Искусственный интеллект

Содержание:

Введение.....................................1

Механический подход..........................2

Электронный подход...........................3

Кибернетический подход.......................6

Нейронный подход.............................8

Появление перцептрона.......................10

Искусственный интеллект и

теоретические проблемы психологии...........12

С конца 40-х годов ученые все большего числа университетских и

промышленных исследовательских лабораторий устремились к дерзкой цели:

построение компьютеров, действующих таким образом, что по результатам

работы их невозможно было бы отличить от человеческого разума.

Терпеливо продвигаясь вперед в своем нелегком труде, исследовате-

ли, работающие в области искусственного интеллекта (ИИ), обнаружили,

что вступили в схватку с весьма запутанными проблемами, далеко выходя-

щими за пределы традиционной информатики. Оказалось, что прежде всего

необходимо понять механизмы процесса обучения, природу языка и чувс-

твенного восприятия. Выяснилось, что для создания машин, имитирующих

работу человеческого мозга, требуется разобраться в том, как действуют

миллиарды его взаимосвязанных нейронов. И тогда многие исследователи

пришли к выводу, что пожалуй самая трудная проблема, стоящая перед

современной наукой - познание процессов функционирования человеческого

разума, а не просто имитация его работы. Что непосредственно затраги-

вало фундаментальные теоретические проблемы психологической науки. В

самом деле, ученым трудно даже прийти к единой точке зрения относи-

тельно самого предмета их исследований - интеллекта. Здесь, как в

притче о слепцах, пытавшихся описывать слона, пытается придерживаться

своего заветного определения.

Некоторые считают, что интеллект - умение решать сложные задачи;

другие рассматривают его как способность к обучению, обобщению и ана-

логиям; третьи - как возможность взаимодействия с внешним миром путем

общения, восприятия и осознания воспринятого. Тем не менее многие исс-

ледователи ИИ склонны принять тест машинного интеллекта, предложенный

в начале 50-х годов выдающимся английским математиком и специалистом

по вычислительной технике Аланом Тьюрингом. Компьютер можно считать

разумным,- утверждал Тьюринг,- если он способен заставить нас пове-

рить, что мы имеем дело не с машиной, а с человеком.

Механический подход.

Идея создания мыслящих машин "человеческого типа", которые каза-

лось бы думают, двигаются, слышат , говорят, и вообще ведут себя как

живые люди уходит корнями в глубокое прошлое. Еще древние египтяне и

римляне испытывали благоговейный ужас перед культовыми статуями, кото-

рые жестикулировали и изрекали пророчества (разумеется не без помощи

жрецов). Средневековые летописи полны рассказов об автоматах, способ-

ных ходить и двигаться почти также как их хозяева - люди. В средние

века и даже позднее ходили слухи о том, что у кого-то из мудрецов есть

гомункулы (маленькие искусственные человечки) - настоящие живые, спо-

собные чувствовать существа. Выдающийся швейцарский врач и естествоис-

пытатель XVI в Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (более известный под

именем Парацельс) оставил руководство по изготовлению гомункула, в ко-

тором описывалась странная процедура, начинавшаяся с закапывания в ло-

шадиный навоз герметично закупоренной человеческой спермы. "Мы будем

как боги, - провозглашал Парацельс. - Мы повторим величайшее из чудес

господних - сотворение человека!"(4)

В XVIII в. благодаря развитию техники, особенно разработке часо-

вых механизмов, интерес к подобным изобретениям возрос, хотя результа-

ты были гораздо более "игрушечными", чем это хотелось бы Парацельсу. В

1736 г. французский изобретатель Жак де Вокансон изготовил механичес-

кого флейтиста в человеческий рост, который исполнял двенадцать мело-

дий, перебирая пальцами отверстия и дуя в мундштук, как настоящий му-

зыкант. В середине 1750-х годов Фридрих фон Кнаус, австрийский автор,

служивший при дворе Франциска I, сконструировал серию машин, которые

умели держать перо и могли писать довольно длинные тексты. Другой мас-

тер, Пьер Жак-Дроз из Швейцарии, построил пару изумительных по слож-

ности механических кукол размером с ребенка: мальчика, пишущего письма

и девушку, играющую на клавесине.

Успехи механики XIX в. стимулировали еще более честолюбивые за-

мыслы. Так, в 1830-х годах английский математик Чарльз Бэббидж заду-

мал, правда, так и не завершив, сложный цифровой калькулятор, который

он назвал Аналитической машиной; как утверждал Бэббидж, его машина в

принципе могла бы рассчитывать шахматные ходы. Позднее, в 1914 г., ди-

ректор одного из испанских технических институтов Леонардо Тор-

рес-и-Кеведо действительно из готовил электромеханическое устройство,

способное разыгрывать простейшие шахматные эндшпили почти также хоро-

шо, как и человек.

Электронный подход.

Однако только после второй мировой войны появились устройства,

казалось бы, подходящие для достижения заветной цели - моделирования

разумного поведения; это были электронные цифровые вычислительные ма-

шины. "Электронный мозг", как тогда восторженно называли компьютер,

поразил в 1952 г. телезрителей США, точно предсказав результаты прези-

дентских выборов за несколько часов до получения окончательных данных.

Этот "подвиг" компьютера лишь подтвердил вывод, к которому в то время

пришли многие ученые: наступит тот день, когда автоматические вычисли-

тели, столь быстро, неутомимо и безошибочно выполняющие автоматические

действия, смогут имитировать невычислительные процессы, свойственные

человеческому мышлению, в том числе восприятие и обучение, распознава-

ние образов, понимание повседневной речи и письма, принятие решений в

неопределенных ситуациях, когда известны не все факты. Таким образом

"заочно" формулировался своего рода "социальный заказ" для психологии,

стимулируя различные отрасли науки.

Многие изобретатели компьютеров и первые программисты развлека-

лись составляя программы для отнюдь не технических занятий, как сочи-

нение музыки, решение головоломок и игры, на первом месте здесь оказа-

лись шашки и шахматы. Некоторые романтически настроенные программисты

даже заставляли свои машины писать любовные письма.

К концу 50-х годов все эти увлечения выделились в новую более или

менее самостоятельную ветвь информатики, получившую название "искусс-

твенный интеллект". Исследования в области ИИ, первоначально сосредо-

точенные в нескольких университетских центрах США - Массачусетском

технологическом институте, Технологическом институте Карнеги в Питт-

сбурге, Станфордском университете, - ныне ведутся во многих других

университетах и корпорациях США и других стран. В общем исследователей

ИИ, работающих над созданием мыслящих машин, можно разделить на две

группы. Одних интересует чистая наука и для них компьютер - лишь инс-

трумент, обеспечивающий возможность экспериментальной проверки теорий

процессов мышления. Интересы другой группы лежат в области техники:

они стремятся расширить сферу применения компьютеров и облегчить поль-

зование ими. Многие представители второй группы мало заботятся о выяс-

нении механизма мышления - они полагают, что для их работы это едва ли

более полезно, чем изучение полета птиц и самолетостроения.

В настоящее время, однако, обнаружилось, что как научные так и

технические поиски столкнулись с несоизмеримо более серьезными трудно-

стями, чем представлялось первым энтузиастам. На первых порах многие

пионеры ИИ верили, что через какой-нибудь десяток лет машины машины

обретут высочайшие человеческие таланты. Предполагалось, что преодолев

период "электронного детства" и обучившись в библиотеках всего мира,

хитроумные компьютеры, благодаря быстродействию точности и безотказной

памяти постепенно превзойдут своих создателей-людей. Сейчас мало кто

говорит об этом, а если и говорит, то отнюдь не считает, что подобные

чудеса не за горами.

На протяжении всей своей короткой истории исследователи в области

ИИ всегда находились на переднем крае информатики. Многие ныне обычные

разработки, в том числе усовершенствованные системы программирования,

тектовые редакторы и программы распознавания образов, в значительной

мере рассматриваются на работах по ИИ. Короче говоря, теории, новые

идеи, и разработки ИИ неизменно привлекают внимание тех, кто стремится

расширить области применения и возможности компьютеров, сделать их бо-

лее "дружелюбными" то есть более похожими на разумных помощников и ак-

тивных советчиков, чем те педантичные и туповатые электронные рабы,

какими они всегда были.

Несмотря на многообещающие перспективы, ни одну из разработанных

до сих пор программ ИИ нельзя назвать "разумной" в обычном понимании

этого слова. Это объясняется тем, что все они узко специализированы;

самые сложные экспертные системы по своим возможностям скорее напоми-

нают дрессированных или механических кукол, нежели человека с его гиб-

ким умом и широким кругозором. Даже среди исследователей ИИ теперь

многие сомневаются, что большинство подобных изделий принесет сущест-

венную пользу. Немало критиков ИИ считают, что такого рода ограничения

вообще непреодолимы.

К числу таких скептиков относится и Хьюберт Дрейфус, профессор

философии Калифорнийского университета в Беркли. С его точки зрения,

истинный разум невозможно отделить от его человеческой основы, заклю-

ченной в человеческом организме. "Цифровой компьютер - не человек, -

говорит Дрейфус. - У компьютера нет ни тела, ни эмоций, ни потребнос-

тей. Он лишен социальной ориентации, которая приобретается жизнью в

обществе, а именно она делает поведение разумным. Я не хочу сказать,

что компьютеры не могут быть разумными. Но цифровые компьютеры, зап-

рограммированные фактами и правилами из нашей, человеческой, жизни,

действительно не могут стать разумными. Поэтому ИИ в том виде, как мы

его представляем, невозможен".(1)

Кибернетический подход.

Попытки построить машины, способные к разумному поведению, в зна-

чительной мере вдохновлены идеями профессора МТИ Норберта Винера, од-

ной из выдающихся личностей в интеллектуальной истории Америки. Помимо

математики он обладал широкими познаниями в других областях, включая

нейропсихологию, медицину, физику и электронику.

Винер был убежден, что наиболее перспективны научные исследования

в так называемых пограничных областях, которые нельзя конкретно отнес-

ти к той или иной конкретной дисциплины. Они лежат где-то на стыке на-

ук, поэтому к ним обычно не подходят столь строго. "Если затруднения в

решении какой-либо проблемы психологии имеют математический характер,

пояснял он, - то десять несведущих в математике психологов продвинуть-

ся не дальше одного столь же несведущего".

Винеру и его сотруднику Джулиану Бигелоу принадлежит разработка

принципа "обратной связи", который был успешно применен при разработке

нового оружия с радиолокационным наведением. Принцип обратной связи

заключается в использовании информации, поступающей из окружающего ми-

ра, для изменения поведения машины. В основу разработанных Винером и

Бигелоу систем наведения были положены тонкие математические методы;

при малейшем изменении отраженных от самолета радиолокационных сигна-

лов они соответственно изменяли наводку орудий, то есть - заметив по-

пытку отклонения самолета от курса, они тотчас расчитывали его даль-

нейший путь и направляли орудия так, чтобы траектории снарядов и само-

летов пересеклись.

В дальнейшем Винер разработал на принципе обратной связи теории

как машинного так и человеческого разума. Он доказывал, что именно

благодаря обратной связи все живое приспосабливается к окружающей сре-

де и добивается своих целей. "Все машины, претендующие на "разум-

ность",- писал он, - должны обладать способность преследовать опреде-

ленные цели и приспосабливаться, т.е. обучаться". Созданной им науке

Винер дает название кибернетика, что в переводе с греческого означает

рулевой.(2)

Следует отметить, что принцип "обратной связи", введенный Винером

был в какой-то степени предугадан Сеченовым в явлении "центрального

торможения" в "Рефлексах головного мозга" (1863 г.) и рассматривался

как механизм регуляции деятельности нервной системы, и который лег в

основу многих моделей произвольного поведения в отечественной психоло-

гии.

Нейронный подход.

К этому времени и другие ученые стали понимать, что создателям

вычислительных машин есть чему поучиться у биологии. Среди них был

нейрофизиолог и поэт-любитель Уоррен Маккалох, обладавший как и Винер

философским складом ума и широким кругом интересов. В 1942 г. Макка-

лох, участвуя в научной конференции в Нью-йорке, услышал доклад одного

из сотрудников Винера о механизмах обратной связи в биологии. Выска-

занные в докладе идеи перекликались с собственными идеями Маккалоха

относительно работы головного мозга. В течении следующего года Макка-

лох в соавторстве со своим 18-летним протеже, блестящим математиком

Уолтером Питтсом, разработал теорию деятельности головного мозга. Эта

теория и являлась той основой, на которой сформировалось широко расп-

ространенное мнение, что функции компьютера и мозга в значительной ме-

ре сходны.

Исходя отчасти из предшествующих исследований нейронов (основных

активных клеток, составляющих нервную систему животных), проведенных

Маккаллохом, они с Питтсом выдвинули гипотезу, что нейроны можно упро-

щенно рассматривать как устройства, оперирующие двоичными числами.

Двоичные числа, состоящие из цифр единица и нуль, - рабочий инструмент

одной из систем математической логики. Английский математик XIXв.

Джордж Буль, предложивший эту остроумную систему, показал, что логи-

ческие утверждения можно закодировать в виде единиц и нулей, где еди-

ница соответствует истинному выссказыванию а нуль - ложному, после че-

го этим можно оперировать как обычными числами. В 30-е годы XX в. пи-

онеры информатики, в особенности американский ученый Клод Шеннон, по-

няли, что двоичные единица и нуль вполне соответствуют двум состояниям

электрической цепи (включено-выключено), поэтому двоичная система иде-

ально подходит для электронно-вычислительных устройств. Маккалох и

Питтс предложили конструкцию сети из электронных "нейронов" и показа-

ли, что подобная сеть может выполнять практически любые вообразимые

числовые или логические операции. Далее они предположили, что такая

сеть в состоянии также обучаться, распознавать образы, обобщать, т.е.

она обладает всеми чертами интеллекта.

Теории Маккаллоха-Питтса в сочетании с книгами Винера (2) вызвали

огромный интерес к разумным машинам. В 40-60-е годы все больше кибер-

нетиков из университетов и частных фирм запирались в лабораториях и

мастерских, напряженно работая над теорией функционирования мозга и

методично припаивая электронные компоненты моделей нейронов.

Из этого кибернетического, или нейромодельного, подхода к машин-

ному разуму скоро сформировался так называемый "восходящий метод" -

движение от простых аналогов нервной системы примитивных существ, об-

ладающих малым числом нейронов, к сложнейшей нервной системе человека

и даже выше. Конечная цель виделась в создании "адаптивной сети", "са-

моорганизующейся системы" или "обучающейся машины" - все эти названия

разные исследователи использовали для обозначения устройств, способных

следить за окружающей обстановкой и с помощью обратной связи изменять

свое поведение в полном соответствии с господствовавшей в те времена