Herbert A. Simon & Allen Newell – A mesterséges intelligencia hajnalának úttörői
Korai évek
Herbert Alexander Simon 1916. június 15-én született a Wisconsin állambeli Milwaukee-ban, míg társa, Allen Newell 1927. március 19-én San Franciscóban látta meg a napvilágot. Simon korán megmutatkozó érdeklődése a pszichológia iránt már középiskolás korában megmutatkozott, míg Newell a technológia és a repülés iránti szenvedélyét építette be későbbi munkásságába. Mindketten a Carnegie Mellon Egyetemen (akkori nevén Carnegie Institute of Technology) találtak egymásra, ami az amerikai tudományos élet egyik legfontosabb központja lett. Közös munkájuk és barátságuk alapozta meg az MI kutatásának modern, pszichológiai alapokon nyugvó megközelítését.
Egyetemek
Herbert Simon a Chicagói Egyetemen folytatta tanulmányait, ahol politikatudományból szerzett BA, majd PhD fokozatot. Bár a szakterülete a közigazgatás volt, mélyen érdekelte a döntéshozatal mechanizmusa, ami később elvezette a közgazdaságtanhoz, a pszichológiához és a számítástudományhoz. Allen Newell a Stanford Egyetemen tanult fizikusnak, majd a Princetoni Egyetemen dolgozott a matematikai statisztika területén. A Carnegie Institute of Technologyn kapott kutatói állást, ahol az Institute of Technology Human Resources and Management Research Group (Személyzeti és Vezetési Kutatócsoport) tagja lett, ahol a komplex szervezeti viselkedések modellezésével foglalkozott. Itt találkozott Herbert Simonnal, és hamarosan felismerte, hogy a gépek programozásával leírhatók és reprodukálhatók az emberi gondolkodás folyamatai.
Logic Theory Machine-t (LTM)
Simon és Newell úttörő munkásságukat a Rand Corporation-nél kezdték, ahol a logikai érvelés modellezésével foglalkoztak. 1956-ban egy konferencián mutatták be a Logic Theory Machine-t (LTM), amelyet sokan a történelem első mesterséges intelligencia programjának tekintenek. Az LTM program képes volt matematikai tételeket bizonyítani, ami addig soha nem látott teljesítmény volt egy gép részéről.
General Problem Solver (GPS)
A Logic Theory Machine után következő nagy dobásuk az General Problem Solver (GPS) volt. A GPS-t úgy tervezték, hogy képes legyen a problémák széles skáláját megoldani a logikától a rejtvényekig, anélkül, hogy a feladatokhoz külön programozni kellett volna. A GPS célja az volt, hogy modellezze az emberi gondolkodás alapvető mechanizmusait, például a cél-alapú keresést és a feladatok szétbontását. Ez a megközelítés a szimbolikus MI egyik sarokköve lett. Herbert Simon a pszichológia és a közgazdaságtan területén is forradalmi munkát végzett.
A korlátozott racionalitás (bounded rationality) koncepciójával azt állította, hogy az emberi döntéshozatal nem tökéletesen racionális, hanem a korlátozott kognitív képességek, a rendelkezésre álló információ és az időnyomás függvénye. Ezzel a meglátásával 1978-ban közgazdasági Nobel-díjat is kapott.
Ez a megközelítés a kognitív pszichológia és az MI kutatásaira is óriási hatást gyakorolt, mivel rávilágított arra, hogy a mesterséges rendszereknek sem kell feltétlenül tökéletesen racionálisnak lenniük.
Allen Newell a SOAR nevű architektúra kidolgozásában is kulcsszerepet játszott, amely egy általános célú kognitív architektúra volt, és a mai napig az MI és kognitív tudományi kutatások alapjául szolgál. A SOAR célja az volt, hogy egységesen magyarázza a problémamegoldás, a döntéshozatal, és a tanulás folyamatait.
Simon és Newell a Carnegie Mellon Egyetemen folytatott munkájukkal lefektették az MI kognitív tudományi alapjait, és mentorálták a terület következő generációját. Sajnos Allen Newell 1992-ben elhunyt, de tudományos öröksége a mai napig él, és Herbert Simonnal közös munkájuk továbbra is a modern számítástudomány és MI alappillére.
Munkásság és tudományos hozzájárulás
A szimbolikus mesterséges intelligencia alapjai
Simon és Newell talán legfontosabb hozzájárulása a mesterséges intelligenciához a szimbolikus MI elvének megteremtése volt. Abban az időben a számítógépeket még elsősorban numerikus számításokra használták, de ők bebizonyították, hogy a gépek képesek a logikai érvelésre és a szimbólumokkal való manipulációra is. A Logic Theory Machine programjuk, amelyet 1956-ban mutattak be, képes volt a Principia Mathematica matematikai tételeit bizonyítani, ami meglepetést okozott a tudományos közösségben. Ez a program nem a számolásra, hanem az érvelésre és a logikára fókuszált.
A General Problem Solver (GPS) és a cél-alapú gondolkodás
A General Problem Solver programjuk a szimbolikus MI következő lépcsőfoka volt. A GPS-t úgy tervezték, hogy képes legyen a problémák széles skáláját megoldani, a logikai rejtvényektől a matematikai feladatokig. A GPS a cél-alapú gondolkodás elvét követte, ami azt jelenti, hogy a program a cél eléréséhez vezető utat keresi, ahelyett, hogy minden lehetséges megoldást kipróbálna. Ez a megközelítés, amit heurisztikus keresésnek is neveznek, sokkal hatékonyabb volt, mint a brute-force (nyers erő) módszerek, és az emberi problémamegoldó gondolkodás egyik kulcsfontosságú elemének is tekinthető.
A korlátozott racionalitás elve
Herbert Simon a közgazdaságtan területén is forradalmi gondolatokkal állt elő. A korlátozott racionalitás (bounded rationality) fogalma megkérdőjelezte a klasszikus közgazdaságtan azon elvét, hogy az emberi döntéshozók tökéletesen racionálisak és minden információ birtokában hozzák meg a döntéseiket. Simon szerint az emberi elme korlátozott kapacitással rendelkezik, ezért a döntéshozatal során egyszerűsített modelleket és heurisztikákat alkalmaz. Ez a felismerés óriási hatással volt a kognitív tudományra, a mesterséges intelligenciára, és a viselkedési közgazdaságtanra, amiért közgazdasági Nobel-díjat kapott 1978-ban.
Az Unified Theory of Cognition (Egységes Kognícióelmélet)
A két tudós közös munkájukat az Egységes Kognícióelmélet kidolgozásával próbálták megkoronázni. Ez az elmélet egyetlen keretbe akarta foglalni a gondolkodás, a problémamegoldás, a tanulás és a döntéshozatal összes folyamatát. Ez a törekvés vezetett el a SOAR (State, Operator, and Result) nevű architektúrához, amely a kognitív MI egyik legfontosabb mérföldköve lett.
Örökség
Simon és Newell munkássága a modern MI egyik alappillére. Ők mutatták meg, hogy a gépek nem csupán számolni, hanem gondolkodni és érvelni is képesek. A szimbolikus mesterséges intelligencia, a heurisztikus keresés, és a korlátozott racionalitás fogalmai máig hatnak az MI kutatásokra, a kognitív tudományra és a viselkedési közgazdaságtanra.
Érdekességek
Simon és Newell közös munkájuk során a logika és a pszichológia területeit ötvözték, ami akkoriban szokatlan megközelítésnek számított.
A Logic Theory Machine programjukat nem a ma ismert programozási nyelvekkel írták, hanem egy olyan programozási nyelvet fejlesztettek ki hozzá, amely a logika manipulációjára volt optimalizálva.
Herbert Simon az egyetlen tudós, aki Nobel-díjat és Turing-díjat is kapott. Ez a kiemelkedő teljesítmény mutatja, mennyire sokoldalú és jelentős volt a munkássága. Allen Newell szintén kapott Turing-díjat Simonnal közösen 1975-ben.
Válogatott publikációk
Newell, A., & Simon, H. A. (1956). The Logic Theory Machine: A complex information processing system. IRE Transactions on Information Theory, 2(3), 61–79. Jelentőség: Az első publikáció a Logic Theory Machine-ról, amely a szimbolikus mesterséges intelligencia megszületését jelentette.
Simon, H. A. (1957). Models of man: Social and rational; Mathematical essays on rational human behavior in a social setting. Wiley. Jelentőség: Ez a könyv lefektette a korlátozott racionalitás elméleti alapjait, amiért később Nobel-díjat kapott.
Newell, A., Shaw, J. C., & Simon, H. A. (1959). The General Problem Solver: A program that simulates human thought. The RAND Corporation. Jelentőség: Bemutatja a General Problem Solver (GPS) programot, amely az emberi problémamegoldó gondolkodás heurisztikus megközelítését alkalmazta.
Newell, A., & Simon, H. A. (1976). Computer science as empirical inquiry: Symbols and search. Communications of the ACM, 19(3), 113–126. Jelentőség: Egy korszakalkotó cikk, amelyben a szerzők a számítástudományt egy önálló tudományágnak kiáltották ki, amely a szimbólumok manipulációjával és keresésével foglalkozik.
Simon, H. A. (1978). Rational decision-making in business organizations. American Economic Review, 68(2), 493–513. Jelentőség: Ez a cikk a Nobel-díj átadó beszéde, amelyben Simon részletesen bemutatta a korlátozott racionalitás elvét és annak hatását a közgazdaságtanra.
Newell, A. (1980). Reasoning, problem solving and decision processes: The mechanization of thought. Proceedings of the 20th Annual Meeting of the American Psychological Association. Jelentőség: Newell ebben a cikkben foglalkozik a gondolkodás mechanizmusával, és a mesterséges rendszerek és az emberi pszichológia közötti összefüggésekkel.
Online források
Herbert A. Simon a Nobel-díj hivatalos honlapján: Részletes információk Herbert Simon életéről és munkásságáról, valamint a közgazdasági Nobel-díj átadó beszéde.
https://www.nobelprize.org/prizes/economic-sciences/1978/simon/biographical/
Herbert A. Simon és Allen Newell a Turing-díj honlapján: A Turing-díj hivatalos oldala, amelyen részletesen bemutatják a két tudós közös munkásságát és a díj odaítélésének okait.
https://amturing.acm.org/award_winners/newell_1044957.cfm
Az Encyclopedia Britannica cikke a Logic Theory Machine-ról: Egy megbízható forrás, amely összefoglalja az LTM jelentőségét a mesterséges intelligencia történetében.