Об ИИ без мифов. Путеводитель по истории Искусственного Интеллекта

Идея интеллектуального помощника не нова, ее можно найти в классической статье «Как мы можем думать». В ней Ванневар Буш (Vannevar Bush, 1890–1974), которого за его научную и административную деятельность называли Царем Науки (Science Tsar), описал гипотетическую машину MEMEX (MEMory EXtender). Подобно Алану Тьюрингу, использовавшему придуманную им машину для доказательства вычислимости, Буш предложил свою виртуальную машину, чтобы показать, как техника могла бы помочь человеку при работе с большими объемами документов. Машину MEMEX Буш рассматривал как инструмент для совмещения способностей человека и машины, он оставил за человеком творческий подход, ассоциативное мышление и другие присущие ему качества, а на машину переложил рутинные операции с документами.

Продолжателем дела Буша стал Даг Энгельбарт (Douglas Engelbart, 1925–2013), он известен большинству изобретением манипулятора-мышки, но это его попутное достижение, а реальный вклад – системы для совместной (коллаборативной) работы NLS (oN-Line System) и средства для презентаций, используемых для поддержки публичных выступлений. Сегодня для оформления презентаций широко используют Microsoft Power Point или Apple Key Note, а в 1968 году презентация была открытием. Менее известно создание Энгельбартом концепции, названной им Augmented Intelligence (AuI), что можно перевести как «усилитель интеллекта». Идею усиления человеческих возможностей при помощи компьютера Даг Энгельбарт высказал в 1962 году в работе «Усиление человеческого интеллекта, концептуальная схема» (Augmenting Human Intellect: A Conceptual Framework).

AI и бизнес

Системы с AuI, предназначенные для расширения интеллектуальных способностей человека, становятся серьезным сегментом AI-бизнеса. Об этом свидетельствует недавний отчет Gartner «Победить в AI с опорой на AuI» (Leverage Augmented Intelligence to Win With AI). В нем Gartner считает наиболее перспективной модель партнерства человека с машиной и человеком, в центре которой находится человек, деятельность которого поддержана технологиями AI. Авторы считают, что сочетание человеческих способностей со способностями AI позволит создавать более эффективные технологии. При этом отмечается: «Цель внедрения AI заключается в создании условий, при которых человек стал бы умнее и счастливее, а не ради построения какого-то утопического «машинного мира» ради него самого. Это подход нацелен на получение преимуществ от внедрения AI, он позволит получать все лучшее и от людей, и от машин».

Другой перспективный сегмент – внедрение AI непосредственно в производственные процессы, что выведет автоматизацию на уровень гиперавтоматиации (Hyperautomation). Под гиперавтоматиацией в Gartner понимают интеграцию уже известных направлений автоматизации (роботизированная автоматизация процессов (Robotic process automation, RPA), интегрированный менеджмент бизнес-процессов iBPMS и других) с методами AI. Примерно в том же направлении рассуждают и другие аналитики, в IDC используют термин интеллектуальная автоматизация процессов (Intelligent Process automation), а Forrester – цифровая автоматизация процессов (Digital Process Automation).

Глава 2 Предпосылки к созданию AI

Можно говорить о различных предпосылках к созданию AI, среди них и сказочные, и исторические, и научные, и технические. С одной стороны это древние мифы и легенды, а также возникший в XX веке жанр литературной и кинематографической фантастики, претендующей на научность, с другой – исследования в области нейрофизиологии, позволяющие заглянуть в тайны мозга, и еще технические – это компьютеры, открывающие возможность воспроизводить нечто похожее на работу мозга.

AI в сказаниях и научной фантастике

Мы живем в удивительное время, когда почти все, о чем мечтало человечество, осуществилось: за последние пару веков люди научились перемещаться в разных средах с высокими скоростями, общаться на расстоянии, вышли за пределы Земли, победили неизлечимые прежде болезни, значительно увеличили среднюю продолжительность жизни, все это воплотилось, но совсем не так, как рисовало воображение. Для перехода от мечты к реальности потребовался огромный объем научных исследований и создание новых отраслей промышленного производства. В результате получились не ковер-самолет и крылатые кони, а мощнейшие летательные аппараты тяжелее воздуха, не живая вода, а плоды медицинской индустрии и фармакологии и тому подобное. На очереди воплощение мифов об умных машинах и оживленных рукотворных созданиях, но и здесь та же проза, тот же многолетний труд, то же сочетание науки и технологий.

Первые упоминания о служащих богам умных механизмах восходят к мифологическому наследию Древней Греции. На пирах богов-олимпийцев, описанных Гомером, из автоматически открывающихся дверей в сопровождении золотых дев выкатывались тележки-автоматы с пищей богов: нектаром и амброзией. Гесиод, современник Гомера, описал еще два разумных творения: одно из них, красавицу Пандору бог-кузнец Гефест вылепил из глины по велению Зевса, наделив ее и обычными для прекрасного пола слабостями. Движимая любопытством Пандора на горе людям открыла ящик с бедами и болезнями, оставив после себя выражение «ящик Пандоры». Совершенно иное создание – великана Талоса выковал мастер Дедал, отец того самого Икара, безрассудно взлетевшего к Солнцу на крыльях из воска и перьев. Бронзовому воину Талосу было назначено обеспечивать безопасность острова Крит, куда Зевс поселил очередную подругу Европу. Позже живший на границе старой и новой эры римский поэт Овидий сложил легенду о Пигмалионе, влюбившемся в собственное творение – в скульптуру девушки необыкновенной красоты. Покоренная силой его любви Афродита оживила статую: так появилась Галатея.

Менее известны мифы других народов о гомункулусах (homunculus – искусственный человечек). Скандинавские саги повествуют о князе Грунгнире, слепившем из глины великана Меккуркальви для борьбы с богом Тором. В индийских храмах, которые внешне напоминают космические корабли, отражены сказания о летающем дворце Вимана. Из Китая дошла легенда о монахе Дао Хуане, создателе человекоподобных механизмов для обороны монастыря. Всем известна русская сказка о Снегурочке, но есть еще одна – о Глиняном болване. Из более современных сказочных созданий, конечно же, Пиноккио-Буратино и прекрасная компания из «Волшебника страны Оз».

В Европе популярен миф о великане Големе, слепленном из глины средневековыми иудейскими каббалистами для защиты обитателей пражского гетто. Позже Голем стал персонажем ряда литературных произведений, начиная с романа малоизвестного немецкого писателя-романтика Карла Арнима «Изабелла Египетская» (1812), вслед за ним к теме Голема обращались Густав Майринк, Томас Манн, Исаак Башевис-Зингер и другие.

Однако самый значительный успех выпал на долю Мэри Шелли (1797–1851) с ее романом «Франкенштейн, или Современный Прометей» (1818), навеянным легендой о Големе. Небольшая по объему книга, написанная Шелли в юном возрасте, была десятки раз экранизирована, по ней поныне снимаются фильмы и ставятся спектакли, при этом в них нередко Франкенштейном ошибочно называют чудовище, созданное Виктором Франкенштейном.

Научная фантастика и AI

Подлинный же взрыв интереса к литературной интерпретации AI пришелся на первую половину XX века с появлением массовых изданий в жанре научной фантастики. Русское название жанра, «научная фантастика» отличается от английского оригинала science fiction (sci-fi) примерно так же, как «искусственный интеллект» от «artificial intelligence», термины несут близкий, но не тождественный смысл. Словосочетание science fiction скорее следовало бы переводить как «художественный вымысел о науке», русский же перевод страдает креном в сторону науки, хотя подавляющая часть этих произведений к ней не имеет никакого отношения. Отцом жанра sci-fi (The Father of Science Fiction), называют Хьюго Гернсбека (Hugo Gernsback, 1884–1967), австрийца, переехавшего в Америку, изобретателя, писателя, популяризатора науки и основателя первого в мире научно-фантастического журнала «Замечательные истории» (Amazing Stories), издававшегося огромными тиражами с 1922 по 2005 год.

Особо останавливаться на sci-fi не стоило бы – обычно эти книги, однажды прочитанные в юности, с годами забываются, если бы взлет интереса к sci-fi в США в предвоенные годы ни оказал колоссального воздействия на жизненный выбор многих людей того времени. О своем увлечении научной фантастикой и о ее влиянии на выбор жизненного пути неоднократно вспоминали многие из тех, кто признан великими в области AI. Когда читаешь оставленные ими мемуары, невольно создается впечатление, будто в юношеском возрасте у них произошла аберрация сознания, приведшая к тому, что до конца жизни они плохо различали реальность и вымысел. Возможно этим объясняется отсутствие у них критического отношения к тому, что они делали, а еще больше к тому, что они обещали, но так и не сделали.

Первенство в деле создания произведений о роботах принадлежит братьям Чапекам – писателю Карелу и художнику Йозефу с их пьесой R. U. R. (Rossumovi univerzаln? roboti, 1921), где действовали искусственно созданные биологические существа, названные ими роботами от чешского слова robota, имеющего совсем иное значение, чем в русском языке. Такая игра слов нередко случается в славянских языках, robota не то же, что созвучное ей слово работа, а каторга. (Есть похожий казус из польского, где uroda – красота.) С подачи Карела Чапека слово робот вошло во все языки и было повторено во множестве научно-фантастических произведений, хотя R. U. R. скорее можно отнести к жанру социальной утопии, а не sci-fi.

Первым автором ранней советской фантастики, упомянувшим роботов, был Владимир Орловский – химик, профессор Ленинградского фармацевтического института, он погиб во время блокады. Один из его рассказов был переведен и опубликован в Amazing Stories.

Апогей увлечения литературой sci-fi пришелся на середину прошлого века, когда в моду произведения Артура Кларка, Айзека Азимова, Станислава Лема и других именитых писателей-фантастов. Но золотое время литературы sci-fi минуло, книги читать стали меньше и фокус внимания любителей фантастики сместился на кинематограф, а позже на компьютерные игры. Особый успех достался культовому фильму «2001 год: Космическая одиссея», созданному в 1968 году в соавторстве со Стэнли Кубриком (режиссер) и Артуром Кларком (сценарий) по рассказу последнего «Часовой» (1951). За фильмом последовал роман-сиквел с тем же названием «2001: Космическая одиссея». Один из главных персонажей одиссеи – разумный компьютер HAL 9000, которому в значительной мере подчинен космический корабль. Этот и другие филмы создали в массовом сознании представление о мнимой реальности искусственного разума, способствовали мифологизация AI.

Неуемная фантазия авторов книг, фильмов и видеоигр стимулировала в массах псевдонаучное представление об AI в спектре от сильного AGI до суперинтеллекта ASI, а слабый ANI, как внешне малопривлекательный, полностью выпал из сферы интересов. Сдвиг сознания в сторону антропоморфизации легко объясним общим для всех фантастов и футурологов качеством – они способны предвидеть будущее через экстраполяцию существующего сегодня, исходя из видимого ими в данный момент. Показательны в этом отношении иллюстрации к фантастическим романам начала прошлого века, где улицы забиты конными экипажами, мостовые погребены под экскрементами лошадей, а неба не видно из-за переплетения телефонных проводов. Тенденцией писать о будущем, исходя из известного, можно объяснить массированное очеловечивание AI в научной фантастике. Жизнь дала авторам возможность увидеть разумность (intelligence) только в человеке и они не могут представить ее в иной в форме. Встречаются исключения, такие как Океан в «Солярисе» Станислава Лема, но редко. Нынешние достижения в области AI показали, что машинная разумность разительно отличается человеческой, способная к обучению машина, будучи встроенной в систему, может выполнять отдельные несложные функции лучше и быстрее человека, но при этом не имеет ничего общего с тем, как это делает человек.

О склонности фантастов очеловечивать AI точно высказался Джошуа Бенжио, один из наиболее известных в мире специалистов по искусственным нейронным сетям и глубокому обучению: «Серьезное заблуждение футурологов и фантастов состоит в том, что они видят AI продолжением существующего, они видят его похожим на нас или на животных, представляют, будто AI может обладать собственной личностью или сознанием. Но работающий AI – это обычная машина и как машина он не может обладать ни личностью, ни собственным сознанием, ни инстинктом к самосохранению».

Механика: от автоматонов до программируемых ткацких станков

Живший в I веке н. э. греческий механик Герон Александрийский вошел в историю как создатель первых автоматонов. Так назвали самодвижущиеся существа, термин сохранился до нашего времени. Кроме них на счету у Герона автоматические двери, механический театр кукол, торговые автоматы, паровая турбина и устройства управления, где программа записывалась штырьками на вал, вращаемый намотанной на него веревкой. Это простейший способ программирования сохранялся столетиями в самых разных устройствах, а программирование достигло совершенства в компьютерах, сохраняющих прямое родство с обыкновенной шарманкой. Современники Герона отнеслись к его автоматам более чем серьезно и еще много лет спустя продолжали очеловечивали их, поэтому живший на триста лет позже Аристотель счел нужным разъяснить – только живые существа способны действовать по собственной воле, а неживые исключительно под воздействием внешней силы. Эта мысль великого философа должна бы действовать отрезвляюще на тех, кто и сегодня сохраняет веру в суперинтеллект, способный превзойти человека.

Китай тоже можно назвать родиной автоматонов. Здесь задолго до Герона, в эпоху императора Му (976–922 гг. до н. э.) мастер Ян Ши сделал для своего владыки человекоподобный автоматон, способный петь и танцевать, а почти через тысячу лет другой мастер Ма Дэйфень предложил императору Сюань-цзуну (810–859) проект автоматизированных столовых принадлежностей, но тот эту идею не одобрил.

Значительно преуспели в создании автоматонов арабские механики, жившие в эпоху расцвета арабской культуры. Наибольшую память о себе оставил Аль-Джазари (1136–1206): он изготовил человекоподобные музыкальные автоматы, разместил их в лодке, ее запускали в озеро, они вней плавали под исполняемую самими музыку. Программы движения и музыки были записана на валиках, снабженных кулачками. Кстати, в традиционных автомобилях с бензиновыми четырехтактными двигателями внутреннего сгорания газораспределительный механизм управляется программой, записанной кулачками на валу.

В XVI–XVIII веках пальма первенства в деле создания автоматонов перешла к европейским мастерам, они поставляли ко дворам царственных особ поражавшие современников шутейные машины (Frolicsome Engines). Им удалось превратить ремесло создания программируемых автоматов в искусство, но с точки зрения управления они были все так же незатейливы – удивительного внешнего вида шутейные машины имели всего одну, как бы мы сказали сейчас, «прошитую» программу. Высшим достижением в области шутейных машин стали автоматоны французского механика Жака Вокансона, созданные им в середине XVIII века, их так и называли вокансонами.

Развлекательные автоматоны были непременным атрибутом большинства европейских дворов, даже у русского царя Алексея Михайловича в Коломенском дворце имелась пара механических львов, изготовленных в 1673 году часовых дел мастером Оружейной палаты Петром Высоцким. Они были способны воспроизводить некоторые движения животных и рычать. Встреча Петра I с тем, что к тому времени осталось от игрушек его отца, описана Д. С. Мережковским в историческом романе «Антихрист (Пётр и Алексей)».

Внедрение автоматов со сменной программой началась в XVI веке во Фландрии, в то время самой процветающей части Европы. Начало положили фламандские мастера, они изобрели программируемые карильоны, входившие в состав башенных часов. Классические карильоны – колокольные музыкальные инструменты, на них играли с помощью специальной молотковой клавиатуры. Их история уходит в середину I тысячелетия н. э., при раскопках в Китае был обнаружен прототип карильона, состоящий из шестидесяти четырех бронзовых колоколов. Прежде в Европе с XII века создавали городские башенные часы со звоном, но без циферблата – они предназначались исключительно для того, чтобы созывать звоном прихожан на молитву. Такие часы называли ударными (striking clock, или chiming clock). Фламандские мастера объединили карильоны с часами и снабдили их механизмом, позволявшим исполнять с заданной периодичностью различные заранее запрограммированные мелодии. Программаторами служили придуманные Героном огромные барабаны со штифтами, а для приводов к молотам использовались веревки.

Используемый во фламандских карильонах программатор в 1805 году навел мастера-ткача Жозефа Жаккара на мысль о конструкции автоматизированного станка, способного ткать узорчатое полотнище. С тех пор подобную ткань называют жаккардом. Ткацкий станок сочетал в себе два управляющих устройства – основное, в нем, как в карильоне, программа «записывалась» на барабан, а в дополнительном, обеспечивавшим разнообразие узоров, программы записывались на изобретенные Жаккаром сменные дощечки с отверстиями, похожие на перфокарты.

Чарльз Бэббидж – автор идеи автоматизации вычислений

Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1791–1871) перенес идею программного управления на механизацию вычислений, в этом его величайшая заслуга. Он начал с первой из двух созданных им Разностных машин (Differential Engine), реализующей всего один алгоритм расчета, но, не закончив ее, пришел к выводу, что вычислительная машина должна быть более универсальной, то есть со сменной программой. В поисках решения для записи программы он обратился к перфокартам, известным ему по машине Жаккара, но этого оказалось мало, нужно было еще каким-то образом адаптировать собственно процедуру расчета к выполнению ее на машине. На выручку пришла разработанная его современником, математиком и инженером Гаспаром де Прони (1755–1839) система распределения труда в ручных расчетных процедурах. Потребность в создании такой системы возникла, когда император Наполеон наметил переход на метрическую систему и поручил барону де Прони возглавить эту работу. Барон, предвидя необходимость выполнения огромного количества вычислений, нашел способ ускорения этого процесса посредством распределения операций между большим числом исполнителей, разделенных на три квалификационных уровня. Высшую ступень в этой иерархии занимали несколько выдающихся математиков, среди которых были Лежандр и Карно, они готовили, как бы мы сказали, математическое обеспечение. На втором уровне стояли образованные «технологи», которые организовывали процесс вычислительных работ. Последними в этой структуре были вычислители (computers), их квалификационный максимум – умение складывать и вычитать. Обычно это были девушки, которым революция позволила выбраться из социальных низов. Заслуга де Прони в том, что он нашел алгоритмический и технологический подходы для сведения сложных вычислений к простейшим операциям, не требующим от их исполнителей творческого подхода.

Знакомство с работами Жаккара и де Прони подтолкнуло Чарльза Беббиджа на создание Аналитической машины. У Жаккара он позаимствовал программное управление, а у де Прони – разделение сложных вычислений на элементарные операции. Но, как говорят, непосредственным импульсом к конструированию новой машины оказался проигрыш партии Механическому шахматному автомату, названному Турком. С этим Турком его создатель Вольфганг фон Кемпелен (Wolfgang Kempelen,1734–1804), а после его смерти новые владельцы, разъезжали по всему миру до тех пор пока лже-автомат не вышел из строя. Секрет Турка раскрылся только через сто лет в 1947 году, когда его останки нашли в одном из американских музеев. Ни каких чудес, оказалась, что внутри куклы сидел скрытый системой зеркал человек, перемещавший фигуры с помощью системы рычагов.

Аналитическая машина в силу ее сложности никогда не была построена, лишь через несколько десятилетий сыну Бэббиджа после его смерти удалось реконструировать отдельный фрагмент. Но тем не менее в среде современников Бэббиджа появились странные предположения о ее разумности. Сам создатель Аналитической машины, конечно же, в них не верил, но и не спешил рассеивать заблуждения по весьма понятной причине – ему нужны были средства на окончание работы, а разговоры о мыслительных возможностях его творения будоражили умы, чем немало способствовали получению денег. Внушение власть имущим веры в возможность создания чудо-машины часто способствует получению инвестиций, этот прием применяли многократно особенно, начиная с 1956 года, некоторыми он используется и сейчас. Однако у Бэббиджа было двое верных последователей. Луиджи Менабреа, итальянский офицер, в последующем политик (Luigi Menabrea, 1809–1896), составивший конспект лекций, прочитанных мэтром в Турине и таким образом сохранивший для потомков труды своего учителя. Леди Августа Лавлейс (Augusta Lovelace, 1815–1852), стала автором комментариев к этому конспекту. Оба глубоко понимали суть проблемы и противодействовали попыткам наделить Аналитическую машину какими-то либо элементами сознания. Менабреа, как инженер, к тому же не связанный обязательствами перед британцами, был более категоричен в своем отрицании всяких праздных размышлений относительно разумности машины, а вот леди Августе, как члену высшего общества, куда входил и сам Бэббидж, было сложнее отстаивать свою позицию, не навредив учителю. Она допускала, например, гипотетическую возможность сочинения машиной музыки, но только в том случае, если ей будут заданы соответствующие правила. Квинтэссенцией же ее отношения к машине служат слова: «Аналитическая машина не претендует на обладание способностью создавать что-то действительно новое. Машина может выполнить лишь то, что мы умеем ей предписать. Она способна сделать формальный анализ, но не может сделать из него выводы и предсказания». Удивительно как точно и прозорливо совсем молодая женщина, не имевшая формального образования, смогла сформулировать истину, о которой не следует забывать и тем, кто пытается насаждать мысли о разумности AI в наше время.

Электроника и первые компьютеры

Аналитическая машина Беббиджа стала венцом применения механики для вычислений, за последующие сто лет ничего сравнимого сделано не было, они отмечены лишь массовым производством простых счетных устройств и табуляторов. Радикальные изменения, ставшие техническими предпосылками к созданию AI, начались в период с 1930 по 1950 год, когда произошел настоящий взрыв достижений в самых разных областях науки и технологий, от микробиологии до ядерной физики, от телевидения до авиационно-космической отрасли. Успехи в электронике способствовавшие созданию материальной базы для будущих компьютеров.

В первую очередь следует назвать изобретение электронных ламп-триодов с тремя электродами. Напряжение подавалось на два – анод и катод, а управление силой тока осуществлялось изменением напряжения на размещенном между ними третьем – сетке. Управляющий сигнал на сетке позволял варьировать поток электронов между анодом и катодом. Конструктивно на одной лампе, скомпонованной из двух триодов (двойном триоде) можно собрать двухпозиционное электронное устройство – триггер (flip-flop), способное хранить 1 бит данных. Из триггеров собирают регистры, хранящие машинное слово и выполняющие различные виды работ с двоичными числами. Регистры были и остаются основой архитектуры с хранимой в памяти программой.

Не будь компьютеров, никакого AI не могло бы быть и в помине. Трудно представить, но самые первые компьютеры к науке не имели прямого отношения, они были в чистом виде плодом инженерной мысли, строились на основе эмпирических представлений, без какого-либо теоретического обоснования. Теория к ним была несколько искусственно подверстана позже, она ассоциируеться с двумя именами – Алана Тьюринга и Джона фон Неймана, однако их роль и место в истории компьютеров не столь очевидны и значимы, как их обычно представляют. Как математик, Тьюринг вошел в историю тем, что смог справиться с проблемой разрешимости (Entscheidungsproblem), поставленной в 1900 году Давидом Гильбертом. Свои изыскания он изложил в статье «О вычислимых числах, применительно к проблеме разрешимости» (On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem), опубликованной в 1936 году. Для доказательства Тьюринг использовал изобретенный им виртуальный инструмент – гипотетическую машину, более известную как «универсальная машина Тьюринга» (Universal Turing Machine, UTM). Годы спустя ее стали называть «a-machine» (automatic machine), потому что через 12 лет он описал еще одну гипотетическую машину «b-machine». UTM оказалась связанной с компьютингом благодаря одному удачному, если не сказать фантастически удачному обстоятельству. Так случилось, что в июне 1937 года во время стажировки в Принстонском университете Тьюринг получил возможность пообщаться с Джоном фон Нейманом и изложить ему свои взгляды на UTM. Это обстоятельство подтверждает рекомендательное письмо Тьюрингу, подписанное фон Нейманом, где признанный ученый дал высокую оценку молодому аспиранту.

Встреча произошла не в университете, где стажировался Тьюринг, а в Институте перспективных исследований (Institute for Advanced Study, IAS), расположенном там же в Принстоне (штат Нью-Джерси), космполитичный IAS не имел непосредственных контактов с сугубо консервативным элитным Принстонским университетом. В тридцатые годы IAS, раньше, чем это сделали правительственные организации, стал принимать ученых, бежавших из нацистской Германии. Благодаря этому он принял под свою опеку Альберта Эйнштейна, Джона фон Неймана, Роберта Оппенгеймера, Курта Геделя и других знаменитых ученых. Уникальная система финансирования позволяла ученым быть независимыми от каких-либо указаний извне, каждый исследователь работал над тем, что ему интересно. Как следствие атмосфера института оказалась прекрасной питательной средой для многих научных достижений. Несомненно, что пребывание в нем оказалось полезным и для Тьюринга. Что же касается фон Неймана, то он вернулся к идее UTM через несколько лет.

Таких людей, как Джон фон Нейман, называют полиматами, то есть универсальными гениями. С момента приезда в США его научные интересы были связаны с квантовой физикой, а когда стартовал Манхэттенский проект, целью которого было создание атомной бомбы, он стал одной из его ключевых фигур. Парадоксально, его имя чаще всего упоминают в связи с компьютингом и с AI, но не с бывшими главным делом его жизни физикой и математикой, где его личные достижения чрезвычайно высоки. Фон Нейману требовалось выполнять большие расчеты для атомной бомбы, но его не удовлетворяли доступные средства механизации, в поисках выхода он обращался к нескольким специалистам, но ничто из предложенного ими не могло решетить проблему. Требуемое он неожиданно для себя получил в результате случайной встречи с майором Германом Гольштейном, в ту пору ответственным со стороны военных за проект по созданию первого цифрового электронного компьютера ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Гольдштейн познакомил фон Неймана с создателями ENIAC Джоном Моукли и Преспером Эккертом, уже тогда назвавшими свое детище «цифровой компьютер» (digital computer). К моменту знакомства они работали над своим вторым компьютером – двоичным программируемым EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). (Обратим внимание на слово Variable, тогда не знали слова программируемый.) В его составе было три основных компонента – процессор, память и управляющее устройство, позволяющие загружать и выполнять программы. Научный потенциал и способность к обобщению великого математика фон Неймана были существенно выше, чем у гениальных в своей инженерной ипостаси Преспера Эккерта и Джона Уильяма Моукли. Он быстро осознал значимость и великое будущее того, что перед ним предстало в форме инженерной разработки, соотнес принципы действия увиденного им с тем, что ранее узнал от Тьюринга и в обход всех административных и этических норм в июне 1945 года под своим именем предал гласности 101-страничный «Первый предварительный отчет об (The First Draft of a Report on the EDVAC). В этой, прямо скажем, не совсем корректной акции приял участие и Гольдштейн, что странно для отвечавшего за безопасность проекта EDVAC. Отчет разошелся по миру и, превратившись в public domain (общественное достояние), стал основой для множества других проектов, в этом, безусловно, его позитивное значение, однако куда смотрели спецслужбы США?

Публикация стала причиной конфликта между Эккертом и Моукли с одной стороны и Гольдштейном и Джоном фон Нейманом – с другой, поскольку она лишила создателей EDVAC права получить патент на изобретенный ими электронный цифровой компьютер. Как показало дальнейшее, интерес фон Неймана к компьютерам был временным, больше он ничего значимого в этом направлении не сделал, а Моукли и Эккерт оказались втянутыми в нечестную патентную войну, затеянную крупными корпорациями ради своих экономических интересов. В конечном счете они были лишены формального права считаться первыми. Суд отдал пальму первенства извлеченному из безвестности профессору Джону Атанасову (John Atanasoff, 1903–1995), совершенно неожиданно для него самого, поскольку он был автором электронного калькулятора, не способного к программрованию.

Связь архитектуры компьютеров с хранимой программой исключительно с именем фон Неймана сегодня рассматривается как яркий пример печальной закономерности при распределении славы, известной как «эффект Матфея». Ее сформулировал в 1988 году социолог Роберт Мертон (Robert Merton, 1910–2003), урожденный Меер Школьник, сын эмигрантов из России. Суть эффекта в том, что научное сообщество склонно приписывать избыточные заслуги успевшим стать знаменитыми, оно готово преувеличивать достижения тех, кто ранее смог составить себе имя, а достижения тех, кто еще не получил известности, как правило, преуменьшают или вообще не признают. Как сказано в Евангелии от Матфея: «Ибо каждому имеющему будет дано, и у него будет изобилие, а у неимеющего будет взято и то, что он имеет».

Что же привлекло фон Неймана в универсальной машине Тьюринга (UTM, Universal Turing Machine)? Для создания компьютера EDVAC, она практического смысла не имела, но как математик, он понял, что изложенная им эмпирическая теория нуждается в обосновании, иначе говоря, в своего рода «теореме существования». Теоремы существования предназначены для определения условий, при которых возможно решение той или иной задачи, они служат фундаментальной основой математического знания и образования. Эти теоремы нужны абстрактно мыслящим математикам, но они не вызывают интереса у специалистов из прикладной математики. Заслуга фон Неймана в том, что он инициировал создание теоретической компьютерной науки (TCS. Theoretical computer science), вот для нее и потребовалось нечто на роль закладного камня, тут как нельзя к месту кстати оказалась UTM, ставшая своего рода теоремой существования. Тогда же сложилось существующее по сей день разделение всей компьютерной науки на высокую TCS, у нас ее называют «теоретической информатикой», и на ее многочисленные прикладные направления. Граница между ними размыта, но очевидно, что она проходит где-то по линии отношения специалистов к UTM. Теоретикам UTM служит основой мировоззрения, а на работу практиков UTM никак не влияет, они могут спокойно жить, не задумываясь и даже ничего не зная о ней. В данном случае между теорией и практикой примерно такое же соотношение, как между собственно наукой и философией науки, совместно они образуют единый организм с высоким уровнем автономности двух составляющих – можно быть успешным исследователем и профаном в философии, но возможно и обратное.

Совсем незадолго до своей кончины, в 1958 году Джон фон Нейман снова обратился к AI, он подготовил материал для выступления в Йельском университете, известному как Силлимановская лекция (Silliman Lecture). Право прочесть ее является высокой академической привилегией, оно предоставляется ежегодно одному, начиная с 1901 года. Но выступить фон Нейман не успел, после его кончины наследники издали лекцию, переработанную в небольшую книгу «Компьютер и мозг», где работа мозга сравнивается с работой компьютера и предлагается рассматривать мозг как своего рода компьютер.

Нейрофизиологические предпосылки к созданию AI

Первые шаги в направлении моделирования мозга были предприняты в 30–40-х годах несколькими коллективами нейрофизиологов. Среди них лидировала группа, в которую входили биологи, психологи, математики и инженеры, работавшие в Чикагском университете под руководством Николая Петровича Рашевского (1899–1972), признанного отца математической биофизики. Рашевский – еще один наш гениальный соотечественник, неизвестный в России, выпускник Киевского университета. Во время Гражданской войны он пошел на Белый флот, затем попал в Турцию, позже преподавал в Русском народном университете, созданном в Праге русскими эмигрантами. Деятельность университета была прекращена коммунистическим правительством Чехословакии в 1949 году, но Рашевский проработал там только до 1924 года, а потом он перебрался в США и всю последующую жизнь посвятил науке.

Работы Рашевского стали продолжением трудов двух предшественников: одного из основоположников современной нейробиологии, лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине за 1906 год Сантьяго Рамона-и-Кахаль (1852–1934) и лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1932 году Чарльза Шеррингтона (1857–1952). В начале 30-х годов Рашевский первым разработал нейронную модель мозга, за оригинальность взглядов его назвали «queer duck in biology», что можно перевести как «белая ворона в биологии». В 1938 опубликовал первую книгу по математической биофизике «Математическая биофизика: Физико-математические основы биологии» (Mathematical Biophysics: Physico-Mathematical Foundations of Biology), а в 1947 книгу по математической социологии «Математическая теория человеческих отношений» (Mathematical Theory of Human Relations).

Важнейшим достижением группы Рашевского стала концепция, допускающая возможность моделирования сознания на гипотетической машине, позже такую машину стали назвать машиной с конечным числом состояний (Finite State Machine, FSM). Как было показано в последующем, FSM является простейшим конечным автоматом. Особую роль в этой работе сыграли двое его коллег – нейрофизиолог Уоррен Мак-Каллок и математик Уолтер Питтс, ставшие основателями коннекционизма, им посвящена глава 5. Свои взгляды Мак-Каллок и Уолтер Питтс изложили в опубликованной 1943 году статье «Логическое исчисление идей, относящихся к нервной активности» (A Logical Calculus Immanent in Nervous Activity). Эта статья имеет историческое значение в силу того, что в ней рассматривается принципиальная возможность использования FSM для выполнения логических операций (logical calculus) и в ней впервые высказана идея создания необходимых для этой цели искусственных нейронных сетей (Artificial Neural Networks, ANN), способных выполнять логические функции булевой алгебры. Подробно эти вопросы освещаются в главе 6.

Глава 3 AI до Дартмутского семинара

C появлением компьютеров, которые, как следует из названия, были задуманы исключительно для математических расчетов, возникли попытки, основанные исключительно на интуиции, приспособить их к решению более интеллектуальных задач, например, играть в шахматы, переводить с естественного языка, доказывать теоремы, вступать в диалог с человеком и даже писать музыку.

Компьютерные шахматы