Tekoälyn personoinnin periaatteita

Tekoälyn personoinnin periaatteita fil. yo Matti Mattila 13.3.2004 Keihäänkärjistä kännykkään Ihmiskunnan kehitykseen on paljolti vaikuttanut työkalujen ja muiden päivittäistä elämää helpottavien välineiden käyttöönotto. Ihmisen tiedetään käyttäneen esimerkiksi keihäitä saalistukseen ja teräviä kivenkappaleita arkipäiväisissä askareissaan jo kymmeniä tuhansia vuosia sitten. Apuvälineet ovat luonnollisesti kehittyneet noista ajoista. Ihminen oppi kesyttämään eläimiä maataloustuotantoon, ja yksinkertaisia laitteita, kuten vipuvarsia, alkoi ilmestyä mm. vesihuoltoon. Vaikka tutkimusten mukaan jo antiikin Kreikka tunsi mekaanisia laitteita, kuten Arkhimedeen ruuvin, koettiin mekaanisten ja motorisoitujen laitteiden suurisuuntainen esiinmarssi vasta teollisen vallankumouksen myötä vain reilut 200 vuotta sitten. Aluksi koneet olivat käsikäyttöisiä, mutta hyvin nopeasti niiden käyttövoima saatiin vesirattailla ja 1700-luvulla yleistyneellä höyrykoneella. Keksinnöt seurasivat toisiaan. 1900-luvulle tultaessa polttomoottori ja sähkö uudistivat energiatekniikan. Markkinoille tulvi yhä enemmän toinen toistaan edistyksellisempiä hyödykkeitä, kuten puhelin, radio ja televisio. Viime vuosikymmenten suurimmat saavutukset ovat liittyneet elektroniikkaan ja tietotekniikkaan. Transistorin keksiminen ja sitä seurannut mikropiiriteollisuus ovat mullistaneet käsityksemme tekniikan mahdollisuuksista. Tietokoneen kehitys on ollut päätä huimaavaa. Alun perin tietojen käsittelyä varten kehitetty apuväline on osoittautunut lähes ehtymättömäksi lähteeksi uusille sovellusaloille. Monet aiemmin mekaaniset laitteet, kuten käsivälitteiset puhelinkeskukset, ovat korvautuneet tietokoneohjatuiksi järjestelmiksi. Ihmisen rooliksi on tekniikan kehityksessä jäänyt laitteiden asennus ja omien aikaansaannostensa käyttö. Muutaman vuosikymmenen ikäinen langaton viestintä on tuonut miljoonien ihmisten arkipäivään matkapuhelimen, ”kännykän”. Ihmisten tavoitettavuus on muuttunut ajasta ja paikasta riippumattomaksi. Globaalia tiedonvälitystä edistää lisäksi tietotekniikan keksintöihin lukeutuva Internet, miljoonien tietokoneiden maailmanlaajuinen verkko. Tietotekniset laitteet ovat mahdollistaneet myös uusia palveluja, esimerkiksi ää- neen puhuvat automaatit näkörajoitteisille sekä lukemattomat muut sovellukset, joita pidämme jo itsestäänselvyyksinä. Ympäristömme on muuttunut melkoisesti, ja tulee yhä muuttumaan, vaikka monilla onkin jo tunne, että elämme ”valmiissa maailmassa”. Uskomattominta tässä kehityksessä on se, että vain kourallinen tomua on saanut kaiken tämän aikaiseksi. Bioninen omakuva Ihmistä on aina kiehtonut bioniikka eli eliöiden rakenteiden tai ominaisuuksien jäljittely tekniikassa. Filosofisesta näkökulmasta katsottuna bioniikka voitaisiin selittää ihmisen halulla tai jopa tarpeella toimia jonkinlaisena jumalallisena luojana. Käsitystä tukee raamatullinen vertauskuva, jossa Jumala loi ihmisen omaksi kuvakseen. Itsensä näköisiä teknisiä laitteita, joita usein kutsutaan myös roboteiksi, geeniteknisesti mutatoituja tai muuten produsoituja ihmisen näköishahmoja ja zombeja on tunnettu tieteiskirjallisuudessa jo pitkään. Tunnetuimpia lienevät Mary Shelleyn 1800-luvulla luoma Frankenstein-kreatuuri ja meidän päiviemme George Lucasin Threepio-androidi Tähtien sota -saagassa. Henkeäsalpaavat tieteiskirjallisuuden fantasiat ovat vähitellen toteutumassa, ehkäpä uhkaavankin nopeasti. Teollisuusrobotit suorittavat jo nyt yksitoikkoiset ja vaaralliset työvaiheet, mönkijät tutkivat lähiplaneettoja, geenitekniikka ja geenimuuntelu alkavat olla rutiinia. Monissa tietokonesovelluksissa on käyttäjää opastavia agentteja, ja tietokantoihin pohjautuvat asiantuntijajärjestelmät diagnosoivat potilaita. Edistyksellisin saavutus on japanilaisen Hondan kehittämä Asimo-robotti [Hon04], joka on teknisesti varsin kehittynyt vaikkakaan sen hyödyllisyydestä ei vielä ole kokemuksia. Yksi suurimpia haasteita on kehittää keinotekoinen älykkyys toimivan tekniikan lisäksi. Tekoäly onkin nousemassa mielenkiintoiseksi tieteenalaksi lähivuosina. Mitä tekoäly on? Ihminen on yrittänyt ymmärtää ajatteluaan jo vuosituhansia. Olemme kiinnostuneita, miten hahmotamme, ymmärrämme, ennustamme ja käsittelemme itseämme huomattavasti suurempaa ja monimutkaisempaa maailmankaikkeutta. Tekoäly toisaalta ei yritä pelkästään ymmärtämään vaan myös rakentamaan älykkäitä kokonaisuuksia [RuN03]. Tekoälyn kehittelyn ja tutkimuksen katsotaan alkaneen 1943, jolloin yhdysvaltalaiset tutkijat Warren McCulloch ja Walter Pitts esittelivät ensimmäisen keinotekoisen älykkyyden mallin. Marvin Minsky ja Dean Edmonds rakensivat ensimmäisen älyverkkotietokoneen 1951 Princetonin yliopistossa Yhdysvalloissa. Itse termi ”tekoäly” (engl. artificial intelligence, AI) vakiintui vuonna 1956 pidetyssä konferenssissa, jossa kokoontuivat ajan vaikutusvaltaisimmat tekoälyn tutkijat, mm. Trenchard More Princetonin yliopistosta, Arthur Samuel IBM:ltä sekä Ray Solomonoff ja Oliver Selfridge Massachusettsin teknillisestä korkeakoulusta. Kaikki automaattisesti toimiva ei ole tekoälyä. Tekoälyn erottaa automatiikasta siinä, että tekoäly kykenee tekemään uusia johtopäätöksiä olemassa olevista tiedoista sekä pidemmälle viedyissä sovelluksissa jopa hyödyntämään johtopäätöksiään uusien ratkaisujen pohjaksi. Automatiikka puolestaan toistaa samoja ennalta määrättyjä toimia yhä uudestaan. Siten esimerkiksi liiketunnistimen avaamaa ulko-ovea ei voi pitää tekoälynä. Jos oven mekanismi puolestaan oppii kävijävirrasta optimoimaan oven avauksen ottamalla huomioon mihin vuorokaudenaikaan 2 ovesta kulkee eniten ihmisiä, voidaan tällaista järjestelmää ehkä kutsua tekoälyksi. Psykologisessa mielessä ihmisen kanssa vuorovaikutuksessa olevalla tekoälysovelluksella tulee olla inhimillisiä piirteitä [NMF95]. Jos tällaiset sovellukset ovat tietokonepohjaisia järjestelmiä, on niihin helppo luoda ihmisen kasvot ja muut ruumiinmuodot nykyaikaisella kolmiulotteisella tietokonegrafiikalla. Tieteellisestä näkökulmasta tekoälyä on yritetty määritellä useilla eri kuvauksilla. Karkeasti nämä määritelmät voidaan jakaa neljään luokkaan: järjestelmät, jotka ajattelevat kuten ihmiset; järjestelmät, jotka toimivat kuten ihmiset; järjestelmät, jotka ajattelevat järkevästi sekä järjestelmät, jotka toimivat järkevästi. Inhimillisesti toimivalta järjestelmältä vaaditaan useita ominaisuuksia, kuten luonnollisen kielen, yleensä englannin kielen, prosessointikykyä, koneoppimista eli mukautumiskykyä uusiin tilanteisiin, automaattista päättelykykyä, tiedon representaatiota eli havainnoidun tiedon talletuskykyä, konenäköä objektien hahmottamista varten sekä robotiikkaa liikkumista ja kohteiden käsittelyä varten. 2000-luvulle tultaessa kaikkiin näihin edellä mainittuihin vaatimuksiin on esitelty ratkaisu muodossa tai toisessa. Monet ihmisillä suoritetut psykologiset testit ovat pyrkineet tutkimaan, miten hyvin tietokone kykenee täyttämään nämä vaatimukset [LNB00] [NML01]. Testit on usein rajattu tutkimaan tiettyä ominaisuutta tai persoonallisuuspiirrettä, esimerkiksi tuleeko keinotekoisella puheäänellä olla sukupuoli? Alan Turing puolestaan esitteli jo vuonna 1950 Turingin testiksi kutsutun menetelmän, joka tyydyttävästi määrittelee toimivan älykkyyden. Tietokone läpäisee testin, jos haastattelija ei kykene erottamaan, onko vastaus tullut toiselta ihmiseltä vai tietokoneelta. Filosofiseksi kysymykseksi jää, onko tietokone lopulta älykäs läpäistyään testin? Kreikkalainen Aristoteles tutki ensimmäisenä järkevää ajattelua eli logiikkaa. Hän yritti määritellä ”oikeanlaista ajattelua” syllogismilla, jossa kahdesta lauseesta päätellään loogisesti kolmas. Tunnetuin päätelmä on esimerkki Sokrateesta: ”Sokrates on mies. Kaikki miehet ovat kuolevaisia, joten Sokrates on kuolevainen.” Logiikan sääntöjä on kehitetty erityisesti 1900-luvulla, ja jo 1965 oli tietokoneohjelmistoja, jotka pystyivät teoriassa ratkaisemaan minkä tahansa ylipäätään ratkaistavissa olevan, logiikan notaatiolla kuvatun ongelman. Tekoälyä onkin yritetty rakentaa tällaisten ohjelmien varaan, vaikka tässä lähestymistavassa on omat ongelmansa. Vähänkin epävarman tiedon kuvaaminen logiikan notaatiolla ei ole helppoa. Myös ongelman ratkaisu teoriassa on eri asia kuin sen ratkaisu käytännössä. Jo muutaman tusinan lähtötiedon käsittely tietokoneella saattaa kuluttaa koko tietokoneen kapasiteetin ellei päättelysääntöjä ole jotenkin ohjeistettu ja tarkennettu juuri kyseisen ongelman ratkaisemiseksi. Logiikka ei ole enää ainoa tekoälyn rakennusmateriaali, sillä viime vuosikymmenten psykologian tutkimus, ja erityisesti kognitiotiede on esitellyt kognitiivisen mallin. Tällä mallilla pyritään kuvaamaan tarkasti ja testattavasti ihmismielen toiminta sekä tavat, miten ihminen prosessoi tietoa. Tavoitteena on kehittää malli, joka on adaptoitavissa tekoälyjärjestelmiin. Miltä tekoäly näyttää? Puhuttaessa tekoälystä erottuu termistä ensimmäisenä sana ”äly”. Äly puolestaan assosioidaan ihmiseen, sillä olemmehan itse määritelleet itsemme homo sapiens – viisas ihminen -lajiin kuuluvaksi. Tämä herättää kysymyk- 3 sen, miltä tekoäly näyttää, sillä ihmisillähän on kasvot. Kuten ihmisilläkin myös tekoälyllä on monet kasvot. Yksinkertaisimmillaan tekoäly voidaan nähdä asiantuntijajärjestelmissä. Käyttäjä antaa syötteet, jonka jälkeen järjestelmä tekee johtopäätöksen vertailemalla annettuja syötteitä tietokannassaan oleviin pohjatietoihin ja antaa tekstuaalisen vastauksen esimerkiksi tietokoneen kuvaruudulla. Asiantuntijajärjestelmiä käytetään yleisesti mm. sairauksien diagnosoinnissa. Tekoälykonsepteista agenttia voidaan pitää jo älykkäänä, koska sillä on kyky havainnoida ympäristöään sensoreillaan. Kun agenttiin yhdistetään visuaalinen hahmo ihmisten kanssa kommunikoinnin helpottamiseksi, syntyy jo huomattavasti sofistikoituneempi tekoälyn implementaatio. Tekoälyn yhteydessä esiintyy toisinaan myös termi avatar. Sana on lainattu Intian hindulaisesta mytologiasta, jossa sillä tarkoitetaan jumalallisen olennon esiintymistä maan päällä jonkin toisen henkilön hahmossa. Tietotekniikassa avatar voidaan ymmärtää eräänlaisena visuaalisena pseudonyyminä, sijaishahmona, jolloin järjestelmän käyttäjä näyttäytyy muille käyttäjille valitsemansa hahmon muodossa. Tämä on yleistä esimerkiksi Internetin keskustelupalstoilla, joissa ei haluta esiintyä omalla kuvalla. Avatar ei kuitenkaan ole tekoälyä vaan yleensä virtuaalisessa maailmassa oleva ihminen, joka esiintyy sovelluksessa samantyyppisenä ihmismuotoisena hahmona kuin toisena osapuolena oleva agentti tai muut käyttäjät. Uskottavilla agenteilla on oltava persoonallisuus. Persoonallinen agentti herättää luottamusta ja madaltaa ihmisen kynnystä käyttää järjestelmää. Käytännössä agentilla on jokin tunnistettava hahmo, esimerkiksi ihmisen kasvot tai agentti voi olla fiktiivinen individi. Joissakin tietokoneohjelmissa on käyttäjän avusteet toteutettu agenttien kaltaisilla synteettisillä aktoreilla. Nämä aktorit poikkeavat agenteista siten, ettei niillä ole juurikaan tekoälyä, vaikka ne onkin usein ohjelmoitu vastaamaan luonnollisella kielellä tehtyihin kysymyksiin. Tässä suhteessa synteettiset aktorit muistuttavat asiantuntijajärjestelmiä. Aktoreille on kuitenkin ohjelmoitu tiettyjä persoonallisia piirteitä, esimerkiksi ilmeet ja liikkeet. Aktori voi muuttua tietyn ajan kuluttua näyttämään turhautunutta, mikäli käyttäjä ei ole pitkään aikaan kommunikoinut aktorin kanssa. Kun käyttäjä viimein alkaa jälleen kommunikoimaan aktorille, vaihtaa tämä ilmettä ja aktivoituu. Agenteista, aktoreista ja muista vastaavista personoiduista tietokonehahmoista käytetään yleisnimitystä virtuaalihenkilö. Mitä on persoonallisuus? Persoonallisuus on yleisnimitys, jolla tarkoitetaan ihmisen fyysisten, psyykkisten ja sosiaalisten ominaisuuksien muodostamaa kokonaisuutta. Ihmisen luonteenomaiset tavat toimia arkielämässä ovat persoonallisuutta. Virtuaalihenkilöiden persoonallisuus on joukko ominaisuuksia, joilla hänet erotetaan muista virtuaalihenkilöistä. Persoonallisuuden lisäksi voidaan erottaa emootiot eli tunnetilat ja mielialat sekä asenteet. Näistä mielialat ovat pitkäkestoisempia kun taas tunteet ovat usein vain hetkellisiä, mutta voivat kumuloituneina vaikuttaa mielialaan. Persoonallisuuteen liittyy myös muitakin aspekteja kuten kieli, tapa puhua, kehon liikkeet sekä ajattelutapa. Persoonallisuuden muotoutumiseen vaikuttavat useat tekijät. Tällaisia tekijöitä ovat biologiset tekijät, kuten esimerkiksi geneettiset tekijät eli perimä, ruumiinrakenne, sukupuoli ja muut fysiologiset ominaisuudet. Sosiaali4 nen ympäristö ja vuorovaikutus, yhteiskunta sekä kulttuuri ovat esimerkkejä ympäristön vaikutuksesta persoonallisuuteen. Kolmantena tärkeänä vaikuttajana voidaan pitää yksilön omaa kehitystä, elämäntapaa ja -tilannetta. Persoonallisuus on siis alati toimiva ja koko ihmisiän kehittyvä kokonaisuus. Toisaalta lapsuuden ja nuoruuden kehitystapahtumien vaikutusta aikuisiän persoonallisuuteen korostetaan monissa persoonallisuuden kehitystä käsittelevissä teorioissa, mikä voi vaikuttaa teorian käyttökelpoisuuteen tekoälyn personoinnissa. Psykologiassa persoonallisuutta on mallinnettu useilla menetelmillä. Yhdysvaltalaisten psykologien Gordon Allportin ja Henry S. Odbertin 1930-luvulla kehittämästä faktorianalyysistä sittemmin muodostettu Five Factor Model -piirreteoria eli viiden faktorin malli on yksi viimeisimmistä esitetyistä malleista. Mallin viisi faktoria ovat ekstraversio, sovinnollisuus, tunnollisuus, neurotismi ja avoimuus. Kaikki nämä persoonallisuuden ulottuvuudet ovat läheisesti suhteessa ilmaisevaan, loogiseen ja emotionaaliseen personointiin. Esimerkiksi ekstraversio vaikuttaa loogiseen käyttäytymiseen kun taas neurotismi vaikuttaa enemmän emotionaaliseen käyttäytymiseen. Viiden faktorin mallia on sovellettu useissa tekoälyjärjestelmissä, sillä se määrittelee yksinkertaisella tavalla persoonallisuuden viiteen perusulottuvuuteen. Näiden faktorien kombinaatioilla voidaan esittää mikä tahansa persoonallisuus. Mitä on tekoälyn personointi? Monet tutkimukset ovat osoittaneet ihmisten ja personoitujen laitteiden välisen vuorovaikutuksen muistuttavan paljon ihmisten keskenään käymää vuorovaikutusta [RHR98]. Tutkimustulos on tärkeä, sillä useat kaupalliset sovellukset käyttävät tekoälyä. Esimerkiksi globaalin verkkokaupan edellytetään olevan avoinna ympäri vuorokauden. Aina ei kuitenkaan ole mahdollista palkata kymmeniä tai jopa satoja asiakaspalvelijoita ympärivuorokautiseen työhön. Verkkokauppa voi tällöin muuttaa osan toiminnoistaan itsepalveluksi tai toteuttaa ne tekoälytekniikalla. Tekoälyyn pohjautuva kauppapaikka seuraa kävijän liikkeitä sivulta toiselle ja päättelee kävijän katselemista tuotteista, mistä kyseinen henkilö voisi olla kiinnostunut. Kun aineistoa on näin kertynyt riittävästi, laatii sovellus kävijästä profiilin ja ehdottaa jatkossa tarjoustuotteita, jotka vastaavat profiilia. Toinen esimerkki kauppapaikan automatisoidusta palvelusta on virtuaalihenkilön ääneen lukemat kirja-arvostelut [NML01]. Tekoälyn personoinnissa tietokoneohjelmalle annetaan jokin hahmo, joka voi olla fiktiivinen tai muistuttaa ihmisen kasvoja. Tietokonegrafiikka on hyvin kehittynyttä ja kykenee animoimaan erittäin uskottavan kuvan valitusta hahmosta. Ilmeet ja eleet ovat luonnollisia samoin ääni, joka voidaan ohjelmoida kuulostamaan vanhalta tai nuorelta henkilöltä, mieheltä tai naiselta. Visuaalisten arvojen lisäksi personointiin kuuluu olennaisena osana ihmisten persoonallisten attribuuttien jäljittely. Personointimenetelmiä on useita. Osa menetelmistä on eksperimentaalisesti kehitettyjä kun taas osa perustuu psykologisiin persoonallisuusmalleihin [KMT02]. Five Factor Model malli on pohjana monille tekoälysovelluksille, sillä se sopii hyvin tietokoneohjelmistolla toteutettavaksi ja sen viisi faktoria on helppo kvantifioida muodostamaan eri persoonallisuuksia. Sumedha Kshirsagar ja Nadia Magnenat-Thalmann Geneven yliopistosta esittelivät vuonna 2002 monikerroksisen persoonallisuusmallin [KMT02], jonka pohjana on juuri Five Factor Model. Mallissa on kolme kerrosta, 5 joista alinna ovat tunneilmaisut ja ylinnä persoonallisuus. Näiden kerrosten välissä on mielialakerros. Personointi on jaettu neljään ryhmään: fyysiseen personointiin, ilmaisupersonointiin, loogiseen personointiin ja tunnepersonointiin. Kasvojen piirteet ja kehon ominaisuudet ovat fyysistä personointia. Ilmaisupersonointi on haastava osaalue, sillä sen tehtävänä on simuloida realistisesti kasvojen liikkeet ja eleet. Hymyn on oltava luontevaa, suuttumus on ilmaistava uskottavasti samoin kuin silmien liikkeet ja jopa pään nyökytykset. Loogisen personoinnin piiriin kuuluvat tavat, joilla virtuaalihenkilö analysoi syötteitä ja etsii vastauksia sekä valitsee luonnollisen kielen ilmaisumuodon. Tämä on ehkä kaikkein vaativin osa-alue, koska mallintaminen edellyttää useiden eri tieteenalojen kuten kielitieteen, tekoälyn ja kognitiotieteen osaamisen yhdistämistä. Virtuaalihenkilön emootioiden eli tunteiden kehittymistä vuoropuhelun aikana ohjataan tunnepersonoinnilla. Vaikka loogisen personoinnin aspektit ovat läheisesti kytkeytyneet tunnepersonointiin ja lähellä asiantuntijajärjestelmien ominaisuuksia, on tunnepersonointi ominaisuus, joka lopulta erottaa virtuaalihenkilön asiantuntijajärjestelmistä. Kshirsagarin ja Magnenat-Thalmannin mallissa tunteilla tarkoitetaan tiettyä mielen tilaa, joka tuodaan visuaalisesti esille kasvojen ilmeillä eli mimiikalla. Tunteet on jaettu Ortonyn, Cloren ja Collinsin mukaan nimetyn OOC-mallin kategorioihin. OOC-malli luokittelee eri tunnetyypit sen mukaan reagoidaanko tapahtumiin, toimintoihin ja objekteihin positiivisesti vai negatiivisesti. OOC-malli määrittelee myös miten tunteiden intensiteettiä ohjataan sisäisillä ja ulkoisilla faktoreilla. Kalifornian yliopiston psykologian professori Paul Ekman on määritellyt kasvojen kuusi perusilmettä, jotka ovat iloinen, surullinen, vihainen, yllättynyt, pelokas ja inhoava. Kshirsagar on kollegoineen yhdistänyt nämä kasvojen ilmeet OOC-mallin tunteisiin päätyen 24 eri tunnetilaan Ekmanin kuudessa eri ilmaisuryhmässä. Pelkoa ja inhoa ei ole määritelty OOC-mallissa, joten nämä on erotettu omiksi tunnetiloiksi omissa ilmaisuryhmissään. Tällä rakenteella käsiteltävien tunnetilojen määrä pysyy suhteellisen pienenä ja riittävän ilmaisuvoimainen vuorovaikutus säilyy silti täydellisenä. Edellä esitellyn monikerroksisen tekoälyn persoonallisuusmallin tunneilmaisun kerros ja Five Factor Model -malliin perustuva persoonallisuus yhdistetään mielialakerroksella. Persoonallisuus synnyttää tarkoituksellisia reaktioita, jotka puolestaan saavat mielialan muuttumaan. Tässä mallissa mieliala on määritelty tietoiseksi ja pitkäaikaiseksi mielen tilaksi, joka suoraan kontrolloi tunteita ja näin myös kasvojen ilmeitä. Mielialaa muuttavat myös hetkellisten emootioiden kumuloituva vaikutus. Ajallisesti tarkasteltuna ylimmällä tasolla oleva persoonallisuus muuttuu hyvin hitaasti, mutta vaikuttaa alemmalla tasolla oleviin mielialoihin ja tunteisiin pidemmän ajanjakson kun taas tunneilmaisut saattavat kestää vain muutaman sekunnin. Monikerrosmallin johtopäätöksenä voidaan havaita, että ekstraversio, sovinnollisuus ja neurotismi ovat persoonallisuuden tärkeimmät ulottuvuudet tunteiden näkökulmasta tarkasteltuna. Esimerkiksi neuroottinen henkilö muuttaa mielialaansa usein ja on altis negatiivisille mielialoille. Ekstravertin mieliala muuttuu nopeasti positiiviseksi esimerkiksi vuoropuhelussa. Sovinnollisen henkilön mieliala muuttuu useammin positiiviseksi, mutta säännöllisiä mielialan muutoksia voi olla vaikeaa havaita. Mielialoilla näyttäisi olevan tärkeä rooli persoonallisuuden mallintamisessa, vaikka eri mielialojen erottaminen toisistaan saattaakin olla vaikeaa. Nämä monikerrosmallin toteutuksessa käytetyt yksinkertaiset esimerkit teoreettisten mallien kvantifioinnista tietokoneen ymmärtämään muo6 toon osoittavat, miten helposti tekoäly on personoitavissa. Äänen merkitys personoinnissa Persoonallisuuden implementointia lähestytään monilla parametreilla. Esimerkiksi ääni on merkittävä tekijä agentin ja ihmisen välisessä vuorovaikutuksessa. Professori Clifford Nass ja apulaisprofessori Kwan Min Lee Stanfordin yliopistosta julkaisivat vuonna 2000 tutkimustuloksen [NML01], jossa osoitettiin tietokoneella generoidun äänen persoonallisuuden synnyttävän vahvoja samanlaisuuden tunteita tutkimukseen osallistuvissa henkilöissä. Tutkimuksessa käytettiin järjestelmää, jossa eri synteettisillä äänillä luettiin kirja-arvosteluja kahdelle eri persoonallisuusryhmälle. Sekä tietokoneen äänet että osanottajat oli jaettu ekstravertteihin eli ulospäinsuuntautuneisiin ja introvertteihin eli sisäänpäinsuuntautuneisiin. Kun tietokoneen äänen persoonallisuus vastasi osanottajan persoonallisuutta, havaittiin tutkittavien pitävän tietokoneen ääntä miellyttävämpänä, luotettavampana ja informatiivisempana. Kirja-arvostelut arvioitiin positiivisemmin ja itse arvostelun kirjoittaja koettiin miellyttävämpänä ja luotettavampana, vaikka osanottaja ei välttämättä tuntenutkaan kirjoittajaa. Kaupallisessa mielessä tutkimuksen tulos on mielenkiintoinen. Osanottajat, joilla oli tietokoneen kanssa samankaltainen persoonallisuus, olisivat todennäköisemmin ostaneet kirjan. Yleismaailmallisesti ihmisen puhe ilmaisee paljon puhujan persoonallisuudesta, kuten iän ja sukupuolen. Monien muiden persoonallisuusulottuvuuksien lisäksi on havaittu, että ekstravertit puhuvat nopeammin ja äänekkäämmin kuin introvertit. Vastaavasti ekstraverttien intonaatio on korkeampi ja vaihtelevampi kuin introverttien. Äänen ominaisuuksia vahvistetaan ulosannettavassa persoonallisuudessa silloin, kun muut, kuten visuaaliset persoonallisuusvihjeet eivät ole käytettävissä, esimerkiksi puhuttaessa puhelimessa. Synteettisessä puheessa edellä mainitut äänen ominaisuudet korostuvat, jos vuorovaikutuksessa oleva ihminen ei näe visuaalista hahmoa tietokoneella. Nassin ja Leen tutkimus osoittaa, että suurin vaikutus saavutetaan keskittymällä puheen persoonallisiin ominaisuuksiin. Tuloksen perusteella ekstraverteille ihmisille suuntautuneen yrityksen tai tuotteen tulee hyödyntää ekstraverttiä synteettistä ääntä, vaikka äänellä ei näyttäisi olevan mitään suhdetta itse tuotteeseen. Miesääninen tietokone vaikuttaa tehokkaammin käyttäjän päätöksiin kuin naisääninen tietokone. Miesäänistä tietokonetta pidetään myös sosiaalisesti miellyttävämpänä ja luotettavampana [LNB00]. Nass kollegoineen ovat selvittäneet toisessa tutkimuksessaan miten sukupuolistereotypiat vaikuttavat synteettiseen ääneen. Tutkimuksessa osanottajille, 24 miehelle ja 24 naiselle esitettiin tietokoneella joukko sosiaalisia kysymyksiä. Valittuaan jonkin kuvaruudulla esitetyistä kysymyksistä he saivat kuulla tietokoneen argumentin joko miehen tai naisen äänellä. Osanottajat ottivat kantaa vastaamalla tietokoneelle asteikolla yhdestä kahdeksaan, missä vaihtoehdot varioituivat ”Ehdottomasti A” ja ”Ehdottomasti B” -vastausten välillä. Yleisesti vastaajat pitivät miehen ääntä vakuuttavampana kuin naisen. Tutkimus osoitti sukupuolistereotypioiden voivan vaikuttaa käyttäytymiseen, kuten ostopäätöksen tekemiseen, sekä asenteisiin. Jos tekoälyä ja agentteja käyttävän järjestelmän suunnittelija ei tiedä käyttäjän sukupuolta, nämä tulokset suosittelevat käyttämään ensisijaisesti miehen ääntä erityisesti tilanteissa, joissa pyritään jo- 7 honkin päämäärään, kuten ostopäätökseen verkkokaupassa. Tunteet ja persoonallisuus Ihmisen tunnetilat saattavat rajoittaa rationaalista päätöksentekoa. Jos esimerkiksi ulkoinen vaara uhkaa yksilön turvallisuutta, pelon tunteet rajoittavat käyttäytymisvaihtoehdot paon ja taistelukäyttäytymisen repertoaariksi. Chicagon yliopiston apulaisprofessori Piotr Gmytrasiewicz ja tohtori Christine Lisetti ovat tutkineet emootioita ja persoonallisuutta agenttien suunnittelussa [GmL02]. Raportissaan he esittävät, että eri tunnetilat vastaavat eri päätöksentekotilanteita ja että tunnetilat ja siirtymiset tiloista toiseen muodostavat agentin persoonallisuuden. Raportissa esitetyn määritelmän mukaan tunnetilat liitetään päätöksentekotilanteisiin, mutta nämä kaksi käsitettä eivät kuitenkaan ole yhtäläisyyksiä. Toisin kuin päätöksentekotilanteissa tunteet voivat nimittäin sisältää fyysisiä ja muita muutoksia, kuten hengitystiheyden muutoksen. Määritelmästä seuraa, että agentin tunteet ovat passiivisia. Ne syntyvät ilman agentin kontrollia aivan kuten biologisissa järjestelmissä, joissa ne ovat sisäänrakennettuja ja tarjoavat perusselviytymismekanismit vaaratilanteissa, joissa ei voi luottaa kognitioihin. Gmytrasiewiczin ja Lisettin mallissa tekoälyn persoonallisuusrakenteet ohjaavat päätöksentekoa ja tunnetilat rajoittavat agentin päätöksentekomallia. Haastavinta onkin löytää mahdollisimman optimaaliset persoonallisuudet, jotka vastaavat agentin toimintaympäristöä. Tutkijat esittelevät esimerkkinä äärimmäisen pelkistetyn persoonallisuusmallin, jossa on vain kolme tunnetilaa: yhteistyökykyinen, kiusaantunut ja vihainen. Ympäristön tuottamat, tunnetiloja vaihtavat syötteet on jaettu toiminnalliseen ja yhteistyöhaluttomuuteen. Tästä dynaamisesta mallista voidaan nopeasti päätellä, että agentin tunnetila vaihtuu yhteistyökykyisestä kiusaantuneeseen ympäristön antaessa yhteistyöhaluttoman syötteen. Tunnetila vaihtuu edelleen vihaiseksi annettaessa toinen yhteistyöhaluton syöte. Tämä persoonallisuusmalli vastaa kirjallisuudessa paljon tutkittua Tit-for-Two-Tats -strategiaa, joka tunnetaan myös seuraa kaveria -ongelmana peliteorioissa. Esimerkissä kaikki kolme tunnetilaa muuttavat radikaalisti agentin päätöksentekomallia rajoittamalla sitä toiminnallisen ja yhteistyöhaluttoman tilan välille. Sosiaalinen ympäristö Sosiaalisella ympäristöllä tarkoitetaan sitä tilaa, jossa vuorovaikutus tapahtuu. Tapahtumaympäristönä voi käytännössä olla mikä tahansa tila, jossa kaksi tai useampi henkilö ovat vuorovaikutuksessa toisiinsa. Tietotekniikan myötä myös tietoverkkoja ja erityisesti Internettiä on ryhdytty käsittelemään sosiaalisena ympäristönä eli multimediaympäristönä. Ympäristöllä on oma vaikutuksensa yksilön persoonallisuuden kehityksessä ja tämä vaikutus onkin huomioitava tekoälyn personoinnissa. Tohtori Daniel Rousseau ja tutkija Barbara Hayes-Roth ovat esitelleet sosiaalipsykologisen mallin synteettisille aktoreille [RHR98]. Tässä mallissa autonomisen aktorin tai käyttäjän ohjaaman avatarin persoonallisuuspiirteet riippuvat mielialoista ja asenteista. Rousseaun ja Hayes-Rothin projektissa synteettiset aktorit improvisoivat virtuaalisessa teatterissa luoden spontaanisti performansseja ja kertomuksia seuraamalla ennalta määrättyä abstraktia juonta, yleisön tai käyttäjien reaktioita sekä muita aktoreita. Jotta esitys olisi 8 viihdyttävä ja uskottava, täytyy yleisön uskoa aktoreihin ja jopa ajoittain yllättyä improvisaatiosta. Sosiaalipsykologinen malli määrittelee hahmon persoonallisuuden, mielialan ja suhteet muihin aktoreihin tavalla, jossa aktorin käyttäytyminen on johdonmukaista eikä täysin ennalta arvattavissa. Sosiaalipsykologisessa mallissa persoonallisuuspiirteet, mielialat ja asenteet on erotettu omiksi komponenteikseen. Persoonallisuuspiirteet vastaavat niitä käyttäytymismalleja ja ajattelutapoja, jotka määräävät yksilön sopeutumisen ympäristöönsä. Nämä piirteet ovat kaikkein tärkeimmät aspektit, jotka muodostavat synteettisten aktoreiden uskottavan sosiaalisen käyttäytymisen. Mielialat on jaettu sisäisiin ja ulkoisiin mielialoihin. Sisäisiä mielialoja, kuten onnellisuutta ja ylpeyttä ei kohdisteta muihin yksilöihin, mutta ulkoiset mielialat, kuten viha ja paheksunta kohdistetaan. Ulkoiset mielialat eivät kuitenkaan määrittele yksilöiden välisiä suhteita. Näin esimerkiksi hahmo voi olla yleisesti ottaen iloinen, mutta silti vihainen jollekin toiselle yksilölle. Asenteet, kuten sympatia ja luottamus kuvaavat ihmissuhteita. Ne voivat muuttua ajan myötä, mutta voivat olla myös hyvin vakaita riippuen suhteen luonteesta. Projektin persoonallisuusmalli perustuu piirreteorioihin ja sosiaalisen oppimisen teorioihin. Piirreteoriat määrittelevät persoonallisuuden joukkona psykologisia piirteitä, jotka vaikuttavat yksilön käyttäytymiseen. Persoonallisuusmallia voidaan siten käyttää ennustamaan yksilön tulevaa käyttäytymistä. Esimerkiksi introvertti tarjoilija pyrkii todennäköisesti minimoimaan kanssakäymisensä asiakkaan kanssa. Sosiaalisen oppimisen teoriassa jokainen persoonallisuuden muutos koetaan oppimistapahtumaksi. Henkilön käyttäytyminen vaihtelee riippuen yksilön aikaisemmista kokemuksista vastaavanlaisissa tilanteissa sekä vuorovaikutuksessa olevan nykytilanteen luonteesta. Miestarjoilija voi esimerkiksi olla ujo naisten keskuudessa mutta menneisyydestään johtuen täynnä itseluottamusta miesten seurassa. Tässä projektissa piirteet saavat numeerisen arvon väliltä -10 ja 10. Piirre voi kuvata esimerkiksi aktiviteetin tasoa, jolloin pienin arvo eli -10 vastaa erittäin laiskaa ja suurin arvo, 10 vastaa hyvin energistä hahmoa. Nolla vastaa hahmoa, joka ei ole erityisen laiska eikä energinen. Sosiaalisen ympäristön vaikutus käyttäytymiseen on merkittävä. Sosiaalipsykologinen malli ottaa persoonallisuuden, mielialojen ja asenteiden lisäksi huomioon ympäristön. Projektin tulokset osoittavat, että synteettisiä aktoreita voidaan ohjata ilman ennalta määriteltyjä ohjeita luottamalla virtuaalihenkilölle määriteltyihin persoonallisuuspiirteisiin ja ympäristön reagointiin. Konkluusio Tekoälyn personoinnissa tärkeää on luoda uskottava virtuaalihenkilö. Uskottavuus syntyy, kun implementoinnissa pyritään mahdollisimman luonnolliseen persoonallisuuteen ja johdonmukaiseen käyttäytymiseen. Monet tekoälyimplementaatiot hyödyntävätkin psykologian tutkimustuloksia, kuten piirreteorioita. Five Factor Model eli viiden faktorin malli on osoittautunut käyttökelpoiseksi teoriaksi sen suhteellisen helpon kvantifioinnin vuoksi. Jos tekoäly on personoitu virtuaalihenkilöksi, lisätään uskottavuutta eleillä, ilmeillä ja äänellä. Kasvojen ilmeet noudattavat kulloinkin vallitsevaa mielialaa ja tunteita. Eleet puolestaan korostavat virtuaalihenkilölle valittua persoo9 nallisuutta, esimerkiksi ekstravertti hahmo elehtii käsillään todennäköisesti enemmän kuin neuroottinen lajitoverinsa. Äänellä on todettu olevan keskeinen merkitys virtuaalihenkilön uskottavuudelle ja luotettavuudelle. Miehen ääni näyttäisi olevan niin miesten kuin naistenkin keskuudessa miellyttävämpi ja synnyttävän enemmän luottamusta. Tunteiden ja mielialojen vaihtelut vaikuttavat tekoälyn rationaalisuuteen rajoittamalla päätöksentekoa samalla tavalla kuin ne vaikuttavat ihmisiin. Siirtymät eri tilojen välillä ovat luonnollisia ja syntyvät vuoropuhelun tai kanssakäymisen aikana. Muutoksiin vaikuttavat ulkoiset syötteet, kuten keskustelun eteneminen tai muut luonnolliset ärsykkeet. Ympäristön merkitys tekoälyn personoinnissa on myös tärkeä aspekti. Sosiaalinen ympäristö vaikuttaa käyttäytymiseen ja on siksi huomioitava tekoälyn personoinnissa. Esitetyt esimerkit osoittavat, että tekoälyn personointi on varsin pitkällä ja pohjautuu tieteellisiin tutkimustuloksiin eksperimentaalisuuden sijaan. Kritiikki Tekoälyn personoinnissa on otettava huomioon kulttuurierot. Siinä missä suomalaiset ovat tottuneet niukkasanaiseen ja vähäeleiseen kommunikointiin, voi vastaavalla mallilla toimiva järjestelmä tuntua toisen kulttuurin edustajasta jopa töykeältä. Viesti voi myös jäädä epäselväksi. Suomalainen ymmärtää ilmaisun ”ostoskoriin”, kun tarkoitetaan valitun tuotteen viemistä esimerkiksi verkkokaupan ostoskoriin. Englannin kielinen pelkkä prepositioilmaisu ”into the basket” voi olla monitulkintainen, sillä monissa kulttuureissa verbi kuuluu olennaisena osana kehotusta. Vastaavasti amerikkalainen, toisinaan jopa ylitsevuotava kohteliaisuus tuntuu vieraalta suomalaisessa jäyhässä, mutta asiallisessa kaupankäynnissä [Lai04]. Liian universaali ja globaali persoonallisuusmalli ei toimi uskottavasti eri kulttuureissa. Esimerkiksi espanjalainen puheen nopeus saa suomalaisen väistämättä miettimään ”miksi moinen hoppu?” tai ranskalaisen tapa elehtiä käsillään herättää kysymyksen ”mitä siinä huidot?” Ihmisillä persoonallisuus kehittyy iän myötä. Kehitykseen vaikuttavat niin ympäristö kuin yksilön henkilökohtainen elämänkehityskin. Monet tekoälyn personointia tutkineet ryhmät ovat esitelleet persoonallisuusteorioiden adaptointia tietokonejärjestelmiksi, mutta harvat ovat ottaneet kantaa personoidun tekoälyn kehittymiseen ajan myötä. Jos tekoälyjärjestelmä on suunniteltu pitkäikäiseksi, tulee virtuaalihenkilön, esimerkiksi agentin persoonallisuuden kehittyä järjestelmän elinkaaren ja ympäristön mukaan. Erityisen tärkeää kehitys on järjestelmissä, joihin ihminen voi kiintyä tai joita ihmiset käyttävät pitkän ajan kuluessa. Kehityksessään jälkeenjäänyt agentti kuulostaa vuosien kuluttua absurdilta eikä ole enää uskottava. Tekoälyn persoonallisuuden kehitys inhimilliseen tapaan johtaa väistämättä filosofiseen kysymykseen: ”Onko virtuaalihenkilön kuoltava vanhuuttaan?” Tekoälyn personointi ei saa mennä myöskään liian pitkälle. Ihmisten olisi jatkuvasti kyettävä erottamaan milloin vastapuolena on kone ja milloin toinen ihminen. Liian aidontuntuinen järjestelmä alkaa ennen pitkää herättää epäluuloa, kun tekijät katoavat tietojärjestelmän kulisseihin [Nur89]. Markkinatalous ja teollisuus ottavat varmasti mielellään vastaan tekoälyn tuomat edut. Eräät tutkimukset ovat osoittaneet, että pitkälle personoitu tekoäly täsmällisesti asiakkaan persoonallisuuteen sovitettuna voi jopa lisätä kaupankäyntiä tai ainakin se voi vaikuttaa ostokäyttäytymiseen. Tämän pitäisi herättää samanlaista eettistä keskustelua kuin lapsille suunnattu mainonta. Ro- 10 bottien valtaama Maa ja ihmiskuntaa hallitseva keinotekoinen älykkyys ovat tuon tuostakin tieteiskirjallisuuden aiheena. Koneiden heikkoutena on kuitenkin niiden ulkoisen energian tarve aivan kuten ihmisilläkin. Tulevaisuus Belgialainen Roger Leloup on esittänyt teoksessaan ”La Porte des Aimes” mielenkiintoisen futuristisen mahdollisuuden säilöä ihmisen mieli tietokoneen muistiin. Kysymys ei ole tekoälystä vaan aikoinaan eläneen ihmisen kopioidusta muistista sähköiseen muistipankkiin. Kun muistipankki kytketään älykkääseen tietokoneeseen, voi jo kuollut ihminen ”jatkaa” elämäänsä, tosin ilman biologista ruumista. Mekaaniset jäsenet sekä sensorit, kuten kamerat ja mikrofonit luovat vaikutelman keinotekoisesta inkarnaatiosta. Tällainen aito virtuaalihenkilö voi globaalin tietoverkon avulla olla läsnä samanaikaisesti lähes kaikkialla. Leloupin esittämä tulevaisuudenkuva ei ole kovin kaukana. Internet on jo nyt eräänlainen ihmiskunnan kollektiivinen muisti. Tieteiskirjallisuuden haave siirtää sädettämällä elävä organismi paikasta toiseen voi teknisesti toteutua uudesta näkökulmasta. Sädettämisen sijasta siirtyykin ihmisen mieli tietokoneverkossa. Fyysisesti kyseinen henkilö sijaitsee edelleen lähtöpisteessään, mutta kohteessa häntä edustaakin virtuaalihenkilö, personoitu tekoäly. Tekoäly tulee lähivuosina korvaamaan osan palvelutehtävistä, joita ihmiset ovat perinteisesti suorittaneet. Jo nyt osa suurkaupunkien metroliikenteestä hoidetaan täysin automaattisesti ilman kuljettajaa. Kehittyvä puheentunnistus ja siihen perustuva reaaliaikainen käännös ovat todennäköisesti arkipäivää lähitulevaisuudessa. Tekoälysovellukset helpottavat aistirajoitteisten elämää esimerkiksi konenäön muodossa. Objektien hahmottaminen ja tunnistaminen on eräs keskeisimmistä tekoälyn ominaisuuksista. Tekoälyn edut ovat kiistattomat. Kehitystä on vaikeaa ennustaa, ja vain tulevaisuus voi näyttää, mihin tekoälyllä ja sen personoinnilla vielä päästään. 11 Lähteet BPW04 Balthazard, P., Potter, R., Warren, J., Expertise, Extraversion and Group Interaction Styles as Performance Indicators in Virtual Teams, The Data Base, Vol. 35, No. 1, 2004 GmL02 Gmytrasiewicz, P., Lisetti, C., Emotions and Personality in Agent Design, Autonomous Agents 2002, pp. 360 – 361 KMT02 Kshirsagar, S., Magnenat-Thalmann, N., A Multilayer Personality Model, MIRALab, CUI, University of Geneva, 2002 KsM02 Kshirsagar, S., Magnenat-Thalmann, N., Virtual Humans Personified, MIRALab, CUI, University of Geneva, 2002 Lai04 LNB00 Laine, P., Language of Interaction in Online Shopping, Vaasan yliopisto, 2004 Lee, E., Nass, C., Brave S., Can Computer-Generated Speech Have Gender? An Experimental Test of Gender Stereotype, Department of Communication, Stanford University, 2000 NML01 Nass, C., Min Lee, K., Does Computer-Synthesized Speech Manifest Personality? Experimental Tests of Recognition, Similarity-Attraction, and Consistency-Attraction , Journal of Experimental Psychology: Applied, September 2001 Vol. 7, No. 3, 171 – 181 NMF95 Nass, C., Moon, Y., Fogg, BJ, Reeves, B., Dryer, C., Can Computer Personalities Be Human Personalities?, Department of Communication, Stanford University, 1995 Nil82 Nur89 ReB92 Nilsson, N., Principles of Artificial Intelligence, Spinger-Verlag, 1982 Nurminen, N., Ihminen ihmisenä ja tietokone tietokoneena, Jyväskylän yliopisto, TU-7, 1989 Reilly, S., Bates, J., Building Emotional Agents, School of Computer Science, Carnegie Mellon University, 1992 RHR98 Rousseau, D., Hayes-Roth, B., A Social-Psychological Model for Synthetic Actors, Autonomous Agents 1998, pp. 165 – 172 RuN03 Wag95 Russell, S., Norvig, P., Artificial Intelligence, A Modern Approach, Prentice Hall, 2003 Wagman, M., The Sciences of Cognition: Theory and Research in Psychology and Artificial Intelligence, Praeger Publishers, 1995 Hon04 http://world.honda.com/ASIMO/ 12