce 1968 – Ivan Sutherland: první display v brýlích Virtuální realita • Kvalitu iluze ovlivňují dva faktory: • kvalita zobrazení (množství hran či stínovaných povrchů, jež je spojují) • rychlost s jakou se scéna překresluje – důležitější. Zpoždění zcela ruší efekt. • Autostereoskopická technologie: → holografický obraz volně v prostoru → užití: telekonference – setkání osob na virtuálním místě → Denis Gabora – Nobelova cena za vynález holografie. Hologram = soubor všech pohledů na zobrazovaný předmět, složených do záznamovho média pomocí různě modulovaného světla → Stephen Benton – vynalezl hologram zobrazitelný viditelným světlem, přenositelný dálkově Virtuální realita → smyslové zkušenosti hodnotíme jako celek, ne jako části - pokus: 2 televize se stejnou kvalitou obrazu, ale rozdílnou kvalitou zvuku. Lidé hodnotili jako horší kvalitu obrazu tam, kde byla také horší kvalita zvuku. • Teleprezentace → spojení TV, zvukového záznamu, snímačů impulsů a dalších technických zařízení + počítače → přítomnost na dálku, složitější než VR → přenos lidského senzoria na vzdálené místo – řešení úloh na vzdáleném místě pomocí dálkového řízení → náš mozek také řídí tělo na dálku Virtuální realita • systémy virtuální reality – překročení bariéry člověk x počítač – již ne dopisování pomocí klávesnice a obrazovky. Člověk je připoután k počítači asi tak, jako řidič ke svému vozu • rozdíl: chyba v VR nemusím mít tragické následky • VR může být i reálnější než skutečnost. Např. pilota lze vystavit všem druhům neobvyklých situací, které jsou v realitě málo pravděpodobné Virtuální realita • Uplatnění virtuání reality: → projektování: netřeba stavět nákladné fyzikální modely. V případě budov lze jejich modely procházet, posoudit interiéry budovy před stavbou, testovat akustiku budov (koncertních sálů, divadel) → simulátory: výcvik řidičů (autoškoly) a pilotů letadel → lékařství: nácvik chirurgických zákroků – snížení rizik operace. Pomocí teleprezentace lze uskutečnit operace vyžadující vyjímečného odborníka či specialistu, i když tento je vzdálen mnoho kilometrů → věda a vzdělání: virtuální navštěvy míst či událostí, jež jsou předmětem výuky → zábavní průmysl: např. počítačové hry ve virtuálním světě, jichž se současně účastní hráči sedící v danou chvíli na opačných koncích planety Virtuální realita • čtenář knih ponořený do děje se ocitá jakoby v jiném světě, přitom technickým nástrojem, pomocí něhož do tohoto světa vstupuje je kniha • virtuální realita pak jen pokračováním, či prozatimním technickým vrcholem řady mediálních prostředků od knihy přes film a rozhlas až po televizi, které zprostředkovávají vstup do neskutečných světů • podle odborníků nebude VR nikdy schopna nahradit skutečnou realitu, jen se jí přiblížit Nebezpečí virtuální reality • obdobná nebezpečí jaká přináší nadužívání televize → může se stát pro děti a mládež drogou → může odvést pozornost od skutečných problémů naší planety i našich každodenních životů → může narušit rovnováhu mezi prožíváním přirozeného světa a ponorem do světa umělého, virtuálního → život je nevypočítatelný, náhodný, nejistý. VR je vypočítatelná, lze si dovolit vše možné – nabízí se jako pole jistoty a proto je pro mnohé lákadlem. Únik člověka z reality do vysněného světa. → výzva VR: znovuobjevení kouzla a krásy každodenní skutečnosti. Př. programátoři ze Silicon Valley Nanotechnologie ^• nano- = předpona vyjadřující miliardtinu základní jednotky, tj. 10^−9 • nanotechnologie – technický obor, zabývá se tvorbou a využíváním technologií v měřítku nanometrů (obvykle cca 1–100 biliontin metru). Jde tedy o pokračování v trendu miniaturizace • vizionářem oboru byl americký fyzik Richard Feynman – představil světu vizi, v níž člověk budoucnosti dokáže sestavovat neobyčejně miniaturní zařízení schopné manipulovat s jednotlivými atomy • jeho myšlenky rozpracovává dále americký fyzik K. Eric Drexler v knize „Engines of Creation“ (1986 ) a přidává požadavek, aby se jednotliví nanoboti byli schopni reprodukovat Nanotechnologie • základní princip: různým uspořádáním atomů se mohou měnit vlastnosti výsledného produktu - přerovnáním atomů v uhlí lze stvořit diamant • využití: již dnes v textilním průmyslu či medicíně, práce na materiálech vhodných k uchování informace, ale i na válečném využití • nanoroboti implantovaní do lidského těla (tzv. bioimplantáty) by mohli pomáhat imunitnímu systému, podílet se na procesech látkové výměny, provádět opravné úkony (nahrazovat poškozené tkáně) • součástí nanobotů jsou mechanické mikropočítače • možnosti nanotechnolgií nedozírné, současně zvyšují odpovědnost člověka Nanotechnologie • hrozby: → v případě napojení nanorobotů na lidský mozek nebezpečí manipulace s lidským vědomím a myšlením → schopnost replikace (rozmnožování), kterou mají pouze geny a memy, může spustit evoluci těchto strojů. Ty by pak mohli ovládnout člověka a posunout ho do druhořadového postavení Umělá inteligence • lidská inteligence - obtížně definovatelná • schopnost samostatného myšlení a řešení situací, v nichž nelze použít navyklého chování • lidská inteligence dlouho pojímána jen jako rozumové nadání x dnes tzv.emoční inteligence • otázka, zda lze vytvořit počítačové programy napodobující lidskou inteligenci • průkopník vývoje umělé inteligence (AI) A.M.Turing (1912-1954) - hlavním problémem AI je definovat přirozenou lidskou inteligenci • Turingův test – tazatel komunikuje se svým vzdáleným protějškem, neví, zda jde o člověka či počítač. Pokud tazatel není schopen ani po delší době rozlišit, zda hovořil s člověkem nebo s počítačem, pak pokud šlo o počítač, lze tento stroj označit jako inteligentní • takový rozhovor lze dnes uskutečnit pouze v určitém předem vymezeném diskurzním okruhu (frame) Umělá inteligence • pojem frame – rámec: Marvin Minsky – druh kostry či aplikační formy s mnoha volnými sloty, do kterých zapojena další informační struktura. Př. frame reprezentuje osobu → terminály pro hlavu, tělo, ruce, nohy. Frame – nástroj pro vztah mezi rámcem a terminály • pojem umělé inteligence – označení počítačových programů, pomocí nichž lze řešit velmi složité problémy • umělá inteligence – mnoho nadějných aplikací, ale i četné obavy. Nejčastější obava – neztratí lidé kontrolu nad automaty a roboty nadané umělou inteligencí? • otázky nejsou nové – řeší autoři vědeckofantastické literatury – např. Karel Čapek, Isaak Asimov, Arthur C.Clarke aj. • jádro problému – otázka, zda chování automatů vybavených AI může být nederministické, tj. předem neurčené vnitřními nebo vnějšími příčinami Umělá inteligence • dosud vytvořené programy úzce specializované • pokud přirozená lidská inteligence komplexní schopností člověka reagovat na složité podněty, vidět a posuzovat skutečnost v co nejširších souvislostech, pak žádný automat takovou schopnost nemá • otázka, zda by mohl být tento stav v budoucnu překonán, neexistují jednoznačné odpovědi: - přání vědců z humanitně a sociálně zaměřených oborů, aby automaty takovou schopnost nikdy nenabyly - přírodovědci opírají obdobné přání o znalost jedinečnosti a nenapodobitelnosti živé hmoty - člověku se nepodařilo „vyrobit“ jedinou živou buňku Umělá inteligence - oproti tomu vědci z oboru kybernetiky – neexistuje žádný důkaz, že AI nemůže překonat lidskou inteligenci - chování automatů vybavených AI může být podle nich nedeterministické – např. pokusy s robotem, který se umí přemístit z určitého místa na jiné určité místo - při opakovaném pokusu se zcela shodným záměrem se robot nepřemístí po shodné trase • AI má také rozměr etický - jde o to, aby výzkum a využití umělé inteligence bylo orientováno tak, aby se zabránilo vytváření automatů, které by se vymkly kontrole člověka a získaly nad ním nadvládu Umělá inteligence • → respekt k nepřekonatelným rozdílům mezi člověkem a automaty s vestavěnou inteligencí • automaty s AI nutné považovat za poradní a pomocné prostředky • např. programy umělé inteligence, které schopny poměrně kvalitně diagnostikovat závažná onemocnění nebo navrhovat postupy při operaci. Přitom se však konečné rozhodování ponechává kvalifikovanému konciliu zkušených lékařů • http://www.pandorabots.com/pandora/talk?botid=f5d922d97e345aa1