Текст книги "Об ИИ без мифов. Путеводитель по истории Искусственного Интеллекта"
Автор книги: Леонид Черняк
сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 19 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]
Глава 4 Символьный подход к AI, от восхода до заката
Символьный подход в Эпоху Возрождения
Признаки, отдаленно напоминающие символьный подход, можно найти в трудах Раймонда Луллия (Raymundus Lullius, 1235–1315), в них он описал машину, способную приходить к логическим выводам. Этот каталонский монах, поэт, философ и теолог был одним из наиболее оригинальных умов средневековья, чем заслужил у современников почетный титул doctor illuminatus, то есть «озаренный наставник», а после смерти на столетия о нем сохранились противоречивые суждения. Иронический взгляд на Луллия обнаруживается в третьей части «Путешествий Гулливера», написанных Джонатаном Свифтом в 1726 году, 300 лет спустя. В «Путешествии в Лапуту, Бальнибарби, Лаггнегг, Глаббдобдриб и Японию» Гулливер повествует о своем вымышленном визите на летучий остров Лапуту, населенный учеными. Там, бродя по коридорам Великой Академии, он обнаружил странную машину, прозорливо названную Свифтом «компьютером» или «прибором для открытия отвлеченных истин». Прибор представлял собой навешенный на ось каркас с табличками по слову на каждой, при вращении каркаса таблички перемешивались, а когда прибор останавливался, он выдавал некоторую случайную последовательность слов. Собравшиеся вокруг него ученые мужи всесторонне разбирали полученный набор слов, пытаясь найти в нем скрытый смысл и обнаружить новое знание. (Не правда ли, напоминает извлечение информации из Больших данных.)
Однако настоящая машина Луллия была устроена иначе, она состояла из наложенных друг на друга концентрических дисков, такие устройства существовали издревле, их называли волвеллами (volvelle). Особую популярность изготовленные из пергамента или бронзы волвеллы-астролябии приобрели в Древней Греции. Арабы усовершенствовали астролябию и применяли ее для математических вычислений и астрологических предсказаний. В Западной Европе волвеллы появились в XII веке, они служили для астрономических, астрологических и алхимических расчетов. Встречаются волвеллы и сегодня, но лишь как сувенирные бумажные дисковые калькуляторы-игрушки.
Луллий оставил после себя несколько книг, из них основная – Ars Magna («Великое искусство»), в ней излагаются методы, посредством которых человек может не только легко понять и усвоить известные истины, но даже открыть новые. Помнят о Луллии и сегодня, в Европе до наших дней сохранилось несколько центров изучения Ars Magna.
Несмотря на чудачества, в деятельности Луллия было и кое-что рациональное, он за шестьсот лет (!) до ирландского математика Джорджа Буля (George Boole, 1815–1864), создателя алгебры логики, сформулировал нечто близкое, назвав это к «алфавитом для мыслей», а также начальные положения логического анализа, эвристических и дедуктивных методов. Для иллюстраций своих мыслей Луллий использовал диаграммы, похожие на графы, табличные формы представления информации, а также диаграммы Венна.
Интерес к идее символа как носителя мысли возродился в XVI веке, ранее под символом понимался просто знак чего-то, но английский поэт Эдмунд Спенсер (Edmund Spenser, 1552–1599) в 1590 году уточнил «это что-то одно, заменяющее собой что-то другое». Физик, механик, астроном, философ и математик Галилео Галилей пошел дальше – в символе он увидел связующее между человеческим сознанием и окружающим человека материальным миром. В 1623 году Галилей написал: «Я думаю, что любые ощущения вкуса, запаха или цвета и всего остального есть не что иное, как некие символы, существующие в нашем сознании». Продолжателем взглядов Галилея стал французский философ, математик, механик, физик и физиолог Рене Декарт, он дополнил их двумя собственными суждениями о символьном мышлении: первое – все сущее разделено на телесную и духовную субстанции, и второе – сознание не зависит от тела. Английский философ Томас Гоббс в целом соглашался с ним, но, будучи материалистом, отрицал картезианскую независимость духовной субстанции от телесного органа, утверждал, что к мышлению способна только материя. А раз так, то можно утверждать, что подчиненная законам природы работа мозга неродственно связана с отражением реальных материальных процессов в виде символов. В немалой степени становлению символьного подхода способствовали Исаак Ньютон и Готфрид Лейбниц, верившие в возможность объяснить существующее в мире исключительно на основе механических начал. Из всех перечисленных великих ученых идеи Гоббса ближе всего символьному AI, его труды способствовали тому, что умах большинства европейских ученых мышление представлялось как процесс манипуляции символами.
Логические машины XIX века
В XIX веке в Англии среди множества изобретателей Эпохи пара были и те, кто создавал логические машины, оперировавшие символами, среди них первенствовали Чарльз Стэнхоуп (Charles Stanhope, 1753–1786) и Альфред Сми (Alfred Smee, 1818–1877). Знатное происхождение и активное участие в политической деятельности не помешали лорду Стэнхоупу стать успешным изобретателем, автором трех счетных машин, близких по устройству машинам Паскаля и Лейбница, и ряда других новаций. Но главное его детище – Демонстратор Стэнхоупа (Stanhope Demonstrator), в его основе двумерная матричная конструкция, позволявшая механизировать решение простых логических и вероятностных задач.
Хирург Альфред Сми увлекался электробиологией (так называли влияние электричества на жизнедеятельность организма), параллельно он выдвинул утопический проект создания искусственного мозга, состоящего из двух машин – реляционной и дифференциальной. Утверждают, что при доступных изобретателю технологиях эта машина, будь она построена, заняла бы площадь, сопоставимую с территорией Лондона тех времен. В 1851 году Сми опубликовал книгу «Процесс мышления», которая стала популярной в Англии и способствовала распространению взглядов, предполагающих возможность механизации мышления.
Успешным продолжателем дела Стэнхоупа и Сми стал экономист и математик Стэнли Джевонс (William Stanley Jevons, 1835–1882). Ему повезло в жизни: учивший его преподаватель математики дружил с Чарльзом Бэббиджем, жизнь свела его непосредственно со Стэнхоупом, а прочитав книгу Сми, он вступил в переписку с Джоном Булем. Вооруженный полученными знаниями Джевонс в 1874 году выпустил собственную книгу «Принципы науки» и создал действующую логическую машину, названную современниками логическим пианино за ее внешнее сходство музыкальным инструментом. Машина Джевонса представляла собой сооружение высотой около метра, снабженное клавиатурой для ввода аргументов, а с помощью специальных пластинок на лицевой части задавалась таблица истинности. Этого было достаточно, чтобы механизировать вывод несложных логических умозаключений.
Развитием машины Джевонса стало устройство, построенное много позже в США профессором Принстонского университета Алленом Макгвардом (Allan Marquand, 1853–1924). Накануне появления цифровых компьютеров в короткий период с середины 40-х до начала 50-х годов в разных местах было создано порядка 10–12 различных электромеханических логических машин, все они были вариациями на тему машины Джевонса. Из них наибольшую известность получило устройство Уильяма Буркхарда и Теодора Калина (William Burkhartand, Theodore Kalin), созданное в середине 1947 года. Компьютеры положили конец дальнейшим попыткам механизировать логику.
В России над созданием логических машин трудился действительный статский советник Семен Николаевич Корсаков (1787–1853). Он был автором пяти «интеллектуальных машин». В краеведческом музее подмосковного города Дмитрова, в окрестностях которого он жил, есть посвященная Корсакову экспозиция, сохранилось и его захоронение.
Логические машины оставались единичными уникальными изделиями, ситуация изменилась с появлением электронных компьютеров, когда выяснилось, что помимо расчетов их можно использовать для логических операций. На логических машинах закончились первые попытки механизировать работу с символами.
Дартмутский семинар и миф о рождении AI
Местом реинкарнация символьного подхода стал математический факультет Дартмутского колледжа, где летом 1956 года группа ученых собралась на семинар, вошедший в историю как Dartmouth Workshop. Имевшие там место события стали основой для мифа о рождении AI в городе Хановере (штат Нью-Гэмпшир), название которого пишется через одно «н» в отличие от немецкого Ганновера, столицы Нижней Саксонии. Историческое значение рабочей группы, так переводится workshop, собравшей несколько десятков лучших умов, заключается в двух моментах. Во-первых, здесь было предано гласности словосочетание Artificial Intelligence (AI) и, во-вторых, здесь был постулирован символьный подход (Symbolic AI), как единственно возможный для создания AI. Эти два обстоятельства предопределили весь последующий ход событий в истории AI на много лет вперед, вплоть до 90-х годов. Как показала жизнь, амбициозное название AI утвердилось и, скорее всего, навечно, альтернативы ему нет. Что же касается символьного подхода, то он оказался куда менее долговечен, и после двух взлетов и падений прекратил свое существование. Долгожительство термина AI связано с тем, что, утратив заложенный в него изначальный смысл, с появлением новых теоретических решений и технологий, он наполняется иным содержанием, AI вышел далеко за установленные в Дартмуте символьные границы.
Что же касается собственно семинара, то его итог не вполне совпал с ожиданиями организаторов. По замыслу предполагалось провести собрание цвета профессуры Восточного побережья США для выработки полномасштабной стратегии совместных действий, направленных на создание думающей машины (thinking machine). Однако стратегического консенсуса добиться не удалось, дело кончилось тем, что сформировалась небольшая группа энтузиастов, объединенных под знаменем Symbolic AI.
Подготовка к семинаруПо воспоминаниям вдовы Рэя Соломонова (Ray Solomonoff, 1926–2009), еще одного выходца из семьи эмигрантов из России, принимавшего активное участие в подготовке к мероприятию, трое – Соломонов, Минский и Маккарти собирались в ее доме для выработки программы семинара и состава оргкомитета.
На предварительном этапе четверо молодых профессоров: Джон Маккарти, Марвин Минский, Натаниэль Рочестер и Клод Шеннон подготовили документ «Предложения к Дартмутскому летнему исследовательскому проекту по AI» (A proposal for the Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence, 1955). В нем они выразили свое намерение словами: «Мы предлагаем организовать двухмесячное исследование искусственного интеллекта с участием 10 человек летом 1956 года в Дартмутском колледже, Хановер, Нью-Гемпшир. Предпосылкой для исследования служит наше убеждение в том, что все составляющее обучения или любых других видов деятельности человеческого интеллекта могут быть описаны символами, причем настолько точно, чтобы быть переданы машине и она могла бы их симулировать. Мы попытаемся понять, как общаться с машинами на естественном языке, научить их формулировать абстракции и концепции, решать задачи, подвластные сейчас только людям, а также совершенствовать самих себя. Мы считаем, что существенное продвижение в одном или более перечисленных направлений вполне возможно, если специально подобранная группа ученых будет работать над этим в течение лета». При чтении этого невольного вспоминается «Чевенгур» Андрея Платонова, где герой считает, «что еще рожь не поспеет, а социализм будет готов».
Они без особых усилий нашли спонсора в лице благотворительного фонда Рокфеллера (Rockefeller Foundation) и разослали приглашения к участию по списку, состоявшему из 32 фамилий. Удивительно, но в него не вошли звезды первой величины, персонами нон грата оказались известные кибернетики Норберт Винер, Эшби Росс и Джулиан Бигелоу, а также основоположники альтернативного коннекционистского подхода Уоррен Мак-Каллок и Уолтер Питтс. К тому же из-за априорного разногласия во взглядах на содержание программы не все из приглашенных согласились принять участие в семинаре, он оказался менее представительным, чем задумывалось.
Несмотря на афронт по отношению к кибернетике, генезис принятого на семинаре названия Artificial Intelligence, косвенным образом связан с нею. Только через 30 лет, в 1996 году Маккарти признался в истинной причине выбора им собственного совершенно оригинального названия. Он решил пойти от обратного: «Я предпочел термин AI как не имеющий аналогов во избежание нежелательной для нас ассоциации с кибернетикой. Основным стержнем кибернетики служит аналоговая обратная связь, подчиненность этой идее увела бы нас в сторону. К тому же мы не хотели приять Норберта Винера на роль гуру и вообще пускаться с ним в какие-либо обсуждения». Ныне это открыто продекларированное отречение от кибернетики не выглядит достаточно убедительным и остается пожалеть о возведении искусственного барьера между AI и кибернетикой. Стоит предположить, что Маккарти и его сподвижники руководствовались далеко не полным, если не сказать искаженным представлением не только о возможностях компьютеров, но и о предмете кибернетики.
В раздоре косвенно повинен и сам Винер. Да, это он ввел в широкий оборот давно известное название «кибернетика», но сделал это так, что его научный авторитет подавил остальных других причастных к кибернетике. Сработал тот самый злосчастный эффект Матфея, поэтому те, кто «не в теме», обычно связывают содержание предмета кибернетики исключительно с Винером, а это далеко не так. Нередко в масс-медиа его называют и отцом AI. Сейчас как никогда прежде стало ясно, что кибернетика это не только «наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в различных системах», как ее определяют в словарях. Вот современная трактовка кибернетики из издаваемого сейчас журнала International Journal of Machine Learning and Cybernetics (IJMLC). «Кибернетика имеет дело со сложными взаимодействиями в системах, составляющих наше окружение. А машинное обучение выявляет связи между переменными и наборами данных, действующими в этих системах. Объединение этих двух дисциплин позволит точнее раскрыть формы взаимодействия между системами с использованием механизмов обучения на данных». Кибернетика – явление куда более широкое, чем наука об управлении, и современные подходы к AI напрямую оказываются связанными с другой, не винеровской кибернетикой, но об этом ниже. А здесь же можно утверждать, что Маккарти поторопился и «выплеснул с водой младенца», что не лучшим образом сказалось на всем последующем развитии AI. Более подробно о кибернетике в главе 5.
Крестины AIDartmouth Workshop продолжался немного дольше задуманного, примерно шесть недель, с конца июня до середины августа. Большинство участников рабочей группы провело в стенах Дартмутского колледжа всего одну-две недели, а полный срок лишь трое организаторов – Марвин Минский, Джон Маккарти и Рэй Соломонов. Последний не стал звездой первой величины, но это не умаляет его роли в описываемых событиях, к тому же это он создал дуэт Минский и Маккарти и он был их «духовным отцом», оказав критическое влияние на выбор символьного подхода к AI.
В англоязычной литературе о событии, случившемся в Дартмутском колледже, пишут как об акте рождения AI (Birth of AI), или об изобретении AI (AI invention), или даже об основании AI (AI foundation). Отсюда может сложиться ложное представление об AI как о какой-то объективно существующей субстанции, которую можно создать или изобрести, как о вещи, способной к самостоятельному существованию, которой до этого момента не было, а собравшейся группе усилием мысли удалось чудесным образом произвести ее на свет. С таким взглядом на AI и на его происхождение нельзя согласиться, поскольку в частном исследовательском университете, в одном из девяти входящих в Лигу плюща и по традиции называемом Дартмутским колледжем, произошло нечто совсем иное. Эту встречу нельзя назвать рождением, скорее это были заблаговременные крестины еще не рожденного младенца.
Более того, AI на семинаре не только не родился, но не был даже зачат, поскольку результатом семинара стал документ с подзаголовком «Декларация о намерениях» (Declaration of Intention), не более того. Подчеркивая это обстоятельство, Джон Маккарти до семинара написал, что под AI он понимает не продукт, а «науку и инженерию (!) создания разумных машин (intelligent machines)». Подчеркнем, не предмет, а науку и инженерию! Приверженность символическому подходу (Symbolic AI) выражена в «Декларации о намерениях» почти дословно как в предложениях к семинару: «Наши исследования будут основываться на предположении о том, что любые действия, связанные со знаниями, могут быть точно описаны и воспроизведены на машине». Из чего следует, что изначально был избран такой подход к AI, который предполагает возможность описания знаний в виде символов, затем перенос этих символьных записей в машину, а далее производство на машине новых знаний.
Выбор этого подхода легко объясним, человечество не придумало ничего иного для описания и воспроизведения присущих ему знаний кроме символьных записей. Но никакая запись не тождественна знанию, соотношение между записью и знанием далеко не так просто, только человек, понимающий язык записи (естественный или научный) может извлечь знания из записи, собственно говоря, сущность образования в значительной мере состоит в обучении этому языку. О соотношении данных, инфлюации и связи см. главу 8. Но если допустить, что символьная запись является носителем знания и метазнания, то, вполне логично предположить, что компьютер, как машина, оперирующая некими сложными символами, окажется способен к операциям со знаниями. Однако трудно представить, как можно было отождествить некий умозрительный символ, как носитель знания, с тривиальным алфавитно-цифровым символом, из кодовой таблицы ASCII или Unicode? Что общего у символа в сознании человека и восьмеричным кодом? Но тогда участникам семинара этот подход показался единственно возможным. Они его не назвали никак, но позже, когда потребовался какой-то ретроним в противовес альтернативному коннекционистскому подходу, его стали называть символьным.
Не все из побывавших на семинаре нашли понимание со стороны организаторов. Например, Саймон и Ньюэлл, стоявшие в академической иерархии заметно выше организаторов, приехали на Дартмутский семинар в полной уверенности своего приоритета, однако неожиданно для себя получили достаточно прохладный прием. Позже Саймон писал, что организаторы не захотели их выслушать, что вызвало и у них самих ответную реакцию, поскольку «… они только собирались делать то, что мы уже сделали». Однако неблагожелательный прием не помешал вскоре этим двум маститым ученым по каким-то причинам изменить свою позицию и стать верными союзниками Маккарти и Минского. Можно лишь догадываться, чем была вызвана такая покладистость.
Категорическое несогласие с позицией большинства выразил разве что один Карвер Мид, ставший позже разработчиком методов кремниевой компиляции, которые по сей день служат теоретической основой для всех современных средств проектирования полупроводниковых изделий: «Я верю в то, что отцы-основатели AI Марвин Минский и Джон Маккарти были правы в своих взглядах, но когда дошло до дела, то выяснилось, что требуются компьютеры, как минимум на восемь-девять порядков более мощные, чем те, которыми они располагали. Осознав наличие этого барьера, AI-сообщество распалось на две группы, одни отправились на поиски этих порядков, а другие продолжили делать вид, что они занимаются наукой. Я из первых». Миду совместно с Лин Конвей удалось решить задачу перевода логического описания полупроводниковых устройств в кремний, их решение и называют кремниевой компиляцией. А в начале 1970-х Мид осознал, что необходимо отделить теорию проектирования от производства и выделить ее как самостоятельную дисциплину (Electronic Design Automation, EDA), что заметно повлияло на создание технологий микроэлектроники.
После Дартмутского семинараОрганизаторам семинара в короткий срок удалось добиться самого благожелательного отношения к себе со стороны правительственных кругов, а затем на выделенные им колоссальные средства создать специализированную исследовательскую лабораторию в Массачусетском технологическом институте (МТИ), учебном заведении, известном как кузница научных кадров высшей квалификации, прежде всего, для ВПК. Для работы в лаборатории Маккарти переехал в Бостон из Хановера, где он жил прежде, не случайно это место было избрано для Дартмутского семинара. Минскому было проще, он перешел в МТИ из соседствующего с ним Гарвардского университета. Удачный поворот событий и неограниченное финансирование стимулировали энтузиазм молодого коллектива талантливых исследователей. Он был подкреплен неоправданной верой в потенциал компьютеров, характерной для пятидесятых годов, тогда их называли «большим железом» (mainframe). Надежда на возможности компьютеров и на свои способности позволяла им считать, будто они смогут создать AI за какие-нибудь 5–10 лет, правда, не уточняя, что это такое, видимо по конъюнктурным соображениям. В короткий срок Минский и его коллеги отказались от прежнего определения AI как науки и инженерии в пользу размытого и неопределенного представления AI как готового для использования интеллектуального продукта. Такая «продуктовая» интерпретация AI была намного удобнее в общении с сильными мира сего.
Надо учитывать, что местом сосредоточия исследований в области AI стал именно МТИ. Он был и остается своеобразным учебным и научным учреждением, где особый академический дух и высочайший уровень научных работ и образования благополучно сочетаются с прочным сотрудничеством со спонсирующими это учебное заведение военными кругами. Не будь этого источника, все сложилось бы иначе. Неслучайно во многочисленных интервью, данных им последние годы своей жизни, Минский открыто признавал влияние материального фактора как на стремительный подъем в шестидесятые годы, когда финансирование было неограниченным, так и на спад, наступивший через 10–15, когда военные, не получившие того, что им было обещано, попросту прекратили давать средства на продолжение работ.
Щедрость Пентагона, проявленная к науке вообще и создателям AI в частности, легко объяснима. В конце 50-х – начале 60-х администрация США испытывала на себе действие «момента Спутника» (Sputnik moment). Синдром, получивший это название, вызвали запуски советских искусственных спутников Земли (ИСЗ). Первые ИСЗ оказали немыслимое по своим масштабам воздействие на Америку, причем не только на оборонную доктрину, но и на науку, образование и даже на культуру.
Мало кто знает, что остатки первого ИСЗ, упавшего в пустыне Мохаве, находятся в Сан-Франциско в «Музее битников», предшественников хиппи и молодежной революции 1968 года, обратите внимание на созвучие спутник-битник. ИСЗ разрушили представление американцев о своей географической защищенности и немедленно, через неделю после запуска первого ИСЗ состоялось посвященное этому событию заседание Совбеза США. В феврале 1958 года по указанию президента Дуайта Эйзенхауэра было создано Управление перспективных исследовательских проектов (Advanced Research Projects Agency, или ARPA). Позже в название добавили одно слово «оборонных» (Defense), с тех пор оно известно как DARPA. В том же году было организовано Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (National Aeronautics and Space Administration, NASA). Последнему были переданы все гражданские полномочия, относящиеся, как следует из названия, к космосу.
Следствием ускоряющего воздействия Sputnik moment стали и работы в области AI, и программа «Аполлон», и создание интернета. Выражение Sputnik moment стало нарицательным, его используют по сей день в самом разном контексте, в том числе и американские президенты. В 2011 Барак Обама связывал его с необходимостью поднять уровень образования и научных исследований для сохранения лидирующего положения руководимой им страны. Дональд Трамп называл моментом спутника технологическую угрозу со стороны Китая, в первую очередь в области AI.
