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

Используемый во фламандских карильонах программатор в 1805 году навел мастера-ткача Жозефа Жаккара на мысль о конструкции автоматизированного станка, способного ткать узорчатое полотнище. С тех пор подобную ткань называют жаккардом. Ткацкий станок сочетал в себе два управляющих устройства – основное, в нем, как в карильоне, программа «записывалась» на барабан, а в дополнительном, обеспечивавшим разнообразие узоров, программы записывались на изобретенные Жаккаром сменные дощечки с отверстиями, похожие на перфокарты.

Чарльз Бэббидж – автор идеи автоматизации вычислений

Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1791–1871) перенес идею программного управления на механизацию вычислений, в этом его величайшая заслуга. Он начал с первой из двух созданных им Разностных машин (Differential Engine), реализующей всего один алгоритм расчета, но, не закончив ее, пришел к выводу, что вычислительная машина должна быть более универсальной, то есть со сменной программой. В поисках решения для записи программы он обратился к перфокартам, известным ему по машине Жаккара, но этого оказалось мало, нужно было еще каким-то образом адаптировать собственно процедуру расчета к выполнению ее на машине. На выручку пришла разработанная его современником, математиком и инженером Гаспаром де Прони (1755–1839) система распределения труда в ручных расчетных процедурах. Потребность в создании такой системы возникла, когда император Наполеон наметил переход на метрическую систему и поручил барону де Прони возглавить эту работу. Барон, предвидя необходимость выполнения огромного количества вычислений, нашел способ ускорения этого процесса посредством распределения операций между большим числом исполнителей, разделенных на три квалификационных уровня. Высшую ступень в этой иерархии занимали несколько выдающихся математиков, среди которых были Лежандр и Карно, они готовили, как бы мы сказали, математическое обеспечение. На втором уровне стояли образованные «технологи», которые организовывали процесс вычислительных работ. Последними в этой структуре были вычислители (computers), их квалификационный максимум – умение складывать и вычитать. Обычно это были девушки, которым революция позволила выбраться из социальных низов. Заслуга де Прони в том, что он нашел алгоритмический и технологический подходы для сведения сложных вычислений к простейшим операциям, не требующим от их исполнителей творческого подхода.

Знакомство с работами Жаккара и де Прони подтолкнуло Чарльза Беббиджа на создание Аналитической машины. У Жаккара он позаимствовал программное управление, а у де Прони – разделение сложных вычислений на элементарные операции. Но, как говорят, непосредственным импульсом к конструированию новой машины оказался проигрыш партии Механическому шахматному автомату, названному Турком. С этим Турком его создатель Вольфганг фон Кемпелен (Wolfgang Kempelen,1734–1804), а после его смерти новые владельцы, разъезжали по всему миру до тех пор пока лже-автомат не вышел из строя. Секрет Турка раскрылся только через сто лет в 1947 году, когда его останки нашли в одном из американских музеев. Ни каких чудес, оказалась, что внутри куклы сидел скрытый системой зеркал человек, перемещавший фигуры с помощью системы рычагов.

Аналитическая машина в силу ее сложности никогда не была построена, лишь через несколько десятилетий сыну Бэббиджа после его смерти удалось реконструировать отдельный фрагмент. Но тем не менее в среде современников Бэббиджа появились странные предположения о ее разумности. Сам создатель Аналитической машины, конечно же, в них не верил, но и не спешил рассеивать заблуждения по весьма понятной причине – ему нужны были средства на окончание работы, а разговоры о мыслительных возможностях его творения будоражили умы, чем немало способствовали получению денег. Внушение власть имущим веры в возможность создания чудо-машины часто способствует получению инвестиций, этот прием применяли многократно особенно, начиная с 1956 года, некоторыми он используется и сейчас. Однако у Бэббиджа было двое верных последователей. Луиджи Менабреа, итальянский офицер, в последующем политик (Luigi Menabrea, 1809–1896), составивший конспект лекций, прочитанных мэтром в Турине и таким образом сохранивший для потомков труды своего учителя. Леди Августа Лавлейс (Augusta Lovelace, 1815–1852), стала автором комментариев к этому конспекту. Оба глубоко понимали суть проблемы и противодействовали попыткам наделить Аналитическую машину какими-то либо элементами сознания. Менабреа, как инженер, к тому же не связанный обязательствами перед британцами, был более категоричен в своем отрицании всяких праздных размышлений относительно разумности машины, а вот леди Августе, как члену высшего общества, куда входил и сам Бэббидж, было сложнее отстаивать свою позицию, не навредив учителю. Она допускала, например, гипотетическую возможность сочинения машиной музыки, но только в том случае, если ей будут заданы соответствующие правила. Квинтэссенцией же ее отношения к машине служат слова: «Аналитическая машина не претендует на обладание способностью создавать что-то действительно новое. Машина может выполнить лишь то, что мы умеем ей предписать. Она способна сделать формальный анализ, но не может сделать из него выводы и предсказания». Удивительно как точно и прозорливо совсем молодая женщина, не имевшая формального образования, смогла сформулировать истину, о которой не следует забывать и тем, кто пытается насаждать мысли о разумности AI в наше время.

Электроника и первые компьютеры

Аналитическая машина Беббиджа стала венцом применения механики для вычислений, за последующие сто лет ничего сравнимого сделано не было, они отмечены лишь массовым производством простых счетных устройств и табуляторов. Радикальные изменения, ставшие техническими предпосылками к созданию AI, начались в период с 1930 по 1950 год, когда произошел настоящий взрыв достижений в самых разных областях науки и технологий, от микробиологии до ядерной физики, от телевидения до авиационно-космической отрасли. Успехи в электронике способствовавшие созданию материальной базы для будущих компьютеров.

В первую очередь следует назвать изобретение электронных ламп-триодов с тремя электродами. Напряжение подавалось на два – анод и катод, а управление силой тока осуществлялось изменением напряжения на размещенном между ними третьем – сетке. Управляющий сигнал на сетке позволял варьировать поток электронов между анодом и катодом. Конструктивно на одной лампе, скомпонованной из двух триодов (двойном триоде) можно собрать двухпозиционное электронное устройство – триггер (flip-flop), способное хранить 1 бит данных. Из триггеров собирают регистры, хранящие машинное слово и выполняющие различные виды работ с двоичными числами. Регистры были и остаются основой архитектуры с хранимой в памяти программой.

Не будь компьютеров, никакого AI не могло бы быть и в помине. Трудно представить, но самые первые компьютеры к науке не имели прямого отношения, они были в чистом виде плодом инженерной мысли, строились на основе эмпирических представлений, без какого-либо теоретического обоснования. Теория к ним была несколько искусственно подверстана позже, она ассоциируеться с двумя именами – Алана Тьюринга и Джона фон Неймана, однако их роль и место в истории компьютеров не столь очевидны и значимы, как их обычно представляют. Как математик, Тьюринг вошел в историю тем, что смог справиться с проблемой разрешимости (Entscheidungsproblem), поставленной в 1900 году Давидом Гильбертом. Свои изыскания он изложил в статье «О вычислимых числах, применительно к проблеме разрешимости» (On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem), опубликованной в 1936 году. Для доказательства Тьюринг использовал изобретенный им виртуальный инструмент – гипотетическую машину, более известную как «универсальная машина Тьюринга» (Universal Turing Machine, UTM). Годы спустя ее стали называть «a-machine» (automatic machine), потому что через 12 лет он описал еще одну гипотетическую машину «b-machine». UTM оказалась связанной с компьютингом благодаря одному удачному, если не сказать фантастически удачному обстоятельству. Так случилось, что в июне 1937 года во время стажировки в Принстонском университете Тьюринг получил возможность пообщаться с Джоном фон Нейманом и изложить ему свои взгляды на UTM. Это обстоятельство подтверждает рекомендательное письмо Тьюрингу, подписанное фон Нейманом, где признанный ученый дал высокую оценку молодому аспиранту.