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第1回 AIの歴史 前編

2016-12-05 09:30:00 | 最新技術動向展開
今年度の最新技術動向展開プロジェクトはディープラーニングについてです。

つい最近では、グーグルが開発した人工知能「AlphaGo」が世界最強棋士に勝利するという快挙を上げたディープラーニング。
第1回は、そのディープラーニングに至るまでのAIの歴史について前後編に分けて説明していきます。

人間の知的活動を行う機械についてはコンピュータ誕生以前より、哲学・数学・論理学・心理学などの分野で論じられていました。
そして、1940年代に最初のコンピュータENIACが誕生した後、実現化に向けた試みが開始されました。

人工知能の概念は1947年にアラン・チューリングによって提唱されました。
そして、AI(Artificial Intelligence、人工知能)という言葉は、1956年の「人工知能に関するダートマスの夏期研究会(ダートマス会議)」にて初めて使用されました。

人工知能の研究は、人間の知能そのものを作ろうとする立場と、人間が知能を使ってすることを機械に行わせようとする立場の二つのアプローチが続けられてきています。
また、現在生き残り、成果を上げている人工知能へのアプローチは以下の3つに分類されます。

・脳科学的アプローチ
人間の脳の神経回路をモデル化することにより、コンピュータに学習能力を持たせるアプローチ。ニューラルネットワーク。
脳の中にあるニューロン(神経細胞)が、多数の他のニューロンから信号を受け取り、多数の他のニューロンへ信号を受け渡す動きをモデル化したもの。

・ルールベース・アプローチ
人間がルールを記述し、そのルールに従ってコンピュータに処理させるアプローチ。

・統計・確率論的アプローチ
データに内在する因果関係を統計的手法で分析し、その因果関係を確率として表現するアプローチ。

AI研究はこれまでに3度のブームを経験しています。
それでは、3回目である今回のブームまでの歴史を追っていきましょう。

■1950年代~ 第1次AIブーム
・パーセプトロン
コンピュータを用いた人工知能への最初のアプローチは、人間の脳の神経活動をコンピュータによって再現するという発想でした。

パーセプトロンは第1次AIブームの中心となった初歩的なニューラルネットワークです。
心理学者・計算機科学者のフランク・ローゼンブラットが1957年に考案し、1958年に論文を発表しました。
これは1943年に神経生理学者・外科医であるウォーレン・マカロックと論理学者・数学者であるウォルター・ピッツによって発表された形式ニューロンに基づいたものです。

ローゼンブラットが考案したのは2層の単純パーセプトロンでした。
入力層と出力層のみのシンプルな設計ですが、学習や予測ができることから注目を集めました。



しかし、1969年に認知科学者マービン・ミンスキーと数学者、計算機科学者、発達心理学者であるシーモア・パパートによって、単純パーセプトロンの重大な欠点が指摘されます。
それは単純パーセプトロンでは線形分離可能な問題しか解けないということでした。

線形分離可能な問題とは、グラフにプロットしたデータを直線で区切ることで真と偽に分類できる問題です。
具体的な例としては、単純パーセプトロンでは排他的論理和(XOR)を解くことが出来ません。
そして線形分離不可能な問題の方が多いということもあり、残念ながらニューラルネットワークによるアプローチは下火となってしまいました。



・ルールベースAI
また、人間の脳の模倣ではなく知的活動の再現という立場からのアプローチでは、ルールベースで記号処理を行う研究が行われていました。
ここで言う記号とは、数式やプログラミング言語、自然言語などで出てくる言葉を厳密に定義したものであり、この記号を色々な観点で処理するのが記号処理です。
応用分野としては、方程式を置換や因数分解などの数式変形を行うことで解く数式処理、定理を自動的に証明する自動推論、ソースコードを機械語に変換するコンパイラ、自然言語を別の言語に翻訳する機械翻訳などがあります。
(コンパイラなどは人工知能とは呼びませんが)

残念ながら、模倣や学習という概念がない記号処理による人工知能には「常識による推論が出来ない」という欠点があります。
記号処理では処理の対象を全て厳密に定義する必要があるのですが、ある問題を解決するためにはどこまでを処理対象(フレーム)とするべきなのかを、判断させるのが困難であるという「フレーム問題」が付きまといます。

また、この時代はコンピュータのスペックが低かったという問題もあり、現代では簡単な処理でも当時は多大な時間をかける必要がありました。
こうして、AIへの失望感が広がり、1970年代はAIの冬の時代となります。

後編へ続く。

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