Искусственный интеллект и архитектура сознания. Переход от Narrow AI к General AI

Производительность и скорость компьютера сами по себе не могут быть основой для создания ИИ, уровня человека. Убогий алгоритм на мощном компьютере не становится лучше; «он просто совершает больше ошибок…» (Russell, 2019). Эйнштейн известен не тем, что быстро думал или решал много поставленных перед ним задач, а тем, что смог определить – в чем заключается ключевая задача и найти ее решение. Не нам судить, насколько это было быстро или медленно – Эйнштейн точно не участвовал в соревнованиях по скоростному созданию теории относительности. Его главная заслуга в том, что он определил и сформулировал – в чем проблема, и затем предложил ее успешное решение.

Второй подход, предлагающий реконструировать мозг и обнаружить «паттерны распознания», также не представляется продуктивным: «…когда кто-то читает в СМИ, что такая-то техника ИИ «работает точно так же, как человеческий мозг», можно заподозрить, что это либо просто чье-то предположение, либо просто вымысел» (Russell, 2019).

Вообще говоря, попытки обнаружить сознание и интеллект в мозге, аналогичны тому, чтобы искать «ходьбу» в ногах или «плаванье» в плавниках и ластах. Изучение строения мышц, связок, костей многое проясняет о механике и принципах перемещения, но сами ходьба или плаванье не дают ответ на вопрос – что именно приводит в движение механизмы, вызывает и контролирует перемещение, что меняет стиль, скорость, направление движения и т.п.

Кроме того, морфологически и структурно мозг уже достаточно изучен для того, чтобы утверждать, что никаких специализированных отдельных «паттернов распознания» мозг не содержит, как бы на этом ни настаивал автор этого подхода – писатель и футуролог Рой Курцвейл (Kurzweil, 2013). Если «паттерны распознания» и существуют, то искать их надо не в мозге, как биологической структуре, а в когнитивном функционале, который обслуживается в том числе мозгом у тех видов, которые оснастились нервной системой и мозгом в ходе эволюции. Но сама способность распознания и принятия решения присуща без исключения всем живым организмам, в том числе и те, кто не обладает мозгом, нервной системой, специализированными сенсорными органами. Например, грибы, растения, бактерии и вирусы. Даже LUCA, что бы он ни представлял собой, должен был быть способен распознавать источники энергии от остального мира, а также самого себя от окружающего мира.

Поэтому ответы скорее находятся не в биогенетических структурах, а в небиологических принципах функционирования когнитивной деятельности и архитектуре сознания как системе структурирования информационного поля для выработки наиболее адекватного поведенческого решения.

В большинстве случаев, с которыми имеет дело ИИ в настоящее время, вопрос отделения «значимых данных (информации) от остальных» решается с помощью предустановленных алгоритмов на основании четко заданных критериев. Например, отсев поисковых запросов, имеющих маркетинговое значение, сортировка маркетинговых запросов по различным основаниям и т.п. Решению установленной заранее узкоспециализированной задаче подчинены сложные алгоритмы, нейросети, deep learning и общее повышение производительности. ИИ выбирает и сортирует информацию, релевантную заранее заявленным условиям и поставленной перед ним задачи. Все действия с информацией, которые будет выполнять ИИ, определяются только той задачей, которую установили разработчики.

В отличие от ИИ, жизнь и процветание любого вида живых организмов основаны в первую очередь – на распознании задачи во всем множестве элементов окружающей среды, и во вторую – на решении распознанных задач. Неспособность к распознанию и решению задач означает смерть организма и, в итоге, приводит к вымиранию всего вида в целом. Если «паттерны распознания» (и принятия решения) и существуют, то их источник не мозг или нервная система, а сознание, и ответ надо искать в архитектуре сознания, а не в биологических носителях. Мозг и нервная система – частный случай таких носителей, но не единственный носитель и источник. Так же как ноги, лапы, ласты, плавники, крылья – не источник перемещения, а лишь видовые способы реализации перемещения.

Архитектура сознания: основные тезисы и понятия

Наиболее перспективным направлением в создании ИИ, уровня человека, представляется путь, обозначенный еще Норбертом Винером – посредством реконструкции принципов функционирования сознания и построения архитектуры и базовых когнитивно-поведенческих структур, управляющими процессом распознания элементов окружающего мира, извлечения их значений и переводом полученных значений в поведенческие решения – изменение поведения.

Подход к реконструкции модели архитектуры сознания человека, представленной в данной работе, исходит из эволюционной природы сознания, основная функция которого – управление адаптационным поведениям. Эта функция присущая всем без исключения живым организмам на Земле, сформировалась и развивалась под давлением естественного отбора и решением задач адаптации и средового благополучия – обеспечение энергией, безопасности, репродукции.

Для того, чтобы человек или любой другой организм был способен поддерживать свое средовое благополучие, ему необходимо распознавать те элементы, которые его нарушают и/или его обеспечивают, и на основании полученных значений вырабатывать соответствующее поведенческое решение – изменение поведения для восстановления средового благополучия или соответствия его требованиям.

Сознание – адаптационный функционал, управляющий поведением организма и решением базовых задач выживания: получения энергии, обеспечения безопасности, репродукции. Когнитивная деятельность организма управляет распознанием и извлечением значений элементов окружающей среды (или информационного поля) и выбором наиболее адекватного поведенческого решения – изменения поведения.

Основу модели архитектуры сознания составляют пять базовых когнитивно-поведенческих структур, сформировавшихся в ходе эволюции жизни на Земле под давлением естественного отбора и необходимости адаптивно реагировать на изменения в окружающей среде и обеспечивать свое средовое благополучие, решая задачи выживания и репродукции.

Модель представляет архитектуру сознания в виде 5 базовых когнитивно-поведенческих паттернов, управляющих и контролирующих распознание элементов информационного поля, коммуникацию их значений в центр принятия решения и выбор наиболее адекватного поведенческого решения для данной задачи в любой момент времени.

В данном случае речь идет не о биологических принципах, паттернах и структурах, а о ментальной или виртуальной архитектуре, позволяющей сознанию структурировать окружающую реальность и распознавать именно те элементы информационного поля, которые позволяют принять верное поведенческое решение в каждый момент времени.

Организующий принцип, заложенный в основу модели 5 базовых когнитивно-поведенческих структур (когнитивных карт, паттернов, контроллеров, потенциала), определяет домены информационного поля, состоящие из элементов, которые имеют значение для принятия организмом наиболее адекватного поведенческого решения в каждый момент времени.

Все множество элементов информационного поля (включая их значения), способных вызвать у живых организмов изменения поведения и принуждающих организмы активировать поведенческие решения, составляет 5 самостоятельных доменов: 1) Среда и ее фрагменты; 2) Отдельные свободноподвижные объекты (феномены, элементы) дистанционно; 3) Контекст; 4) Групповая динамика; 5) Символы (формализованные символьные и знаковые системы, абстрактные концепции).

При этом каждый и любой элемент информационного поля, имеющий значение для жизни организмов и способный вызывать изменение поведения, принадлежит одному из 5 базовых доменов.

Все живые организмы оснащены базовыми когнитивными картами – от 1 до 5 – позволяющие организмам распознавать значения элементов, соответствующих пяти общих доменов информационного поля. Каждому домену информационного поля соответствует когнитивная карта, общая и универсальная для данной группы видов.

Значения элементов информационного поля, принадлежащие данному домену, распознаются соответствующей универсальной когнитивной картой. Полученные значения элементов информационного поля активируют соответствующие универсальные поведенческие решения – изменения поведения, с помощью базового когнитивно-поведенческого контроллера – управляющей структура, связывающая значение и поведенческое решение.

Базовые когнитивно-поведенческие контроллеры осуществляют передачу (коммуникацию) распознанного значения данного элемента и выбором поведенческого решения – изменения поведения – локализации/ локомоции и взаимодействия – для решения задач средового благополучия. Когнитивно-поведенческие контроллеры представляют собой виртуальные «органы», управляющие способностью организма распознавать задачи и активировать наиболее адекватное поведенческое решение для обеспечения средового благополучия.

Таким образом каждому общему домену информационного поля соответствует определенная универсальная когнитивная карта, универсальное поведенческое решение (базовый паттерн изменения поведения), а также базовый когнитивно-поведенческий контроллер, управляющий коммуникацией значения в изменение поведения.

Все живые организмы, существующие на Земле или когда либо существовавшие ранее в истории жизни на Земле, составляют 5 основных групп видов по числу базовых когнитивно-поведенческих структур: общих доменов информационного поля, вызывающих изменения поведения; универсальных когнитивных карт; соответствующему числу базовых поведенческих решений (паттернов изменения поведения); и когнитивно-поведенческих контроллеров, управляющих распознанием значений и коммуникацией этого значения в изменение поведения.

Функция сознания или когнитивной деятельности в представленной модели – это коммуникация распознанного значения в изменение поведения для контроля и управления средовым благополучием – обеспечение энергией, безопасности, возможности для репродукции. Вообще говоря, сознание и есть – коммуникация значения в изменение поведения. Каждый живой организм представляет собой устойчивую когнитивно-поведенческую систему, способную к обеспечению своего средового благополучия и репродукции.

Каждая новая базовая когнитивно-поведенческая структура активирует для данной группы организмов новый когнитивно-поведенческий потенциал, необходимый и достаточный для выделения и распознания таких элементов из всего информационного поля, которые позволяю организму принимать поведенческие решения, требуемые для выживания и репродукции.

Далее в работе будет представлена методика, с помощью которой получены результаты и установлены 5 базовых когнитивно-поведенческих структур, которые включают:

– 5 универсальных (базовых) доменов информационного поля, включающие соответствующие пять категорий элементов среды и их значений, на которые живые организмы способны и обязаны реагировать поведенческим решением – изменением поведения.

– 5 базовых поведенческих решений и паттернов изменения поведения, которые активируются элементами и их значениями и позволяют решать задачи средового благополучия.

– 5 универсальных контроллеров средового благополучия, управляющих распознанием значения данного элемента информационного поля и его дальнейшей коммуникацией в центр принятия поведенческого решения – изменения поведения.

– 5 базовых универсальных когнитивных карт, позволяющие организмам распознавать элементы и их значения, принадлежащие соответствующим доменам информационного поля.

– 5 типов когнитивно-поведенческого потенциала, которыми оснащены группы видов, обладающим соответствующими набором базовых контроллеров и паттернов изменения поведения.

Также будут рассмотрены теоретические вопросы, связанные с разработкой представленной модели архитектуры сознания. В том числе; основные проблемы ИИ и перехода к General/ Strong AI, сознание человека и сознание у животных, эволюция сознания и когнитивно-поведенческих паттернов, эволюция сознания и эволюция психики, основные треки и переходы в эволюции сознания, эволюция и естественный отбор, когнитивно-поведенческое пространство организмов и человека, сознания и интеллект, распознание значений и когнитивные карты, поведение и изменение поведения, когнитивно-поведенческие паттерны и инстинкты, контроллеры, коммуникация и поведенческие решения и др.

Представленная в данной работе модель архитектуры сознания позволяет раскрыть организующие принципы, позволяющие сознанию структурировать окружающий мир и упорядочивать информационное поле таким образом, чтобы в каждый момент быть способным определять элементы окружающей среды, которые имеют значение и требуют поведенческого решения в данный момент.

Глава 4. Сознание и искусственный интеллект

В свое время Ирвин Мински – один из основоположников и создателей ИИ – высказался следующим образом: «вообще говоря, меньше всего мы знаем о том, что наш разум делает лучше всего» (Minsky, 1988; цитата по Mitchell, 2019). Если бы проходил конкурс по подбору лучшего эпиграфа к истории развития ИИ, то более подходящей цитаты, пожалуй, не найти. Высказывание Мински наиболее точно маркирует ключевую проблему в переходе к ИИ уровня человека и указывает на главное «родовое проклятие» ИИ – отсутствие понимания того, что собой представляет сознание человека и необходимость восполнить пробел в этой сфере.

В действительности мы точно и однозначно можем сказать, что именно наш разум делает лучше всего. Эволюция и естественный отбор дают исчерпывающий ответ: лучшее, на что способен наш разум или сознание – это распознавать наиболее актуальную задачу в каждый момент времени и находить для нее наиболее адекватное решение. Те, кто не справляется с одной из двух частей этого упражнения – теряют в своих адаптационных возможностях и откатываются по иерархической лестнице ниже тех, кто способен быстрее и точнее определять задачу и находить эффективное решение за более короткий промежуток времени.

Интеллект, разум или сознание – самой природой, эволюцией и естественным отбором сформированы для того, чтобы человек и вообще любой организм, начиная с LUCA, имел возможность распознавать и выбирать. Все живые организмы без исключения обладают способностью распознания и выбора; это – главная функция не только сознания человека, но вообще любого живого существа. Без нее организм и вид в целом не способен выжить – естественный отбор безжалостно и беспристрастно отсеивает всех, кто не преуспел в этой сфере и позволил себе ошибиться.

Если объект обладает способностью распознавать наиболее актуальную задачу в каждый момент времени и выбирать наиболее адекватное решение для ее решения с целью обеспечения средового благополучия – значит, данный объект обладает сознанием. Если при этом объект способен к репродукции – это живой биологический объект, обладающий сознанием.

Верно и обратное утверждение – чтобы выжить и репродуцировать, любой организм должен быть способен в каждый момент времени распознать наиболее актуальную задачу и определить ее значение – что именно представляет собой данная задача и выбрать наиболее адекватное поведенческое решение.

В 1976 году Аллен Нюэлл и Герберт Саймон выдвинули гипотезу о физической символьной системе (Newell&Simon, 1972), которая позволяет живым организмам, человеку и машинам оперировать значениями, то есть выполнять символьные вычисления для выработки решения и/или итогового поведения (Russell&Norvig, 2010). Этот принцип они предложили в качестве основы для моделирования рассуждения человека и создания ИИ, уровня человека («Strong AI»).

В свою очередь, гипотеза Нюэлла-Саймона стала результатом программы General Problem Solver (GPS), разработанную ранее в 1959 году Саймоном. Эта гипотеза имеет сразу несколько важных следствий. Первое, она подразумевает что когнитивными способностями обладает не только человек, но и все живое на Земле, поскольку решение принимается на основе символьных вычислений. Второе – мозг не является обязательным и единственным источником когнитивной деятельности, поскольку решения могут и должны принимать также и те организмы, которые не обладают мозгом и нервной системой вовсе. Третье – когнитивная деятельность и интеллект могу быть воплощены на искусственных носителях, если удастся реализовать базовые принципы поиска решений организмами.

Однако есть один момент, который не в полной мере оказался охваченным гипотезой Нюэлла-Саймона, хотя определенным образом указывает на него. Прежде чем организм сможет перейти к поиску решения задачи, он должен распознать саму задачу и вычленить ее из всего информационного поля. Решение задачи требует от организма (или машины) не только символьных вычислений, но и распознания значений этих символов и определения того, что именно в данный момент времени составляет задачу, требующей поведенческого решения. Для этого организму требуется из всего множества элементов информационного поля в каждый момент времени быть способным определить именно те элементы и их значения, которые связаны с наиболее актуальной и приоритетной задачей и выбрать наиболее адекватное решение из имеющегося поведенческого арсенала.

Искусственный интеллект, уровня человека, должен обладать подобным функционалом распознавать и предвосхищать. Нильс Нильсон – один из основоположников ИИ – сформулировал это следующим образом: «искусственный интеллект – это деятельность, направленная на то, чтобы сделать машины разумными, а интеллект – это то качество, которое позволяет объекту предвосхищать события и функционировать должным образом в среде» (Nilsson, 2010; перевод цитаты – С.Ф.)

Сознание. Распознание

Любой организм, в любом возрасте, на любой стадии развития – от зачатия до самой смерти, характеризуется способностью распознавать и совершать выбор поведенческого решения для своей локализации и взаимодействия с элементами среды.

Сознание (cognition) и когнитивная деятельность проявляют себя там, где живой организм сталкивается с задачей благополучия, выживания и продолжения рода. Никакая задача не может быть распознана и решена без участия сознания и когнитивной деятельности. Если возникает задача и она находится в процессе решения, значит – организм активировал сознание и когнитивную деятельность. Даже если решение было найдено «случайно», сама задача должна была быть распознана в качестве ситуации, требующей действия. Распознание проблем и задач требуется всем живым организмам без исключения, значит когнитивная деятельность – неотъемлемый и ключевой функционал всего живого на Земле, позволяющий организмам обеспечивать свое средовое благополучие и возможность к репродукции.

«Понятие «сознание» относится к механизмам, с помощью которых животные воспринимают, обрабатывают, хранят информацию об окружающей среде, и на основе которой они формируют свое поведение, включая перцепцию, обучение, память и принятие решения» (Shettleworth, 2010).

Как демонстрируют многочисленные исследования, с задачами распознания и интерпретации справляются даже простейшие организмы – бактерии и археи, безошибочно выбирая верное направление движения в сторону благоприятной среды и активируя наиболее адекватное поведение. Несмотря на то, что они не обладают мозгом, нервной системой и даже ядром, задача распознания среды и верного направления, а также выбора наиболее адекватного поведения решается вариативно, безошибочно и своевременно.

Например, в классических опытах Герберта Спенсера Дженнингса (Jennings, 1987, 1906, 1910) инфузория Stentor roeselii уклоняется от кармина до тех пор, пока его концентрация не становится непереносимой. Затем инфузория принимает решение о смене локализации и уплывает. При этом «опытные» инфузории не тратят время на бесполезные попытки уклониться или отбиться от кармина, а сразу предпринимают решительные действия для своего благополучия. Их поведение отличается от поведения тех инфузорий, которые попадали в подобную ситуацию впервые и не обладали подобным опытом.

Слизевики физарум (Physarum polycephalum) способны распознавать питательные вещества за преградой из несъедобного и нежелательного вещества (например, хинина). После некоторых неудачных попыток получить еду в обход, слизевик принимает решение пробираться сквозь враждебную преграду. Простейшее готово временно пожертвовать своим благополучием и терпеть нежелательные обстоятельства ради того, чтобы достичь своей цели и, в итоге – получить желаемое (Beekman&Latty, 2015).