Jaan Aru

5. nov. 2022 at 10:01 e.l. (Jaan Aru)

Foto: Sven Arbet / EkspressMeedia

Jaan Aru (1984) on Tartu Ülikooli ajuteadlane ja psühholoog. Tal on doktorikraad Max Plancki aju-uuringute instituudist Frankfurdist. Oma teadustöö eest on ta saanud Barbara Wengeleri auhinna, teaduse innuka populariseerimise eest aga pälvinud riikliku tunnustuse.

9. novembril 2022 kell 18 keskkogu saalis
Külas on ajuteadlane Jaan Aru

Arutelu sellest, mis on loovus. Kuidas tulevad uued ideed ja kuidas nende saabumist soodustada? Mida teevad loovusega nutiseadmed?
Jaan Aru on Tartu Ülikooli arvutiteaduse instituudi kaasprofessor. Ta uurib aju, inimmõistust ja tehisintellekti ning on avaldanud üle kolmekümne teadustöö rahvusvahelises teaduskirjanduses. Selle aasta algul avaldas ta populaarse raamatu “Loovusest ja logelemisest”, mis uurib, mida meie ajud suudavad ning kuidas oma potentsiaali maksimaalselt ära kasutada. Raamat püsib lugemis- ja müügiedetabelite tipus selle ilmumisest saadik. 2017. aastal ilmus temalt teinegi ülipopulaarne raamat “Ajust ja arust”.
Toetab Eesti Rahvakultuuri Keskus. Üritus sarjast „Huvitavate kohtumiste õhtud“.

Katkend:

Ajust ja arust. Unest, teadvusest, tehisintellektist ja muust. Kirjastus Argo 2020. Lk 39 – 47.

Mis teeb inimese inimeseks: suur aju?

Huvitaval kombel on nii, et isegi inimeste lähimate sugulaste – šimpansite või bonobote – kasvatamisel inimeste kultuuri keskel, inimeste perekonnas ei saa nad sama targaks kui inimene. Nad saavad küll paremini aru inimkõnest ja žestidest, kuid nad ei hakka lugema, rulaga sõitma, marke koguma, legoklotsidest maju ehitama ega nukkudele teeõhtut korraldama. Seega oleks naiivne arvata, et samade treeningandmete lisamine tehisintellekti õppeprogrammi teeks tehisintellekti inimesega võrdväärseks. Niisiis on üks viis tehismõistuseni jõudmiseks küsida, mis teeb inimlapse käitumuslikult mitmekesisemaks kui samas keskkonnas kasvanud šimpansi või bonobo. Mis teeb inimese inimeseks? Mis on põhjus, et šimpansid ei loe seda raamatut?
Šimpansi ja inimese aju võrreldes ilmneb näiliselt selge vastus sellele küsimusele – inimaju on šimpansi omast umbes neli korda suurem! Inimsoost vastsündinu aju on umbes sama suur kui täiskasvanud šimpansil. Kas suur aju ongi aluseks mitmekesisele käitumisele? Kõlab loogiliselt – rohkemate käitumismustrite ja teadmiste talletamiseks on tarvis rohkem ruumi. Seoses intelligentsiga peetakse eriti oluliseks inimese suurt korteksit võrreldes muu loomariigi esindajatega – inimesel on kortikaalseid neuroneid isegi rohkem kui hiigelsuurel vaalal või elevandil (kelle aju on muidu meie omast suurem). Tõrvaks meepotti olgu teadmine, et vähemalt ühel delfiinilisel on kortikaalseid neuroneid jällegi poole rohkem kui meil.
Korteks on evolutsioonilises mõttes üks aju noorimaid struktuure, mis on kenasti teiste ajustruktuuride peale volditud. Kui see välja võtta ja lahti voltida, võrdub selle pindala suure perepitsa omaga ja paksus Itaalia pitsa paksusega. Inimese korteksit peetakse vahel keerukaks, aga mitmed faktid viitavad, et seal toimuvad arvutused on tegelikult pigem lihtsad. Ennekõike on korteks suure ”pitsa” ulatuses üsna sarnane, niisiis on arvatud, et kogu korteks teeb ühte ja sama arvutust. See oletus kõlab hästi – üks ja sama trikk kõikjal, nii sensoorsetes kui ka motoorsetes ja kõrgemates korteksi piirkondades; üks maagiline algoritm, mis on bioloogilise intelligentsi aluseks. Seega pole ime, et tehisintellekti loojad on aastakümneid üritanud välja nuputada, milline see algoritm täpselt on. Õnneks või kahjuks me seda veel täpselt ei tea.
Kas suur korteks on kõik, mida on tarvis inimliku mõistuse loomiseks tehisalgoritmides? Kui piisaks vaid suurest korteksist, oleksime peagi vastamisi supermõistusega, mille mõtteid me isegi ei hoomaks. Tehismõistuse „aju” suurusele ei seaks vaagnaluu mingeid piire, seega oleks ka mõistus piiritult võimsam kui meie piiratud mõtlemine. Saaksime supermõistuse mõtetest sama palju aru kui sipelgas või hiireke inimlikest mõtetest!
Asja lähemalt vaadates selgub, et suure tehiskorteksi loomine ei vii iseenesest supermõistuseni. Näiteks eelnev korteksi kirjeldus on suuresti lihtsustatud, sest muuhulgas on oluline, kuidas on ühendatud korteksi piirkonnad. Ja ega korteks omapäi suurt midagi põnevat ei arvuta – ajus on korteksi töö vahetult seotud hipokampuse, basaalganglionide, talaamuse ja väikeaju tööga. Need on aju vanemad struktuurid, mille algoritme on samuti tarvis mõista, kuid selles osas pole me olnud edukamad kui korteksi puhul. Igaühe kahjustus toob kaasa suured hälbed normaalsuses, inimlikult intelligentses käitumises. (Väikeaju kahjustus täiskasvanuna näib kõige ohutum, kuid imiku ajus on väikeaju isegi olulisem kui korteks – selle kahjustus toob imiku jaoks kaasa autistlikud sümptomid, samas kui poole korteksi kaotamisel selles vanuses ei ole suuremat tagajärge.) Ajus on need kõik süsteemid kõik tihedalt seotud, aga me ei tea täpselt, milliste seaduspärade järgi on need ühendatud. Ja kui läheme detailide tasandile, on meie teadmised kohati veelgi hõredamad. Me teame küll üsna palju näriliste neuronite ja nende ühendatuse kohta, kuid on alust arvata, et mitte kõik teadmised ei ole otseselt hiire ajust inimajuni üldistatavad. Inimaju ei ole lihtsalt tuhat korda suurendatud hiire aju. Näiteks võib arvata, et teatud tüüpi neuroneid leidub ainult esikloomaliste ajus. Lisaks näitavad hiljutised tulemused, et inimeste ajus on mõnede neuronite vahelised ühendused tunduvalt plastilisemad kui näriliste ajudes. Inimaju on raske järele teha, sest neid parameetreid, mida ühes aju mudelis kruttida, on kümneid tuhandeid, ja täpselt tunneme neist vaid käputäit.
Looduslik valik on aju baasparameetreid katsetanud ja sättinud mitme miljardi aasta jooksul. Kuid muutused, mis teevad inimesest inimese, on toimunud evolutsiooni jaoks ülimalt lühikese ajaga – umbes viie miljoni aasta, paljud neist viimase kahe miljoni ning mõned viimase 200 000 aasta jooksul. Evolutsioon ei ole jõudnud luua veatult töötavat produkti, inimaju on vigade ja probleemidega versioon 0,01. Inimaju tööprintsiipe järele aimata püüdes on võimatu teada, millised parameetrid on eksitused ja millised on ülimalt vajalikud. Inimlik mõistus näib labaselt lihtne, kuid selle aluseks on võimatult keerukad ajuvõrgustikud, mille mõistatuste lahtimuukimine ootab alles ees.
Muidugi võib vastu vaielda, et tehisintellekti loomine polegi aju imiteerimine – meil on ajust tarvis ehk vaid mõnda üldist printsiipi, mida muutes luua uus ja parem mõistus. Alustasin peatükki ju näidetega sellest, kuidas inimaju meid vahel alt veab. Oleks ju parem, kui tehismõistus selliseid vigu ei teeks? Kuid teisalt on võimalik, et tegu polegi vigadega, vaid samad teadvusevälised süsteemid, mis panevad meid kommi sööma, nutiseadmeid näppima ja vastasmängijat peaga lööma, ongi aluseks käitumuslikule mitmekesisusele. Tehismõistuse ehitajate praktiline probleem seisnebki valikus, millistest bioloogilise aju töö alusmõtetest tehissüsteemi loomisel lähtuda ja milliseid ignoreerida. Korteksi-laadne, väga üldiseid arvutusi tegev süsteem paistab olevat kasulik – vastavad tehissüsteemid suudavad objekte kategoriseerida paremini kui inimene. Aga mida sellele korteksile lisada? Paar aastat tagasi näitas idufirma DeepMind, et kui korteksilaadne sügavõppesüsteem panna kokku õigete õppimissignaalidega, suudab vastav tehismõistus õppida ise arvutimänge mängima. Edasi on DeepMind kombineerinud oma õppimissüsteeme hipokampuse-laadse mäluga, mis jällegi on tehismõistuse arengut hüppeliselt edasi viinud. Milliseid süsteeme bioloogilisest ajust järgmiseks üle võtta? Tuhanded väga nutikad insenerid ja teadlased nii teadusasutustes , suurfirmades (Google, Facebook, IBM, Microsoft jne) kui idufirmades üritavad erinevaid teadmisi kombineerides ja algoritme proovides inimmõistusele kannule jõuda. Katsetajaid on palju, tehismõistuse arendamisse on investeeritud miljardeid dollareid – kas see kõik tipneb eduga?
Järgmisena üritan kirjeldada ühte arengusuunda, kuhu tehismõistuse loojad veel nii palju ressurssi panustanud pole, kuid mis minu arvates on inimmõistuse-sarnaste tehistegelaste loomiseks vajalik. Selleks tuleme tagasi küsimuse juurde, mis teeb inimlapse käitumuslikult mitmekesisemaks kui samas keskkonnas kasvanud šimpansi või bonobo. Nägime, et üks oluline erinevus on aju suuruses, aga samas üritasin arutleda, et suur aju (või suur korteks) iseenesest ei vii supermõistuseni. Mis jääb puudu? Aju võrdlemine kohe vastusteni ei viinud, seega vaatame nüüd erinevate liikide käitumist ja nuputame, kas selle käitumise põhjal on võimalik midagi öelda selle kohta, kust need erinevused tulevad.

Mis teeb inimese inimeseks: teistelt õppimine?

Inimeste ja teiste suurte inimahvide käitumises on pealtnäha palju erinevusi. Näiteks üks üsna lihtne ja loogiline vastus oleks öelda, et inimese teeb teistsuguseks inimkeel. Tõepoolest, me suhtleme viisil, mis šimpanside ja bonobote jaoks on võimatu. Kuid loomade käitumise võrdlevad uurijad arvavad, et ehk on inimkeel mitte põhjus, vaid tagajärg – ehk on nii keele kui ka meie muu vaimse edukuse aluseks midagi muud? Üks põhjus seda arvata on asjaolu, et inimlapsed erinevad šimpansidest ja bonobotest juba enne, kui nad lausuvad oma esimese sõna.
Umbes üheksa kuu vanuselt saab ilmselgeks inimlapse erinevus bonobost või šimpansist: ta soovib vanematelt aktiivselt teavet maailma kohta, ta soovib seda saada ja jagada. Usun, et iga lapsevanem on tähele pannud järgmist: kui pooleteiseaastane jõmpsikas kukub, siis vaatab ta pärast kukkumist, aga enne hädakisa lapsevanema poole. Kukkumine on lapse jaoks midagi üllatavat (ja pisut ebameeldivat), seega on talle tähtis aru saada, mis äsja juhtus. Laps soovib vanematelt selgitust. Kui lapsevanem naeratab ja ütleb: „Käis väike kolks, jah?”, on kõik hästi, kui lapsevanem on ehmunud näoga, järgneb nutt.
Sama teevad ka palju nooremad lapsed. Juba esimese poolaasta lõpus käituvad imikud sarnaselt. Kui kostab uus heli, vaatab väikelaps esmalt mitte heliallika, vaid emme-issi poole. Umbes samas eas hakkab juhtuma midagi veel kummalisemat: kui anda pooleaastasele tuttuus ja hästi põnev mänguasi, ei vaata ta kõigepealt mänguasja, vaid hoopis mänguasja andjat. Selline käitumine saab mõistetavaks, kui võtta arvesse väikelaste aktiivset huvi teadmiste vastu: teda ei huvita mitte ainult uus asi, vaid ka mis ema selle kohta arvab.
Suurt osa sellest õppimisest juhib väikelaps ise. Umbes seitsme kuni üheksa kuu vanuselt suudab laps istuda ja see on oluline, sest nüüd on tal vabad käed. Mida kätega teha? Näidata, osutada. Osutamine tuleb väikelapse puhul üsna vaistlikult, aga see on maagiline liigutus – näitab näpuga ja ema ütleb: „Jaa, see on praepann.” Järsku avaneb pisikese teadmiste tankija ees maailm, mis jääb käeulatusest välja – muudkui osuta ja õpi. Väikelapsed kasutavad seda liigutust tihti ja mu enda mõlemad lapsed alustasid ühel eluperioodil enne aastaseks saamist iga päeva nii, et asusid näpuga asjadele näitama. „Lamp, padi, tekk, kirst, issi auklikud sokid.” Aga kõige põnevam on ehk see, et imikud ei kasuta osutamist sugugi üksnes isekal eesmärgil. Näiteks kui issi tuleb töölt koju ja pole veel uut mänguasja näinud, püüab laps kinni isa pilgu ja näitab näpuga mänguasjale: „Voh, sulle see meeldiks.” Muidugi on isa naeratus osutamise eest piisav vaevatasu.
Väikelapsed on teadmiste tankijad, täpsemalt sotsiaalsed teadmiste tankijad. Teised inimlased on loodusliku maailma mõistmises üsna head ja inimlapsega võrreldavad. Kuid juba väikesed lapsed on liigikaaslaste mõistmises ja neilt õppimises suurtest inimahvidest üle. Nii näitas Saksamaal Max Plancki evolutsioonilise antropoloogia instituudis läbi viidud katse. Selle teadustöö „katseks” nimetamine on selge alavääristamine: teadlased kogusid andmeid 106 šimpansilt, 32 orgutangilt ja 105 inimlapselt. Iga katsealune täitis umbes 15 erinevat ülesannet, kusjuures mõned ülesanded olid seotud pigem füüsilise maailma mõistmisega, teised aga sotsiaalse arusaamisega.
Näiteks füüsilise maailma mõistmist panid proovile järgmised katsed. Ahvile või inimlapsele pandi ette kandik, millel oli kolm topsi. Seejärel asetas katsetaja ahvi või inimlapse nähes ühe topsi sisse midagi mõnusat (kommi või puuviljatüki). Katsealune ihaldusväärset objekti enam ei näinud, seega pidi ta meeles pidama, millise topsi sisse see pandi. Aga põnevaks tegi asja viimane manipulatsioon: katsealuse silme all keeras katsetaja kandikut laua peal näiteks 180 kraadi – sellega muutus topside asukoht. Kas katsealused haaravad ikka õige topsiku, kus sees on komm või puuviljatükike? Üks teine katse füüsilise maailma seaduspärade kohta eeldas, et katsealune (ahv või laps) haarab kinni õigest riidetükist, mille otsa oli kinnitatud midagi ahvatlevat. Teine riidetükk sealsamas kõrval oli väga sarnane, ent ei võimaldanud ihaldusväärset objekti kätte saada näiteks seetõttu, et oli keskelt katki lõigatud. Kas ka ahvid oskavad tõmmata õigest riidetükist?
Sotsiaalset mõistmist uurisid muu hulgas järgmised ülesanded. Eksperimentaator istus katsealuse vastas ja vaatas talle otsa, andis ahvikesele tüki puuvilja või lapsele kommi. Seejärel vaatas eksperimentaator 10 sekundit lakke nii, et pea oli endises asendis. Kas ahv või inimlaps vaatab sinna, kuhu vaatab eksperimentaator? Teises katses võttis eksperimentaator silindri, mille sees oli komm või puuviljatükk. Eksperimentaator tegi näpuga ühte silindri otsa augu ja suurendas seda auku näpuga urgitsedes, jõudes nõnda ihaldusväärse objektini. Nüüd anti sarnane silinder ahvile või lapsele. Kas katsealune avab silindri samal meetodil?
Tulemused on kogu seda vaeva väärt: selgus, et kui ülesanne on seotud füüsilise maailma seaduspäradega, on ahvid inimlastega üsna võrdsed, aga juba 2,5 aasta vanused inimlapsed olid sotsiaalset mõistmist nõudvates ülesannetes ahvidest peajagu üle. See on väga põnev tulemus, kuna näitab, et inimesed pole šimpansitest targemad mitte igas mõttes, vaid erinevus seisneb just teiste mõistmises ja teistelt õppimises. Vahe muutub ehk veelgi selgemaks, kui vaatame „sotsiaalse õppimise” katseid läbi füüsilise maailma reeglite – siis on ahvide käitumine neis mitte läbikukkumine, vaid inimlaste omast tunduvalt ratsionaalsem. Miks peaks sinna lakke vaatama, laes on harva midagi huvitavat? Või miks avada purki just nii, kui saaks ka kiiremini, näiteks seda vastu maad katki lüües? Inimestel on palju väga kummalisi tavasid ja inimlaste aju on valmis neid kentsakaid kombeid kiiresti õppima. Võiks isegi öelda, et inimlapse jaoks on nende kentsakate tavade õppimine esmatähtis, tema aju on eriti vastuvõtlik kultuurile. Kümnekuune üritab legomehikesi purki toppida samamoodi, nagu suur vend seda pool tundi tagasi tegi ning kaheaastase käibefraasiks on „Ei käi nii!”, kui isa röstsaia valesti lõikab. Inimlapsed tahavad käituda nii, nagu teised inimesed käituvad, mis võimaldab neil kiiresti saada osa inimkultuurist.

Linke


Maia Tammjärv: Jaan Aru: mõnel naisel on n-ö mehelikum aju kui paljudel meestel ja vastupidi
https://kultuur.err.ee/1105159/jaan-aru-monel-naisel-on-n-o-mehelikum-aju-kui-paljudel-meestel-ja-vastupidi

Video: Jaan Aru mõtlusõhtu inimmõistuse keelest
https://kultuur.err.ee/1608395903/video-jaan-aru-motlusohtu-inimmoistuse-keelest

Taavi Minnik. Teadusintervjuu. Neuroteadlane Jaan Aru: mis toimub une ajal meie ajus
https://forte.delfi.ee/artikkel/93096581/teadusintervjuu-neuroteadlane-jaan-aru-mis-toimub-une-ajal-meie-ajus

Otsimas oma aju potentsiaali – Jaan Aru – YouTube, Eesti Töötukassa.
https://www.youtube.com/watch?v=DNmibokXXck

Ajuteadlane Jaan Aru räägib loovusest: tee tööd, näe vaeva ja mine oota mullivannis häid ideid
https://turundajateliit.ee/intervjuu-ajuteadlase-jaan-aruga-loovusest/

Püsiviide Lisa kommentaar