Лекция: Рациональность.

В любой конкретный момент времени оценка рациональности действий агента

зависит от четырех перечисленных ниже факторов.

. Показатели производительности, которые определяют критерии успеха.

. Знания агента о среде, приобретенные ранее.

. Действия, которые могут быть выполнены агентом.

. Последовательность актов восприятия агента, которые произошли до настоя­щего времени.

С учетом этих факторов можно сформулировать следующее определение рационального агента.

Для каждой возможной последовательности актов восприятия рациональный агент должен выбрать действие, которое, как ожидается, максимизирует его показатели производительности, с учетом фактов, предоставленных данной последовательностью актов восприятия и всех встроенных знаний, которыми обладает агент.

Рассмотрим пример простого агента-студента, который сдает экзамены после сессии; результат частичной табуляции такой функции агента приведены в табл. 9.1. Является ли этот агент рациональным? Ответ на этот вопрос не так уж прост! Вначале необходимо определить, в чем состоят показатели производительности, что известно о среде и какие датчики и исполнительные механизмы имеет агент. Примем перечисленные ниже предположения.

Применяемые показатели производительности предусматривают вознагражде­ние в одно очко за каждый сданный экзамен в каждом интервале времени в тече­ние «срока существования» агента, состоящего из 10 дней, отпущенных учебной частью для сдачи задолжностей.

«География» среды известна заранее (рис. 9), но какой преподаватель будет принимать экзамен и с какого экзамена начинать сдавать задолжности не определены. Единственными доступными действиями являются сдача экзамена, зубрежка материала или бездействие.

Агент правильно определяет свое местонахождение и воспринимает показания датчика, позволяющие узнать, имеется ли необходимый преподаватель в институте. Автор утверждает, что в этих обстоятельствах агент действительно является ра­циональным; его ожидаемая производительность, по меньшей мере, не ниже, чем у любых других агентов.

Можно легко обнаружить, что в других обстоятельствах тот же самый агент может

стать нерациональным. Например, после того как с первого раза экзамен не будет сдан, агент станет совершать ненужные периодические повторные попытки сдачи экзамена этому же преподавателю с тем же объемом знаний по предмету; если пока­затели производительности предусматривают штраф в одно очко за каждую неудачную попытку сдачи экзамена, то агент не сможет хорошо зарабатывать. В та­ком случае лучший агент должен был бы учить материал или ничего не делать до тех пор, пока он будет уверен в том, что сдаст экзамен этому преподавателю или дождется другого преподавателя, которому легче пересдать экзамен, т.е. если география среды неизвестна, то агенту мо­жет потребоваться исследовать ее, а не ограничиваться прямолинейными решениями.

Этот пример показывает, что рациональность нельзя рассматривать как равно­значную совершенству. Рациональность — это максимизация ожидаемой произво­дительности, а совершенство — максимизация фактической производительности. От­казываясь от стремления к совершенству, мы не только применяем к агентам справед­ливые критерии, но и учитываем реальность. Дело в том, что если от агента требуют, чтобы он выполнял действия, которые оказываются наилучшими после их соверше­ния, то задача проектирования агента, отвечающего этой спецификации, становится невыполнимой (по крайней мере, до тех пор, пока мы не сможем заглядывать в будущее).

Поэтому наше определение рациональности не требует всезнания, ведь рацио­нальный выбор зависит только от последовательности актов восприятия, сформиро­ванной к данному моменту. Необходимо также следить за тем, чтобы мы непредна­меренно не позволили бы агенту участвовать в действиях, которые, безусловно, не являются интеллектуальными. Например, если агент не оглядывается влево и впра­во, прежде чем пересечь дорогу с интенсивным движением, то полученная им до сих пор последовательность актов восприятия не сможет подсказать, что к нему на большой скорости приближается огромный грузовик. Указывает ли наше определе­ние рациональности, что теперь агент может перейти через дорогу? Отнюдь нет! Во­-первых, агент не был бы рациональным, если бы попытался перейти на другую сто­рону, получив такую неинформативную последовательность актов восприятия: риск несчастного случая при подобной попытке перейти автомагистраль, не оглянув­шись, слишком велик. Во-вторых, рациональный агент должен выбрать действие«оглянуться», прежде чем ступить на дорогу, поскольку такой осмотр позволяет мак­симизировать ожидаемую производительность. Выполнение в целях модификации будущих восприятий определенных действий (иногда называемых сбором инфор­мации) составляет важную часть рациональности. Второй пример сбора информации выражается в том исследовании ситуа­ции, которое должно быть предпринято агентом- студентом в среде, которая перво­начально была для него неизвестной.

Наше определение требует, чтобы рациональный агент не только собирал ин­формацию, но также обучался в максимально возможной степени на тех данных, которые он воспринимает. Начальная конфигурация агента может отражать некото­рые предварительные знания о среде, но по мере приобретения агентом опыта эти знания могут модифицироваться и пополняться. Существуют крайние случаи, в ко­торых среда полностью известна заранее. В подобных случаях агенту не требуется воспринимать информацию или обучаться; он просто сразу действует правильно. Безусловно, такие агенты являются весьма уязвимыми. Рассмотрим скромного навозного жука. Выкопав гнездо и отложив яйца, он скатывает шарик навоза, набрав его из ближайшей навозной кучи, чтобы заткнуть вход в гнездо. Если шарик навоза будет удален непосредственно перед тем, как жук его схватит, жук продолжает ма­нипулировать им и изображает такую пантомиму, как будто он затыкает гнездо не­существующим шариком навоза, даже не замечая, что этот шарик отсутствует. В ре­зультате эволюции поведение этого жука былосформировано на основании опреде­ленного предположения, а если это предположение нарушается, то за этим следует безуспешное поведение. Немного более интеллектуальными являются осы-сфексы. Самка сфекса выкапывает норку, выходит из нее, жалит гусеницу и затаскивает ее в норку, затем снова выходит из норки, чтобы проверить, все ли в порядке, вытаски­вает гусеницу наружу и откладывает в нее яйца. Гусеница служит в качестве источ­ника питания во время развития яиц. До сих пор все идет хорошо, но если энтомолог переместит гусеницу на несколько дюймов в сторону, пока сфекс выполняет свою проверку, это насекомое снова возвращается к этапу «перетаскивания» своего плана и продолжает выполнять план без изменений, даже после десятков вмешательств в про­цедуру перемещения гусеницы. Оса-сфекс не способна обучиться действовать в такой ситуации, когда ее врожденный план нарушается, и поэтому не может его изменить.

В успешно действующих агентах задача вычисления функции агента разбивается на три отдельных периода: при проектирования агента некоторые вычисления осу­ществляются его проектировщиками; дополнительные вычисления агент произво­дит, выбирая одно из своих очередных действий; а по мере того как агент учится на основании опыта, он осуществляет другие вспомогательные вычисления для приня­тия решения о том, как модифицировать свое поведение.

Если степень, в которой агент полагается на априорные знания своего проекти­ровщика, а не на свои восприятия, слишком высока, то такой агент рассматривается как обладающий недостаточной ~ автономностью. Рациональный агент должен быть автономным — он должен обучаться всему, что может освоить, для компенса­ции неполных или неправильных априорных знаний. Например, агент- студент, ко­торый обучается прогнозированию поведения преподавателей при сдаче экзаменов безусловно, будет учиться лучше, чем тот агент, который на это не способен. С точки зрения практики агенту редко предъявляется требование, чтобы он был полностью автономным с самого начала: если агент имеет мало опыта или вообще не имеет опыта, то вынужден действовать случайным образом, если проектировщик не ока­зал ему определенную помощь. Поэтому, как и эволюция предоставила животным доста­точное количество врожденных рефлексов, позволяющих им прожить после рождения настолько долго, чтобы успеть обучиться самостоятельно, так и искусственному интел­лектуальному агенту было бы разумно предоставить некоторые начальные знания, а не только наделить его способностью обучаться. После достаточного опыта существования в своей среде поведение рационального агента может по сути стать независимым от его априорных знаний (полученных вне опыта). Поэтому включение в проект способности к обучению позволяет проектировать простых рациональных агентов, которые могут действовать успешно в исключительно разнообразных вариантах среды.