Об ИИ без мифов. Путеводитель по истории Искусственного Интеллекта
Шрифт:
Несмотря на утверждения об универсальности кибернетического подхода, существуют два основных видения кибернетики. Одно, назовем его винеровским, наиболее популярно и основывается на очевидных системных замкнутостях, которые легко обнаружить в технологических системах, например, в автоматических системах управления. Такое видение изучается ТАУ и другими техническими дисциплинами. Его основоположники, будущие классики кибернетики Норберт Винер, Джулиан Бигелоу и Артуро Розенблют, описали его в своей совместной работе «Поведение, предназначение и телеология» (Behavior, Purpose and Teleology) в 1943 году. Заметим, тогда они еще не использовали термин «кибернетика», введенный в оборот на конференциях Мэйси. Они назвали этот подход к изучению систем термином телеология (от греческих телос – назначение, конечная цель и логос – причина, объяснение), заимствованным из философии, но придали ему несколько отличный, более прикладной смысл. В 1948 году Винер склонился к термину кибернетика,
В массовом порядке Винера называют «отцом кибернетики», хотя первым это слово в смысле «самоуправление» употребил в своих трудах еще в античные времена Платон, а в научный же оборот его ввел Ампер в 30–40-х годах XIX века. И роль обратной связи тоже была известна ранее: созданием и исследованием телеологических, то есть обладающих обратной связью машин и систем занимались Джеймс Уатт, автор первого атомического регулятора; британский натуралист Альфред Уоллес (Alfred Wallace, 1823–1913), который описал роль обратной связи биологических системах; британский физик, математик и механик Джеймс Максвелл (James Maxwell, 1831–1879). Последний наряду со своими великими достижениями в фундаментальной науке был еще и автором статьи под названием «О регуляторах» (On governors, 1868), в которой он дал теоретическое обоснование работе центробежного регулятора. Что же относительно отцовства Норберта Винера, то его причастность состоит в том, что он ввел термин кибернетика в современный оборот, а случилось это с подачи Клода Шеннона, который однажды в письме посоветовал ему: «Норберт, используйте слово «кибернетика», его пока никто не понимает, но вам оно позволит усилить свою позицию».
Уоррен Мак-Каллок исповедовал альтернативное видение, он пришел к нему от нейрофизиологии, стремясь создавать математические логические модели работы мозга. В статье «Воспоминания о различных источниках кибернетики» Мак-Каллок писал: «То, что представляет собой кибернетика сегодня (1964), началось с ее рождения в 1943, так ее окрестили в 1948, а зрелость пришла намного позже, только в начале 60-х. Создание кибернетики потребовало решения задач в таких областях как логика, математика, нейрофизиология, теория автоматов, включая AI, бионику и робототехнику».
Высочайший авторитет Винера в сочетании с признанным правом на термин подняли его авторитет на недосягаемую высоту, в массах только с ним и только с ним ассоциируется представление о кибернетике, чтобы убедиться в этом достаточно открыть любой учебник. Не исключено, что на создание культа Винера повлиял описанный ранее эффект Матфея, особенно сильно проявляющийся в научных кругах. Имя же Мак-Каллока оставалось долгие годы известным ограниченному числу специалистов.
Сейчас ситуация радикально изменилась. Показательно, что Американское кибернетическое общество (American Society for Cybernetics) в дополнение к традиционной винеровской медали (Wiener Medal for Cybernetics) учредило равную ей по весу Мак-Каллоковскую награду (Warren McCulloch Award). Эти академические призы взаимно дополняют друг друга, первый вручается зрелым ученым за их достижения, а второй молодым за многообещающие работы. Кстати, сам Мак-Каллок был вторым по счету, получившим винеровскую медаль.
Лжекибернетика
Существенный вред пониманию того, что являет собой кибернетика, нанесли люди, безответственно использующие префикс «кибер» в сочетании с чем угодно, от киберспорта и кибертерроризма до киберпространства. Искаженный впоследствии термин «киберпространство» совершенно честно предложили датские художники Сюзанна Уссинг и Картсен Хофф для своих инсталляций, в которых они действительно пытались управлять пространством, они называли их ателье киберпространства (Atelier Cyberspace). А родоначальником жонглирования словом «кибер» стал американский писатель-фантаст Уильям Гибсон в книге Neuromancer (в русском переводе «Нейромант»). Позже он оправдывался: «Когда я использовал слово киберпространство, я видел в нем только словечко, способное стать buzzword». Слово buzzword переводится как остро модное слово, но его еще трактуют и как специальный термин, произносимый с целью произвести впечатление на дилетантов. Гибсону это удалось – и понеслось. Появились философские определения, например: «Киберпространство – метафорическая абстракция, используемая в философии и в компьютерных технологиях, является (виртуальной) реальностью, которая представляет Ноосферу».
Чуть более десяти лет назад в России был опубликован полуофициальный документ «Киберпространство: новые угрозы» с военно-политической трактовкой: «Принципиально новая среда противоборства конкурирующих государств – киберпространство, которое не является географическим в общепринятом смысле этого слова, тем не менее, в полной мере является международным». Но если отбросить подобное наукообразие, то, скорее всего можно сказать, что киберпространство, если признать его существование, – это множество сервисов, которые предоставляются по сети Интернет: WWW, мобильные приложения, социальные сети, интернет-телефония, электронная почта, совместное использование файлов, многопользовательские онлайновые игры,
Глава 6 Нейронные сети и машинное обучение
Египетские папирусы, содержащие рассуждения о природе мозга, датируются концом второго тысячелетия до н. э., с тех пор и на протяжении последующих веков к устройству и работе мозга проявляли интерес философы, и медики. В XX веке этой проблемой вплотную занялись нейрофизиологи, ими была разработана принятая на сегодня теория мозга. Считается, что небольшие нервные сети (neural circuit) объединяются в более крупные мозговые структуры (large-scale brain networks), а из них образуется мозг как единый орган. Обратим внимание на употребление в английском двух близких слов circuit и network, они переводятся на русский одним словом «сеть». Но в данном случае circuit – это сетевая структура меньшего размера, из множества circuit образуются network – сети большего размера. Есть компьютерная терминологическая аналогия, мы обычно переводим integrated circuit как интегральная микросхема, заменяя сеть микросхемой, но computer network переводим как компьютерная сеть. Еще одно терминологическое замечание, оно связано с тем, что, когда Уоррен Мак-Каллок и Уолтер Питтс выдвинули идею о возможности моделирования работы мозга сетью, состоящей из искусственных нейронов, они назвали такой тип сети Artificial neural network (ANN). Слово neural переводится на русский язык как нервный, а neuronal как нейронный, то есть ANN в оригинале искусственная нервная сеть, но по-русски приято переводить ANN как «искусственная нейронная сеть», что возможно точнее соответствует реальности.
Мак-Каллок и Питтс посвятили свою научную деятельность созданию формальных методов моделирования человеческого мозга, одним из ее результатов стало новое направление, обычно называемое коннекционизмом. В контексте AI оно рассматривается как альтернатива символьному подходу, но следует иметь в виду, что существует и более широкая философская трактовка термина коннекционизм. В этом случае под ним понимается одно из направлений в когнитивистике (от cognitio «познание»), науке, объединяющей теорию информационных процессов с теорией познания, когнитивной психологией, нейрофизиологией и когнитивной лингвистикой. Ключевым моментом, отличающим это направление когнитивистики от классической направлений этой науки, является опора на параллельные системы и на статистику, а не на последовательные системы и логические правила. Среди представителей когнитивистики нет единства мнений на сей предмет: одни склоняются к традиционным теориям, считая, что нейронная сеть подобна символическому процессору и для ее моделирования можно использовать программирование, но есть и более радикальные коннекционисты, утверждающие, что классическое программирование их целям не соответствует, они выбирают методы обучения.
Оставим возможность разбираться с этими разногласиями философам, а сами ограничимся тем, что будем считать в узком смысле коннекционизмом теоретический базис для того подхода к созданию AI, названному Тьюрингом «снизу-вверх», а машинное обучение будем рассматривать как альтернативу программированию. Что касается параллельных систем, то современный компьютинг к ним еще не готов, использование кластеров на графических процессорах (GPU) временное решение, по-английски stub, хотя насколько оно временно сказать сложно.
Предшественники коннекционизма
Предтечей коннекционизма был ассоцианизм – учение, рассматривающее мозг как действующий набор элементов, объединенных ассоциативными связями. Ассоцианизм – это совокупность психологических концепций и школ, сформировавшихся в XVIII–XIX веках, его приверженцы считали ассоциации идей главным или даже единственным механизмом, обеспечивающим работу сознания. У человека ассоциация может возникать при обнаружении подобия в предметах, имеющих одинаковые свойства или признаки, в их близости в пространстве и во времени. Впрочем, ассоциации может вызывать не только близость, но и контраст. Первые соображения о значении ассоциаций были выдвинуты Платоном и Аристотелем, но через пару тысяч лет картезианская школа, прежде всего в лице Локка и Гоббса, затормозила развитие ассоцианизма вплоть до начала XVII века. Он возродился в появившихся тогда учениях о психике, где мозг представлялся в виде машины, запечатлевающей следы внешних воздействий, причем так, что стимулирование одного из следов автоматически влечет за собой возникновение следующего. Начало новому этапу в развитии ассоцианизма положил голландский философ Бенедикт Спиноза (Benedictus de Spinoza, 1632–1677), его продолжателями стали англичане Джордж Беркли (George Berkeley, 1685–1753) и Дэвид Гартли (David Hartley, 1705–1757), они создали систему взглядов, называемую материалистическим ассоцианизмом. Последующие успехи в биологии и нейрофизиологии, достигнутые в конце XIX – начале XX века, вызвали взрыв интереса к ассоцианизму в трудах Германа Гельмгольца (Hermann Helmholtz, 1821–1894) – в его исследованиях органов чувств, Чарльза Дарвина – при объяснении эмоций, И. М. Сеченова – в учении о рефлексах головного мозга, И. П. Павлова – в его учении об условных рефлексах. Итогом всестороннего изучения ассоциаций в мозговых процессах стало появление ассоциативной психологии.