Познай себя — и ты познаешь мир
Сократ
Введение
Многие известные специалисты в области искусственного интеллекта с юности ставили перед собой цель: создав машины, способные мыслить, постигнуть тайны человеческого разума. Традиционные основы психологии, неврологии, физиологии, на которые ученые ориентировались с начала XX века, через полвека оказались неточными или даже ошибочными. И по сей день, когда специалисты говорят о феномене разума, используя понятия «сознание», «обучение», «память», они словно открывают старые сундуки, где в беспорядке хранятся измятые, обветшавшие идеи, тезисы, представления. Все эти концепции уходят корнями в эпоху, предшествующую информационным технологиям, и несут на себе печать докомпьютерной эры. Лишь к пятидесятым годам XX века перед специалистами стали открываться новые горизонты, позволяющие глубже проникнуть в природу сложнейших мыслительных процессов. Тогда же появились первые вычислительные системы, которые стали экспериментальными установками для моделирования этих процессов. На заре грядущих открытий появились выдающиеся личности, среди которых особое место занимает Марвин Минский — человек разносторонней одаренности, острого ума, обширных знаний, неустанный генератор идей, талантливый экспериментатор, мудрый учитель и обаятельный человек. Его по праву называют «отцом искусственного интеллекта».
В детстве я узнал о психологах — специалистах, разбирающихся в работе наших голов. Сначала меня испугало осознание их умения управлять людьми и принуждать к действиям, но потом я понял, что это неправда. На самом деле такой властью обладают политики и религиозные лидеры. Понимание возникновения чувств усложняет использование разума для манипуляций. Хорошо бы разобраться в устройстве нашего разума и восприятия окружающего. Тогда мы сможем выбрать, что оставить, что изменить и как стать лучше. Правда, многим это неинтересно — люди любят себя такими, какими они есть (или хотят казаться). Возможно, им недостает желания меняться или богатства фантазии, чтобы представить себя другими. Нами теперешними мне быть не хочется: мы легкомысленны, медлительны и невежественны. Но в будущем нужно найти способы стать лучше. М. М.
Становление
Как многие талантливые учёные, Марвин Минский с трудом находил корни своего увлечения математикой в семейном древе, но иногда вспоминал, как в пятилетнем возрасте проходил какой-то тест на интеллект. В задании было необходимо определить самую рациональную стратегию поиска мяча на поле с густой травой, где его нельзя увидеть, не подойдя к нему близко. От испытуемого ожидали стандартного ответа: начать с центра поля и двигаться по расширяющейся спирали, пока мяч не будет найден. Маленький Марвин пытался объяснить, что это не лучший вариант, ведь сначала нужно пересечь часть поля, чтобы добраться до центра, а значит пройти по одним и тем же местам дважды; правильнее начинать снаружи и двигаться по спирали внутрь. Но убедить проверяющего ему не удалось, и воспоминание об охватившем его ощущении беспомощности оставило след на всю жизнь.
Каждый помнит детское разочарование от понимания непобедимости взрослых. М. М.
Пятилетний Марвин, видимо, произвел хорошее впечатление, потому что на основе результатов теста его отправили в экспериментальную государственную школу для одаренных. Впрочем, он быстро возненавидел ее из-за того, что во внеклассное время принуждали заниматься чечеткой.
Дети в возрасте до десяти лет не всегда могут полноценно воспринимать пространство. Если посадить шестилетнего ребёнка за стол с предметами и попросить нарисовать их с точки зрения человека, сидящего напротив, ребёнок изобразит перспективу неправильно. В этом случае способность делать многие вещи, возможно, встроенная изначально, становится доступной только в определённый возраст. Большая часть памяти, вероятно, ещё недоступна в младенчестве. Наследственность «включает», добавляет определённые функции по мере роста и взросления. «Аппаратное обеспечение» вероятно, встроено, но малыш не может сразу его использовать после рождения; ему нужно научиться правильно пользоваться одним компонентом своей системы, прежде чем получить доступ к следующему. В противном случае он бы не смог научиться пользоваться ничем. М. М.
Осенью 1941 года Минский поступил в высшее учебное заведение естественных наук Бронкса. Bronx High School of ScienceОрганизованная всего три года назад группа оказалась отличными товарищами для обсуждения сложных тем. Никто не молчал, не поддакивал формально или невпопад. В то же время общение с окружающими было мучительно трудным из-за банальностей: «не будь таким серьезным, расслабься». Минский совершенно не выносил это «расслабься». В Сайенс этого не поминал. Позже, когда Минский учился в Гарварде, он удивлялся тому, насколько легче там оказалась учебная программа. Кстати, в Сайенс он подружился с Расселлом Киршем, пионером информационных технологий, Энтони Эттингером, специалистом по прикладной математике и политике информационных ресурсов, впервые сумевшим заставить компьютер переводить с иностранных языков, и Фрэнком Розенблаттом, изобретателем «перцептрона» — первого прототипа машины с искусственным интеллектом.
В сентябре 1946 г. Минский поступил в ГарвардВ представлении Марвина этот университет был интеллектуальной мозаикой, целой вселенной знаний, к которой можно было посвятить жизнь. Единственное, что беспокоило начинающего студента, — обязательный курс по описательному языку, поскольку ему писанина никогда не нравилась в школе. Он не понимал, о чем писать, не умел выражать мысли на бумаге, создавать интересный текст. Ему предложили проверочное задание: пройди тест — освобождение от курса. Нужно было прокомментировать отрывки из романов Достоевского, и Минский весьма прямолинейно объяснил, что имел в виду автор. Видимо, экзаменатор устал читать длинные сочинения других студентов, поэтому краткий ответ был зачтен. Тесты нравились Минскому еще в школе, но сама их идея представлялась лишь несовершенной профанацией контроля знаний. Поэтому позже, занявшись преподаванием, Минский не давал студентам тестов; вместо них он поручал писать статьи без ограничений по срокам готовности.
В Гарварде Минский изучал общую физику, математику, социологию и психологию. Прочитав статьи по нейронаукам, уговорил профессора зоологии Джона Уэлша разрешить самостоятельно проводить эксперименты, и тот выделил ему в распоряжение огромную лабораторию с оборудованием. Задача заключалась в изучении двигательной иннервации у раков и выявлении работы их клешней.
У меня была клешня рака, которую можно было управлять отдельными нервами. Я мог заставить ее дотронуться до карандаша, поднять его и помахать в воздухе. Не уверен, что это имело большую научную ценность, но я выяснил, какие нервные волокна возбудить, чтобы подавить эффекты других, и клешня открылась. — М. М.
Это заинтересовало Минского робототехникой, которую он начал изучать позже.
Освобождаясь от физики, математики и раков, Минский проводил время в лаборатории кафедры психологии, размещавшейся тогда в подвале Мемориал-холла. Людей в подвале он очаровывал. В западном конце работали «дрессировщики» (Скиннер с сотрудниками). Их дела не особо интересовали Марвина, но им удалось оптимизировать дрессировку животных — заставить их делать что-то за более короткий срок и с меньшим вознаграждением, чем другим. Очевидно, в их методике было что-то подлежащее пониманию. В другом конце трудились специалисты необычные. Их тоже называли психологами, но занимались странными делами. Например, один из них намеревался доказать, что чувствительность уха должна измеряться степенными, а не логарифмическими функциями. George A. MillerУльрих Неизвестом, основоположник современной когнитивной психологии, стремился объяснить психологические явления с помощью математических формул, а Джозеф Ликлайдер ( ) Joseph LickliderВинсент Минский, один из будущих создателей ARPANET, предшественницы современного интернета, исследовал вопросы психологии решения задач и обучения вместе с Миллером. С Ликлайдером Минский изучал восприятие и моделирование работы мозга. Глубже под землей трудился физик Георг фон Бекеши. Georg von BékésyНе любил он дебатов, предпочитая тихую работу над вопросом функционирования органа слуха. В 1961 году Бекеши первым из физиков получил за подобные исследования Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
Как и его отец, помимо офтальмохирургии увлекавшийся музыкой, Минский заинтересовался композицией и даже получил несколько уроков от Ирвинга Файна. Irving FineМарвин не стал серьезным композитором: он в основном импровизировал. Мог воспроизвести фуго в приемлемом виде, но самостоятельно сочинить завершенное произведение без предварительной разработки не мог.
Чем больше тружусь над работой, тем хуже она получается. Хотел бы уметь составлять ноты, но полагаю, не прилагал достаточных усилий для этого.
Обретение
Минский задумался о машине, умеющей учиться. Работой Маккалока и Питтса, вышедшей в 1943 году, его вдохновили. см. наш материалАвторы описали абстрактную модель нейронов головного мозга и показали, как ее можно использовать для воссоздания психических процессов, включая обучение. Минский посчитал, что настал момент начать работу, но предстояла серьезная подготовка.
Машине требовался значительный объем памяти; электронные «нейроны» следовало соединить электронными «синапсами» и установить для них пороги срабатывания. В схемах надлежало реализовать петли и циклы, чтобы машина могла запоминать события и корректировать свое поведение в соответствии с воспоминаниями. Минский рассказал о своих задумках Джорджу Миллеру, который получил грант на пару тысяч долларов от Управления военно-морских исследований. Летом 1951 года Минский с Дином Эдмондсом поехали в Гарвард и построили машину СНАРК — стохастический нейро-аналоговый рабочий калькулятор. SNARCСтохастический нейроаналоговый усилитель подкрепления (Stochastic Neural Analog Reinforcement Calculator). Это была одна из первых обучающихся машин, возможно, даже самая первая. Много сетей было соединено случайным образом, было невозможно предсказать её действия, но это помимо прочего значительно повышало надёжность.
Если отказывает один нейрон, значения не имеет. С почти тремястами лампами и тысячами соединений постоянно где-то что-то выходит из строя. В те дни радиоприемник с двадцатью лампами часто выходил из строя. Отладку машины так и не завершили, но это было и не нужно: благодаря сумасшедшему дизайну она работоспособна. М. М.
В начале 1956 года Джон Маккарти, бывший сокурсник Минского, сформулировал понятие «искусственный интеллект». Маккарти вместе с Минским, Натаниэлем Рочестером из IBM и Клодом Шенноном из Bell направил Фонду Рокфеллера запрос на грант для проведения конференции. В заявке подчеркивалось, что каждый аспект обучения и любая другая особенность ИИ могут быть смоделированы. Фонд признал предложение интересным и выделил организаторам семь с половиной тысяч долларов. Мероприятие получило название «Дартмутский летний исследовательский проект по ИИ» и стало одной из важнейших вех на пути развития искусственного разума.
Человек редко оказывается в безвыходной ситуации и никогда не «тормозит», как компьютер. Неудачная попытка решить задачу приводит к поиску альтернативного способа. Мы представляем телефон по-разному: десятками схем, возможно, заложенных генетически. Некоторые представления связаны с формой, поэтому мы видим телефон как гантель. Другие центры ассоциируют функции с объектами, помогая понять, что в одну «ручку» надо говорить, а другую держать к уху. Существуют и представления о целях предмета: это помогает осознать полезность телефона для общения на расстоянии. Владение телефоном сложно: требуется представлять сознание собеседника, различать личные знания и общественные. Понимание структуры, функций и социального значения телефона невозможно без общих знаний, таких как то, что мы видим глазами, слышим ушами и говорим ртом. М. М.
В 1958 году Минский стал доцентом математического факультета МТИ, а также в том же году с Джоном Маккарти основал в институте лабораторию ИИ. С этого момента началась официальная академическая история работ в этой области. Правда, на становление и рост сказались болезни развития. Подавляющее большинство специалистов сосредоточилось на разработке все более сложных компьютерных программ. Но перехода количества в новое качество, то есть рождение прорывных решений, откладывалось. Причину назвал Фрэнсис Крик, получивший в 1962 году вместе с Джеймсом Уотсоном и Морисом Уилкинсом Нобелевскую премию за расшифровку молекулярной структуры ДНК.
Обработка информации в компьютере – быстрая и последовательная, в мозге же скорость медленнее, а обработка осуществляется параллельно по множеству каналов. Компоненты компьютера надёжны, но поломка одного или нескольких может остановить вычисления. Нейроны мозга менее надежны, но удаление значительного их количества не влечет за собой заметных изменений в работе. Компьютер точно и быстро выполняет сложные вычисления, недоступные для человека, однако человек способен распознавать образы способами, которых компьютер не может достичь.
Фрэнсис Крик, «Размышления о мозге»
В 1959 году Фрэнк Розенблатт, одноклассник Минского по Бронкс Сайенс, создал перцептрон — первую машину, способную выполнять сложное распознавание образов. Он состоял из воспринимающей части из четырехсот фотоэлементов, аккумуляторов заряда, возникающего в фотодатчиках — Розенблатт называл их ассоциаторами, — и системы отклика, которая генерировала сигналы при достижении определенного порогового значения заряда, накопленного ассоциаторами.
Минский отнесся к этому начинанию неоднозначно. Еще в период работы над проектом СНАРК он пришёл к выводу о необходимости сосредоточиться на улучшении методов машинного обучения, а не на усложнении взаимодействия с датчиками.
Вскоре началась совместная работа Минского с Сеймуром Папертом. Их познакомил Уоррен Маккалок, чья работа с Уолтером Питтсом о нейронах так впечатлила Минского в сороковых годах. Сначала коллеги инициировали новые работы в области человеческого восприятия, детской психологии, теории вычислений и робототехники, затем решили дезавуировать перцептрон или, по крайней мере, сильно ограничить его популярность в отрасли. Четыре года оформляли свои концепции и в 1969 году опубликовали монографию «Перцептроны». Впоследствии Минский считал этот демарш бескорыстной услугой, оказанной сообществу в сфере ИИ.
Осознание
Минский сосредоточился на компьютерной лингвистике. Первым «нечисловым» проектом, опробованным на компьютерах, стал перевод с одного языка на другой. Успех в этой области разработчикам не удавался из-за сложности алгоритмизации синтаксиса и размытости смысла слов. Простой пословный перевод приводил к бессмысленности. Компьютер не мог различать существительное от глагола без анализа контекста предложения или фразы, так как сложность подобной задачи превзошла возможности оборудования того времени.
Автомобилям потребуется освоить язык лишь после разработки алгоритмов, способных упрощённо обрабатывать элементарные предложения. М. М.
В этой области сообщество ИИ долгое время действовало практически автономно, без участия лингвистов. В 1964 году Бертрам Рафаэль создал программу, которая позволяла компьютеру определять значение слов в конкретном контексте. Например, в компьютер вводилась такая последовательность утверждений:
- Каждый юноша – личность.
- Палец входит в состав руки.
- У каждого человека по две руки.
Затем задавался вопрос: сколько пальцев есть у Джона?
Имя «Джон» не было определено в программе, а глаголы используются в английском языке в нескольких смыслах. Когда компьютер столкнулся с этой проблемой, программа Рафаэля ответила: вопрос двусмысленный, но я полагаю, что «есть» означает «имеет в качестве частей», и затем спросила: сколько пальцев на руке? Ей сообщили, что Джон — мальчик, что на каждой руке по пять пальцев. Она выдала ответ: десять. Затем Рафаэль поинтересовался у машины, кто сегодня является президентом Соединенных Штатов, и получил ответ «Форма запроса не определена».
Минский счел программу Рафаэля занимательной, главным образом из-за возможности допускать противоречия в рамках поставленной задачи. Если сообщить машине о том, что у Джона девятьОна строила систему знаний, опираясь на то, что у машины не было сбою при работе с пальцами. В любых обстоятельствах аппарат стремился найти правдивую информацию и применять её.
Меня интересуют именно такие изящные решения, а вовсе не грандиозные достижения, когда машина побеждает гроссмейстера в игре в шахматы. В программах, подобных написанной Рафаэлем, преодолевается неопределенность условий, которые всё же могут быть проанализированы. Производительность машины в некотором смысле «детская», но это впечатляет сильнее, чем решение компьютера задач по математике. То, что делают дети, требует объединения различных видов и форм знаний, и машина, работающая аналогичным образом, достойна восхищения. М. М.
Генри Эрнст создал робота с компьютерным управлением для «группы ИИ» в МТИ. Это была механическая рука со стандартными частями — плечом, локтем и захватом, подобными манипуляторам, используемым при работе с радиоактивными материалами. Руку крепили к стене, а двигатели, управляемые компьютером, приводили её в движение.
В окружении робота была разложенная на столе коробка и блоки. В кончиках пальцев захвата были фотоэлементы. Рука опускалась до момента, когда едва не касалась поверхности стола. Фотоэлементы регистрировали тень руки, и программа заставляла ее остановить движение. Затем рука начинала двигаться в сторону, пока не сталкивалась с блоком или коробкой.
Робот мог различать объекты: блок имел длину менее трех дюймов, а коробка — более трех. Программа направляла руку поднять блок и положить его в коробку. Робот обнаруживал все блоки на столе и складывал их в тару.
Программа превосходила время, а мы даже не понимали её продвинутости. Алгоритм справлялся с неожиданностями: если перемещали коробку или блоки, она находила их обе. Если клали мяч на стол, проверяла его на принадлежность к блокам. При съемках «Космической одиссеи 2001 года» Стэнли Кубрик попросил проверить декорации. Я нарисовал эскиз механических рук. В фильме M-G-M их сделали лучше, чем у нас. Открывали воздушный шлюз космического корабля безукоризненно. Потом выяснилось, что открывал человек с другой стороны — М. М.
Минский и Паперт разрабатывали программы, состоящие из взаимосвязанных компонентов — гетерархий. В итоге они выдвинули теорию «общества разума», предполагая, что интеллект формируется через взаимодействие множества малых систем в рамках развивающейся иерархии. Первую программу на основе этой теории разработал Патрик Уинстон, позже занявший должность директора лаборатории искусственного интеллекта МТИ. К 1970 году Минский с коллегами научили компьютер создавать простую конструкцию, например, мост из блоков, самостоятельно воспроизводя её копию.
После этого последовало четыре десятилетия новых проектов, гипотез, доказательств, десятки известных учеников, сотни талантливых коллег, тысячи оригинальных решений, гипотез и идей. Самое главное было достигнуто: благодаря Марвину Минскому искусственный интеллект получил не только идейную и теоретическую, но и практическую и методическую базу. В 2003 году лаборатория искусственного интеллекта объединилась с лабораторией вычислительных технологий, но и в новом статусе остаётся известным подразделением МТИ.
Сокрытая основа возможностей разума кроется в богатстве его альтернативных представлений о себе и окружающем мире. Трактовки, которые столь изящно используются в других областях науки и технологий, совершенно не подходят для психологии, потому что человеческий разум почти никогда не действует одним способом. Оттого-то психологи завидуют физикам, добившимся поразительных успехов, используя небольшое количество базовых законов для объяснения многих вещей. Психологи до сих пор (и пока безуспешно) ищут свой «священный грааль» — небольшой набор базовых законов восприятия, познания, памяти, с помощью которых можно объяснить все феномены разума. Я полагаю, что мы не найдем ответа в малом комплекте лаконичных принципов. Новая теория познания, которую можно описать несколькими краткими утверждениями, почти наверняка ошибочна. Иначе наши предки могли бы сформулировать теорию относительности еще в те времена, когда относились к беспозвоночным животным. М. М.
Заключение
Как представитель точных наук, Минский прекрасно понимал, что постичь разум — не просто выявить и классифицировать отделы, ядра и субструктуры мозга.
В фэнтези-романах главенствовало радио, как источник счастья человечества.
И вот радио есть, а счастья нет.Илья Ильф, из записных книжек
Даже если бы у нас была схема всех миллиардов нейронов и сотни миллиардов связей между ними, она выглядела бы на нас так же безгласно, как капли росы на траве или окатыши гальки на берегу моря. Фотография кремниевого чипа под микроскопом высокого разрешения кажется похожей: не выявляет всех истинных компонентов — атомов и молекул. На ней видны лишь придуманные Минским «сообщества разума»: память, контроллеры, АЛУ и т. д. Минский верил, что со временем эти «коллективы» нейронов мозга будут идентифицированы в соответствии с характером решаемых ими задач, а функции — описаны понятным языком. Но нужно ли это сегодня искусственному интеллекту? Вероятно, нет: нейросети созданы не благодаря успехам в нейрофизиологии, а скорее вопреки ей; имитация биологической мыслящей машины оказалась делом не только ненужным, но и вредным. Впрочем, это уже другая история.
