Общая когнитивная теория
Ниже, до конца данной главы, мы будем говорить только о искусственных нейронных сетях, искусственных элементах мемстинктов и искусственных мемстинктах и т.п.; в случае упоминания естественных аналогов это будет отдельно оговариваться. Нейронная сеть в нашем понимании – это не весь ИИ, а лишь часть вершин графа ИИ, способных активироваться (возбуждаться) одновременно (последовательно) при активации её части.
Записываться они будут благодаря третьему принципу.
Принципу одновременной активации нейронных сетей из разных источников. Например, если набор сигналов, поступающих от датчиков, частично совпадает с набором сигналов, хранящихся в программе, записанной в структуре инстинкта, нейронная сеть инстинкта активируется, усиливает весь набор входящих сигналов и создаёт отдельную связь со всем набором поступающих сигналов, который станет потом элементом мемстинкта верхнего уровня. Набор сигналов, имеющих связь с программой инстинкта, сохраняется в памяти и становится элементом мемстинкта. Для более тонкой настройки такого механизма записи можно учитывать силу активации программы инстинкта и создавать связь с будущим элементом, активную определённое количество времени. Время активации инстинкта может влиять на способность этого элемента активировать в будущем сеть инстинкта, а на высшем уровне, хранящем мемстинкты, время активации инстинкта может влиять на время хранения самого мемстинкта. Таким образом, мемстинкты в отличие от элементов мемстинктов будут хранится постоянно только в случае длительной активации программы инстинкта. При одновременной взаимной активации различных нейронных сетей из разных источников ИИ получает возможность продолжать процесс моделирования внешней среды после прекращения поступления информации из внешней среды неограниченное время. Человек делает то же самое, когда в тёмной комнате перед сном размышляет о планах на следующий день или по дороге на работу додумывает текст своей научной работы. Другими словами, это позволит полноценно имитировать процесс мышления.
Ещё одним принципом нашего ИИ, способного к самоосознанию, должно стать наличие систем управления исполнительными механизмами, полностью совместимыми с системами, модулирующими элементы мемстинктов. По сути своей это должны быть аналоги систем хранения информации от датчиков, с той лишь разницей, что при их активации должны активизироваться исполнительные механизмы. Очень важно, чтобы эти структуры, назовём их волевыми элементами, могли также становиться элементами мемстинктов, и не менее важно, чтобы они могли создавать связи с другими элементами мемстинктов и управлять ими, активируя их, так же как исполнительные механизмы. Наличие данных структур смоделирует элемент воли нашего сознания, благодаря чему наш ИИ сможет произвольно активировать различные элементы мемстинктов, управляя активацией историй сознания. К слову сказать, нейронные сети, активированные одновременно из нескольких источников, будут являться аналогом эпизодов сознания, для этого нужно предусмотреть возможность нескольких степеней активации нейронных сетей.
Упрощая ситуацию, можно сказать, что самоосознание – это комплекс воспоминаний о том, что произошло со мной, дополненный волей, то есть возможностью с помощью частей этих воспоминаний управлять другими. Поэтому если мы хотим создать искусственный зооморфный интеллект, мы не можем загружать в него разнородные базы данных. Только информация, прошедшая через свои датчики, сможет стать частью «я» такого интеллекта.
Благодаря тому, что живые существа пользуются своими «датчиками»-рецепторами, запомнить, например, дорогу и ориентироваться на местности может как человек с хорошим зрением, так и с его нарушениями вплоть до полной слепоты (ориентируясь на ощупь или по звуку), а также и все другие живые организмы с совершенно различными системами рецепторов. Вся информация, сохраняемая в нервной системе, приводится в стандартный, понятный для системы вид, и дальнейшей перекодировки или распознавания не требуется.
Подобный искусственный интеллект несмотря на сложность изготовления получит многие преимущества зооморфного интеллекта, например, поскольку похожие элементы мемстинктов высокого уровня будут состоять из похожего набора элементов, поступающая от датчиков информация автоматически активирует всю группу похожих элементов. Другими словами, автоматически, без дополнительных процессов, «сама собой» произойдёт процедура классификации (обобщения), которая до сих пор ещё считается некоторыми исследователями чуть ли не основным признаком человеческого интеллекта. Вторым плюсом можно считать то, что хранение информации в структурах, являющихся продолжением датчиков, также «волшебным способом» ускоряет поиск хранимой информации, связанной с внешней ситуацией. Другими словами, полностью отпадает вся группа процессов, связанных с поиском информации по базам данных. Входящий сигнал сразу же активирует всю информацию, связанную с внешней ситуацией, без затрат времени на её поиски.
Ну и третьим плюсом можно будет считать наличие ассоциативных связей между разными мемстинктами благодаря наличию в их составе одних и тех же элементов.
Такой искусственный интеллект сможет осознать себя, но для того чтобы он смог общаться с подобными себе или даже без серьёзных затруднений общаться с людьми, он должен обладать признаками третьего типа искусственного интеллекта – культурного искусственного интеллекта.
Для построения культурного ИИ нам осталось организовать ещё всего лишь процесс верификации мемстинктов, а для этого нужно будет создать каналы сравнения мемстинктов.
Группы ИИ, обладающие подобными каналами, смогут верифицировать свои мемстинкты, что, с одной стороны, создаст проблему необходимости постоянно поддерживать процессы верификации мемстинктов, а значит тратить на это ресурсы, но, с другой стороны, сам процесс обмена информацией упростится до возможности активировать необходимый мемстинкт, передав информацию, достаточную для активации одного его элемента. Другими словами, при наличии свободных ресурсов – времени, энергии и т.д. – подобные группы ИИ могут верифицировать свои мемстинкты, а в критической ситуации, когда важно будет передать большой объём информации за короткое время, это можно будет сделать, активируя лишь части общих мемстинктов, то есть, по сути дела, используя код, активирующий ранее переданную информацию. Так же, как делают, например, люди, говоря: «Ну ты ведёшь себя как Анна Каренина», активируя при этом весь естественный мемстинкт, хранящий информацию об одноимённой книге российского классика, или просто произнося фразу: «Что, завтра как обычно?», активируя при этом весь комплекс воспоминаний об определённом событии.
Если же мы с вами захотим сделать не просто зооморфный искусственный интеллект, а антропоморфный, способный на равных общаться с представителями нашей культуры, то он должен будет иметь систему мемстинктов, подобную человеческой. Другими словами, вся информация, сохраняемая в памяти, должна не только пройти через собственную систему датчиков, но и через систему датчиков, похожих на наши. Если человек, консолидировавший вчера естественный мемстинкт, содержащий визуальную информацию о закате, будет общаться с искусственным интеллектом, сохранившим вчера мемстинкт, содержащий информацию от радара, заменяющего ему глаза, им будет почти так же тяжело общаться, как среднему человеку со слепоглухонемым, не имеющим мемстинктов, содержащих визуальную информацию. Это, наверное, обязательное условие для эффективного общения, но в идеале для комфортного общения, искусственный интеллект должен управлять устройством, напоминающим по своим характеристикам тело человека. Представьте, что человек рассказывает искусственному интеллекту, управляющему тяжёлой гусеничной техникой, как здорово прыгать на скакалке. ИИ, конечно, сможет себе представить прыгающего человека, но диалог всё равно будет неполноценный, как если бы вы общались с парализованным с рождения человеком, пытаясь объяснить ему, что пробежаться по траве босиком намного приятнее, чем ходить по жёсткому асфальту в обуви.
Если же мы с вами не будем ставить целью для ИИ возможность комфортно общаться с людьми, то эти условия будут неважны. Например, можно создать общество гусеничных погрузчиков с ИИ, имеющих в качестве датчиков радары, лидары, детектор жёсткого рентгеновского излучения и сейсмодатчики. Причём ничего не помешает им создать собственную культуру и восхищаться «негромкими» инфразвуковыми волнами, совмещёнными с «красивым» излучением слитка урана.
Можно будет создать даже культуру ИИ, не обладающую исполнительными механизмами, но создать зооморфный ИИ, не обладающий датчиками, не получится, вернее не получится создать у него систему мемстинктов, обладающую свойствами самоосознания, осознанием своего «я».
Если мы внимательно посмотрим на модель, которую строили в первой главе то увидим, что копии отдельных естественных мемстинктов составляют отдельный граф. Пожалуй, ретивый журналист, решивший написать статью на данную тему, для увеличения своей популярности мог бы назвать её «Мемстинкты общаются только со своими копиями». Мы с вами, конечно, не восприняли бы серьёзно такое название, но факт остаётся фактом: если у коммуницирующих людей нет похожих естественных мемстинктов, они просто не смогут общаться. Вы просто не смогли бы объяснить человеку из каменного века, что такое паровоз, не из-за того, что он глупее вас, а просто потому что он не знал ничего похожего. Вам пришлось бы использовать самые близкие аналогии: паровоз большой, как мамонт. Он катится на устройствах, похожих на круглые камни, так же как камни катятся с горы. Пожалуй, проще всего вам было бы рассказать об устройстве топки, сославшись на её сходство с костром, ну и, может быть, чуть проще было бы объяснить устройство котла, но при условии, что данные люди уже умели кипятить воду.
Другими словами, если бы мы захотели, чтобы наш зооморфный искусственный интеллект смог легко общаться с людьми, он должен бы был формироваться в культуре, постоянно верифицируя формирующиеся у него мемстинкты.
Наши размышления показывают, что единицей памяти, единицей кода мозга, если использовать этот не очень корректный термин, является элемент памяти первого уровня. В этом и заключается, пожалуй, самое сильное отличие нашего мозга от компьютера. Мы записываем и храним информацию большими, частично наложенными друг на друга блоками. Причём блоки эти, с одной стороны, всегда индивидуальны, и значит, нельзя единицы памяти одного человека целиком без обработки использовать в работе другого мозга, но, с другой стороны, бо́льшая часть этих больших единиц информации очень сильно похожа у коммуницирующей популяции людей, то есть у людей, объединённых одной культурой, и поэтому любой естественный мемстинкт с помощью прикреплённых к нему элементов памяти, таких как слова, жесты и т.д., может быть быстро передан из одного мозга в другой.
Итак, в случае искусственного зооморфного интеллекта мы будем иметь: большое количество датчиков, отвечающих за разные стороны восприятия окружающего мира. Набор программ – инстинктов, включающихся при определённом наборе сигналов от датчиков и усиливающих этот набор сигналов. Память, запоминающую сочетание наборов сигналов, сочетание сочетаний наборов сигналов, сочетание сочетаний и т.д. Систему, гасящую общий уровень сигнала, чтобы из-за наличия положительных обратных связей не возникало лавинное самовозбуждение. Прямые связи между инстинктами и элементами мемстинктов, возникающие и усиливающиеся, если элементы мемстинктов и инстинкты активны одновременно. Практически такие же части имеет и естественный зооморфный интеллект. В теории все части естественного интеллекта могут быть заменены искусственными протезами. На практике мы видим, что уже проводятся эксперименты по замене одного вида прямой связи инстинкта с элементами памяти – в частности, гиппокампа с корой мозга (Т.В. Бергер, Д. Сонг, Р.Х.М. Чан, В.З. Мармарелис, 2012) [44].
В данном случае электроды чипа поддерживают возбуждение будущих элементов мемстинктов во время их консолидации или реконсолидации. Теоретически можно создать дополнительное количество искусственных связей нейронов в коре больших полушарий, способных запоминать состояния. Такие протезы, если они получат все виды прямых и обратных связей с инстинктами и другими элементами мемстинктов, могут хранить новые элементы мемстинктов. Теоретически также можно создать новые инстинкты, а новые типы датчиков, способных поставлять сигналы нейронам ЦНС, создаются уже сейчас. В отдалённом будущем ничто не мешает полностью заменять мозг по мере выбывания естественных нейронов, заменяя их на живые нейроны или искусственные аналоги. При постепенном и плавном переходе от естественного сознания к искусственному не будет наблюдаться эффекта отключения живого мозга и включения какого-то другого, искусственного. Таким образом, в отдалённой перспективе сознание теоретически сможет существовать неопределённое время.
Развитие может пойти и по другому пути.
В будущем мы также можем создавать протезы несуществующих у человека датчиков, например датчик ультрафиолетового излучения или датчик инфразвука. Пожалуй, наивысшей точкой протезирования или улучшения этих систем может стать киберсимбиот, по сути своей канал получения культурных мемстинктов. Зачатки прообраза такого киберсимбиота мы можем видеть в современных поисковых системах типа Siri или «Алиса». Тип мышления, который возникает при этом, можно назвать дополненным киберсимбиотическим мышлением, а существующий – пожалуй, дополненным интернет-мышлением. Дополненное мышление образовалось вместе с появлением первых искусственных мемстинктов. Функционирует оно примерно так же, как и дополненная реальность: человек может использовать в своих размышлениях не только существующие в его голове естественные мемстинкты, но и искусственные, которые могут активировать группу клеток, и последние также могут принимать участие в создании историй сознания. Первыми искусственными мемстинктами были слова языка, именно тогда возникло дополненное мышление, потом появились другие искусственные мемстинкты, и в настоящий момент дополненное мышление окончательно расцвело, превратившись в дополненное интернет-мышление. Также в настоящий момент мы видим тенденции, которые могут привести к зарождению киберсимбиота. Поэтому второй сценарий, пожалуй, наиболее вероятен. В принципе, если киберсимбиот будет функционировать с самого рождения человека и функционально (кроме связи с интернетом) будет аналогом мозга, почти все процессы, включая появление историй сознания, в мозге и киберсимбиоте могут быть параллельными. В этом случае при разрушении естественного мозга сознание может продолжить функционировать в искусственном.
Современные принципы построения искусственных нейронных сетей имеют очень отдалённое соответствие с принципами построения системы человеческой психики. Они имеют чуть большее, но всё же отдалённое отношение к принципам формирования инстинктов. Можно сказать, что обученная нейронная сеть в чём-то напоминает инстинкт, реагируя на определённое сочетание входных сигналов. В этом случае процесс обучения нейронной сети будет являться некоторым аналогом эволюционного процесса создания инстинкта, в котором каждый новый цикл обучения будет являться некоторым аналогом смены поколений, вносящей небольшие изменения в структуру инстинкта и выбора в процессе выживания самых приспособленных. Но естественные инстинкты никогда не бывают столь сложными, как современные нейронные сети. Обычно они реагируют на определённое (небольшое) сочетание входных сигналов и выдают небольшое количество выходных сигналов, например, дополнительная активация сочетания входных сигналов, вызвавших активацию, дополнительное возбуждение связанных естественных элементов мемстинктов, активация эндокринной системы, влияние на другие инстинкты и т.д. Можно сказать, что люди в данном случае очень сильно опередили природу, создавая неимоверно сложные аналоги инстинктов. Сама же природа пошла другим путём. Информация, накапливаемая за время жизни особи, собирается в других структурах, у млекопитающих это кора мозга, в которой формируются естественные элементы мемстинктов нескольких уровней, а затем и сами естественные мемстинкты.
Давайте ещё раз подробно попробуем представить себе принципы, на которых может быть построен искусственный интеллект, напоминающий естественный. Наш интеллект будет являться гиперграфом, вершинами которого будут являться не отдельные нейроны, а элементы мемстинктов. Большая детализация на данный момент нецелесообразна из-за ограничивающей возможности нашей техники. Кроме того, вершинами будут являться инстинкты. Подмножествами вершин будут являться мемстинкты и элементы высоких уровней; кроме того, будут присутствовать подмножества, состоящие из нескольких вершин элементов высокого уровня и инстинкта. Можно сказать, что гиперграф ИИ будет состоять из отдельных ориентированных графов мемстинктов и графов «элемент – инстинкт», все графы будут являться взвешенными, то есть их дуги (рёбра) будут иметь определённый вес. Если изначально вершины не были соединены дугами, дуга может возникать при одновременной (в определённом интервале времени) активации обоих вершин. Изначальный вес дуги будет зависеть от веса дуги, инцидентной вершине первой дуги, то есть от веса соседних дуг. При достижении определённого порога веса вершина будет считаться включённой в подмножество вершин графа «элемент – инстинкт» или мемстинкта. Принадлежность к подмножеству вершин означает, что при возбуждении определённого процента вершин начинает возбуждаться весь граф – элемент высокого уровня или мемстинкт. Именно такой и только такой граф, вершины которого последовательно возбуждаются (представляют собой ориентированную цепь), мы будем называть нейронной сетью. Чтобы не путать с общепринятым понятием «искусственная нейронная сеть», давайте называть такую нейронную сеть м-нейронной сетью. Наш искусственный интеллект будет представлять гиперграф, состоящий из графов м-нейронных сетей мемстинктов и графов «элемент – инстинкт».
Чтобы понять, как с помощью элементов мы сможем моделировать процессы окружающей среды, прогнозировать их развитие и заниматься творчеством, а также почему мы сможем в нашей модели ограничиться созданием элементов, а не отдельных нейронов, давайте посмотрим, как формируются и в дальнейшем соединяются в более сложные структуры естественные элементы в естественном интеллекте. Естественные элементы первого уровня соответствуют рецептивным полям сенсорной коры, например рецептивным полям первичной зрительной коры. Хьюбел и Визель (например, Hubel, 1963) подразделили рецептивные поля корковых нейронов зрительной системы на «простые», «сложные» и «сверхсложные» [45].
С другой стороны, элементы естественного мемстинкта первого уровня коррелируют со структурами гиперколонок коры мозга. Другими словами, мы можем сказать, что естественные элементы первого уровня очень сильно зависят от архитектоники мозга и в незначительной степени от внешней среды. Именно поэтому в простейших моделях интеллекта мы можем считать их элементарной единицей или вершинами графа. В дальнейшем при одновременной активации нескольких естественных элементов первого уровня и естественного инстинкта (если поступающий сигнал важен) естественный инстинкт поддерживает возбуждение этих естественных элементов на протяжении длительного времени, рёбра между ними (естественные нейронные связи) приобретают вес больше порогового, и все естественные элементы становятся естественной нейронной сетью, то есть приобретают возможность активироваться одновременно при активации части сети. В дальнейшем таким же образом естественные элементы второго уровня соединяются в более высокий третий уровень, затем четвёртый и т.д. Примерно на третьем-четвёртом уровне естественные элементы становятся мультимодальными, то есть они могут содержать естественные элементы, относящиеся к зрению, слуху, тактильным ощущениям и т.д. Из элементов высокого уровня строятся в дальнейшем нейронные сети естественных мемстинктов. Чем же хороша именно такая система и почему выгодно загружать информацию только через собственную систему рецепторов-«датчиков»? Дело в том, что естественные элементы первого уровня являются как бы кубиками конструктора, из которого наш мозг строит модель окружающего мира, вернее, модель процессов окружающего мира, потому что естественные элементы в естественных мемстинктах упорядочены по времени и территориально, то есть являются историями, о чём мы будем говорить ниже. Получается, что нам не нужно каждый раз распознавать образы, звуковые сигналы и т.д. Когда мы видим, слышим и т.д. окружающий мир, в нашем мозге активируются соответствующие «кубики» и поступающая информация не требует дополнительного декодирования или обработки. Кроме того, наш конструктор является как бы многомерным: один «кубик», например отвечающий за красный цвет, одновременно входит во множество естественных элементов высокого уровня и естественных мемстинктов. То есть наш интеллект, как мы уже и говорили, является гиперграфом, состоящим из графов естественных мемстинктов, которые, в свою очередь, являются гиперграфами, состоящими из графов естественных элементов. Такая структура, как мы уже говорили, позволяет автоматически классифицировать всю поступающую информацию, то есть задача регрессии решается автоматически в момент поступления информации.
Обладающее таким набором элементов существо может в любой момент построить модель по типу «если я пойду сюда, возьму это, произойдёт это». Причём благодаря связи отдельных элементов с инстинктами в режиме реального времени будет даваться оценка полезности или вредности происходящего. Подобные процессы однозначно являются частью разумного поведения и самоосознания. Кроме того, ещё одна важная предпосылка самоосознания – наличие комплекса воспоминаний о процессах, происходящих с самим субъектом. Эта проблема также решается сбором информации только со своих датчиков. Если мы не будем ставить перед ИИ задачу самоосознания, теоретически можно загружать информацию, собранную другими ИИ, обладающими набором строго аналогичных датчиков, но набор данных будет нелогичным, например одновременное нахождение в разных местах и т.д.
Отдельно следует подчеркнуть, что истории сознания не являются м-нейронными сетями. М-нейронная сеть – это структура, хранящая информацию о внешней среде, а история сознания – это процесс, моделирующий процессы внешней среды. Вершины графа м-нейронной сети всегда соединены рёбрами, причём рёбрами, имеющими большой вес. М-нейронные сети меняются во времени, проходя процесс реконсолидации, но меняются не очень быстро. Время реконсолидации может составлять от одного до нескольких десятков дней и более. Вершины, входящие в историю сознания, могут вообще не иметь соединяющих их рёбер или иметь рёбра разного веса. Мы выделяем их в отдельный граф не из-за того, что они соединены рёбрами с одинаковым весом, а потому что все они включены в процесс мышления, то есть в историю сознания. Масштаб времени этих процессов – от десятков миллисекунд до десятков минут и более. Как нам объединить в один граф вершины, которые могут не иметь общих рёбер, мы поговорим в последней главе, посвящённой математикам.
Мы говорили о том, что вершины наших графов моделируют не отдельные естественные нейроны, а естественные элементы первого уровня, объединяющие в себе определённую комбинацию сигналов от нескольких рецепторов, например от нескольких пикселей. Задачу классификации исходных сигналов может решить простейшая свёрточная сеть, которая будет продавать на входной слой нашего ИИ сигналы, аналогичные естественным элементам. Если посмотреть с другой стороны, можно будет сказать, что каждая вершина первого (входного) слоя вершин нашего ИИ будет представлять собой простейшую свёрточную сеть, которая будет реагировать на сигнал, подобный сигналу рецептивного поля одного естественного элемента, ну или весь первый слой представлять собой свёрточную сеть, входящую в гиперграф нашего ИИ.
Если мы хотим, чтобы наш ИИ обладал не только самоосознанием, но и мог общаться с людьми, он должен обладать набором культурных мемстинктов. Мы можем общаться не потому, что обладаем интеллектом, а потому, что имеем общие мемстинкты, то есть набор изначальных элементов первого уровня должен быть подобен человеческим, набор датчиков и инстинкты тоже должны быть подобны человеческим. Для естественного формирования правильного набора культурных мемстинктов наш ИИ должен последовательно побывать во всех ситуациях, свойственных для человеческого окружения, то есть он должен быть ребёнком, обжигающимся горячим чаем, впервые увидевшим рассвет и т.д. и т.п., вплоть до взрослого состояния. Но на практике осуществить такое обучение, конечно, будет очень тяжело, поэтому, наверное, проще будет вычислить человеческие мемстинкты, входящие в определённую культуру, например из корпуса языка, и понять, из каких элементов они состоят, а точную подгонку мемстинктов ИИ сможет осуществить естественным путём – путём общения или с помощью изучения искусственных мемстинктов, так же, как это делает, например, человек, попавший в другую культуру.