Технологии

Компьютер пытается мыслить

Будет ли компьютер когда-нибудь мыслить, как люди? Сегодня вряд ли кто-то убедительно аргументирует положительный ответ на этот вопрос. Тем не менее развитие электроники показывает, что дистанция между машиной и существом разумным постепенно сокращается. В первые десятилетия после изобретения компьютера в его задачу входили лишь вычислительные работы.

С 70-х годов XX в. соответствующую технику начали переориентировать с обработки цифровой информации на различные системы символов, в том числе тексты. Следующий этап - 90-е годы -переход к работе, включающей распознавание образов. Компьютерный мозг "научился" сжимать информацию, моделировать ассоциативную память человека, его эмоциональные состояния. Это дает надежду на создание в будущем интеллектуальных устройств, или роботов, по "умственным" характеристикам хотя бы в некоторых сферах мышления или деятельности сопоставимых с людьми.

Направление науки, занимающееся созданием искусственного гомункула, называется нейрокомпьютинг. О перспективах его развития, а следовательно, о влиянии, которое оно может оказать на професс цивилизации, наш корреспондент И.А. Горюнов беседует со старшим научным сотрудником Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, вице- президентом российской компьютерной фирмы "НейрОК", кандидатом физико-математических наук С.А. Шумским.

- Сергей Александрович, производство нейрокомпьютеров в мире сейчас на подъеме. Несколько лет назад выручка от их реализации превысила 1 млрд. долл. Это знаковая цифра. В 1982 г. именно при таком объеме продаж персональных компьютеров на рынок вышла американская фирма IBM. Что последовало затем, хорошо известно - персональный компьютер стал незаменим во всех сферах человеческой деятельности. А как нейрокомпьютерные технологии, создаваемая ими виртуальная реальность могут повлиять на жизнь отдельного индивида и всей цивилизации?

- Прежде чем дать ответ, хочу заметить: современные нейронауки делятся на две группы. Одни для разрешения различного рода интеллектуальных задач моделируют человеческую психику. Речь идет, например, о нейрокибернетике. Другие, в частности нейрокомпьютинг, тоже призванные помочь людям решать встающие перед ними проблемы, делают это без учета происходящих в нашем мозгу процессов.

Нейрокомпьютинг принципиально отличается от современных компьютерных технологий. В последних программист закладывает в машину заранее составленный алгоритм решения той или иной задачи, выбрав наиболее оптимальный способ, и ей остается только провести соответствующие вычисления. Иначе говоря, обычные компьютеры справляются с большим, хотя и конечным числом задач. Исходя из этого определяется и сфера их применения. Они эффективны там, где программист, опираясь на уже разработанную теорию и имея ясное представление о том, что он хочет, может получить новые сведения из уже имеющихся знаний. Тогда процесс обработки информации разбивается на ряд последовательно связанных друг с другом алгоритмов. Типичный пример такого рода действий - решение уравнений математической физики в гидродинамике.

Однако в реальной жизни большинство задач, с которыми сталкивается человек, неформализуемы, ибо для их решения еще нет необходимой теории или ее в принципе нельзя создать. И тут на помощь приходит нейрокомпьютер - электронное устройство на основе искусственных нейронов, напоминающих естественные клетки, проводящие нервные импульсы от рецепторов к центральной нервной системе и от нее к исполнительным органам. Первые, как и вторые, объединены в структуру, где осуществляется информационный обмен. Такая искусственная сеть способна на специально подобранных для нее примерах (за счет обработки огромного количества статистических данных) самообучаться и потом адекватно решать задачи, аналогичные введенным в нее образцам. Скажем, нейрокомпьютеру поручено определить, симпатична ли данная девушка. Понятно, никаких критериев красоты мы задать не можем - соответствующий алгоритм в принципе составить нельзя. Зато можно предоставить нейрокомпьютеру множество примеров истинно красивых женщин. И машина, работая по аналогии, способна выдать свое заключение о красоте конкретной девушки.

Словом, при использовании нейрокомпьютерных технологий мы не знаем, как обрабатывать исходную информацию. Однако у нас есть достаточно примеров. Опираясь на них и действуя по ассоциации, машина найдет не только правильное, но и оптимальное решение. Во многом это обусловлено тем, что в исходных данных скрыта значимая информация, позволяющая ей вскрывать присущие исследуемой реальности закономерности и на их основе прогнозировать поведение изучаемого объекта или явление.

Итак, нейрокомпьютинг эффективен в ситуациях, в которых не ясно как действовать. В подобных случаях нужны не "жесткие", как в обычных компьютерах, а "гибкие", способные самообучаться и самосовершенствоваться программы, в чем и заключено основное различие между нейрокомпьютингом и обычным программированием, его революционное преимущество.

Нейрокомпьютинг ликвидирует и такой недостаток современных программных продуктов, как запредельная сложность. Достигается это созданием сети блоков (компьютерных нейронов), способных к самопрограммированию для решения конкретных и специальных задач. И искусство программирования будет состоять в том, чтобы возникающие задачи разбивать на части, которые можно было бы обрабатывать на таких искусственных блоках, связанных между собой.

- Как происходит обучение нейронной сети? Она в состоянии выполнять только те функции, которым ее обучили, или обладает определенной "свободой воли"?

- Обучение, как известно, осуществляется двумя способами - с учителем и без него. В первом случае, как мы уже говорили, задавая сети проградуированные (указания, что хорошо, а что плохо для конкретной ситуации) примеры поведения или деятельности, рекомендуют ей вести себя аналогично в схожих ситуациях.

Но поскольку процесс обучения всегда включает элемент случайности, то нет ничего удивительного, если несколько сетей, обученных на одних и тех же примерах, в схожих ситуациях будут вести себя по-разному. Иначе говоря, нейрокомпьютинговая сеть обладает определенной "свободой воли", и ее реакцию в каждом случае точно предугадать невозможно - это вероятностный процесс.

Поведение сети становится еще неопределеннее, когда она должна принимать решение в нестандартной ситуации, поведению в которой ее не обучали. А это, как правило, критические положения, от их успешного разрешения зависит дальнейшее функционирование системы. Конечно, в некоторых программных приложениях пытаются предусмотреть и такой вариант развития событий. Для этого на специальных ассимиляторах моделируют некие запредельные параметры и обучают сеть, как надо действовать в подобных ситуациях.

Обобщение опыта всех смоделированных аварий позволяет ей адекватно действовать в нештатных ситуациях. Кстати, в этом тоже одно из отличий нейрокомпьютинга от систем, использующих обычное программное обеспечение, когда должны быть предусмотрены все возможные варианты, и если хотя бы один упущен, она, оказавшись в нем, вообще ничего не сделает или будет совершать непредсказуемые действия.

Мало того. Обучая сеть на примерах, оканчивающихся катастрофой, можно добиться, чтобы она стремилась избегать такие положения, либо, проанализировав заложенные в ней знания, сделала бы вывод, как нельзя себя вести при этом.

Очень редкий, но более интересный способ обучения нейронной сети - без учителя, когда она вырабатывает стратегию своего поведения самостоятельно, без заданных ей примеров, постигает особенности той реальности, в которой она вынуждена действовать. В таком случае система становится неким подобием мыслящего существа.

- В каких сферах человеческой деятельности возможно применение нейрокомпьютинга ? Как его развитие может сказаться на жизни людей ?

- Такие функции нейросетей, как распознавание образов, сжатие информации, ассоциативная память и другие, являются основой для разработки различных устройств с искусственным интеллектом - всевозможных роботов. Создатели компьютерной техники уже достаточно продвинулись в этом направлении. Скажем, если сравнивать мощность искусственных и естественных нейросетей по емкости памяти и скорости работы, то первые по интеллекту уже превзошли уровень мухи, хотя и не достигли уровня таракана. Однако тот, кто пытался поймать муху, может представить, какого типа задачи уже доступны нейросетям.

В общем создание роботов, способных распознавать образы и осуществлять обработку изображений (одна из важнейших функций, выполняемых нами), приведет к кардинальным изменениям в организации человеческого социума. Люди, в частности, избавятся от скучной и неинтересной работы на заводах и фабриках, где из-за несовершенства сенсорных систем роботов и манипуляторов деятельность большинства из них сведена к обслуживанию огромных, но "глупых" механизмов, не способных найти и вставить в станок с числовым программным управлением болванку нужной формы, чтобы обработать ее с необходимой точностью. А в будущем, когда разработчики нейрокомпьютерной техники перейдут определенный порог в области распознавания образов и систем искусственного зрения, станут реальностью роботы, которые возьмут на себя пусть не все, но хотя бы часть выполняемых человеком функций, тем более, если они будут перемещаться и ориентироваться в пространстве. Из жизни людей исчезнет нетворческий труд, а это повлияет на структуру занятости в обществе, потребуются определенные коррективы в системе образования - ее придется нацелить на подготовку личностей, способных выполнять истинно человеческие функции (прежде всего - уметь нестандартно мыслить).

Однако до создания интеллектуальных роботов еще далеко. Гораздо раньше произойдет другое событие, способное радикально повлиять на развитие человеческой цивилизации, - появление искусственной, точнее, виртуальной личности.

- Вы имеете в виду некое подобие ожившего монстра из компьютерных игр?

- Образно говоря, речь идет о персональном электронном секретаре - в ближайшие 10-15 лет он появится у каждого специалиста, работающего в электронном информационном пространстве. Сотворить искусственную личность, некое бестелесное, но мыслящее существо намного проще, чем решить проблемы по созданию хороших сенсоров для человекоподобного робота. Оказалось, машину легче обучить воспроизводить мыслительный процесс, чем, например, вооружить ее зрением, как у человека. Так, ЭВМ еще 50 лет назад могла складывать 2+2, а хорошего машинного зрения не имеет до сих пор. Именно поэтому сначала появится искусственный разум и лишь потом - робот, имеющий рукотворный мозг, сравнимый с человеческим. Персональному виртуальному секретарю можно будет смело поручить всю рутинную работу, связанную с обработкой электронной информации. Кроме того, он будет способен к диалогу, приближенному к разговору коллег по работе, ибо большая часть тематики делового общения легко поддается формализации.

В настоящее время интеллектуальный задел для создания подобных виртуальных личностей есть. В частности, наша фирма "НейрОК", активно работая в области разработки различных лингвистических приложений к компьютерам, близка к сотворению такого электронного гомункула. Она уже выпускает поисковые программы, понимающие смысл слов, т.е. способные определить, что значение слов "автомобиль" и "машина" приблизительно одинаково. Получив задание, такая программа осмысленно разобьет весь доступный ей объем информации на семантические блоки. Например, при введении слова "самолет" она соберет и рассортирует всю информацию, связанную с самолетами, аэропланами, воздушными аппаратами и т.п. Соответственно, получив некий текст, виртуальный секретарь без труда найдет все похожие на него и установит смысловую связь между ними.

Следовательно, нейрокомпьютерная сеть, исходя из первичных базовых понятий - своеобразных аксиом, в состоянии самостоятельно и осмысленно осуществить организацию информации, учитывая ассоциативные связи между словами и отдельными блоками. Такая самообучающаяся система способна на текстах, содержащих порядка 100 тысяч слов, за пару часов выучить любой язык и обрабатывать информацию на нем. Вообще создаваемый фирмой "НейрОК" программный продукт легко можно применять в любой электронной базе данных - в частности, в Интернете. В этом случае обычный компьютерный ум, который упрощенно можно отождествить с левым полушарием, отвечающим за логическое мышление, дополняется ассоциативной надстройкой - наподобие правого полушария, ответственного за образное мышление по аналогии. Таким образом, наряду с обычной электронной базой данных, выстроенной в соответствии со строгими логическими правилами, что позволит людям на четкие вопросы получать не менее четкие ответы, мы получаем систему, позволяющую творчески обрабатывать наличную информацию, рассматривать и анализировать все возможные ее взаимосвязи. В итоге же пользователи станут лучше ориентироваться во все возрастающем потоке информации.

Еще раз подчеркну: нейрокомпьютинговая сеть способна считывать информацию из источников на разных языках и в отличие от сегодняшних, довольно примитивных систем машинного перевода, давать адекватные оригиналу тексты. Это обусловлено тем, что для нее слова представляются не более чем набором символов. И машина, взяв энное количество статей на двух зыках, выявляет смысловые связи, например, между русскими и английскими словами, т.е. если мы зададим вопрос на одном языке, ответ можем получить на другом.

Разумеется, для осуществления всего перечисленного необходимо множество персональных компьютеров и обычных серверов, которые, помимо выполнения своей основной работы, возьмут на себя дополнительную нагрузку по ассоциативной организации доступной им базы электронных данных.

- Что представляет собой такое объединение компьютеров? По каким законам оно будет функционировать?

- В рамках глобальной электронной сети оно образует гиперразум. По сути получится супермозг с множеством подсистем. В отличие от интернетовской сети, он перестанет быть пассивным субстратом для извлечения из него информации, а осуществляя процесс самоосмысления, превратится в активный субъект, способный организовывать и работать с наличной у него информацией. Подобная структура будет в состоянии решать самые разнообразные задачи, опираясь на неподвластный человеку анализ скрытых взаимосвязей между различными блоками информации. Соответственно, у этой сети могут быть законы мышления, не совпадающие с законами мышления человека.

- Есть ли разница между мышлением человека и компьютера ? Может ли машина, работая с информацией, разобраться в таких понятиях, как "добро", "зло", "любовь", "ненависть", "справедливость" и т.д., вообще выйти в сферу трансцендентного мышления? Или она навсегда обречена на обработку сведений, которые необходимы для обеспечения практической жизнедеятельности человека или успешного функционирования машины ?

- Человеческое мышление очень специфично. Как показывают исследования, люди в силу закономерностей своего эволюционного развития мыслят не только и даже не столько мозгом, сколько всем телом, ибо в осуществлении их мыслительной деятельности задействована вся нервная система. Значит, с физиологической точки зрения человека можно даже рассматривать, не вдаваясь в его функциональное предназначение, как множество нейросетей, связанных друг с другом сложнейшим образом. Вывод при таком подходе один: мозг homo sapiens представляет собой в первую очередь машину для обеспечения его выживания, в которой истинно человеческое (теоретическое) мышление является вторичным продуктом.

Между тем возможно создание искусственного (электронного) мозга (с точки зрения программирования неважно, на каких носителях - нервных или электронных - исполнена программа мыслительной деятельности, важны алгоритмы, по которым она действует), способного только мыслить. Но он в силу своего происхождения не будет чувственно познавать окружающий материальный мир, скажем, не испытает никаких ощущений от прикосновения "пальцев" к предметам, не сможет почувствовать свое "тело". Более того, наш материальный мир до конца он никогда не поймет, подобно тому, как, являясь телесными существами, люди не в силах полностью постигнуть мир идей. Электронные существа будут жить в виртуальном мире; в нем представление о плоти станет столь же трансцендентным, как для нас представление о душе. И если они создадут свою религию, то материальный мир для них будет трансцендентным, а божествами - существа из плоти. Вот такое получается Зазеркалье.

- Вы употребляете понятие "виртуальный мир". Действительно ли возможно существование отличного от нашего мира, в котором живут программы?

- И виртуальный мир, в котором живут программы, и электронные личности - суть творения человека. Если они чему-то и учатся, самосовершенствуются, то все равно остаются продуктом деятельности людей. Но мышление компьютерных существ - не копия человеческого, оно определяется стоящими перед ними целями и задачами, обусловленными нематериальной средой обитания. Законы, с которыми должны считаться виртуальные существа, не похожи на наши. Это лишь в нашем материальном мире, где, к примеру, действует закон тяготения, упав с пятого этажа, ты в лучшем случае сломаешь ногу.

Иная реальность накладывает отпечаток на стиль мышления и поведения компьютерных существ. Тем не менее парадигмальные установки живущих в виртуальном мире существ призваны задаваться выполняемыми ими функциями. Ведь мышление, по словам Спинозы, есть функция того объекта, к которому оно приложено.

Появление виртуальных существ следует ожидать в ближайшие 10-15 лет. Причем это не будет просто рождение набора электронных личностей, а в компьютерной сети возникнет их сообщество, обладающее многими присущими человеческому социуму характеристиками: они станут не просто общаться друг с другом, но и объединяться в нечто подобное общественным движениям с целью саморазвития, обеспечения своих интересов, борьбы с вирусами и т.п.

В целом по отношению к человечеству электронная сеть будет представлять собой некую сложную, самообучающуюся, функционирующую по своим законам систему, чем-то напоминающую мыслящий океан Станислава Лема в "Солярисе". Вот с таким электронным суперразумом человечеству придется иметь дело в ближайшем будущем, взаимодействовать и коэволюционировать.

Шумский С. А.