Размышления о думающих машинах. Тьюринг. Компьютерное исчисление - Коллектив авторов (полная версия книги TXT) 📗
put "Привет, Тьюринг!", при ее выполнении мы получаем:
Привет, Тьюринг!
В ту эпоху в разработке компьютеров фундаментальной проблемой стала система памяти. Любопытно, что мысль о необходимости основной памяти для временного хранения программы была высказана Тьюрингом еще в 1936 году, и память была одним из элементов машины Тьюринга. Идея использования для памяти электронно-лучевой трубки принадлежала Уильямсу, эксперту по радарам, обратившемуся после войны к компьютерным разработкам. Так родилась трубка Уильямса, представлявшая собой первую в мире систему основной памяти, эквивалента сегодняшнего ОЗУ Электронно-лучевая трубка хранила на экране знаки 0 и 1 в виде точек и вертикальных тире соответственно. Устройство памяти Уильямса использовалось на компьютерах Манчестерского университета и максимально могло хранить 1024 бита, или 128 байт (байт — последовательность из 8 бит). Эта система хранения была дополнена магнитным барабаном, который, как и жесткий диск сегодня, выполнял функции вспомогательной памяти.
Еще одной интересной идеей, воплощенной в этих компьютерах, была запись команд в виде двоичного кода. Например, 1001 могло означать «умножение», в то время как 1011 означает в двоичной системе число 19. Таким образом, команды и числа отличались только своим использованием в компьютере. В 1950 году был опубликован «Учебник по программированию» для пользователей Manchester Mark I. Этот компьютер имел также коммерческую версию Ferranti Mark I, включавшую систему программирования, разработанную Тьюрингом. Несколько образцов было продано в Соединенном Королевстве, а также в Канаде, Нидерландах, Италии. Компьютер использовали для решения разнообразных задач в промышленности, кристаллографии, шахматах и др.
Глава 4
Создание думающих машин
С древности все цивилизации старались создать машины и инструменты, позволявшие уменьшить человеческий труд. Со временем машины становились все сложнее и в конце концов полностью изменили социально- экономические связи между людьми. Изобретение компьютера открыло новые возможности, среди которых — создание искусственного интеллекта.
Но какие задачи этот интеллект может выполнять?
Работа Тьюринга в Манчестерском университете является самым продуктивным этапом его жизни. Там он вернулся к вопросам, которые волновали его со времен Кембриджа. Именно в Манчестере Майкл Полани (1891-1976) — необыкновенная личность с широким кругом интересов, исследователь химии и философ — вдохновил Тьюринга на возвращение к работе о разумной машине. Его целью стало создание компьютера, который мог бы играть в шахматы, доказывать математическую теорему, переводить текст с одного языка на другой, другими словами, выполнять задачи, для решения которых человек использует свой разум. В 1950 году Тьюринг опубликовал работу «Вычислительные машины и разум» (Computing machinery and intelligence), описав в ней испытание, известное сегодня как тест Тьюринга, благодаря которому зародилось новое, необыкновенно интересное понятие искусственного интеллекта (ИИ, англ. Artificial Intelligence, АГ). Однако выражение искусственный интеллект тогда не использовалось, впервые его употребил в 1956 году американский информатик Джон Маккарти (1927- 2011) на конференции в Дартмутском колледже (США), посвященной компьютерному моделированию поведения человека.
Тьюринг рассматривал возможность разработки «умной машины», то есть компьютера, который обладал бы ИИ. С исследовательской целью ученый запрограммировал компьютер MADAM на написание любовных писем. К своему удивлению, он получил следующий текст:
Darling Sweetheart,
You are my avid fellow feeling.
My affection curiously clings to your passionate wish.
My liking yearns to your heart.
You are my wistful sympathy, my tender liking.
Yours beautifully,
MUC (Manchester University Computer)
Дорогой возлюбленный,
Ты мое постоянное жаждущее чувство.
Моя привязанность необыкновенно соединяется с твоим страстным желанием.
Мое желание мечтает о твоем сердце.
Ты моя мечта о сочувствии, мое нежное желание. Прекрасно твой,
КМУ (компьютер Манчестерского университета).
ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ МОЗГ МАШИНОЙ ТЬЮРИНГА?
В 1950-е годы экспериментальные достижения биологии позволили ученым создать модель человеческого мозга, что решающим образом повлияло на подход Тьюринга к проблеме искусственного интеллекта. Его целью было объяснить понятие, которое сегодня когнитивные науки — логика, лингвистика, психология и нейронаука — определяют как ум. Это понятие включает разные аспекты работы мозга: от памяти и когнитивных способностей до умения объединять информацию, рассуждать и приходить к умозаключениям.
Благодаря работе Сантьяго Рамон-и-Кахаля (1852-1934) в середине XX века стало известно, что нейрон — функциональная единица мозга. С другой стороны, исследования, проведенные в течение второй половины XIX века Полем Брока (1824-1880), доказывали, что функции мозга соотносятся с его разными долями. Также было известно, что сигналы, передающиеся нейронами, соответствуют математической модели Ходжкина — Хаксли.
Компьютер можно назвать мыслящим, если ему удастся обмануть человека, заставив его поверить, что он не компьютер, а человек.
Алан Тьюринг
Эти находки привели Тьюринга к мысли, что мозг человека должен функционировать подобным образом — как компьютер, или, другими словами, как универсальная машина Тьюринга, при этом новорожденного ученый представлял как «дезорганизованную машину». Постепенно человек вырастает, и его мозг медленно организуется, учится, превращаясь ко взрослому возрасту в «универсальную машину». На основе этих догадок появилась искусственная модель нейрона, которой Тьюринг дал название дезорганизованная машина типа В. Этот класс нейронов можно тренировать, то есть цепь, составленную из нейронов такого типа, можно научить распознавать объекты, буквы, числа и так далее. С другой стороны, имелись и другие цепи искусственных нейронов, которые ученый называл дезорганизованной машиной типа А. Эти нейроны нельзя тренировать и невозможно научить, так как в соединениях между ними отсутствует модификатор связи.
Точка зрения Тьюринга на работу мозга в целом совпадала с идеями нейрофизиолога и кибернетика Уоррена Маккалока (1898-1969), а также логика и специалиста по когнитивной психологии Уолтера Питтса (1923-1969), которые в 1943 году представили модель искусственного нейрона, названную моделью Маккалока — Питтса. Она доказывала, что клетки, в особенности нейроны мозга, могут выполнять булевы операции, например вести себя как операторы И, ИЛИ и другие, — так же как и машины Тьюринга.
Описания настоящих моделей нейронов Тьюринга, Маккалока и Питтса стали предвестниками субсимвольного подхода к созданию ИИ. Согласно этой концепции, любой аспект ума или поведения человека и животных возникает, является следствием или объясняется взаимным соединением нейронов в нейронную сеть или цепь. Сегодня на основе субсимвольного подхода разрабатываются и программируются цепи искусственных нейронов — искусственные нейронные сети. В повседневной жизни эти сети широко используются, например при оптическом распознавании символов (OCR), номерных знаков автомобилей на парковках, сканировании, оптимизации расписаний, прогнозе изменения цен и кредитных рисков, распознавании данных на электроэнцефалограмме человека, классификации сигналов радара, разработке «умного» оружия и так далее.
ПОСТРОИТЬ КОМПЬЮТЕР ИЗ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОНОВ
