Адамға негізделген есептеулер: Компьютер мен адамның өзара әрекеттесуінің жаңа тәсілі
Human-based computation
Адамға негізделген есептеу (HBC) – қиын міндеттерді орындау үшін адамдардың күшін пайдаланатын компьютерлік техника. AI-ды оқытуда маңызды рөл атқарады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Адамға негізделген есептеу (HBC), адам көмегімен есептеу, кең таралған адам есептеуі немесе таратылған ойлау (таратылған есептеуге аналогия бойынша) – машинаның қызметін белгілі бір қадамдарды адамдарға жүктеу арқылы, әдетте микрожұмыс түрінде атқаратын компьютер ғылымының әдісі. Бұл тәсіл адам мен компьютерлік агенттердің қабілеттері мен бағалары арасындағы айырмашылықты пайдаланып, симбиоздық адам-компьютерлік өзара әрекеттесуді қамтамасыз етеді. Кескіндерді тану сияқты есептеу қиын міндеттер үшін, терең оқуға негізделген жасанды интеллект жүйелерін оқытуда адамға негізделген есептеу маңызды рөл атқарады. Мұндай жағдайда, адамға негізделген есептеу адаммен көмектесетін жасанды интеллект деп аталады. Дәстүрлі есептеуде адам проблеманы шешу үшін компьютерді қолданады; адам компьютерге проблеманың формалды сипаттамасын және алгоритмін ұсынады, содан кейін түсіндіру үшін шешім алады. Адамға негізделген есептеу көбінесе рөлдерді ауыстырады; компьютер бір адамға немесе үлкен топқа мәселені шешуді сұрайды, содан кейін олардың шешімдерін жинап, түсіндіріп, біріктіреді. Бұл адамдар мен компьютерлердің біріктірілген желілерін "ірі масштабты таратылған есептеу желілеріне" айналдырады, онда код адам миында және кремнийлік процессорларда жартылай орындалады.
Human based computation (HBC), human assisted computation, ubiquitous human computing or distributed thinking (by analogy to distributed computing) is a computer science technique in which a machine performs its function by outsourcing certain steps to humans, usually as microwork. This approach uses differences in abilities and alternative costs between humans and computer agents to achieve symbiotic human–computer interaction. For computationally difficult tasks such as image recognition, human based computation plays a central role in training Deep Learning based Artificial Intelligence systems. In this case, human based computation has been referred to as human aided artificial intelligence. In traditional computation, a human employs a computer to solve a problem; a human provides a formalized problem description and an algorithm to a computer, and receives a solution to interpret. Human based computation frequently reverses the roles; the computer asks a person or a large group of people to solve a problem, then collects, interprets, and integrates their solutions. This turns hybrid networks of humans and computers into "large scale distributed computing networks". where code is partially executed in human brains and on silicon based processors.
Алғашқы жұмыстар
Адамға негізделген есептеу (компьютердің тарихи мағынасынан өзгеше) зерттеулерінің бастауы интерактивті эволюциялық есептеу (ИЭЕ) саласындағы алғашқы жұмыстарға қатысты. Интерактивті эволюциялық алгоритмдер идеясы Ричард Докинске жатқызылады; оның «Соқыр сағаттанушы» (Dawkins, 1986) кітабына қосымша келген Biomorphs бағдарламалық құралында адам-экспериментатордың пікірі екі өлшемді сызық сегменттерінің эволюциясын бағыттау үшін пайдаланылады. Анығында, бұл бағдарлама адамнан эволюциялық алгоритмнің сәйкесдік функциясы болуын сұрайды, осылайша алгоритм адамның визуалды қабылдау қабілетін және эстетикалық талғамын пайдаланып, стандартты эволюциялық алгоритмнің орындай алмайтын жұмысты атқарады. Дегенмен, егер күрделі формаларды дамыту қажет болса, бір адамнан жеткілікті бағалаулар алу қиынға соғады. Виктор Джонстон мен Карл Симс бұл тұжырымды кеңейтіп, фитнес-бағалау үшін көптеген адамдардың күшін пайдаланды (Caldwell and Johnston, 1991; Sims, 1991). Нәтижесінде, олардың бағдарламалары әдемі бет-әлпеттер мен халыққа ұнайтын көркем туындыларды жасауға қабілетті болды. Бұл бағдарламалар компьютер мен адам арасындағы дәстүрлі өзара әрекеттесуді кері қайтарды. Мұндай бағдарламаларда компьютер өзінің пайдаланушысының құралы емес, көптеген адам-бағалаушылардың күш-жігерін үйлестіретін координатор болып табылады. Осы және ұқсас зерттеулер эстетикалық таңдау немесе интерактивті эволюциялық есептеулерді зерттеу тақырыбына айналды (Takagi, 2001), бірақ бұл зерттеулер аутсорсингтік бағалаумен шектелді және аутсорсингтің толық потенциалын толыққанды зерттемеді. Адамға негізделген есептеудің тағы бір алғы шарты – Мони Наор (1996) ұсынған автоматты Тьюринг тесті тұжырымы. Наордың тестінде машина табиғи тілді өңдеу (ТТӨ) немесе компьютерлік көру (КК) мәселесімен оларды сынау арқылы адамдар мен компьютерлердің қызметке қол жеткізуін бақылай алады, осылайша олардың арасынан адамдарды анықтауға болады. Мәселелер жиынтығы қазіргі уақытта тиімді және жемісті алгоритмдік шешімі жоқ түрде таңдалады. Егер мұндай алгоритм болғанда, компьютер оны оңай орындай алатын еді, осылайша тест жеңіліске ұшырар еді. Шындығында, Мони Наор мұны «автоматтандырылған Тьюринг тесті» деп атау арқылы қарапайымдылық танытты. Алан Тьюринг (1950) сипаттаған имитация ойыны КК мәселелерін пайдалануды ұсынбады. Ол тек ТТӨ міндеттемесін ұсынды, ал Наор тесті автоматтандырылған және автоматтандырылмаған нұсқаларында бірдей мақсатта қолданылуы мүмкін ТТӨ саласынан емес, үлкен проблемалар класын анықтайды және зерттейді. Соңында, Адамға негізделген генетикалық алгоритм (АГГА) адамдардың әртүрлі рөлдерде қатысуын ынталандырады. Адамдар бағалаушы рөлімен немесе басқа алдын ала анықталған рөлдермен шектелмейді, олар әртүрлі міндеттерді орындауды таңдай алады. Атап айтқанда, олар өздерінің инновациялық шешімдерін эволюциялық процеске енгізе алады, қолданыстағы шешімдерге инкременттік өзгерістер енгізе алады және интеллектуалды рекомбинация жасай алады. Қысқасы, АГГА адамдарға стандартты генетикалық алгоритмнің барлық операцияларына қатысуға мүмкіндік береді. Осының нәтижесінде АГГА есептеу инновациялық операторлары жоқ шешімдерді өңдей алады, мысалы, табиғи тілдер. Осылайша, АГГА стандартты және интерактивті ИЭЕ-нің шектеуші факторы болған тұрақты өкілдік схемасының қажеттілігін жойды. Алекс Косоруков пен Дэвид Голдбергтің пікірінше, бұл алгоритмдерді компьютермен үйлестірілген әлеуметтік ұйымның жаңа формалары ретінде қарастыруға болады.
Human based computation (apart from the historical meaning of "computer") research has its origins in the early work on interactive evolutionary computation (EC). The idea behind interactive evolutionary algorithms has been attributed to Richard Dawkins; in the Biomorphs software accompanying his book The Blind Watchmaker (Dawkins, 1986) the preference of a human experimenter is used to guide the evolution of two dimensional sets of line segments. In essence, this program asks a human to be the fitness function of an evolutionary algorithm, so that the algorithm can use human visual perception and aesthetic judgment to do something that a normal evolutionary algorithm cannot do. However, it is difficult to get enough evaluations from a single human if we want to evolve more complex shapes. Victor Johnston and Karl Sims extended this concept by harnessing the power of many people for fitness evaluation (Caldwell and Johnston, 1991; Sims, 1991). As a result, their programs could evolve beautiful faces and pieces of art appealing to the public. These programs effectively reversed the common interaction between computers and humans. In these programs, the computer is no longer an agent of its user, but instead, a coordinator aggregating efforts of many human evaluators. These and other similar research efforts became the topic of research in aesthetic selection or interactive evolutionary computation (Takagi, 2001), however the scope of this research was limited to outsourcing evaluation and, as a result, it was not fully exploring the full potential of the outsourcing. A concept of the automatic Turing test pioneered by Moni Naor (1996) is another precursor of human based computation. In Naor's test, the machine can control the access of humans and computers to a service by challenging them with a natural language processing (NLP) or computer vision (CV) problem to identify humans among them. The set of problems is chosen in a way that they have no algorithmic solution that is both effective and efficient at the moment. If it existed, such an algorithm could be easily performed by a computer, thus defeating the test. In fact, Moni Naor was modest by calling this an automated Turing test. The imitation game described by Alan Turing (1950) didn't propose using CV problems. It was only proposing a specific NLP task, while the Naor test identifies and explores a large class of problems, not necessarily from the domain of NLP, that could be used for the same purpose in both automated and non automated versions of the test. Finally, Human based genetic algorithm (HBGA) encourages human participation in multiple different roles. Humans are not limited to the role of evaluator or some other predefined role, but can choose to perform a more diverse set of tasks. In particular, they can contribute their innovative solutions into the evolutionary process, make incremental changes to existing solutions, and perform intelligent recombination. In short, HBGA allows humans to participate in all operations of a typical genetic algorithm. As a result of this, HBGA can process solutions for which there are no computational innovation operators available, for example, natural languages. Thus, HBGA obviated the need for a fixed representational scheme that was a limiting factor of both standard and interactive EC. These algorithms can also be viewed as novel forms of social organization coordinated by a computer, according to Alex Kosorukoff and David Goldberg.
Адамға негізделген есептеу әдістері
(HC) Дарвин (Виссотский, Моррис, Макилрой, 1961) және Core War (Джонс, Дьюдни 1984) – адамдар жазған бірнеше бағдарламаның ең жақсы бағдарламалардың аман қалуы үшін турнирде (компьютерлік симуляция) бәсекелесетін ойындары. Бағдарлама авторлары жеңіске жету мүмкіндіктерін арттыру үшін табысты стратегияларды көшіріп, өзгертіп, қайта біріктіреді. (CH) Интерактивті ЭЖ (Довкинс, 1986; Колдуэлл және Джонстон, 1991; Симс, 1991) IEC пайдаланушыға өзінің сүйікті суреттерін таңдап абстрактілі сурет жасауға мүмкіндік береді, сондықтан адам тек жарамдылықты бағалайды, ал бағдарламалық қамтамасыз ету инновациялық рөлді атқарады. [Unemi 1998] Модельді өсіру стилі нақты жарамдылықты көрсетпейді, тек таңдауға мүмкіндік береді, бұл адамдарға оңай. (HH2) Wiki (Cunningham, 1995) бірнеше пайдаланушыға веб-мазмұнды өңдеуге мүмкіндік берді, яғни екі түрлі адамға негізделген инновацияны қолдады (жаңа бет қосу және оның толықтырулары). Алайда, 2002 жылға дейін таңдау механизмі болған жоқ, онда викиге пайдасыз өзгерістерді кері қайтаруға мүмкіндік беретін түзету тарихы қосылды. Бұл бір беттің бірнеше нұсқаларының арасынан таңдау жасауға мүмкіндік берді және викиді мазмұнның бірлескен дамуын қолдайтын құралға айналдырды (ЭЖ терминдерімен адамға негізделген эволюция стратегиясы ретінде жіктеледі). (HH3) Адамға негізделген генетикалық алгоритм (Kosorukoff, 1998) адамға негізделген таңдауды және адамға негізделген инновацияның үш түрін (жаңа мазмұнға үлес қосу, мутация және рекомбинация) пайдаланады. Осылайша, типтік генетикалық алгоритмнің барлық операторлары адамдарға тапсырылады (содан адамға негізделген алгоритмнің пайда болуы). Бұл идея 2011 жылы шығармашылықты зерттеу үшін генетикалық алгоритммен көпшілікті біріктіруге дейін кеңейтілді. (HH1) Әлеуметтік іздеу қосымшалары пайдаланушылардан салымдарды қабылдайды және тізімнің басына шығуға лайық ең жақсы салымдарды таңдау үшін адам бағалауын пайдалануға тырысады. Бұл инновацияның бір түрі – адам. Алғашқы жұмыстар HBGA аясында жүргізілді. Digg және Reddit соңғы уақытта танымал мысалдар. Сондай-ақ, бірлескен сүзгілеуді қараңыз. (HC) Компьютерлік тесттер. Компьютер мәселені жасайды және оны пайдаланушыны бағалау үшін ұсынады. Мысалы, CAPTCHA адамдарды компьютерлік бағдарламалардан ажыратады, адам үшін оңай, ал компьютер үшін қиын мәселені ұсынады. CAPTCHA онлайн-қызметтерді автоматтандырылған түрде пайдалануды болдырмау үшін тиімді қауіпсіздік шарасы болып табылады, әйтпесе оны шешуге жұмсалған адам күші текке кетеді. reCAPTCHA жүйесі осы циклдарды пайдаланып кітаптарды цифрландыруға көмектеседі, сканерленген ескі кітаптардан оптикалық таңбаларды тану жүйесімен түсіндіруге келмейтін сөздерді көрсетеді. (HC) Интерактивті онлайн ойындар: Бұл адамдардан білімді ойын-сауық түрінде алатын бағдарламалар. (HC) "Адамдар үйірілуі" немесе "Әлеуметтік үйірілуі". Адамдар үйірісі үшін БҰҰ платформасы биологиялық үйірістерден кейін қалыптастырылған желідегі пайдаланушылар топтарының айналасында нақты уақыт жабық циклдік жүйелерді құрады, бұл қатысушыларға біріктірілген ұжымдық интеллект ретінде әрекет етуге мүмкіндік береді. (NHC) Табиғи адам есептеуі қолданыстағы адам мінез-құлқын бұзбай, есептеулік маңызды жұмысты алу үшін оның пайдалануын қамтиды. NHC басқа адамға негізделген есептеу түрлерінен ерекшеленеді, өйткені ол адамнан жаңа есептеу жұмыстарын орындауды сұрату арқылы есептеу жұмысын адам қызметіне аутсорсингке тартуды білдірмейді, ол бұрын байқалмаған есептеулік мәнді қолданыстағы мінез-құлықтан пайдалануды қамтиды.
(HC) Darwin (Vyssotsky, Morris, McIlroy, 1961) and Core War (Jones, Dewdney 1984) These are games where several programs written by people compete in a tournament (computational simulation) in which fittest programs will survive. Authors of the programs copy, modify, and recombine successful strategies to improve their chances of winning. (CH) Interactive EC (Dawkins, 1986; Caldwell and Johnston, 1991; Sims, 1991) IEC enables the user to create an abstract drawing only by selecting his/her favorite images, so the human only performs fitness computation and software performs the innovative role. [Unemi 1998] Simulated breeding style introduces no explicit fitness, just selection, which is easier for humans. (HH2) Wiki (Cunningham, 1995) enabled editing the web content by multiple users, i. e. supported two types of human based innovation (contributing new page and its incremental edits). However, the selection mechanism was absent until 2002, when wiki has been augmented with a revision history allowing for reversing of unhelpful changes. This provided means for selection among several versions of the same page and turned wiki into a tool supporting collaborative content evolution (would be classified as human based evolution strategy in EC terms). (HH3) Human based genetic algorithm (Kosorukoff, 1998) uses both human based selection and three types of human based innovation (contributing new content, mutation, and recombination). Thus, all operators of a typical genetic algorithm are outsourced to humans (hence the origin of human based). This idea is extended to integrating crowds with genetic algorithm to study creativity in 2011. (HH1) Social search applications accept contributions from users and attempt to use human evaluation to select the fittest contributions that get to the top of the list. These use one type of human based innovation. Early work was done in the context of HBGA. Digg and Reddit are recently popular examples. See also Collaborative filtering. (HC) Computerized tests. A computer generates a problem and presents it to evaluate a user. For example, CAPTCHA tells human users from computer programs by presenting a problem that is supposedly easy for a human and difficult for a computer. While CAPTCHAs are effective security measures for preventing automated abuse of online services, the human effort spent solving them is otherwise wasted. The reCAPTCHA system makes use of these human cycles to help digitize books by presenting words from scanned old books that optical character recognition cannot decipher. (HC) Interactive online games: These are programs that extract knowledge from people in an entertaining way. (HC) "Human Swarming" or "Social Swarming". The UNU platform for human swarming establishes real time closed loop systems around groups of networked users molded after biological swarms, enabling human participants to behave as a unified collective intelligence. (NHC) Natural Human Computation involves leveraging existing human behavior to extract computationally significant work without disturbing that behavior. NHC is distinguished from other forms of human based computation in that rather than involving outsourcing computational work to human activity by asking humans to perform novel computational tasks, it involves taking advantage of previously unnoticed computational significance in existing behavior.
Адамға негізделген есептеулер әлеуметтік ұйымның бір түрі ретінде
Әлеуметтік ұйымның бір түрі ретінде қарастырылғанда, адамға негізделген есептеулер көбінесе дәстүрлі ұйымдардан гөрі тұрақтырақ және өнімдірек болып шығады. Дәстүрлі ұйымдар олардың көбінесе немесе аз-кем тұрақты құрылымын сақтау, функционалды және тұрақты болу міндеттемелеріне тәуелді. Олардың әрқайсысы адамдар сияқты мұқият жобаланған механизмге ұқсайды. Дегенмен, бұл олардың қызметкерлерінің еркіндігін шектейді және оларды түрлі стрестерге ұшыратады. Көптеген адамдар, машиналық бөліктерден айырмашылығы, ұйымға ең қолайлы кейбір тұрақты рөлдерге бейімделуде қиындық көреді. Эволюциялық адам есептеу жобалары осы мәселеге табиғи шешім ұсынады. Олар ұйымдық құрылымды адамның спонтандығына бейімдейді, адамның қателіктерін және шығармашылығын қабылдайды және оларды құрылымдық түрде пайдаланады. Бұл олардың қатысушыларын міндеттемелерден босатады, сонымен бірге жалпы функционалдыққа қауіп төндірмейді, адамдарды бақытты етеді. Бұл идеяның толық потенциалын іске асыру үшін әлі де шешілуі керек бірқатар күрделі зерттеу мәселелері бар. Адамға негізделген есептеуде қолданылатын алгоритмдік аутсорсинг техникалары дәстүрлі аутсорсингті басқару үшін қолданылатын қолмен немесе автоматтандырылған техникалардан гөрі әлдеқайда кең ауқымды. Осы кең ауқымдылық, күш-жігерді мыңдаған (немесе одан да көп) қатысушылар арасында оңай бөлуге мүмкіндік береді. Жақында осы жаппай аутсорсинг дәстүрлі шағын аутсорсингтен жеткілікті түрде ерекшеленетіні және жаңа атауға ие болуға лайық екендігі ұсынылды: "кродсорсинг". Алайда, басқалар кродсорсингті адамға негізделген есептеуден ажырату қажет деп санайды. Кродсорсинг шындығында есептеу тапсырмаларын бірнеше адам агенттері арасында бөлуді қамтиды, бірақ Микелуччи бұл адам есептеуін қарастыру үшін жеткіліксіз деп мәлімдейді. Адам есептеуі тапсырманы әртүрлі агенттер арасында бөлуді ғана емес, сонымен қатар тапсырма бөлінетін агенттер жиынтығының аралас болуын талап етеді: олардың кейбіреулері адамдар, ал қалғандары дәстүрлі компьютерлер болуы керек. Есептеу жүйесіндегі әртүрлі типтегі агенттердің осы араласуы адамға негізделген есептеуге ерекше сипат береді. Көпшілік ресурстарды пайдаланудың кейбір мысалдары осы критерийге сәйкес келеді, бірақ барлығы емес. Адам есептеуі жұмысшыларды API, тапсырма бағалары және қызмет көрсету протоколдары арқылы ұйымдастырады, бұл жұмыс берушілерге/тапсырма берушілерге жұмысшылар жасаған деректерді тікелей ақпараттық жүйелерге алуға мүмкіндік береді. Нәтижесінде көптеген жұмыс берушілер жұмысшыларға жеке-жеке жауап берудің немесе олардың алаңдаушылықтарын шешудің орнына алгоритмдер арқылы жұмысшыларды автоматты түрде басқаруға тырысады. Адам есептеу микрожұмыс платформалары арқылы қамтамасыз етілген жұмыспен қамту деңгейіне дейін жұмысшыларға жауап беруді кеңейту қиын. Мысалы, Mechanical Turk жүйесіндегі жұмысшылар адам есептеу жұмыс берушілері олардың алаңдаушылықтары мен қажеттіліктеріне жауап бермейтінін хабарлады.
Viewed as a form of social organization, human based computation often surprisingly turns out to be more robust and productive than traditional organizations. The latter depend on obligations to maintain their more or less fixed structure, be functional and stable. Each of them is similar to a carefully designed mechanism with humans as its parts. However, this limits the freedom of their human employees and subjects them to various kinds of stresses. Most people, unlike mechanical parts, find it difficult to adapt to some fixed roles that best fit the organization. Evolutionary human computation projects offer a natural solution to this problem. They adapt organizational structure to human spontaneity, accommodate human mistakes and creativity, and utilize both in a constructive way. This leaves their participants free from obligations without endangering the functionality of the whole, making people happier. There are still some challenging research problems that need to be solved before we can realize the full potential of this idea. The algorithmic outsourcing techniques used in human based computation are much more scalable than the manual or automated techniques used to manage outsourcing traditionally. It is this scalability that allows to easily distribute the effort among thousands (or more) of participants. It was suggested recently that this mass outsourcing is sufficiently different from traditional small scale outsourcing to merit a new name: crowdsourcing. However, others have argued that crowdsourcing ought to be distinguished from true human based computation. Crowdsourcing does indeed involve the distribution of computation tasks across a number of human agents, but Michelucci argues that this is not sufficient for it to be considered human computation. Human computation requires not just that a task be distributed across different agents, but also that the set of agents across which the task is distributed be mixed: some of them must be humans, but others must be traditional computers. It is this mixture of different types of agents in a computational system that gives human based computation its distinctive character. Some instances of crowdsourcing do indeed meet this criterion, but not all of them do. Human Computation organizes workers through a task market with APIs, task prices, and software as a service protocols that allow employers / requesters to receive data produced by workers directly in to IT systems. As a result, many employers attempt to manage worker automatically through algorithms rather than responding to workers on a case by case basis or addressing their concerns. Responding to workers is difficult to scale to the employment levels enabled by human computation microwork platforms. Workers in the system Mechanical Turk, for example, have reported that human computation employers can be unresponsive to their concerns and needs
Сын
Адамға негізделген есептеулер қанаушылық және алдаушылық деп сынға ұшырады, сондай-ақ ұжымдық іс-қимылды әлсіретуге әкелуі мүмкін. Әлеуметтік философияда адамға негізделген есептеулер онлайн еңбектің жасырын түрі екені айтылады. Философ Райнер Мюльхофф "гибридті адам-компьютерлік желілерде" адамның микрожұмысының "машиналық бақылаудың" бес түрін бөліп көрсетеді: (1) ойынға айналдыру, (2) "ұстап алу және қадағалау" (мысалы, CAPTCHA немесе Google іздеуіндегі түртуді қадағалау), (3) әлеуметтік қанау (мысалы, Facebook-та беттерді тану), (4) ақпаратты өндіру және (5) түрту жұмысы (мысалы, Amazon Mechanical Turk). Мюльхофф адамға негізделген есептеулер көбінесе терең оқытуға негізделген жасанды интеллект жүйелерін дамытуға үлес қосатынын, бұл құбылысты ол "адамның көмегімен жасалған жасанды интеллект" деп талдайды.
Human based computation has been criticized as exploitative and deceptive with the potential to undermine collective action. In social philosophy it has been argued that human based computation is an implicit form of online labour. The philosopher Rainer Mühlhoff distinguishes five different types of "machinic capture" of human microwork in "hybrid human computer networks": (1) gamification, (2) "trapping and tracking" (e. g. CAPTCHAs or click tracking in Google search), (3) social exploitation (e. g. tagging faces on Facebook), (4) information mining and (5) click work (such as on Amazon Mechanical Turk). Mühlhoff argues that human based computation often feeds into Deep Learning based Artificial Intelligence systems, a phenomenon he analyzes as "human aided artificial intelligence".