AI

認知科学の基礎論

人工知能(AI)

現在のソフトウェア開発は、言語理解、推論、問題解決など、人間がコンピュータを使い始めた当初のようにコンピュータを使って何かをするというよりは、コンピュータに何かをやってもらうというような色が強くなっている。もしくは、人間を必要とせずに作業をこなすことのできるものである。そのためには、思考が出来るようなシステムを構築する必要がある。また人間のようなシステムを開発するには、人間に似た思考パターンを可能にするベースが必要となる。人間は、知識や経験から法則や規則を導き、新しい事象についても知識というデータベースと照らし合わせて推測や判断をする。

これをコンピュータにやらせるためには、簡単には知識をもとに推測や判断が出来るようなアルゴリズムを作る。次にデータベースを構築する。というような感じであるが、一般的には人間が脳と身体が一体であるように、知能ロボットのシステムも、ソフトウェアとハードウェアそれぞれを結び付けなければいけない。

現存する作業用ロボット、例えば自動車工場の製作ロボットなどは同じ工程を繰り返すだけで良く、そこから何かを学習して活かすようなことは出来ないし、する必要もない。また、決まったパターンの作業しかこなさないため、例外的な状況を対処する必要もないのである。これはかなり重要なことであり、コンピュータが最も対応しきれていないのは「例外」である。知能ロボットはこのような限られた状況下で使われるのではなく、未確定な状況を認識し思考して、判断に基づく行動が必要とされる場所で使われるものである。

人工知能において最大の問題とも言えるべきフレーム問題というものがある。有限の範囲に収まりきらない状況に遭遇したときに、無限の処理を繰り返し対応しようとするが結局対応できずに止まってしまうというもの。

この問題に関しては、生物は同じような状況になったときにどうやって選択をしているのかというアルゴリズムを研究することが必要だ。これを調べるには、人間がどのように行動しているのかということも同時に研究しなくてはいけない。人間の行動は、遺伝子に基づいてなされている部分もあるが、全ての行動が遺伝子によって説明できるわけではないし、まだまだ解明されていない部分が多い。この問題が完全に解明されることがあるかどうかは謎ではあるが。なぜなら、もしも人間の行動が決定されるアルゴリズムが解明されたら、人間の行動は全て予測可能となってしまうからである。それでいてフレーム問題が発生しないのは何故なのかということは、未だに謎とされている。

しかし、人間の作ったものが人間と同じ動きをするためには、それと同様な技術が必要となるだろう。人間は本来、単語をつなげて文章を作るという能力を有しているらしい。もしかしたら、そのように人間に備わっている能力の中に、フレーム問題やコンピュータにできない作業をこなす能力も含まれているのかもしれない。また、人間とロボットで違うところは、人間同士は情報を交換したり、意見を交わしあったりして新しい思想やアイデアを生み出すということだ。ロボットは、全て情報によって思考や行動を決定するわけであるから、情報を共有することは必要であると思う。1つのロボットだけを使わなくても、複数のロボットを使い、各々が収集した情報や各々の思考を合わせることで問題解決や発見に至るということを目指すべきである。人間も、単体で生存していたらきっと例外的な状況に対応するには長い時間を要するはずであり、ある意味、「てきとうに済ます」というアルゴリズムをコンピュータに応用できればフレーム問題は大きく解決に近づく可能性はある。

脳の研究が進んで、脳波の解析がなされてきたら、脳以外の部分を人工的に作って体のように動かせるようになるかもしれない。また逆に、脳のような機関を追加したりとかも出来るようになるかもしれない。脳が完全に解析されることはきっとないだろうが、近づく機関が出来るようになることは間違いない。コンピュータはハードとソフトの両方が発達して、はじめて進歩するものだが、脳という機関に近づくハードウェアが開発され、脳の内部を模したプログラムが組まれたとして、その存在を考えたとき、やはり「個性」というものは形成されるだろうが、それを考えてみると人間の「個性」というものもコンピュータと同じように形成されるようなものなのだなあと思う。また、知能ロボットを開発するための色々な研究がさらに人間自身の研究を進めることにもなるのも間違いない。人工の製作は、様々な学問を統合しなければなしえないことであると感じた。

表面科学

分子の表面では内部とは全く違う性質を示す。分子内部では規則正しく配列されていた原子が表面で途切れてしまうので、表面では内部とは違った配列で原子が配列される。それゆえ、分子表面では内部とは違う、電気的、磁気的な性質を示すのだ。過去には表面の性質など気にされなかった。実際、目に見える大きさの分子ならば、表面の原子数と全体の分子数を比べたら、前者は全体の性質からしたら無視してもなんら問題はないはずである。しかし、最近ではナノテクの発達などで、微小な分子を扱うようになった。微笑になればなるほど、表面の原子数が全体に占める割合が増えていき、表面の影響を考えずには全体の性質すらわからないということになる。これは、現在のCPUの製造において、既に無視できないオーダーになっている。それだけではなく、表面科学は触媒科学への応用も期待されている。触媒は表面で反応を促進するものであるので、表面科学が発達してそこで何が起きているのかを調べていけば、触媒科学も同様に発達していく。

自動車の外気ガス対策として、廃棄パイプのエンジンとマフラーの中間にコンバータの形で取り付けられている。ハニカム状のコージェライト担体にアルミナ及びPt,Pd,Rhなどの貴金属をコーティングした触媒が含まれている。コート層は触媒成分である貴金属、アルミナ、これらのシンタリングを抑制する安定化のための副成分、そしてOSC(Oxygen Strage Component)であるCeO2から成っている。OSCとは酸素貯蔵能の略であり、CeO2は気相中の酸素過剰(リーン雰囲気)で吸蔵、酸素不足(リッチ雰囲気)で放出という性質を持つので、声を用いて気相中の酸素濃度を一定に保つことが出来る。気相を高濃度の酸素に保ちNOを通すと。窒素酸化物はN2に還元され、そのまま空気中に逃がすことが出来る。

さらに、排気ガス処理としては光触媒の応用が注目されている。酸化チタンは、光を当てることで OHラジカルやO2-などの活性酸素が発生するので、窒素酸化物を分解することが可能である。

触媒の表面では、NO2とO2の反応が活性化されるが、問題なのはO2による触媒の被毒である。酸素を使っている以上は酸素による金属の腐敗を考慮しなければならない。また、低コストであるか、触媒が再生可能か、触媒それ自体が環境に優しいか、超寿命かどうかということまども重要な課題であるといえる。

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