Об ИИ без мифов. Путеводитель по истории Искусственного Интеллекта - Леонид Черняк

Лжекибернетика

Существенный вред пониманию того, что являет собой кибернетика, нанесли люди, безответственно использующие префикс «кибер» в сочетании с чем угодно, от киберспорта и кибертерроризма до киберпространства. Искаженный впоследствии термин «киберпространство» совершенно честно предложили датские художники Сюзанна Уссинг и Картсен Хофф для своих инсталляций, в которых они действительно пытались управлять пространством, они называли их ателье киберпространства (Atelier Cyberspace). А родоначальником жонглирования словом «кибер» стал американский писатель-фантаст Уильям Гибсон в книге Neuromancer (в русском переводе «Нейромант»). Позже он оправдывался: «Когда я использовал слово киберпространство, я видел в нем только словечко, способное стать buzzword». Слово buzzword переводится как остро модное слово, но его еще трактуют и как специальный термин, произносимый с целью произвести впечатление на дилетантов. Гибсону это удалось – и понеслось. Появились философские определения, например: «Киберпространство – метафорическая абстракция, используемая в философии и в компьютерных технологиях, является (виртуальной) реальностью, которая представляет Ноосферу».

Чуть более десяти лет назад в России был опубликован полуофициальный документ «Киберпространство: новые угрозы» с военно-политической трактовкой: «Принципиально новая среда противоборства конкурирующих государств – киберпространство, которое не является географическим в общепринятом смысле этого слова, тем не менее, в полной мере является международным». Но если отбросить подобное наукообразие, то, скорее всего можно сказать, что киберпространство, если признать его существование, – это множество сервисов, которые предоставляются по сети Интернет: WWW, мобильные приложения, социальные сети, интернет-телефония, электронная почта, совместное использование файлов, многопользовательские онлайновые игры, онлайновые банковские и другие услуги, телемедицина и многое другое. (Здесь Интернет пишем с заглавной буквы, такая сеть одна и Интернет – имя собственное.)

Глава 6 Нейронные сети и машинное обучение

Египетские папирусы, содержащие рассуждения о природе мозга, датируются концом второго тысячелетия до н. э., с тех пор и на протяжении последующих веков к устройству и работе мозга проявляли интерес философы, и медики. В XX веке этой проблемой вплотную занялись нейрофизиологи, ими была разработана принятая на сегодня теория мозга. Считается, что небольшие нервные сети (neural circuit) объединяются в более крупные мозговые структуры (large-scale brain networks), а из них образуется мозг как единый орган. Обратим внимание на употребление в английском двух близких слов circuit и network, они переводятся на русский одним словом «сеть». Но в данном случае circuit – это сетевая структура меньшего размера, из множества circuit образуются network – сети большего размера. Есть компьютерная терминологическая аналогия, мы обычно переводим integrated circuit как интегральная микросхема, заменяя сеть микросхемой, но computer network переводим как компьютерная сеть. Еще одно терминологическое замечание, оно связано с тем, что, когда Уоррен Мак-Каллок и Уолтер Питтс выдвинули идею о возможности моделирования работы мозга сетью, состоящей из искусственных нейронов, они назвали такой тип сети Artificial neural network (ANN). Слово neural переводится на русский язык как нервный, а neuronal как нейронный, то есть ANN в оригинале искусственная нервная сеть, но по-русски приято переводить ANN как «искусственная нейронная сеть», что возможно точнее соответствует реальности.

Мак-Каллок и Питтс посвятили свою научную деятельность созданию формальных методов моделирования человеческого мозга, одним из ее результатов стало новое направление, обычно называемое коннекционизмом. В контексте AI оно рассматривается как альтернатива символьному подходу, но следует иметь в виду, что существует и более широкая философская трактовка термина коннекционизм. В этом случае под ним понимается одно из направлений в когнитивистике (от cognitio «познание»), науке, объединяющей теорию информационных процессов с теорией познания, когнитивной психологией, нейрофизиологией и когнитивной лингвистикой. Ключевым моментом, отличающим это направление когнитивистики от классической направлений этой науки, является опора на параллельные системы и на статистику, а не на последовательные системы и логические правила. Среди представителей когнитивистики нет единства мнений на сей предмет: одни склоняются к традиционным теориям, считая, что нейронная сеть подобна символическому процессору и для ее моделирования можно использовать программирование, но есть и более радикальные коннекционисты, утверждающие, что классическое программирование их целям не соответствует, они выбирают методы обучения.

Оставим возможность разбираться с этими разногласиями философам, а сами ограничимся тем, что будем считать в узком смысле коннекционизмом теоретический базис для того подхода к созданию AI, названному Тьюрингом «снизу-вверх», а машинное обучение будем рассматривать как альтернативу программированию. Что касается параллельных систем, то современный компьютинг к ним еще не готов, использование кластеров на графических процессорах (GPU) временное решение, по-английски stub, хотя насколько оно временно сказать сложно.

Предшественники коннекционизма

Предтечей коннекционизма был ассоцианизм – учение, рассматривающее мозг как действующий набор элементов, объединенных ассоциативными связями. Ассоцианизм – это совокупность психологических концепций и школ, сформировавшихся в XVIII–XIX веках, его приверженцы считали ассоциации идей главным или даже единственным механизмом, обеспечивающим работу сознания. У человека ассоциация может возникать при обнаружении подобия в предметах, имеющих одинаковые свойства или признаки, в их близости в пространстве и во времени. Впрочем, ассоциации может вызывать не только близость, но и контраст. Первые соображения о значении ассоциаций были выдвинуты Платоном и Аристотелем, но через пару тысяч лет картезианская школа, прежде всего в лице Локка и Гоббса, затормозила развитие ассоцианизма вплоть до начала XVII века. Он возродился в появившихся тогда учениях о психике, где мозг представлялся в виде машины, запечатлевающей следы внешних воздействий, причем так, что стимулирование одного из следов автоматически влечет за собой возникновение следующего. Начало новому этапу в развитии ассоцианизма положил голландский философ Бенедикт Спиноза (Benedictus de Spinoza, 1632–1677), его продолжателями стали англичане Джордж Беркли (George Berkeley, 1685–1753) и Дэвид Гартли (David Hartley, 1705–1757), они создали систему взглядов, называемую материалистическим ассоцианизмом. Последующие успехи в биологии и нейрофизиологии, достигнутые в конце XIX – начале XX века, вызвали взрыв интереса к ассоцианизму в трудах Германа Гельмгольца (Hermann Helmholtz, 1821–1894) – в его исследованиях органов чувств, Чарльза Дарвина – при объяснении эмоций, И. М. Сеченова – в учении о рефлексах головного мозга, И. П. Павлова – в его учении об условных рефлексах. Итогом всестороннего изучения ассоциаций в мозговых процессах стало появление ассоциативной психологии.

Пионерами современной науки, изучающей нейронную природу мозга, стали работавшие независимо друг от друга Александр Бэн (Alexander Bain,1818–1903) и Уильям Джеймс (William James, 1842–1910). Шотландский философ, психолог и педагог Александр Бэн в 80-е годы XIX разработал нейронную модель мозга, считая его состоящим из группировок нейронов (neural groupings). Бэна называют «отцом нейронных сетей», поскольку ему удалось показать то, как ассоциативные структуры, состоящие нейронных группировок, могут осуществлять функцию памяти и, более того, в развитие положений ассоцианизма ему удалось представить вычислительные способности такого рода структур.