Эмерджентность: Связанная жизнь муравьев, мозга, городов и компьютерных программ - Стивен Джонсон
Между компьютером, пассивно принимающим предоставляемую вами информацию, и компьютером, который активно учится самостоятельно, лежит огромная пропасть. Самое первое поколение компьютеров, такое как ENIAC, обрабатывало информацию, вводимую их создателями, и было способно производить различные вычисления с этими данными на основе запрограммированных в них наборов инструкций. Это было достаточно поразительным достижением во времена, когда слово «компьютер» означало человека с логарифмической линейкой и ластиком. Но даже в те ранние дни пионеры цифровых технологий представляли себе машину, способную к более свободному самообучению. Тьюринг и Шеннон во время обеденного перерыва в Bell Labs спорили о будущих музыкальных вкусах «электронного мозга», а их коллега Норберт Винер написал ставший бестселлером гимн саморегулирующим силам обратной связи в своем манифесте 1949 года «Кибернетика».
«По большей части мое участие во всем этом — просто большая удача для меня», — говорит сегодня Селфридж, сидя в своем тесном офисе без окон в MIT. Рожденный в Англии, Селфридж поступил в Гарвард в возрасте пятнадцати лет, а три года спустя начал писать докторскую диссертацию в Массачусетском технологическом институте, где его научным руководителем был Норберт Винер. Будучи не по годам развитым двадцатиоднолетним юношей, Селфридж предложил несколько поправок к статье, которую его наставник опубликовал о трепетании предсердий, — поправок, которые Винер с благодарностью упомянул на первых страницах «Кибернетики». «Думаю, теперь я имею честь быть одним из немногих ныне живущих людей, упомянутых в этой книге», — смеясь, говорит Селфридж.
После периода работы над проектами военного управления в Нью-Джерси Селфридж вернулся в MIT в середине пятидесятых годов. Его возвращение совпало со всплеском интереса к искусственному интеллекту (ИИ) — событием, которое свело его с тогда еще младшим научным сотрудником Гарварда по имени Марвин Минский. «В области ИИ меня интересовали, — говорит сейчас Селфридж, — не столько сами процессы обработки данных, сколько то, как системы меняются, как они развиваются — словом, как они учатся». Исследование возможностей машинного обучения всколыхнуло в памяти Селфриджа воспоминания о его учебе в Англии. «В школе в Англии я читал «Потерянный рай» Джона Мильтона, — рассказывает он, — и меня поразил образ «Пандемониума» — по-гречески это означает „все демоны“. Затем, после рождения моего второго сына, Питера, я снова обратился к «Потерянному раю», и вопли демонов пробудили во мне какую-то мысль». Встроенный в мозг Селфриджа механизм распознавания образов натолкнулся на способ научить компьютер распознавать эти самые образы.
«Мы предлагаем модель процесса, который, как мы утверждаем, способен адаптивно совершенствоваться для решения определенных задач распознавания образов, не поддающихся адекватному предварительному описанию». Это были первые слова, произнесенные Селфриджем на симпозиуме в конце 1958 года, проходившем в той самой Национальной физической лаборатории, откуда Тьюринг бежал десятилетием ранее. Доклад Селфриджа носил запоминающееся название ««Пандемониум»: парадигма обучения», и хотя он не произвел большого эффекта за пределами зарождающегося сообщества компьютерных наук, идеи, изложенные Селфриджем в тот день, со временем стали частью нашей повседневной жизни — каждый раз, когда мы вводим имя в наши КПК PalmPilot или используем программы распознавания голоса, чтобы запросить информацию по телефону. «Пандемониум», каким его описал Селфридж в своем выступлении, был не столько конкретным программным обеспечением, сколько подходом к решению проблемы. Проблема эта была весьма амбициозной, учитывая ограниченные вычислительные ресурсы того времени: как научить компьютер распознавать нечеткие или хаотичные образы — например, звуковые волны, составляющие устную речь.
Гениальность новой парадигмы Селфриджа заключалась в том, что она опиралась на распределенный интеллект, работающий по принципу «снизу вверх», а не на единый, управляемый «сверху вниз». Вместо того чтобы создавать одну умную программу, Селфридж создал рой ограниченных мини-программ, которые назвал демонами. «Идея заключалась в том, что у нас есть куча этих демонов, вопящих вверх по иерархии, — объясняет он. — Демоны более низкого уровня вопят демонам более высокого уровня, те вопят еще более высоким».
Чтобы понять, что означает этот «вопль», представьте себе систему с двадцатью шестью отдельными демонами, каждый из которых обучен распознавать одну букву алфавита. Этой группе демонов показывают серию слов, и каждый демон «голосует» за то, соответствует ли очередная показанная буква его выбранной букве. Если первая буква — a, то демон, распознающий a, сообщает, что с высокой долей вероятности он обнаружил совпадение. Из-за сходства начертания распознаватель o может заявить о возможном совпадении, в то время как распознаватель b категорически объявит, что буква ему непонятна. Все демоны, распознающие буквы, отчитываются перед главным демоном, который подсчитывает голоса за каждую букву и выбирает того демона, который выразил наибольшую уверенность. Затем программа переходит к следующей букве в последовательности, и процесс начинается заново. В конце передачи у главного демона будет рабочая интерпретация переданного текста, основанная на собранных голосах этой демократии демонов.
Конечно, точность этой интерпретации зависела от точности распознавателей букв. Если вы пытались научить компьютер читать, то предполагать с самого начала, что у вас есть двадцать шесть безошибочных распознавателей букв, было жульничеством. Селфридж преследовал более масштабную цель: как вообще научить машину распознавать буквы — или гласные звуки, минорные аккорды, отпечатки пальцев? Ответ заключался в добавлении еще одного уровня демонов и механизма обратной связи, с помощью которого можно было бы оценивать различные догадки демонов. Этот более низкий уровень был заполнен еще менее сложными мини-программами, обученными распознавать только базовые физические очертания (или звуки, в случае с азбукой Морзе или устной речью). Одни демоны распознавали параллельные линии, другие — перпендикулярные. Некоторые демоны искали круги, другие — точки. Ни одно из этих очертаний не ассоциировалось с какой-то конкретной буквой; эти обитающие на нижнем уровне демоны были подобны двухлетним детям — способным сообщить об очертаниях, которые они видят, но не воспринимающим их как буквы или слова.
Используя этих минимально оснащенных демонов, систему можно было обучить распознавать буквы, вообще заранее ничего