Печеньки от Ватсона

Суперкомпьютер IBM Watson уже успел продемонстрировать успехи в медицине и телевикторинах. Его планируют использовать в службах техподдержки вместо живых операторов. Однако все эти задачи связаны скорее с нахождением правильного ответа на запросы пользователей на базе известной информации. В IBM считают, что настоящий искусственный интеллект должен уметь находить творческие решения, создавать и изобретать новое, а не только анализировать старое.

Для развития креативных способностей Ватсона его создатели выбрали кулинарное искусство. Это весьма удобный испытательный полигон: приготовление пищи — очень «человеческий», интуитивный процесс, слабо поддающийся алгоритмизации и стандартизации. А оценить результат способен любой человек с улицы. Миндально-шоколадное печенье в испанском стиле, клубничный десерт по-эквадорски, помидоры гриль на гренках с шафраном — эти и другие блюда, созданные Ватсоном, уже были приготовлены и с удовольствием съедены в ходе экспериментов. А пару недель назад был опубликован препринт статьи с описанием алгоритмов и математических моделей, которые Ватсон использует для создания оригинальных рецептов.

Печенье, испечённое по рецепту Ватсона

Любое творческое решение должно одновременно удовлетворять двум критериям — быть новым и быть качественным. Новизны добиться относительно легко, просто комбинируя ингредиенты и приёмы обработки. А вот с качеством дело обстоит намного сложнее. Научить компьютер понимать, каким будет вкус, аромат, фактура и внешний вид блюда, чрезвычайно трудно.

Исходными данными для Ватсона послужили несколько миллионов рецептов, собранных в интернете. Он были пропущены через проверенные алгоритмы обработки естественного языка, которые использовались для победы в викторине и для обучения Ватсона медицине. Из Википедии была извлечена информация о типичных ингредиентах и приёмах обработки, характерных для кухонь разных народов мира. Наконец, Ватсон получил основательные знания в химии и физиологии восприятия человеком вкуса и запаха.

Новые рецепты генерировались на основе существующих с помощью генетического алгоритма, в качестве функции приспособленности использовались значения новизны, приятности и сочетаемости.

Математическая модель оценки новизны рецепта основана на теореме Байеса, был использован так называемый подход "байесова удивления", изначально разработанный для моделирования поведения зрителя при просмотре видео. В двух словах суть метода состоит в том, что измеряется различие между априорной и постериорной вероятностью встретить некое сочетание продуктов в пространстве рецептов при добавлении в него нового. Так, сочетания орехов с шоколадом или горчицы с сосисками являются совершенно банальными и не вызывает почти никакого изменения вероятностей разных сочетаний. А вот сосиски в шоколаде повлияют на эти вероятности гораздо более существенно.

Для оценки приятности использовалась в основном химия. Зная химический состав продуктов и порядок их смешивания и обработки, компьютер вычислял, какие вещества будут определять вкус и запах блюда. Интересно, что запах оказался намного более важным, чем вкус блюда. Наше восприятие вкуса очень сильно связано с запахом и ароматом. Человек различает всего несколько базовых вкусов — кислый, сладкий солёный, горький. В разных культурах выделяют ещё несколько базовых вкусов, например терпкий или умами. А вот разнообразие запахов гораздо больше и они не сводятся к простым базовым сочетаниям.

Наконец, оценка сочетаемости продуктов также опиралась на серьёзную научную базу, в частности, на совместное исследование американских и британских учёных "Сети ароматов и принципы сочетания продуктов", в котором было проанализировано около 50 000 рецептов и построены карты сочетаемости продуктов, характерные для кухонь разных регионов.

В результате было создано приложение, в котором можно задать набор продуктов, национальный стиль и разновидность блюда, после чего Ватсон выдавал набор рецептов, которые можно упорядочить по степени новизны, приятности и сочетаемости. Кроме отдельных блюд, Ватсон умеет создавать целые меню, добиваясь разнообразия и правильных сочетаний блюд благодаря использованию тематического моделирования. Это способ построения модели коллекции текстовых документов, который разбивает коллекцию на темы и определяет к какой теме относится каждый документ. Ватсон применяет эту модель к рецептам — в качестве ключевых слов выступают отдельные ингредиенты, в качестве документов — сами рецепты.

По словам Лава Варшни, одного из авторов методики моделирования творческих способностей, компания уже обсуждает вопрос применения Ватсона с несколькими крупными производителями продуктов и парфюмерии.