​圖靈測試是什麼?圖靈測試內容、過程、原理

人工智能一直都是科技發展最前沿的課題之一,全球的科學家們都在努力的研發以賦予機器人工智能,從而更好地服務於人類。但是,如何才能判斷機器是否具有人工智能呢?為此,科學界有一個非常簡單的測試方法,那就是圖靈測試。下面小編就來給大家講講

圖靈測試是什麼?圖靈測試內容、過程、原理。

一、圖靈測試是什麼

圖靈測試最早出現在1950年圖靈發表的一篇名為《計算機械和智能》(Computing Machinery and Intelligence)的論文中,是判斷機器是否具有人工智能的一套方法。而圖靈測試是人工智能最初的概念,它甚至早於“人工智能”這個詞本身,人工智能一詞是在1956年才被提出的。圖靈測試的方法很簡單,就是讓測試者與被測試者(一個人和一臺機器)隔開,通過一些裝置(如鍵盤)向被測試者隨意提問。進行多次測試後,如果有超過30%的測試者不能確定出被測試者是人還是機器,那麼這臺機器就通過了測試,並被認為具有人工智能。 它的發明者圖靈被譽為計算機科學之父、人工智能之父。


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1966年,麻省理工學院(MIT)的教授約瑟夫·維森鮑姆發明了一個可以和人對話的程序,名為Eliza。Eliza被設計成一個心理治療師,可以通過談話幫助有心理疾病的病人。當時的人們十分驚訝,因為Eliza能夠像真人一樣與人交流幾十分鐘。但實際上這個程序並沒有達到真正的智能,它用了一些語言技巧來裝作自己理解了對方說的話。例如下面一段對話,模擬了當時Eliza和患者的對話程序。

Eliza: “我是心理治療師,請問有什麼問題。每次說完話,請按兩次回車鍵。”

患者:“你好嗎?”

Eliza:“還不錯,跟我講講你自己。”

患者:“我感覺好孤獨,好憂傷。”

Eliza:“為什麼你感覺好孤獨,好憂傷?”

患者:“家人和朋友都不關心我。”

Eliza:“跟我講講你的家庭。”

……


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這段對話可以明顯感覺到其實Eliza並不能理解患者說的話然後進行回應,而是在用引導性的話讓這段對話延續下去。現在流行的微軟小冰、蘋果Siri、谷歌Allo以及亞馬遜Alexa都是運用了類似的語言技巧,它們都是Eliza的現代加強版。它們給人感覺已經基本能與人溝通了,但是離真正的人工智能還是有所差距。圖靈測試裡,有一項非常有效的測試,就是不停地問對方同樣的問題,看對方什麼反應。比如,不斷地問:你是你媽生的嗎?問很多很多遍,如果對方總是不急不慢很有耐心的回答你這同一個問題,那麼對話的多半是個聊天程序了。


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到了2014年,為了紀念圖靈逝世六十週年,雷丁大學在倫敦進行了一場圖靈測試。其中一名叫尤金·古斯曼(Eugene Goostman)的聊天機器人程序達到了33%的成功率,即在場有33%的評判員誤認為,尤金·古斯曼是一個真實的人。這是第一次通過圖靈測試的程序,但是,也有人認為這場測試的時長只有5分鐘,用短短5分鐘來判斷一個程序是否人工智能,實在太草率。但不可否認的是,時至今日,人工智能已經有了質的變化。在不久的將來,就會有程序能通過圖靈測試,真的像人一樣與人溝通。到那個時候,你就無法分清在網上和你曖昧的妹子是人還是機器;也無法判斷警告你別亂發帖子的是網警,還是機器警。

二、圖靈測試內容、過程

1950年。阿蘭·圖靈在那篇名垂青史的論文《計算機械與智力》的開篇說:“我建議大家考慮這個問題:‘機器能思考嗎?’”可是由於我們非常難精確地定義思考。所以圖靈提出了他所謂的“模仿遊戲”:

一場正常的模仿遊戲有ABC三人參與,A是男性,B是女性。兩人坐在房間裡;C是房間外的裁判,他的任務是要推斷出這兩人誰是男性誰是女性。

可是男方是帶著任務來的:他要欺騙裁判,讓裁判做出錯誤的推斷。

那麼,圖靈問:“假設一臺機器代替了這個遊戲裡的男方的地位。會發生什麼?”這臺機器騙過審問者的概率會比人類男女參加時更高嗎?這個問題代替了我們原本的問題:‘機器是否能思考?’”而這。就是圖靈測試的本體。


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……等等,那如今這幫人在搞的圖靈測試又是什麼啊。

事實上你可能已經注意到了圖靈的真正目的。不是說“思考”沒法定義嗎?沒關係,我們不去糾纏哲學,我們來製造一個可操作的標準。假設這臺機器“表現得”和一個思考的人類(人類是會思考的,對吧?)無法區分,那麼我們就大可把它當做是在“思考”。

當然,有些方面機器非常難表現得和人類一樣,比方有血有肉——可是既然我們關注的是思考,那麼就能夠選擇一個有代表性的領域,圖靈選擇的就是“模仿遊戲”。而到了1952年,在一場BBC廣播中,圖靈談到了一個新的詳細想法:讓計算機來冒充人。假設足夠多的裁判(圖靈選擇的數字是30%)誤以為在和自己說話的是人而非計算機。那就算作成功了。

能夠看到,圖靈測試的核心事實上不是“計算機是否能和人對話”,而是“計算機是否能在智力行為上表現得和人無法區分”。

冒充異性和冒充人類都只是是特例而已。

只是這個1952年版的圖靈測試在後世被髮揚光大。成了今天我們所知的圖靈測試的唯一方法。

三、圖靈測試原理

圖靈的基本思想是用機器來模擬人們用紙筆進行數學運算的過程,他把這樣的過程看作下列兩種簡單的動作: 1)在紙上寫上或擦除某個符號; 2) 把注意力從紙的一個位置移動到另一個位置; 而在每個階段,人要決定下一步的動作,依賴於 (a) 此人當前所關注的紙上某個位置的符號和(b) 此人當前思維的狀態。為了模擬人的這種運算過程,圖靈構造出一臺假想的機器,該機器由以下幾個部分組成:

一條無限長的紙帶。紙帶被劃分為一個接一個的小格子,每個格子上包含一個來自有限字母表的符號,字母表中有一個特殊的符號 表示空白。紙帶上的格子從左到右依此被編號為 0, 1, 2, 。.. ,紙帶的右端可以無限伸展。 一個讀寫頭。該讀寫頭可以在紙帶上左右移動,它能讀出當前所指的格子上的符號,並能改變當前格子上的符號。 一個狀態寄存器。它用來保存圖靈機當前所處的狀態。圖靈機的所有可能狀態的數目是有限的,並且有一個特殊的狀態,稱為停機狀態。

一套控制規則。它根據當前機器所處的狀態以及當前讀寫頭所指的格子上的符號來確定讀寫頭下一步的動作,並改變狀態寄存器的值,令機器進入一個新的狀態。 這個機器的每一部分都是有限的,但它有一個潛在的無限長的紙帶,因此這種機器只是一個理想的設備。圖靈認為這樣的一臺機器就能模擬人類所能進行的任何計算過程 下面我們用另一種思想來理解圖靈機: 注:以下內容來自百度文庫: 小蟲的比喻:我們不妨考慮這樣 一個問題。假設一個小蟲在地上爬,那麼我們應該怎樣從小蟲信息處理的角度來建立它的模型呢?

首先, 我們需要對小蟲所在的環境進行建模。我們不妨假設小蟲所處的世界是一個無限長的紙帶,這個紙帶上被分成了若干小方格,而每個方格都只有黑白兩種顏色。黑色表示該方格有食物,白色就表示沒有。假設小蟲僅具有一個感覺器官:眼睛,而且它的視力差得可憐, 也就是說它僅僅能夠感受到它所處的方格的顏色。因而這個方格所在的位置的黑色或者白色的信息就是小蟲的輸入信息。其次, 小蟲有輸出動作,它可以在方格上前移,後移,還可以塗寫方格成黑色或者白色。最後,小蟲還會有兩種內部狀態,即{飢餓,吃飽}。這樣小蟲的行動按照下面的程序進行:

程序:

輸入 當前內部狀態 輸出 下時刻的內部狀態

黑 飢餓 塗白 吃飽

黑 吃飽 後移 飢餓

白 飢餓 塗黑 飢餓

白 吃飽 前移 吃飽

即如果當前處於飢餓狀態,則有食物就吃掉,沒有食物就“吐出食物”;如果當前處於吃飽的狀態,則如果沒有食物就前移,如果有就後退,並且轉入飢餓狀態。那麼當小蟲子讀入黑白白黑白??這樣的紙帶的時候, 會怎樣行動呢?小蟲用圓圈表示,它從最左邊開始 移動,灰色表示飢餓狀態,白色表示吃飽狀態。 箭頭表示移動的方向。從上到下,小蟲一步一步 地根據紙帶的顏色和它自己的內部狀態查

找規則表中的對應項而採取行動。例如第 5 步讀入方格是黑色,內部狀態為吃飽,根據這兩項輸入信息查找規則表找到對應項是第二項,根據小蟲應該後移,且內部狀態變為飢餓。不難看到,到 了第 8 步,情況跟第4步完全相同,輸入都是白色紙帶和飢餓狀態,根據程序,小蟲將重複4-8之間的動作,並一直持續下去??。儘管從長期來看,小蟲會落入機械的循環,然而當你輸入給小蟲白色信息的時候,它的反應可能完全不同 (如第 4 步和第 6 步的行為) 所以 ,只要小蟲子的內部狀態和程序非常複雜,那麼小蟲的行為也會越來越超出你的想象! 相信你 已經明白了這個小蟲模型,那麼你就掌握了圖靈機的工作原理,因為從本質上講,這個小蟲模型就是一臺圖靈機。 圖靈機是一個會對輸入信息進行變換給出輸出信息的系統。比如前面說的小蟲,紙帶上的一個方格一個方格的顏色信息就是對小蟲的輸入,而小蟲所採取的行動就是它的輸出。不過這麼看,你會發現,似乎小蟲的輸出太簡單了。因為它僅僅就有那麼幾種簡單的輸出動作。然而,不要忘了,複雜性來源於組合!雖然每一次小蟲的輸出動作很簡單,然而當把所有這些輸出動作組合在一起,就有可能非常複雜!比如我們可以把初始時刻的紙帶看作是輸入信息,那麼經過任意長的時間比如說100年後,小蟲通過不斷的塗抹紙帶最後留下的信息

就是輸出信息了。那麼小蟲完成的過程就是一次計算。事實上,在圖靈機的正規定義中,存在一個所謂的停機狀態,當圖靈機一到停機狀態,我們就認為它計算完畢了,因而不用費勁的等上100年。 我們自然可以通過組合若干圖靈機完成更大更多的計算,如果把一個圖靈機對紙帶信息變換的結果又輸入給另一臺圖靈機,然後再輸入給別的圖靈機??,這就是把計算進行了組合。也許你還在為前面說的無限多的內部狀態,無限複雜的程序而苦惱,那麼到現在,你不難明白,實際上我們並不需要寫出無限複雜的程序列表,而僅僅將這些圖靈機組合到一起就可以產生複雜的行為了。


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