Мои музыкальные проекты

 

   Ищу дистрибьюторов для распространения CD  

 

Может ли машина мыслить?

Источник: журнал «В мире науки», №3, 1990 год.

Классический искусственный интеллект едва ли будет воплощён в мыслящих машинах; предел человеческой изобретательности в этой области, по-видимому, ограничится созданием систем, имитирующих работу мозга.

ПОЛ М. ЧЕРЧЛЕНД, ПАТРИЦИЯ СМИТ ЧЕРЧЛЕНД

В науке об искусственном интеллекте (ИИ) происходит революция. Чтобы объяснить её причины и смысл и представить рассуждения Джона Р. Сирла в перспективе, мы прежде должны обратиться к истории.

В начале 50-х годов традиционный, несколько расплывчатый вопрос о том, может ли машина мыслить, уступил более доступному вопросу: может ли мыслить машина, манипулирующая физическими символами в соответствии с правилами, учитывающими их структуру. Этот вопрос сформулирован точнее, потому что за предшествовавшие полвека формальная логика и теория вычислений существенно продвинулись вперёд. Теоретики стали высоко оценивать возможности абстрактных систем символов, которые претерпевают преобразования в соответствии с определёнными правилами. Казалось, что если эти системы удалось бы автоматизировать, то их абстрактная вычислительная мощь проявилась бы в реальной физической системе. Подобные взгляды способствовали рождению вполне определённой программы исследований на достаточно глубокой теоретической основе.

Может ли машина мыслить? Было много причин для того, чтобы ответить да. Исторически одна из первых и наиболее глубоких причин заключалась в двух важных результатах теории вычислений. Первый результат был тезисом Черча, согласно которому каждая эффективно вычислимая функция является рекурсивно вычислимой. Термин «эффективно вычислимая» означает, что существует некая «механическая» процедура, с помощью которой можно за конечное время вычислить результат при заданных входных данных. «Рекурсивно вычислимая» означает, что существует конечное множество операций, которые можно применить к заданному входу, а затем последовательно и многократно применять к вновь получаемым результатам, чтобы вычислить функцию за конечное время. Понятие механической процедуры не формальное, а скорее интуитивное, и потому тезис Черча не имеет формального доказательства. Однако он проникает в самую суть того, чем является вычисление, и множество различных свидетельств сходится в его подтверждение.

Второй важный результат был получен Аланом М. Тьюрингом, продемонстрировавшим, что любая рекурсивно вычислимая функция может быть вычислена за конечное время с помощью максимально упрощённой машины, манипулирующей символами, которую позднее стали называть универсальной машиной Тьюринга. Эта машина управляется рекурсивно применимыми правилами, чувствительными к идентичности, порядку и расположению элементарных символов, которые играют роль входных данных.

Из этих двух результатов вытекает очень важное следствие, а именно что стандартный цифровой компьютер, снабжённый правильной программой, достаточно большой памятью и располагающий достаточным временем, может вычислить любую управляемую правилами функцию с входом и выходом. Другими словами, он может продемонстрировать любую систематическую совокупность ответов на произвольные воздействия со стороны внешней среды.

Конкретизируем это следующим образом: рассмотренные выше результаты означают, что соответственно запрограммированная машина, манипулирующая символами (в дальнейшем будем называть её МС-машиной), должна удовлетворять тесту Тьюринга на наличие сознательного разума. Тест Тьюринга – это чисто бихевиористский тест, тем не менее его требования очень сильны. (Насколько состоятелен этот тест, мы рассмотрим ниже, там где встретимся со вторым, принципиально отличным «тестом» на наличие сознательного разума.) Согласно первоначальной версии теста Тьюринга, входом для МС-машины должны быть вопросы и фразы на естественном разговорном языке, которые мы набираем на клавиатуре устройства ввода, а выходом являются ответы МС-машины, напечатанные устройством вывода. Считается, что машина выдержала этот тест на присутствие сознательного разума, если её ответы невозможно отличить от ответов, напечатанных реальным, разумным человеком. Конечно, в настоящее время никому не известна та функция, с помощью которой можно было бы получить выход, не отличающийся от поведения разумного человека. Но результаты Черча и Тьюринга гарантируют нам, что какова бы ни была эта (предположительно эффективная) функция, МС-машина соответствующей конструкции сможет её вычислить.

Это очень важный вывод, особенно если учесть, что тьюринговское описание взаимодействия с машиной при помощи печатающей машинки представляет собой несущественное ограничение. То же заключение остаётся в силе, даже если МС-машина взаимодействует с миром более сложными способами: с помощью аппарата непосредственного зрения, естественной речи и т. п. В конце концов более сложная рекурсивная функция всё же остаётся вычислимой по Тьюрингу. Остаётся лишь одна проблема: найти ту несомненно сложную функцию, которая управляет ответными реакциями человека на воздействия со стороны внешней среды, а затем написать программу (множество рекурсивно применимых правил), с помощью которой МС-машина вычислит эту функцию. Вот эти цели и легли в основу научной программы классического искусственного интеллекта.

Первые результаты были обнадёживающими, МС-машины с остроумно составленными программами продемонстрировали целый ряд действий, которые как будто относятся к проявлениям разума. Они реагировали на сложные команды, решали трудные арифметические, алгебраические и тактические задачи, играли в шашки и шахматы, доказывали теоремы и поддерживали простой диалог. Результаты продолжали улучшаться с появлением более ёмких запоминающих устройств, более быстродействующих машин, а также с разработкой более мощных и изощрённых программ. Классический, или «построенный на программировании», ИИ представлял собой очень живое и успешное научное направление почти со всех точек зрения. Периодически высказывавшееся отрицание того, что МС-машины в конечном итоге будут способны мыслить, казалось проявлением необъективности и неинформированности. Свидетельства в пользу положительного ответа на вопрос, вынесенный в заголовок статьи, казались более чем убедительными.

Конечно, оставались кое-какие неясности. Прежде всего МС-машнны не очень-то напоминали человеческий мозг. Однако и здесь у классического ИИ был наготове убедительный ответ. Во-первых, физический материал, из которого сделана МС-машина, по существу не имеет никакого отношения к вычисляемой ею функции. Последняя зафиксирована в программе. Во-вторых, технические подробности функциональной архитектуры машины также не имеют значения, поскольку совершенно различные архитектуры, рассчитанные на работу с совершенно различными программами, могут тем не менее выполнять одну и ту же функцию по входу-выходу.

Поэтому целью ИИ было найти функцию, по входу и выходу характерную для разума, а также создать наиболее эффективную из многих возможных программ для того, чтобы вычислить эту функцию. При этом говорили, что тот специфичный способ, с помощью которого функция вычисляется человеческим мозгом, не имеет значения. Этим и завершается описание сущности классического ИИ и оснований для положительного ответа на вопрос, поставленный в заголовке статьи.

Может ли машина мыслить? Были также кое-какие доводы и в пользу отрицательного ответа. На протяжении 60-х годов заслуживающие внимания отрицательные аргументы встречались относительно редко. Иногда высказывалось возражение, заключающееся в том, что мышление – это не физический процесс и протекает он в нематериальной душе. Однако подобное дуалистическое воззрение не выглядело достаточно убедительным ни с эволюционной, ни с логической точки зрения. Оно не оказало сдерживающего влияния на исследования в области ИИ.

Гораздо большее внимание специалистов по ИИ привлекли соображения иного характера. В 1972 г. Хьюберт Л. Дрейфус опубликовал книгу, в которой резко критиковались парадные демонстрации проявлении разума у систем ИИ. Он указывал на то, что эти системы не адекватно моделировали подлинное мышление, и вскрыл закономерность, присущую всем этим неудачным попыткам. По его мнению, в моделях отсутствовал тот огромный запас неформализованных общих знаний о мире, которым располагает любой человек, а также способность, присущая здравому рассудку, опираться на те или иные составляющие этил знаний, в зависимости от требований изменяющейся обстановки. Дрейфус не отрицал принципиальной возможности создания искусственной физической системы, способной мыслить, но он весьма критически отнёсся к идее о том, что это может быть достигнуто только за счёт манипулирования символами с помощью рекурсивно применяемых правил.

В кругах специалистов по искусственному интеллекту, а также философов рассуждения Дрейфуса были восприняты главным образом как недальновидные и необъективные, базирующиеся на неизбежных упрощениях, присущих этой ещё очень молодой области исследований. Возможно, указанные недостатки действительно имели место, но они, конечно, были временными. Настанет время, когда более мощные машины и более качественные программы позволят избавиться от этих недостатков. Казалось, что время работает на искусственный интеллект. Таким образом, и эти возражения не оказали сколько-нибудь заметного влияния на дальнейшие исследования в области ИИ.

Однако оказалось, что время работало и на Дрейфуса: в конце 70-х – начале 80-х годов увеличение быстродействия и объёма памяти компьютеров повышало их «умственные способности» ненамного. Выяснилось, например, что распознавание образов в системах машинного зрения требует неожиданно большого объёма вычислений. Для получения практически достоверных результатов нужно было затрачивать все больше и больше машинного времени, намного превосходя время, требуемое для выполнения тех же задач биологической системе зрения. Столь медленный процесс моделирования настораживал: ведь в компьютере сигналы распространяются приблизительно в миллион раз быстрее, чем в мозге, а тактовая частота центрального процессорного устройства компьютера примерно во столько же раз выше частоты любых колебаний, обнаруженных в мозге. И все же на реалистических задачах черепаха легко обгоняет зайца.

Кроме того, для решения реалистических задач необходимо, чтобы компьютерная программа обладала доступом к чрезвычайно обширной базе данных. Построение такой базы данных уже само по себе представляет довольно сложную проблему, но она усугубляется ещё одним обстоятельством: каким образом обеспечить доступ к конкретным, зависящим от контекста фрагментам этой базы данных в реальном масштабе времени. По мере того как базы данных становились всё более ёмкими, проблема доступа осложнялась. Исчерпывающий поиск занимал слишком много времени, а эвристические методы не всегда приводили к успеху. Опасения, подобные тем, что высказывал Дрейфус, начали разделять даже некоторые специалисты, работающие в области искусственного интеллекта.

Приблизительно в это время (1980 г.) Джон Сирл высказал принципиально новую критическую концепцию, ставившую под сомнение само фундаментальное предположение классической программы исследований по ИИ, а именно – идею о том, что правильное манипулирование структурированными символами путём рекурсивного применения правил, учитывающих их структуру, может составлять сущность сознательного разума.

Основной аргумент Сирла базировался на мысленном эксперименте, в котором он демонстрирует два очень важных обстоятельства. Во-первых, он описывает МС-машину, которая (как мы должны понимать) реализует функцию, по входу и выходу способную выдержать тест Тьюринга в виде беседы, протекающей исключительно на китайском языке. Во-вторых, внутренняя структура машины такова, что независимо от того, какое поведение она демонстрирует, у наблюдателя не возникает сомнений в том, что ни машина в целом, ни любая её часть не понимают китайского языка. Всё, что она в себе содержит, – это говорящий только по-английски человек, выполняющий записанные в инструкции правила, с помощью которых следует манипулировать символами, входящими и выходящими через окошко для почтовой корреспонденции в двери. Короче говоря, система положительно удовлетворяет тесту Тьюринга, несмотря на то, что не обладает подлинным пониманием китайского языка и реального семантического содержания сообщений (см. статью Дж. Сирла «Разум мозга – компьютерная программа?»).

Отсюда делается общий вывод, что любая система, просто манипулирующая физическими символами согласно чувствительным к структуре правилам, будет в лучшем случае лишь жалкой пародией настоящего сознательного разума, поскольку невозможно породить «реальную семантику», просто крутя ручку «пустого синтаксиса». Здесь следует заметить, что Сирл выдвигает не бихевиористский (не поведенческий) тест на наличие сознания: элементы сознательного разума должны обладать реальным семантическим содержанием.

Возникает соблазн упрекнуть Сирла в том, что его мысленный эксперимент не адекватен, поскольку предлагаемая им система, действующая по типу «кубика-рубика», будет работать до абсурда медленно. Однако Сирл настаивает, что быстродействие в данном случае не играет никакой роли. Думающий медленно всё же думает верно. Всё необходимое для воспроизведения мышления, согласно концепции классического ИИ, по его мнению, присутствует в «китайской комнате».

Статья Сирла вызвала оживлённые отклики специалистов по ИИ, психологов и философов. Однако в общем и целом она была встречена ещё более враждебно, чем книга Дрейфуса. В своей статье, которая одновременно публикуется в этом номере журнала, Сирл приводит ряд критических доводов, высказываемых против его концепции. По нашему мнению, многие из них правомерны, в особенности те, авторы которых жадно «кидаются на приманку», утверждая, что, хотя система, состоящая из комнаты и её содержимого, работает ужасно медленно, она всё же понимает китайский язык.

Нам нравятся эти ответы, но не потому, что мы считаем, будто китайская комната понимает китайский язык. Мы согласны с Сирлом, что она его не понимает. Привлекательность этих аргументов в том, что они отражают отказ воспринять важнейшую третью аксиому в рассуждении Сирла: «Синтаксис сам по себе не составляет семантику и его недостаточно для существования семантики». Возможно, эта аксиома и справедлива, но Сирл не может с полным основанием утверждать, что ему это точно известно. Более того, предположить, что она справедлива, – значит напрашиваться на вопрос о том, состоятельна ли программа исследований классического ИИ, поскольку эта программа базируется на очень интересном предположении, что если нам только удастся привести в движение соответствующим образом структурированный процесс, своеобразный внутренний танец синтаксических элементов, правильно связанный со входами и выходами, то мы можем получить те же состояния и проявления разума, которые присущи человеку.

То, что третья аксиома Сирла действительно напрашивается на этот вопрос, становится очевидно, когда мы непосредственно сопоставляем её с его же первым выводом: «Программы не являются сущностью разума и их наличия не достаточно для наличия разума». Не трудно видеть, что его третья аксиома уже несёт в себе 90% почти идентичного ей заключения. Вот почему мысленный эксперимент Сирла специально придуман для того, чтобы подкрепить третью аксиому. В этом вся суть китайской комнаты.

Хотя пример с китайской комнатой делает аксиому 3 привлекательной для непосвящённого, мы не думаем, что он доказывает справедливость этой аксиомы, и чтобы продемонстрировать несостоятельность этого примера, мы предлагаем в качестве иллюстрации свой параллельный пример. Часто один удачный пример, опровергающий оспариваемое утверждение, значительно лучше проясняет ситуацию, чем целая книга, полная логического жонглирования.

В истории науки было много примеров скепсиса, подобного тому, который мы видим в рассуждениях Сирла. В XVIII в. ирландский епископ Джордж Беркли считал немыслимым, чтобы волны сжатия в воздухе сами по себе могли быть сущностью звуковых явлений или фактором, достаточным для их существования. Английский поэт и художник Уильям Блейк и немецкий поэт-естествоиспытатель Иоганн Гёте считали немыслимым, чтобы маленькие частички материи сами по себе могли быть сущностью или фактором, достаточным для объективного существования света. Даже в нынешнем столетии находились люди, которые не могли себе вообразить, чтобы неодушевлённая материя сама по себе, независимо от того, насколько сложна её организация, могла быть органической сущностью или достаточным условием жизни. Совершенно очевидно то, что люди могут или не могут себе представить, зачастую никак не связано с тем, что на самом деле существует или не существует в действительности. Это справедливо, даже когда речь идёт о людях с очень высоким уровнем интеллекта.

Чтобы увидеть, каким образом эти исторические уроки можно применить к рассуждениям Сирла, применим искусственно придуманную параллель к его логике и подкрепим эту параллель мысленным экспериментом.

Аксиома 1. Электричество и магнетизм – это физические силы.

Аксиома 2. Существенное свойство света – это свечение.

Аксиома 3. Силы сами по себе не являются сущностью эффекта свечения и не достаточны для его наличия.

Заключение 1. Электричество и магнетизм не являются сущностью света и не достаточны для его наличия.

Предположим, что это рассуждение было опубликовано вскоре после того, как Джеймс К. Максвелл в 1864 г. высказал предположение, что свет и электромагнитные волны идентичны, но до того как в мире были полностью осознаны систематические параллели между свойствами света и свойствами электромагнитных волн. Приведённое выше логическое рассуждение могло показаться убедительным возражением против смелой гипотезы Максвелла, в особенности если бы оно сопровождалось следующим комментарием в поддержку аксиомы 3.

Колебания электромагнитных сил представляют собой свет, хотя магнит, который перемещает человек, не производит никакого свечения. Аналогично манипулирование символами в соответствии с определёнными правилами может представлять собой разум, хотя у основанной на применении правил системы, находящейся в «китайской комнате» Дж. Сирла, настоящее понимание как будто отсутствует.

 

«Рассмотрим тёмную комнату, в которой находится человек, держащий в руках постоянный магнит или заряженный предмет. Если человек начнёт перемешать магнит вверх-вниз, то, согласно теории Максвелла об искусственном освещении (ИО), от магнита будет исходить распространяющаяся сфера электромагнитных волн и в комнате станет светлее. Но, как хорошо известно всем, кто пробовал играть с магнитами или заряженными шарами, их силы (а если на то пошло, то и любые другие силы), даже когда эти объекты приходят в движение, не создают никакого свечения. Поэтому представляется немыслимым, чтобы мы могли добиться реального эффекта свечения просто за счёт манипулирования силами!»

Что же мог ответить Максвелл, если бы ему был брошей этот вызов?

Во-первых, он, возможно, стал бы настаивать на том, что эксперимент со «светящейся комнатой» вводит нас в заблуждение относительно свойств видимого света, потому что частота колебаний магнита крайне мала, меньше, чем нужно, приблизительно в 1015 раз. На это может последовать нетерпеливый ответ, что частота здесь не играет никакой роли, что комната с колеблющимся магнитом уже содержит всё необходимое для проявления эффекта свечения в полном соответствии с теорией самого Максвелла.

В свою очередь Максвелл мог бы «проглотить приманку», заявив совершенно обоснованно, что комната уже полна свечения, но природа и сила этого свечения таковы, что человек не способен его видеть. (Из-за низкой частоты, с которой человек двигает магнитом, длина порождаемых электромагнитных волн слишком велика, а интенсивность слишком мала, чтобы глаз человека мог на них среагировать.) Однако, учитывая уровень понимания этих явлений в рассматриваемый период времени (60-е годы прошлого века), такое объяснение, вероятно, вызвало бы смех и издевательские реплики. «Светящаяся комната! Но позвольте, мистер Максвелл, там же совершенно темно!»

Итак, мы видим, что бедному Максвеллу приходится туго. Всё, что он может сделать, это настаивать на следующих трёх положениях. Во-первых, аксиома 3 в приведённом выше рассуждении не верна. В самом деле, несмотря на то, что интуитивно она выглядит достаточно правдоподобной, по её поводу у нас невольно возникает вопрос. Во-вторых, эксперимент со светящейся комнатой не демонстрирует нам ничего интересного относительно физической природы света. И в-третьих, чтобы на самом деле решить проблему света и возможности искусственного свечения, нам необходима программа исследований, которая позволит установить, действительно ли при соответствующих условиях поведение электромагнитных волн полностью идентично поведению света.

Такой же ответ должен дать Классический искусственный интеллект на рассуждение Сирла. Хотя китайская комната Сирла и может показаться «в семантическом смысле тёмной», у него нет достаточных оснований настаивать, что совершаемое по определённым правилам манипулирование символами никогда не сможет породить семантических явлений, в особенности если учесть, что люди ещё плохо информированы и ограничены лишь пониманием на уровне здравого смысла тех семантических и мыслительных явлений, которые нуждаются в объяснении. Вместо того чтобы воспользоваться пониманием этих вещей, Сирл в своих рассуждениях свободно пользуется отсутствием у людей такого понимания.

Высказав свои критические замечания по поводу рассуждений Сирла, вернёмся к вопросу о том, имеет ли программа классического ИИ реальный шанс решить проблему сознательного разума и создать мыслящую машину. Мы считаем, что перспективы здесь не блестящие, однако наше мнение основано на причинах, в корне отличающихся от тех аргументов, которыми пользуется Сирл. Мы основываемся на конкретных неудачах исследовательской программы классического ИИ и на ряде уроков, преподанных нам биологическим мозгом на примере нового класса вычислительных моделей, в которых воплощены некоторые свойства его структуры. Мы уже упоминали о неудачах классического ИИ при решении тех задач, которые быстро и эффективно решаются мозгом. Учёные постепенно приходят к общему мнению о том, что эти неудачи объясняются свойствами функциональной архитектуры МС-машин, которая просто непригодна дли решении стоящих перед ней сложных задач.

Что нам нужно знать, так это каким образом мозг достигает эффекта мышления? Обратное конструирование является широко распространённым приёмом в технике. Когда в пропажу поступает какое-то новое техническое устройство, конкуренты выясняют, каким образом оно работает, разбирая его на части и пытаясь угадать принцип, на котором оно основано. В случае мозга реализация такого подхода оказывается необычайно трудной, поскольку мозг представляет собой самую сложную вещь на планете. Тем не менее нейрофизиологам удалось раскрыть многие свойства мозга на различных структурных уровнях. Три анатомические особенности принципиально отличают его от архитектуры традиционных электронных компьютеров.

Во-первых, нервная система – это параллельная машина, в том смысле, что сигналы обрабатываются одновременно на миллионах различных путей. Например, сетчатка глаза передаёт сложный входной сигнал мозгу не порциями по 8,16 или 32 элемента, как настольный компьютер, а в виде сигнала, состоящего почти из миллиона отдельных элементов, прибывающих одновременно к окончанию зрительного нерва (наружному коленчатому телу), после чего они также одновременно, в один приём, обрабатываются мозгом. Во-вторых, элементарное «процессорное устройство» мозга, нейрон, отличается относительной простотой. Кроме того, его ответ на входной сигнал – аналоговый, а не цифровой, в том смысле, что частота выходного сигнала изменяется непрерывным образом в зависимости от входных сигналов. В-третьих, в мозге, кроме аксонов, ведущих от одной группы нейронов к другой, мы часто находим аксоны, ведущие в обратном направлении. Эти возвращающиеся отростки позволяют мозгу модулировать характер обработки сенсорной информации. Ещё важнее то обстоятельство, что благодаря их существованию мозг является подлинно динамической системой, у которой непрерывно поддерживаемое поведение отличается как очень высокой сложностью, так и относительной независимостью от периферийных стимулов.

Нейронные сети моделируют главное свойство микроструктуры мозга. В этой трёхслойной сети входные нейроны (слева внизу) обрабатывают конфигурацию активных сигналов (справа внизу) и передают их по взвешенным связям скрытому слою. Элементы скрытого слоя суммируют свои многочисленные входы, образуя новую конфигурацию сигналов. Она передаётся внешнему слою, выполняющему дальнейшие преобразования. В целом сеть преобразует любой входной набор сигналов в соответствующий выход, в зависимости от расположения и сравнительной силы связей между нейронами.

 

Полезную роль в изучении механизмов работы реальных нейронных сетей и вычислительных свойств параллельных архитектур в значительной мере сыграли упрощённые модели сетей. Рассмотрим, например, трёхслойную модель, состоящую из нейроноподобных элементов, имеющих аксоноподобные связи с элементами следующего уровня. Входной стимул достигает порога активации данного входного элемента, который посылает сигнал пропорциональной силы по своему «аксону» к многочисленным «синаптическим» окончаниям элементов скрытого слоя. Общий эффект заключается в том, что та или иная конфигурация активирующих сигналов на множестве входных элементов порождает определённую конфигурацию сигналов на множестве скрытых элементов.

То же самое можно сказать и о выходных элементах. Аналогичным образом конфигурация активирующих сигналов на срезе скрытого слоя приводит к определённой картине активации на срезе выходных элементов. Подводя итог, можно сказать, что рассматриваемая сеть является устройством для преобразования любого большого количества возможных входных векторов (конфигураций активирующих сигналов) в однозначно соответствующий ему выходной вектор. Это устройство предназначено для вычисления специфической функции. То, какую именно функцию оно вычисляет, зависит от глобальной конфигурации синаптической весовой структуры.

Существуют разнообразные процедуры для подбора весов, благодаря которым можно сделать сеть, способную вычислить почти любую функцию (т. е. любое преобразование между векторами). Фактически в сети можно реализовать функцию, которую даже нельзя сформулировать, достаточно лишь дать ей набор примеров, показывающих, какие пары входа и выхода мы хотели бы иметь. Этот процесс, называемый «обучением сети», осуществляется путём последовательного подбора весов, присваиваемых связям, который продолжается до тех пор, пока сеть не начнёт выполнять желаемые преобразования с входом, чтобы получить нужный выход.

Хотя эта модель сети чрезвычайно упрощает структуру мозга, она всё же иллюстрирует несколько важных аспектов. Во-первых, параллельная архитектура обеспечивает колоссальное преимущество в быстродействии по сравнению с традиционным компьютером, поскольку многочисленные синапсы на каждом уровне выполняют множество мелких вычислительных операций одновременно, вместо того чтобы действовать в очень трудоёмком последовательном режиме. Это преимущество становится всё более значительным, по мере того как возрастает количество нейронов на каждом уровне. Поразительно, но скорость обработки информации, совершенно не зависит ни от числа элементов, участвующих в процессе на каждом уровне, ни от сложности функции, которую они вычисляют. Каждый уровень может иметь четыре элемента или сотню миллионов; конфигурация синаптических весов может вычислять простые одноразрядные суммы или решать дифференциальные уравнения второго порядка. Это не имеет значения. Время вычислений будет абсолютно одним и тем же.

Во-вторых, параллельный характер системы делает её нечувствительной к мелким ошибкам и придаёт ей функциональную устойчивость; потеря нескольких связей, даже заметною их количества, оказывает пренебрежимо малое влияние на общий ход преобразования, выполняемого оставшейся частью сети.

В-третьих, параллельная система запоминает большое количество информации в распределённом виде, при этом обеспечивается доступ к любому фрагменту этой информации за время, измеряющееся несколькими миллисекундами. Информация хранится в виде определённых конфигураций весов отдельных синаптических связей, сформировавшихся в процессе предшествовавшего обучения. Нужная информация «высвобождается» по мере того, как входной вектор проходит через (и преобразуется) эту конфигурацию связей.

Параллельная обработка данных не является идеальным средством для всех видов вычислений. При решении задач с небольшим входным вектором, но требующих многих миллионов быстро повторяющихся рекурсивных вычислений, мозг оказывается совершенно беспомощным, в то время как классические МС-машины демонстрируют свои самые лучшие возможности. Это очень большой и важный класс вычислений, так что классические машины будут всегда нужны и даже необходимы. Однако существует не менее широкий класс вычислений, для которых архитектура мозга представляет собой наилучшее техническое решение. Это главным образом те вычисления, с которыми обычно сталкиваются живые организмы: распознавание контуров хищника в «шумной» среде; мгновенное вспоминание правильной реакции на его пристальный взгляд, способ бегства при его приближении или защиты при его нападении; проведение различий между съедобными и несъедобными вещами, между половыми партнёрами и другими животными; выбор поведения в сложной и постоянно изменяющейся физической или социальной среде; и т. д.

Наконец, очень важно заметить, что описанная параллельная система не манипулирует символами в соответствии со структурными правилами. Скорее манипулирование символами является лишь одним из многих других «интеллектуальных» навыков, которым сеть может научиться или не научиться. Управляемое правилами манипулирование символами не является основным способом функционирования сети. Рассуждение Сирла направлено против управляемых правилами МС-машин; системы преобразования векторов того типа, который мы описали, таким образом, выпадают из сферы применимости его аргумента с китайской комнатой, даже если бы он был состоятелен, в чем мы имеем другие, независимые причины сомневаться.

Сирлу известно о параллельных процессорах, но, по его мнению, они будут также лишены реального семантического содержания. Чтобы проиллюстрировать их неизбежную неполноценность в этом отношении, он описывает второй мысленный эксперимент, на сей раз с китайским спортивным залом, который наполнен людьми, организованным в параллельную сеть. Дальнейший ход его рассуждений аналогичен рассуждениям в случае с китайской комнатой.

На наш взгляд, этот второй пример не так удачен и убедителен, как первый. Прежде всего то обстоятельство, что ни один элемент в системе не понимает китайского языка, не играет никакой роли, потому что то же самое справедливо и по отношению к нервной системе человека: ни один нейрон моего мозга не понимает английского языка, хотя мозг как целое понимает. Далее Сирл не упоминает о том, что его модель (по одному человеку на каждый нейрон плюс по быстроногому мальчишке на каждую синаптическую связь) потребовала бы по крайней мере 1014 человек, так как человеческий мозг содержит 1011 нейронов, каждый из которых имеет в среднем 103 связей. Таким образом, его система потребует населения 10000 миров, таких как наша Земля. Очевидно, что спортивный зал далеко не в состоянии вместить более или менее адекватную модель.

С другой стороны, если такую систему все же удалось бы собрать, в соответствующих космических масштабах, со всеми точно смоделированными связями, у нас получился бы огромный, медленный, странной конструкции, но все же функционирующий мозг. В этом случае, конечно, естественно ожидать, что при правильном входе он будет мыслить, а не наоборот, что он на это не способен. Нельзя гарантировать, что работа такой системы будет представлять собой настоящее мышление, поскольку теория векторной обработки может неадекватно отражать работу мозга. Но точно так же у нас нет никакой априорной гарантии, что она не будет мыслить. Сирл ещё раз ошибочно отождествляет сегодняшние пределы своего собственного (или читательского) воображения с пределами объективной реальности.

Нервная система охватывает много масштабов организации, от молекул нейромедиаторов (внизу) до всего головного и спинного мозга. На промежуточных уровнях находятся отдельные нейроны и нейронные цепи, подобные тем, что реализуют избирательность восприятия зрительных стимулов (в центре), и системы, состоящие из многих цепей, подобных тем, что обслуживают функции речи (справа вверху). Только путём исследований можно установить, насколько близко искусственная система способна воспроизводить биологические системы, обладающие разумом.

 

Мозг является своеобразным компьютером, хотя большинство его свойств пока остаётся непознанным. Охарактеризовать мозг как компьютер далеко не просто, и такие попытки не следует считать излишней вольностью. Мозг действительно вычисляет функции, но не такие, как в прикладных задачах, решаемых классическим искусственным интеллектом. Когда мы говорим о машине как о компьютере, мы не имеем в виду последовательный цифровой компьютер, который нужно запрограммировать и которому свойственно чёткое разделение на программную часть и аппаратную; мы не имеем также в виду, что этот компьютер манипулирует символами или следует определённым правилам. Мозг – это компьютер принципиально другого вида.

Каким образом мозг улавливает смысловое содержание информации, пока не известно, однако ясно, что проблема эта выходит далеко за рамки лингвистики и не ограничивается человеком как видом. Маленькая кучка свежей земли означает, как для человека, так и для койота, что где-то поблизости находится суслик; эхо с определёнными спектральными характеристиками означает для летучей мыши присутствие мотылька. Чтобы разработать теорию формирования смыслового содержания, мы должны больше знать о том, как нейроны кодируют и преобразуют сенсорные сигналы, о нейронной основе памяти, об обучении и эмоциях и о связи между этими факторами и моторной системой. Основанная на нейрофизиологии теория понимания смысла может потребовать даже наших интуитивных представлений, которые сейчас кажутся нам такими незыблемыми и которыми так свободно пользуется Сирл в своих рассуждениях. Подобные пересмотры – не редкость в истории науки.

Способна ли наука создать искусственный интеллект, воспользовавшись тем, что известно о нервной системе? Мы не видим на этом пути принципиальных препятствий. Сирл будто бы соглашается, но с оговоркой: «Любая другая система, способная порождать разум, должна обладать каузальными свойствами (по крайне мере), эквивалентными соответствующим свойствам мозга». В завершение статьи мы и рассмотрим это утверждение. Полагаем, что Сирл не утверждает, будто успешная система искусственного интеллекта должна непременно обладать всеми каузальными свойствами мозга, такими как способность чувствовать запах гниющего, способность быть носителем вирусов, способность окрашиваться в жёлтый цвет под действием пероксидазы хрена обыкновенного и т. д. Требовать полного соответствия будет все равно, что требовать от искусственного летательного аппарата способности нести яйца.

Вероятно, он имел в виду лишь требование, чтобы искусственный разум обладал всеми каузальными свойствами, относящимися, как он выразился, к сознательному разуму. Однако какими именно? И вот мы опять возвращаемся к спору о том, что относится к сознательному разуму, а что не относится. Здесь как раз самое место поспорить, однако истину в данном случае следует выяснять эмпирическим путём – попробовать и посмотреть, что получится. Поскольку нам так мало известно о том, в чем именно состоит процесс мышления и семантика, то всякая уверенность по поводу того, какие свойства здесь существенны, была бы преждевременной. Сирл несколько раз намекает, что каждый уровень, включая биохимический, должен быть представлен в любой машине, претендующей на искусственный интеллект. Очевидно, это слишком сильное требование. Искусственный мозг может и не пользуясь биохимическими механизмами, достичь того же эффекта.

Эта возможность была продемонстрирована в исследованиях К. Мида в Калифорнийском технологическом институте. Мид и его коллеги воспользовались аналоговыми микроэлектронными устройствами для создания искусственной сетчатки и искусственной улитки уха. (У животных сетчатка и улитка не являются просто преобразователями: в обеих системах происходит сложная параллельная обработка данных.) Эти устройства уже не простые модели в миникомпьютере, над которым посмеивается Сирл; они представляют собой реальные элементы обработки информации, реагирующие в реальное время на реальные сигналы: свет – в случае сетчатки и звук – в случае улитки уха. Схемы устройств основаны на известных анатомических и физиологических свойствах сетчатки кошки и ушной улитки сипухи, и их выход чрезвычайно близок к известным выходам органов, которые они моделируют.

В этих микросхемах не используются никакие нейромедиаторы, следовательно, нейромедиаторы, судя по всему, не являются необходимыми для достижения желаемых результатов. Конечно, мы не можем сказать, что искусственная сетчатка видит что-то, поскольку её выход не поступает на искусственный таламус или кору мозга и т. д. Возможно ли по программе Мила построить целый искусственный мозг, пока не известно, однако в настоящее время у нас нет свидетельств, что отсутствие в системе биохимических механизмов делает этот подход нереалистичным.

Так же как и Сирл, мы отвергаем тест Тьюринга как достаточный критерий наличия сознательного разума. На одном уровне основания для этого у нас сходные: мы согласны, что очень важно, каким образом реализуется функция, определённая по входу-выходу; важно, чтобы в машине происходили правильные процессы. На другом уровне мы руководствуемся совершенно иными соображениями. Свою позицию относительно присутствия или отсутствия семантического содержания Сирл основывает на интуитивных представлениях здравого смысла. Наша точка зрения основана на конкретных неудачах классических МС-машин и конкретных достоинствах машин, архитектура которых ближе к устройству мозга. Сопоставление этих различных типов машин показывает, что одни вычислительные стратегии имеют огромное и решающее преимущество над другими в том, что касается типичных задач умственное деятельности. Эти преимущества, установленные эмпирически, не вызывают никаких сомнений. Очевидно, мозг систематически пользуется этими вычислительными преимуществами. Однако он совершенно не обязательно является единственной физической системой, способной ими воспользоваться. Идея создания искусственного интеллекта в небиологической, но существенно параллельной машине остаётся очень заманчивой и в достаточной мере перспективной.






www.etheroneph.com

Facebook

ВКонтакте