Ei kovinkaan kauan sitten, tämän artikkelin ensimmäinen kirjoittaja avasi NeuroLabin oven Laurean Leppävaarassa. Kollegat tervehtivät ja yhtäkkiä hän huomasi työpisteensä olevan täynnä ilmapalloja. Kollegat olivat järjestäneet yllätyssyntymäpäivät ja työmoodi muuttui nopeasti juhlamoodiin (Kuva 1).

DuBrown ja muut (2017) kuvaavat vastaavaa tilannetta ja he toteavat, että ihmisen kyky hahmottaa kokonaisvaltaisesti erilaisten tilanteiden kokonaismerkityksiä ja toimia näissä tilanteissa optimaalisesti erottaa ihmisen muista nisäkkäistä. Ihminen pystyy intuitiivisesti hyvin nopeasti ymmärtämään tilanteiden eri merkitykset. Tekoäly ei kykene antamaan tilanteille tällaista kokonaismerkitystä, koska ne eivät osaa muodostaa intuitiivisia malleja ympäristöstään.

Ihmisen käyttäytymisen ymmärtäminen ja tekoälyn kehittyminen kulkevat käsi kädessä, sillä ne hyötyvät toisistaan. Ihminen muodostaa mentaalisia esityksiä ympäristöistään ja itsestään poimimalla valtavasta informaatiomäärästä henkilökohtaisesti tärkeät asiat. Aivot muuntavat informaation ihmisen käyttäytymistä ohjaaviksi signaaleiksi. Muuntamista voidaan kutsua laskennaksi (Tegmark 2017) ja ihmisen aivot ovat tehokkain tuntemamme laskukone tässä mielessä. Numeroiden sijasta aivot kuitenkin laskevat eli muuntavat informaatiota henkilökohtaisiksi merkityksiksi ja käyttäytymistä ohjaaviksi signaaleiksi.

Tekoäly on ottanut jättiharppauksia erityisesti viimeisen 15-vuoden aikana. Erityisen merkittävä läpimurto tapahtui, kun Googlen AlphaGo voitti hallitsevan maailmanmestarin Go-pelissä vuonna 2017. Tämä osoitti, että nykyisin tekoäly pystyy abstraktiin ja jopa luovaan ongelmanratkaisuun. Samoin korealaisten tutkijoiden kehittämä tekoäly pystyy ennustamaan vaarallisen El Niño sääilmiön kehittymisajankohdan 18-kuukautta ennen sen ilmenemistä hirmumyrskyinä (Ham et al. 2019). Nopea päättely runsaan moniulotteisen informaation perusteella onkin tekoälyä leimaava piirre. Tekoäly osaa toimia tehokkaasti niissä tilanteissa, joissa voidaan selkeästi määritellä tavoitteet ja säännöt. Vaikka Go-peli on erittäin vaikea peli, se on kuitenkin suljettu systeemi, jossa säännöt voidaan kuvata tarkasti. Sen sijaan todellisen elämän tilanteissa ihmisen kyky toimia on edelleen ylivertainen tekoälyyn verrattuna.

Tekoälyltä puuttuu jotain hyvin olennaista verrattuna ihmisen päättelyyn. Se ei osaa muodostaa kokonaisvaltaisia mielen esityksiä ympäristöstään, vaan se noudattaa orjallisesti numeerisia algoritmeja piittaamatta kulloisenkin tilanteen laajemmista merkityksistä. Ihminen sen sijaan pystyy muodostamaan mielen esityksiä hyvinkin erilaisista tilanteista ja toimimaan niiden edellyttämillä tavoilla. Voidakseen toimia joustavasti eri konteksteissa, tekoälyn pitäisi oppia hahmottamaan ympäristöään ihmiselle tyypillisten intuitiivisten mentaalisten mallien perusteella (Ks. myös Lake et al. 2017). Seuraavaksi kuvaamme tätä ideaa tarkemmin aiemmin Frontiers in Psychology -lehdessä kirjoittamaamme artikkeliin pohjautuen (Suomala & Kauttonen 2022).

Intuitiiviset mielen mallit

Ne tilanteet, joissa ihminen toimii, sisältävät lähes rajattoman määrän informaatiota. Sen lisäksi, että aisteihin ja aivoihin tuleva informaatio on vain pieni osa kaikesta tilanteeseen sisältyvästä informaatiosta, se on usein hyvin epämääräistä. Nykyinen tutkimus painottaa, että ihmisen aivot käyttävät tilannespesifiä informaatiota ja aikaisempia kokemuksia kulloisestakin tilanteesta poimiessaan tärkeimmät asiat informaatiotulvasta (Gershman 2021). Tätä aivojen muodostamaa tilannekuvaa voidaan kutsua yleiseksi mielen esitykseksi, jonka keskiössä ovat intuitiiviset mallit. Ihminen voi käyttää omaksumiaan mentaalisia esityksiä ja rikastuttaa niitä joustavasti kulloisenkin tilanteen edellyttämällä tavalla. Ihminen ei esimerkiksi opi uusia sanoja ja esineiden ominaisuuksia tyhjiössä, vaan suhteessa tilanteeseen ja toisiin sanoihin ja esineiden ominaisuuksiin. Seuraavaksi kuvaamme fysikaaliseen -, sosiaaliseen – ja kulttuuriseen maailmaan liittyviä mielen intuitiivisia malleja.

Mielen fysikaaliset intuitiiviset mallit

Ihmisellä on monipuolisia intuitiivisia fysikaaliseen maailman mielen malleja jo vauvaiässä. Ne auttavat häntä ymmärtämään ympäristön esineiden ominaisuuksia ja niiden keskimäistä vuorovaikutusta. Ihminen ymmärtää intuitiivisesti, että esineet ovat olemassa jatkuvasti ja että ne ovat kiinteitä sekä liikkuvat tietyllä tavalla (Spelke 1990). Edelleen, lapset esimerkiksi oppivat jo varhain, että kiinteät esineet eivät voi kulkea esteiden läpi, mutta nestemäinen aine voi kulkea (Rips & Hespos 2015). Näiden mallien avulla lapsi oppii ennustamaan fyysisen maailman tapahtumia, oppimaan lisää nopeasti ja käyttäytymään optimaalisella tavalla ympäristössään. Vaikka jokin tehtävä olisi hänelle uusi, hän tietää, että fysiikka toimii kuitenkin yleensä samalla tavalla.

Fysikaalisten intuitiivisten mallien avulla ihminen rakentaa tiettyyn kontekstiin liittyvän toimintamallin suhteessa fyysisiin esineisiin sekä niiden ominaisuuksiin ja vuorovaikutukseen. Tällaisia ominaisuuksia ovat esimerkiksi esineen massa, kitka, joustavuus ja törmäysvaikutus. Fysikaaliset intuitiiviset mallit ovat likimääräisiä, todennäköisiä, yksinkertaistettuja ja monin tavoin epätäydellisiä suhteessa eksaktiin fysiikkaan (Lake et al. 2017). Silti ne ovat tarpeeksi monipuolisia tukeakseen ihmisen käyttäytymistä eri konteksteissa ja ne ovat pohjana myös täsmällisemmän fysiikan oppimiselle myöhemmin.

Mielen psykologiset intuitiiviset mallit

Toinen mielen intuitiivisten mallien luokka liittyy ihmisten käyttäytymiseen. Siksi niitä kutsutaan mielen psykologisiksi intuitiivisiksi malleiksi. Jo vauvaikäinen oppii, että toisilla henkilöillä on mielen tiloja kuten uskomuksia ja tavoitteita sekä toimintaa näitä tavoitteita kohti. Toisten ihmisten psykologisten tilojen ymmärtäminen auttaa lasta oppimaan omasta ja toisten ihmisten käyttäytymisestä. Näin hän oppii vastavuoroisuutta, sosiaalisuutta ja tiettyyn tilanteeseen liittyvää suotavaa käyttäytymistä (Tomasello 2018).

Psykologisten intuitiivisten mallit auttavat toimimaan yhdessä toisten kanssa pyrkien yhteisiin tavoitteisiin. Nämä mallit opettavat kehittyvälle lapselle myös, millaisia ihmiset ovat. Lapsi oppii jo kolmen kuukauden iässä, kuka toimii epäsosiaalisesti. Hän oppii, että henkilö, joka vahingoittaa toista henkilöä joko fyysisesti tai tekemällä kiusaa, on epäsosiaalinen. Kiusanteko voi olla esimerkiksi toisen lapsen tavaroiden ottamista ilman lupaa tai piilottamista toisen tavoittamattomiin (Lake et al. 2017). Intuitiiviset psykologiset mallit mahdollistavat sosiaalisesti tärkeiden asioiden välittymisen lapselle arkipäiväisissä vuorovaikutustilanteissa.

Sekä fysikaaliset että psykologiset intuitiiviset mielen mallit mahdollistavat uusien asioiden oppimisen induktiivisesti ja tilannesidonnaisesti. On kuitenkin epäselvää, missä määrin ne ovat synnynnäisiä ja geneettisesti ohjattuja. Nykyisin ajatellaan niiden muodostuvan vuorovaikutuksissa niissä ympäristöissä, joissa lapsi kasvaa. Kulttuurilla on tämän vuoksi keskeinen merkitys mentaalisten esitysten syntymiselle. Esitämmekin, että lapsi oppii fysiikan ja psykologian mallien lisäksi kulttuurisia intuitiivisia malleja. Tämä pitäisi myös huomioida tekoälymalleja kehittäessä, jos mallien halutaan toimivan ihmisten luomissa ympäristöissä joustavasti.

Mielen kulttuuriset intuitiiviset mallit

Kehityksen varhaisissa vaiheissa lapsi oppii intuitiivista fysiikkaa ja psykologiaa välittömässä kasvuympäristössä. Sen sijaan laajemmat kulttuurin arvot, artefaktit, ja ideat syntyvät lapsen toimiessa yhä enemmän välittömän kasvuympäristön ulkopuolella toisten ihmisten ja yhteiskunnan virallisten instituutioiden kanssa. Kehittyvä lapsi ja nuori omaksuu näitä kulttuuriin liittyviä tekijöitä intuitiivisesti ja näistä muodostuu kulttuurisia intuitiivisia mentaalisia malleja samoin kuin fysiikasta ja psykologiasta.

Kulttuuriset intuitiiviset mallit auttavat ihmistä muodostamaan itselle tärkeitä tavoitteita ja toimimaan niin, että nämä tavoitteet myös toteutuisivat. Tällöin keskeinen merkitys on täydellisellä maailmalla, jota Missouri-Columbian yliopiston professori David Geary (2005) luonnehtii tavoitetilaksi, jossa ihminen voi saavuttaa itselleen tärkeäksi pitämiään asioita. Vaikka täydellinen maailma on subjektiivinen, sen sisältö muodostuu kulttuurisesti tärkeistä vaihtoehdoista, toisin sanoen kulttuurisista intuitiivisista malleista. Sen avulla ihminen kykenee tavoitteiden asettamiseen ja näiden saavuttamista edellyttävään itsesäätelyyn sekä päätöksentekoon.

Tavoitteiden muodostaminen ja mielekkäiden tulkintojen esittäminen kulttuurisissa tilanteissa on olennainen osa ihmisyyttä. Nämä mielekkäät tulkinnat auttavat ihmistä pitämään pitkän aikavälin tavoitteita ja niihin liittyvää itsesäätelyä parempana vaihtoehtona kuin välittömiä, pitkän aikavälin tavoitteiden kanssa ristiriidassa olevia välittömiä mielihyvän kokemuksia. Kulttuuriset intuitiiviset mallit auttavat yksilöitä toimimaan itsensä ja kulttuurin kannalta mielekkäällä tavalla pitkäjänteisesti.

Nämä mallit auttavat ihmistä myös toimimaan päivittäisissä tilanteissa tarkoituksenmukaisella tavalla. Omaan toimistoon töihin tuleva ihminen odottaa näkevänsä tyypillisen toimistoympäristön työkavereineen. Jos hän kuitenkin näkee paljon ilmapalloja ja muuta syntymäpäiviin liittyvää rekvisiittaa (Ks. kuva 1), hän nopeasti tajuaa, että nyt kollegat ovat järjestäneet yllätyssyntymäpäivät (Ks. DuBrow et al. 2017). Jos henkilö ei olisi oppinut työntekoon ja syntymäpäiviin liittyviä implisiittisiä kulttuurisia malleja, hän ei olisi osannut nopeasti muuttaa toimintaansa työmoodista juhlamoodiin. Samoin ihmisen ajatellessa viikonloppua, kesälomaa tai seuraavaa askelta urakehityksessä, hänen aivonsa voivat nopeasti ja intuitiivisesti muodostaa mentaalisia esityksiä näistä tilanteista, joiden määrittelevät piirteet ovat kulttuurisia.

Fysikaaliset, psykologiset ja kulttuuriset intuitiiviset mallit eivät kenties ole ainoita intuitiivisia malleja, joita ihmiselle kehittyy elämän aikana. Kuitenkin ne ovat hyviä esimerkkejä siitä, miksi nykyinen tekoäly pystyy toimimaan vain tietyssä kontekstissa ja tekemään hyvin rajattuja asioita verrattuna ihmiseen. Jotta tekoäly oppisi toimimaan ihmisen tavoin useissa eri konteksteissa, sen tulisi omaksua intuitiivista fysiikkaa, psykologiaa ja kulttuuria. Tällöin se oppisi itsenäisesti vuorovaikuttamalla uusissa konteksteissa.

Lopuksi

Ihminen muuntaa sisäisiä ja ulkoisia informaatiovirtoja mielen esityksiksi ja toimintamalleiksi. Näissä esityksissä intuitiivisilla mielen malleilla on keskeinen rooli. Niiden avulla ihminen oppii toimimaan mielekkäästi eri ympäristöissä. Hänen aivonsa siis laskevat mielekkyyttä ja näiden mielekkyyslaskutoimitusten perusteella hän pystyy toimimaan joustavasti. Tulevaisuuden tekoälyn on pystyttävä tämänkaltaiseen sisäisten mallien muodostukseen, jotta se pystyy saavuttamaan ihmisenkaltaisen, laajasti yleistyvän älykkyyden tason. Tämän edellyttää sitä, että tekoälymalli oppii muodostamaan intuitiivisia malleja maailmasta pienen vauvan tavoin. Massachusetts Institute of Technolgy:n professori Joshua Tenenbaum ja Harvardin yliopiston professori Samuel Gershman tutkimusryhmineen ovat jo ottaneet askeleen tähän suuntaan (Lake et al. 2017; Tejwani et al. 2021).

Laureassa ja Haaga-Heliassa olemme soveltaneet tekoälyä Helsingin Sanomain Säätiön rahoittamassa ConfidentAI-projektissa ja sen jälkeen useissa tutkimuksissa. Lisäksi olemme pohtineet tekoälyn ja ihmisen suhdetta ESR-rahoitteisessa LEADBEHA-hankkeessa ja OKM-rahoitteisessa AI Forum-hankkeessa.

Lähteet:

• DuBrow, S., Rouhani, N., Niv, Y. & Norman, K. A. 2017. Does mental context drift or shift? Current Opinion in Behavioral Sciences, 17, 141–146. https://doi.org/10.1016/j.cobeha.2017.08.003
• Geary, D.C. 2005. Origin of Mind. Evolution of brain, cognition, and general intelligence (Vol. 2005). American Psychological Association.
• Gershman, S. 2021. What makes us smart: The computational logic of human cognition. Princeton University Press.
• Ham, Y.-G., Kim, J.-H. & Luo, J.-J. 2019. Deep learning for multi-year ENSO forecasts. Nature, 573(7775), 568–572. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1559-7
• Lake, B. M., Ullman, T. D., Tenenbaum, J. B. & Gershman, S. J. 2017. Building machines that learn and think like people. Behavioral and Brain Sciences, 40. https://doi.org/10.1017/S0140525X16001837
• Rips, L. J. & Hespos, S. J. 2015. Divisions of the physical world: Concepts of objects and substances. Psychological Bulletin, 141(4), 786–811. https://doi.org/10.1037/bul0000011
• Spelke, E. S. 1990. Principles of Object Perception. Cognitive Science, 14(1), 29–56. https://doi.org/10.1207/s15516709cog1401_3
• Suomala, J. & Kauttonen, J. 2022. Human’s Intuitive Mental Models as a Source of Realistic Artificial Intelligence and Engineering. Frontiers in Psychology, 13, 873289. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2022.873289
• Tegmark, M. 2017. Life 3.0: Being human in the age of artificial intelligence (First edition). Alfred A. Knopf.
• Tejwani, R., Kuo, Y.-L., Shu, T., Stankovits, B., Gutfreund, D., Tenenbaum, J. B., Katz, B. & Barbu, A. 2021. Incorporating Rich Social Interactions Into MDPs. https://doi.org/10.48550/ARXIV.2110.10298
• Tomasello, M. 2018. A natural history of human thinking.