Tekoälyn ymmärtäminen vaatii matematiikan ja ohjelmoinnin ymmärrystä

Tarina kertoo koneoppimistutkijasta, joka oli matkalla Yhdysvaltoihin konferenssimatkalle. Tutkija ilmoitti maahantulovirkailijalle matkansa syyn, jolloin virkailija kaivoi esiin muistiinpanonsa, juoksutti sormeaan sivulta toiselle, kunnes lopulta löysi etsimänsä: “Ah, matemaatikko! Määrittele Hilbertin avaruus.”

Kysymyksen oli tarkoitus paljastaa matematiikkaa ymmärtämätön, valheellisella peitetarinalla maahan pyrkivä huijari. Hilbertin avaruus liittyy myös koneoppimiseen ja tekoälyyn. Tukivektorikoneena tunnettu koneoppimismenetelmä löytää hypertason, joka erottelee luokitteluongelman eri luokat toisistaan ääretönulotteisessa Hilbertin avaruudessa. Tämä kuulostanee vieraalta kieleltä useimmille meistä, mitä se tietyssä mielessä onkin. Kyse on matematiikan kielestä.

Tukivektorikoneen toimintaperiaatteen voi kuitenkin selittää myös ilman matemaattista ammattikieltä eli jargonia: idea on löytää luokkien väliin jäävä raja-alue tekemättä kuitenkaan rajasta aivan mahdottoman mutkittelevaa. Tukivektorikone on tyypillinen esimerkki siitä, että koneoppimismenetelmien toimintaperiaatteen voi selittää joko matematiikan kielellä tai ilman sitä. Matemaattisen esitystavan tärkein etu on täsmällisyys: kaavat ja teoreemat on tarkoitus kirjoittaa sellaisiksi, että ne voi ymmärtää vain yhdellä tavalla. Matematiikka on yleensä myös hyvin ytimekäs esitysmuoto. Ohjelmointikielillä on nämä samat ominaisuudet.

Matematiikalla on kuitenkin myös rajoitteensa. Jotta tietyn väitteen voisi esittää matematiikan kielellä tai tietokoneohjelmana, on kaikki siinä esiintyvät käsitteet ja niiden suhteet määriteltävä yksiselitteisesti ja täsmällisesti. Monessa tilanteessa tällaisen esitystavan edellyttämää tarkkuutta on kuitenkin käytännössä mahdoton saavuttaa. Siksi matematiikka on tieteen kieli vain luonnontieteissä ja niihin verrattavilla aloilla.

Tekoäly ei ole pelkkää matematiikkaa ja ohjelmointia. Tekoälyyn ja etenkin sen sovelluksiin liittyy yhteiskunnallisia ja filosofisia kysymyksiä, joiden käsittelyssä matematiikalla ja ohjelmointikielillä on korkeintaan sivurooli.⁸ Tekoälyn eettisiä dilemmoja ei ratkota todistamalla teoreema tai kirjoittamalla koodinpätkä. Näiden kysymysten ratkaiseminen voi kuitenkin olla haastavaa, sillä siihen tarvittava tieto jakautuu usein eri tahoille: jotkut ovat erikoistuneet teknisiin ratkaisuihin ja toiset taas eettisiin seikkoihin.

Edellä sanottu ei tietenkään tarkoita, etteikö matematiikan tai ohjelmoinnin avulla voisi rikastuttaa tekoälyn ymmärrystä. Eikä liioin sitäkään, etteikö sama pätisi yhteiskuntatieteen ja filosofian osaamiseen. Mutta se, mitä tekoälyä koskeva keskustelu ei tarvitse, ovat portinvartijat ja maahantulovirkailijat, joiden ohi pääsevät vain ne, jotka osaavat kertoa, että Hilbertin avaruus on täydellinen sisätuloavaruus.