Белые пятна искусственного интеллекта
- -
- 100%
- +
В появлении и развитии технологии ИИ важнейшую роль сыграла метрология. На стыке XIX-XX вв. остро встала необходимость создания универсальной международной системы мер и весов. Это диктовалось в первую очередь становлением машинно-индустриальной технологии, международным разделением труда, мировой торговли. В решении этой проблемы главную роль и сыграла метрология, попутно создавая и единый цифровой символический язык ИИ.
Метрология (греч. metron – мера и logos – учение) – наука об измерениях материального мира и методах достижения их точности, единства. В метрологии важно извлекать с заданной пунктуальностью количество информации о свойствах родственных объектов; установление единых стандартов, эталонов как исходных для сопоставления похожих объектов. Без стандартизации невозможно ни конвейерное производство, ни мировая валютная система, ни мировая «паутина» – Интернет. В России первый указ о стандартах – калибрах был издан в 1555 году при Иване Грозном. Во времена Петра I стандартизация получила уже широкое распространение. Основоположником российской науки «метрологии» по праву считается Д. И. Менделеев (1834-1907), который в 1892 году стал ученым-хранителем Депо образцовых мер и весов, а с 1893 года – управляющим Главной палаты мер и весов (ныне НИИ метрологии им. Менделеева).
Как складывалась единая мировая система измерений (СИ), которая помогает наукам развиваться, а людям объединяться. В конце XVIII века французские ученые начали работу по формированию метрической системы «на все времена и для всех народов». Для этого они предложили эталонной мерой длины считать одну сорокамиллионную часть меридиана Земли («от Северного полюса вокруг Земного шара до этого же полюса). Того меридиана, что проходит через Париж. Такой единицей стал метр (мера). Из платины в 1791 году был изготовлен как образец, эталон. А чтобы он не потерялся, сделали 31 копию. Россия получила два экземпляра – № 11 и № 28 [3. Т. 6. С. 243]. А в 1983 году метр был уже определен как десятичная длина пути, проходимая светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
Введение эталонной меры длины – метр, было революционным шагом на пути единой системы измерения. Без метра, дециметра, миллиметра не появились бы меры весов: грамм, килограмм, центнер, тонна. К примеру, те же французы предложили в 1795 году единицу массы – грамм, как эквивалент веса одного кубического сантиметра воды (см3). Но в практическом использовании такая единица массы (веса) слишком мала, поэтому стали пользоваться таким измерителем, как килограмм (1000 граммов). В итоге, кг стал основной единицей веса (массы) в десятеричной системе измерения (СИ). Самый первый прототип килограмма был изготовлен в Париже и хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр, близ Парижа. Оригинал сделан из сплава платины и иридия в виде цилиндрической гири. Для других стран были изготовлены копии, которые «грешат» по весу всего в 2×10-9 [14. С. 674].
А как появились измерительные эталоны температур. В 1742 году Андерс Цельсий (1701-1744), известный физик и астроном, предложил считать температурным нулем время закипания воды. А 100 градусов – ее замерзания. Позднее астроном Мортен Штремер, или, как полагают историки, сам Цельсий по предложению Штремера, перевернул температурную шкалу, поставил ее «с головы на ноги», т. е. придал ей тот вид, в каком мы сейчас и используем.
Становление единой системы измерений «всего и вся» заняло столетия.
В 1875 году в Париже была подписана Международная Метрическая конвенция. Страны, которые ее подписали, договорились все измерения производить в определенных эталонных единицах. И чтобы эти физические величины стали действительными, обязательными для всех.
Однако жизнь не стоит на месте и вместе с ней развивается метрология. В 1960 году метрологами была утверждена Международная система единиц, или интернациональная система – СИ. Она вобрала в себя уже значительно больше измерительных единиц по сравнению с 1875 годом. Во второй половине ХХ века нарастали процессы глобализации, развивался мировой технологический комплекс. Все это требовало, чтобы национальные законодательства в сфере метрологии учитывали общие единые стандарты измерения. Поэтому в 1999 году появилось Согласие «О взаимном признании национальных эталонов и сертификатов калибровки и измерений, выдаваемых национальными метрологическими институтами» (CIPM MPA) [20. – 2022. – № 6. – С. 43]. На сентябрь 2023 года на метрическую систему мер перешли все государства, кроме трех: в Азии – Мьянма, в Африке – Либерия и в Америке – США. Конгресс страны еще в 1975 году принял решение о постепенном переходе на метрическую систему, но американцы не особо торопятся. В Национальном институте стандартов этой проблемой к концу XX века занимались два сотрудника, да и то неполный рабочий день. Не по этой ли причине потерпел крушение один из аппаратов, посланных на Марс: система управления в метрических единицах, а команды ей с Земли подавались в английских футах и дюймах [20. С. 48-49].
С появлением технологии ИИ человечество неуклонно движется к созданию единой мировой экономики через Цифровую интеллектуальную технологическую революцию. Эта технология, вставшая над технологией индустрии, не отменяет последнюю, а в разы увеличивает в ней производительность труда. Того труда, который создал и развил машинную технологию, которая в свою очередь, родилась на базе сельскохозяйственной технологии, увеличив производительность труда земледельца и животновода. Другими словами, вся технология XXI века по производству жизненных благ человеку, его жизнеобеспечению, представляет собой многослойный «пирог»: аграрная, над ней промышленная и венчает эту «пирамиду» сегодня – научно-техническая технология, перерастающая в … интеллектуальную.
Современная роботизированная «очеловеченная» технология требует все новых и все более точных цифровых математических измерений, все большего внимания к физико-математическим дисциплинам. А в этой связи напрашивается вопрос: «Каковы особенности искусственного интеллекта по сравнению с «искусственными ногами» – техническими средствами передвижения, «искусственными руками» – автоматами и механизмами? В чем его преимущество и …коварство?
Без математической науки и метрологической практики дальнейшее расширение возможностей ИИ будет затруднительно. Еще в конце XIX века страны договорились измерять все в одних и тех же физических единицах. Но вплоть до конца ХХ века национальные законодательства в сфере метрологии доминировали. Однако бурные процессы глобализации и особенно в общепланетарной интеллектуализации производственной технологии требует уже превалирования общемировых стандартов. Метрология помогает всему научно-производственному сообществу говорить, общаться на общем языке. И физикам, и химикам, и биологам, медикам, и … нейробиологам. А в перспективе, скажем по секрету – и специалистам социальной нейронауки.
Как это происходит в жизни? На этот фундаментальный вопрос отвечает директор НИИ метрологии А. Н. Пронин [20. С. 43-50].
Сначала помощь метрологов понадобилась физикам, потому что их интересовали стандарты и сертификаты геометрических измерений, массы, весов и других осязаемых физических параметров. Но уже во второй половине ХХ века к метрологии активно подключились химики. Их научная отрасль требовала тоже привести свои измерения к единым правилам, искать общий язык с физиками. К концу прошедшего ХХ века без услуг метрологии не могли уже обходиться биологи, а затем и медики. Как считает Антон Николаевич, «после медицины … прогресс метрологии распространится на область нейрофизиологии и психологии. Сейчас появляется возможность измерять, как и что воздействует на психику человека, конкретно отражаясь в организме, в сигналах мозга» [Там же. С. 44-45]. А это, если пофантазировать, уже означает, что на основе точных стандартов можно понять, как работает мозг человека и попытаться создать искусственный «мозг» на технической основе.
Математика, зародившись тысячелетия назад, породила числовое, цифровое мышление человечества и проложила счетно-числовую дорогу к искусственному интеллекту.
Список источников и литературы:
1. Прингл Хизер. Как появилось творческое мышление // В мир науки. – 2013. – № 8/9. – С. 52-55.
2. Рыбников К. А. История математики. Учебное пособие. – Изд. 3-е. – М.: ЛЕНАНД, 2019. – 456 с.
3. Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей в 10-ти тт. Компания «Ключ С». Филологическое общество «Слово». Центр гуманитарных наук при факультете журналистики МГУ им. Ломоносова. – Москва, 1994.
4. Шанский Н. М. Школьный этимологический словарь русского языка. Происхождение слов (Н. М. Шанский, Т. А. Боброва. – 8-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2005. – 398 [2] с.
5. «Наука и жизнь». Журнал.
6. Понятов Алексей. Как икс стал неизвестным и к чему это привело // Наука и жизнь. – 2024. – № 4. – С. 81-90.
7. Александрова Н. В. История математических терминов, понятий, обозначений. – Изд. 5-е. – М.: ЛЕНАНД, 2021. – 246 с.
8. Паламарчук О. Т. В поисках истины / О. Т. Паламарчук. – Краснодар: Изд. Кубанского социально-экономического института, 2015. – 196 с.
9. Языкознание. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. В. Н. Ярцева. – 2-е изд. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. – 688 с.: ил.
10. Арлазоров М. С. Вам письмо. – М.: Изд. «Советская Россия», 1965. – 232 с.: ил.
11. Ильенков Э. В. Школа должна учить мыслить / Э. В. Ильенков. – 2-е изд., стер. – М.: Изд-во Московского психолого-социального института; Воронеж: Изд-во НПО «МОДЕК», 2009. –112 с.
12. Микиша А. М. и Орлов В. Б. Толковый математический словарь. Основные термины: около 2500 терминов. – М.: Русск. яз., 1989. – 544 с., 186 ил.
13. Философский энциклопедический словарь. – М.: ИНФРА-М, 2006. – 576 с.
14. Большой Российский Энциклопедический словарь. – М.: Большая Российская Энциклопедия, 2003. – 1888 с.: ил.
15. Философский словарь / под ред. И. Т. Фролова. Ред. Коллектив А. А. Гусейнов, В. А. Лекторский, В. В. Миронов и др. Сост.: П. П. Апрышко, А. П. Поляков, Ю. Н. Солодухин. – 8-е изд., дораб. и доп. – М.: Республика, Современник, 2009. – 846 с.
16. Медведев С. В. Мозг против мозга. Новеллы о мозге. В 2-х тт. / Святослав Медведев. – М.: Бослен, 2017. – 288 с.: ил.
17. Рязанов Сергей. Вера и наука – лицом к лицу // Беседа с канд. биолог. наук Александром Храмовым. – Газ. «Аргументы недели». – 2024. – № 17. – С. 3.
18. «Аргументы недели». Газета. – 2024. –№ 17. – С. 1, 6, 10.
19. Маркс К., Энгельс Ф. Соч. в 50-ти тт. –2-е изд. – М.: Госполитиздат. – Политиздат, 1955–1981 гг.
20. Абаев Максим. Мир после запятой. Беседа с генеральным директором НИИ метрологии им. Менделеева А. И. Прониным // Наука и жизнь. – 2022.– № 6. – С. 43-50.
ОЧЕРК II. Технико-вычислительный путь к ИИ
Важно уметь не только что и как считать, но и с помощью чего считать.
По дороге к искусственному интеллекту шли, взаимно помогая друг другу, взаимно дополняя, ученые-математики и инженеры-изобретатели. Ведь для прогресса математических исчислений важно не только совершенствоваться в счете, но и иметь постоянно развивающийся инструмент для счета. Ведь устный счет неизбежно упирается в границы возможностей человеческой памяти и скорости исчислений. Другими словами, человек, чтобы развивать социально-экономическую базу, должен был постоянно совершенствовать в себе способности не только что и как считать, но и искать, находить, изобретать – с помощью чего считать.
Впервые человечество научилось считать, не прибегая к помощи собственных конечностей, когда изобрел абак (греч. abax – доска). По данным археологов и греческих письменных источников, счетная доска – абак появилась в Древнем Вавилоне примерно в XVIII веке до н. э. Оттуда это счетное устройство для проведения простейших арифметических действий перекочевало с помощью торговцев в Древнюю Грецию, Рим и распространилось по Европе вплоть до XVIII века н. э. А в России потомки абак – костяные счеты – дожили почти до конца XX века.
Счеты (абак) – гениальные по своей простоте и надежности помощники человеку в его арифметических действиях, т. е. сложение и вычитание. Правда, опытные бухгалтеры умудрялись на счетах делить и умножать. Промышленное производство требовало уже более совершенных вычислительных машин. Первые вычислительные машины или суммирующие машины появились в XVII веке: В. Шиккард – 1623 год, восемнадцатилетний Блез Паскаль – 1642 год, В. Г. Лейбниц – 1674 год. Эти изобретения француз Томас уже в 1818 году предложил называть арифмометр, что буквально означало «измеритель чисел» [1. С. 15]. Показательно, что многие конструкторы машин, «измеряющих числа», были не столько инженерами, сколько выдающимися математиками и философами. Так, Лейбниц, занимаясь математикой, ставил перед собой философскую цель: «создание универсального метода научного познания»; все логические суждения должно заменить исчисление, производимое над словами и другими символами, символами – однозначно отражающими понятия. Это некий общий логико-математический аппарат суждений. Ученый фактически закладывал основы математической логики. Он мечтал создать универсальную науку, которая устранит разногласия, так как вместо споров понадобится лишь произвести вычисления [2. С. 180]. Однако вернемся к арифмометрам, важной вехе на пути к компьютеру – электронному вычислителю.
Действенный прогресс в конструировании и совершенствовании арифмометров наступил с изобретением П. Л. Чебышева (1821-1894) «вычислителя чисел» непрерывного действия. Это стало возможным с созданием основного механизма всех последующих конструкций арифмометров – т. н. «колесом Однера» – 1874 год [1. С. 16]. С этого момента арифмометры начали победное шествие по планете, вытесняя старые добрые счеты. Особенно в розничной торговле – кассовые аппараты, в бухгалтериях офисов. Арифмометр фактически механическим путем выполнял арифметические умножение и деление, не говоря уже о сложении и вычитании, что ранее человек вынужден был делать в уме или с помощью щелканья «костяшками». Арифмометры сначала были с ручным приводом: кассир, после ввода в прибор исходных данных, должен был крутить ручку, заставляя вращаться «колеса Однера». Им на смену пришли электромеханические счетные машины. И, наконец, забегая вперед, появились портативные микрокалькуляторы (лат. calculator – счетчик).
На стыке XIX-XX веков произошли события, которые долгое время не находились в орбите современных историков (да и теоретиков) ИИ. Об этом пишет итальянский философ науки Маттео Пасквинелли в своей умной книге «Измерять и навязывать. Социальная история искусственного интеллекта» – 2023 год, русский перевод – 2024 год. Автор отмечает, что в конце двадцатых годов прошлого столетия инженер Р. Хартли, развивая теорию информации внутри телеграфного дела, заметил, что от оператора, принимающего телеграфный сигнал, требуется не «расшифровать» смысл сообщения, а лишь декодировать сигнал, т. е. «определить последствие выбора в пользу одного символа». Другими словами, Хартли выявил, что работа операторов не столько интеллектуальна, сколько механическая [3. С. 10]. Вот почему М. Пасквинелли утверждает, что ИИ – это не попытка разгадать загадку разумности через изучение физиологии мозга, через перенесение его разума в искусственные нейронные сети, а «проект ИИ возник из автоматизации психометрии трудового и социального поведения» [Там же. С. 336] людей.
На пути к технологии ИИ или, что точнее выражает сущность ИИ, к «технологическому искусственному искусственному интеллекту» важной вехой является аналитическая машина Ч. Бэббиджа. Историкам и преподавателям вузов, читающим учебную дисциплину «Искусственный интеллект», следует видеть и понимать связь между интеллектом трудового коллектива и техническим прогрессом. В ткацком станке воплощен коллективный физический труд ткачей; в зерноуборочном комбайне – крестьян. Конвейер не мог появиться раньше, чем люди изобрели ручной конвейер – мануфактуру. М. Пасквинелли в этой связи имел полное право утверждать, что «Бэббидж уловил коллективный интеллект, стоящий за разделением труда, и инструментализировал его, сконструировав технократический взгляд на общество» [3. С. 114]. И далее: «Бэббидж сделал знание, или умственный труд (!), источником экономических преобразований» [Там же. С. 114]. Каждое техническое новшество несет в себе комплекс умственных и физических усилий людей, чтобы получить полезный продукт труда. И заменить этим изобретением монотонную, порой тяжелую работу целой цепочкой тружеников. Естественно, прогресс техники не ведет автоматически к экономическому, а тем более к социальному прогрессу. Нужен еще субъективный социальный фактор – политический.
В середине ХХ века произошло то, к чему человечество шло столетиями: появился реальный материальный носитель искусственного интеллекта (ИИ) – ЭВМ, электронная вычислительная машина или компьютер (вычислитель). И, главное, выросшие из вычислительной техники – электронные нейронные сети.
Небольшой экскурс в прошлое. На закате XVIII века математику Гаспару де Прони, работавшему над созданием длинных логарифмических таблиц, пришла в голову идея создать социальный алгоритм [Там же. С. 19]. То есть, мысленно представить реальную производственную иерархическую организацию, состоящую из реальных живых людей, которые осуществляют свою часть расчетов. А в завершении они вместе выводят окончательный результат. Как догадался, по-видимому, проницательный читатель, Г. де Прони моделировал реальное разделение умственных операций кооперативом работников, то есть их алгоритм умственный действий. Это был не технический, не машинный алгоритм, а социальный, но связанный с производством. Тот самый алгоритм разделения труда, который интуитивно использовал Чарльз Бэббидж (1791-1871) при изобретении своей вычислительной машины. И хотя его аналитическая машина состояла из … 25 тысяч механических деталей и представляла из себя грандиозный калькулятор с механическим приводом, для своей работы этот «вычислитель» уже требовал программу. И такую математическую программу – алгоритм последовательных вычислений – в 1843 году составила Ада Лавлейс (1815-1852), дочь знаменитого лорда Байрона, поэта и борца за справедливость. Не случайно день рождения Ады Лавлейс – 11 декабря, англосаксонский мир отмечает как день программиста. А детище Ч. Бэббиджа, хоть и не было окончательно завершено и работало от энергии… парового двигателя, по праву считается реальным прообразом вычислительных машин на электрических, а затем и на электронных лампах 40-60-х годов прошлого века.
Процессор (от лат. prōcēssus – «продвижение вперед») – центральное звено при выполнении счетных или формально-логических операций. Когда человек считает устно, этот процессор находится у homo sapiens сугубо в его голове. Но с изобретением абак-счет, арифмометров, наконец, компьютеров человек «процессорные», т. е. сугубо стереотипные, алгоритмические функции «выносит» из головы и передает техническим устройствам. Далее. Одно дело, когда земляне при копании передают эту физическую работу от «лопата-землекоп» экскаватору, но качественно другое, когда они функцию мозга, пусть и тривиальную, механическую по исчислениям, по перебору вариантов поручает механизмам. Однако мозг вообще, а человеческий мозг в особенности, это сложнейший комплекс процессоров, получающих задания-информацию от наших органов чувств. К тому же, как подчеркивает академик С. В. Медведев, «сегодня число чувств не ограничивают пятью. Ведь есть температурная чувствительность, чувство равновесия, чувство времени и т. д.» [4. Т. 1. С. 14]. Человек же, как социальное существо, имеет и такие «органы» чувств, которых по определению нет в биологическом (животном) мире, как чувства гордости, вдохновения, гнева, стыда, боли от утрат. Наконец, общечеловеческое свойство – сознание, породившее такой уникальный процессор, как мозг человека, отвечающий за мышление. Мышление – это ядро сознания, это умственный труд. У индивидуума он расположен в основном в лобных долях. Мозг человека – это не многослойный «рулет» из сетей искусственных нейронов, а единый Процессор из неподдающихся (пока) учету функциональных процессоров, которые, взаимодействуя, дополняют друг друга. Человеческий мозг – это, в конечном счете, не биологическая, а (на заметку конструкторам ИИ) социальная субстанция со всеми вытекающими последствиями. Но вернемся на технико-вычислительную тропу к ИИ.
1 сентября 1939 года грянула Вторая мировая война. И в эти же грозные годы не случайно появляются первые вычислительные (математические) машины: октябрь 1939 года – американский компьютер Атанасова – Берри; май 1941 года – немецкий Z3; декабрь 1943 года – британский «Колосс». Справедливости ради надо сказать, что первую модель вычислительных машин на энергии электричества создал немецкий изобретатель К. Цузе. В его машину были заложены: двоичная система исчисления; форма представления чисел с «плавающей» запятой; трехадресная система программирования; наконец, использование перфокарты, изобретенной еще Ч. Бэббиджем. Правда, его модели либо не были полностью электрическими, либо имели узкое назначение.
Картина качественно изменилась с появлением в 1946 году в США ЭНИАКа – «электронного числового интегратора и вычислителя». ЭНИАК был разработан и смоделирован американскими учеными Джоном Мокли (1907-1980) и Джоном Эккертом (1919-1995). Об этом интерпретаторе и вычислителе следует рассказать подробнее. В нем были использованы последние достижения и математической логики, и новейшие разработки по электронным вычислительным машинам. В основу функционирования ЭВМ легли принципы, сформулированные еще в 1945 году Джоном фон Нейманом (1903-1957), американским физиком и математиком венгерского происхождения. Развивая идеи Ч. Бэббиджа, Нейман обосновал, что компьютер – это совокупность, система, т. е. единство частей по работе с информацией: ввод ее, накопление информации в памяти, обработка ее и вывод для дальнейшего использования переработанных сведений7.
Клиффорд Пиковер (род. в 1957 году), ученый, изобретатель, популяризатор науки, автор более 50 научных книг и 700 патентов на изобретения, утверждал, что ЭНИАК, как устройство, «стало одним из первых электронных перепрограммируемых (курс. наш – О. П.) цифровых компьютеров» [5. С. 91]. ЭНИАК с самого начала создавался для нужд армии США, для продолжения работ по совершенствованию ядерного оружия и, в частности, для создания теперь уже водородной бомбы…
Историческая справка
Ядерное оружие (атомные бомбы) впервые было создано в США и использовано в августе 1945 года – Хиросима и Нагасаки. Но США продолжает работать над созданием еще более разрушительной водородной сверхбомбы, хотя Вторая мировая война завершилась победой «союзников». 29 августа 1950 года Л. П. Берия, административно-политический куратор советского Атомного проекта, записал в своем дневнике: «Надо немедля активизировать большие работы по электронным Математическим машинам. Мне докладывают, в США есть уже 8 действующих больших вычислительных Математических машин и они колоссально увеличивают скорость вычислений. Дело новое (для советской прикладной математики того времени – О. П.), но ясно, что надо его немедля двигать, мы уже и так отстали… Говорят, это настоящая революция в прикладной математике, очень упрощает работу физиков» [6. С. 117]. В усилиях, заметим, по «обузданию» ядерной энергии.
Надо сказать, что в нашей стране реальные работы по созданию отечественных ЭВМ (компьютеров) начались еще в 1948 году в Энергетическом институте АН СССР и в Институте электротехники Украинской ССР под руководством академика С. А. Лебедева (1902-1974). Уже 4 декабря 1948 года в Советском Союзе появилась «Автоматическая цифровая электронная машина», созданная ученым И. С. Бруком (1902-1987) и инженером Б. И. Рамеевым, которая получила личный регистрационный номер. Это был компьютер «Агат-4» с монитором на базе телевизора «Шилялис» [7]. В 1949 году Совмин СССР принимает постановление о разработке двух ЭВМ: Быстродействующей электронной вычислительной машины Лебедева (БЭВМ) и параллельно ЭВМ Базилевского – Рамеева «Стрела». А с 1952 года Малая электронная счетная машина (МЭСМ) Лебедева уже помогала советским физикам в их расчетах по созданию уже водородной бомбы и использованию ядерной энергии в мирных целях: атомная электростанция (1954 год), атомный ледокол «Ленин» (1959 год).
Но вернемся к ЭНИАКу, о нем надо рассказать подробнее. Машина состояла из 17 тысяч электронных ламп и почти пяти миллионов соединений, спаянных… вручную. ЭНИАК проработал с 1946 года до октября 1955 года. Для ввода и вывода данных использовались устройства для считывания перфокарт и карточный перфоратор. Весило это чудо науки и техники… 30 тонн… (Через полвека, в 1995 году, группа студентов-инженеров под руководством профессора Яна ван дер Шпигеля воссоздала его на одной интегральной схеме).