Текст книги "Искусственный интеллект. Иллюстрированная история. От автоматов до нейросетей"

Водяные часы Ктесибия. Ок. 250 до н. э.

«Водяные часы Ктесибия навсегда изменили представление людей о том, на что способен рукотворный объект, – пишет журналист Люк Дормель. – До появления часов Ктесибия считалось, что только живое существо может менять свое поведение с учетом изменений среды. После их изобретения саморегулирующиеся автоматические системы с замкнутым контуром управления стали частью наших технологий».

Греческий изобретатель Ктесибий, или Тесибий (работал в 285–222 гг. до н. э.), прославился в Александрии Египетской благодаря своим устройствам, в том числе насосам и гидравлическим механизмам. Его водяные часы, или клепсидра (букв. «похищающая воду»), представляют особый интерес, поскольку в них использовался автоматический регулятор в виде поплавка, который поддерживал постоянный расход воды. Благодаря этому часы довольно точно отмеряли время по уровню воды в приемном сосуде. В одной из версий часов временная шкала была нанесена на вертикальную стойку, и фигурка в виде человека указывала на ее отметки, поднимаясь вместе с уровнем воды в резервуаре. По некоторым данным, фигурка дополнялась другими механизмами, такими как поворачивающиеся стержни и падающие камни или яйца, а также издавала трубные звуки. С помощью клепсидр Ктесибия отмеряли время, отводимое ораторам на судебных заседаниях, и ограничивали время пребывания посетителей в афинских публичных домах.

Ктесибий, вероятно, был первым руководителем Александрийского мусейона – учреждения, в состав которого входила Александрийская библиотека и которое привлекало ведущих ученых эллинистического мира. Хотя Ктесибий известен как изобретатель особых видов клепсидр, похожие водяные часы создавались в Древнем Китае, Индии, Вавилоне, Египте, Персии и прочих местах. По некоторым данным, Ктесибий также изобрел причудливую роботизированную статую божества, которая использовалась в шествиях (например, в знаменитом Великом параде Птолемея Филадельфа). Этот автоматон умел вставать и садиться благодаря кулачковому механизму (некруглым колесам, преобразующим вращательное движение в линейное), который, возможно, приводился в действие при движении повозки.

СМ. ТАКЖЕ Автоматы Аль-Джазари (1206), Механический парк в Эдене (ок. 1300), Робот-рыцарь Леонардо да Винчи (ок. 1495)

Водяные часы, схема которых приведена на иллюстрации, не обладают всеми функциями часов Ктесибия, но чертеж дает представление о том, как работают подобные устройства. Изображение взято из «Циклопедии, или Универсального словаря искусств, наук и литературы» Абрахама Риса (1820).

Счеты. Ок. 190 до н. э.

«Искусственный интеллект начинался с календаря и счетов, – утверждает инженер и писатель Джефф Криммель. – Искусственный интеллект – это любая технология, которая помогает человеку выполнять умственную задачу. В этом смысле календарь – тоже искусственный интеллект: он дополняет или заменяет нашу память. Точно так же и счеты – искусственный интеллект: они избавляют нас от необходимости выполнять сложные арифметические вычисления в уме».

По разным свидетельствам, устройства для выполнения подсчетов существовали еще в Древней Месопотамии и Египте, но самая старая сохранившаяся счетная доска, или абак, датируется примерно 300 г. до н. э. Это найденная на греческом острове «саламинская доска» – мраморная плита с несколькими группами параллельных желобков. В древности абаки обычно изготавливались из дерева, металла или камня. На дощечки наносились линии или желобки, по которым перекатывались камешки или бусины.

Около 1000 г. н. э. ацтеки изобрели непоуальцинцин (его иногда называют ацтекским компьютером) – нечто вроде счетов в виде деревянной рамы с кукурузными зернами, нанизанными на нити. Современные счеты с костяшками, движущимися по спицам, появились не позднее 190 г. в Китае, где их называли суаньпань. В Японии такие счеты называются соробан.

В некотором смысле счеты можно назвать прообразом компьютера: как и компьютер, они позволяют быстро выполнять вычисления, связанные с торговыми операциями и техническими задачами. Претерпев небольшие изменения в конструкции, счеты и по сей день используются в Китае, Японии, странах Африки и бывшего СССР. Хотя обычно счеты применяют для сложения и вычитания, опытные пользователи умеют с их помощью быстро умножать, делить и извлекать квадратные корни. В 1946 г. в Токио было проведено соревнование по вычислениям между японским оператором соробана и пользователем электронного калькулятора, чтобы выяснить, какой инструмент позволяет быстрее решить некоторые арифметические задачи. В большинстве случаев человек с соробаном опережал электронный калькулятор.

Счеты сыграли столь важную роль в истории, что в 2005 г. читатели, редакторы и эксперты Forbes.com назвали их вторым по значимости инструментом всех времен с точки зрения влияния на человеческую цивилизацию. Первую и третью позиции в списке заняли соответственно нож и компас.

СМ. ТАКЖЕ Антикитерский механизм (ок. 125 до н. э.), Механический компьютер Бэббиджа (1822), ЭНИАК (1946)

Счеты оказали огромное влияние на человеческую цивилизацию. На протяжении многих веков они помогали людям быстро выполнять торговые и инженерные расчеты. Европейцы начали использовать счеты задолго до того, как перешли на индо-арабскую систему счисления.

Антикитерский механизм. Ок. 125 до н. э.

В своей книге «Искусственный интеллект» психолог Алан Гарнэм, говоря об антикитерском механизме, отмечает: «Пожалуй, главным направлением развития, обусловившим появление ИИ, были попытки создать машины, которые избавили бы людей от монотонного умственного труда и в то же время устранили некоторые человеческие ошибки». Антикитерский механизм – это древнее вычислительное устройство с зубчатой передачей, которое использовалось для астрономических расчетов. Примерно в 1900 г. механизм обнаружили водолазы у берегов греческого острова Антикитера среди останков затонувшего древнего судна. Предположительно он был создан около 150–100 г. до н. э. Журналистка Джо Марчант рассказывает: «Среди спасенных сокровищ, отправленных в Афины, обнаружился бесформенный булыжник, на который поначалу никто не обращал внимания. Но затем он треснул, обнажив бронзовые шестеренки, стрелки и мелкие надписи на древнегреческом. Хитроумный механизм состоял из ювелирно выгравированных циферблатов, стрелок и по меньшей мере 30 соединенных между собой шестеренок. Ничего близкого по сложности не упоминалось в исторических источниках более тысячи лет, вплоть до появления астрономических часов в средневековой Европе».

На циферблате с передней стороны устройства, судя по всему, было по меньшей мере три стрелки: одна указывала на дату, а две другие – на положение Солнца и Луны. Вероятно, прибор также использовался для определения даты Олимпийских игр, предсказания солнечных затмений и определения движения планет.

В лунном механизме использовалась особая система бронзовых шестеренок, две из которых соединялись со слегка смещенной осью для определения положения и фазы Луны. Как мы знаем сегодня из законов движения планет Кеплера, Луна, вращаясь вокруг Земли, движется с разной скоростью (чем ближе к Земле, тем быстрее). Антикитерский механизм воспроизводил эту разницу – хотя древние греки не знали о том, что лунная орбита имеет форму эллипса. Марчант пишет: «Поворачивая ручку на коробке, можно было заставить время двигаться вперед или назад, чтобы увидеть состояние космоса сегодня, завтра, в прошлый вторник или через сто лет. Тот, кто владел этим устройством, должно быть, чувствовал себя властелином небес».

СМ. ТАКЖЕ Водяные часы Ктесибия (ок. 250 до н. э.), Счеты (ок. 190 до н. э.), Механический компьютер Бэббиджа (1822)

Современная реконструкция антикитерского механизма с воспроизведением рычагов и шестеренок.

Автоматы Аль-Джазари. 1206

Эрудит, изобретатель, художник и инженер Исмаил Аль-Джазари (1136–1206) жил в эпоху Исламского возрождения. Он сменил своего отца на посту главного инженера во дворце Артуклу в Анатолии (на территории современного турецкого города Диярбакыр). Его трактат «Книга знаний об остроумных механических устройствах», написанный по просьбе правителя и увидевший свет в год смерти автора, содержит описания разнообразных механических устройств, созданных изобретателем, включая движущиеся автоматы в виде людей и животных (автоматоны), а также водоподъемные машины, фонтаны и часы. В процессе исследований и конструирования механизмов Аль-Джазари использовал распределительные и коленчатые валы, храповые механизмы и шестеренки, а также другие сложные устройства.

Среди его автоматов – павлины, приводимые в движение водой, «служанка», подающая напитки, и квартет из механических музыкантов, сидящих в лодке. За счет вращающихся стержней у роботов-музыкантов даже менялись выражения лиц. По предположению некоторых исследователей, движения этих роботов могли быть программируемыми, что говорит о высокой технической сложности механизмов. Конструкция «слоновых часов» Аль-Джазари включала в себя человекоподобного робота, бьющего по тарелке через равные промежутки времени, а также механическую птицу, которая щебетала, когда другой робот – писец – поворачивался, отмечая время своим пером. «Замковые часы» высотой 3,4 метра украшали пять механических музыкантов.

По словам английского инженера и историка Дональда Хилла (1922–1994), который перевел трактат изобретателя на английский язык, «невозможно переоценить значение трудов Аль-Джазари для истории техники. До начала Нового времени ни в одной культуре не появлялось другого такого документа, который содержал бы сопоставимое богатство инструкций по проектированию, изготовлению и сборке машин. Конечно, отчасти это объясняется социальной и культурной пропастью между теми, кто конструировал устройства, и теми, кто писал трактаты. Описывая машину, созданную необразованным мастером, ученый обычно уделял внимание конечному продукту; он не разбирался и не пытался разобраться в хлопотном деле строительства… Поэтому мы в большом долгу перед [работодателем Аль-Джазари] за возможность обладать уникальным документом».

СМ. ТАКЖЕ Водяные часы Ктесибия (ок. 250 до н. э.), Механический парк в Эдене (ок. 1300), Религиозные автоматоны (1352), Автоматоны Жаке-Дро (1774)

Замысловатая чаша с павлином из трактата Аль-Джазари «Книга знаний об остроумных механических устройствах» (бумага, непрозрачная акварель, золото и чернила).

Медные рыцари из легенды о Ланселоте. Ок. 1220

Простые образцы ИИ – механические люди и прочие существа – пользовались популярностью в средневековой Европе. Историк Элли Труитт пишет: «Золотые звери и птицы, музыкальные фонтаны и роботы-слуги поражали и пугали гостей… Автоматы возникали на пересечении естественных знаний (включая магические представления) и технологий, а границы между искусством и природой порой стирались». Реальные и вымышленные устройства, описанные в литературе того времени, составляют любопытную картину «взаимовлияния науки, технологий и воображения».

Вымышленные роботы упоминаются и в «Книге о Ланселоте Озерном» (ок. 1220) – старофранцузском повествовании о приключениях короля Артура и рыцарей Круглого стола, а также о тайном романе рыцаря Ланселота и Гвиневры, жены Артура. Под стенами страшного заколдованного замка Долороз-Гард Ланселот сражается с небольшой армией медных рыцарей-роботов. Проникнув в замок, он побеждает еще двух вооруженных мечами медных рыцарей, охраняющих комнату, где медная девушка держит ключи от заклятия. С помощью ключей Ланселот отпирает ящик, содержащий 30 медных трубок, из которых доносятся ужасающие звуки, и быстро засыпает. Проснувшись, он видит, что медная девушка лежит на полу, а рыцари-роботы развалились на куски.

Историк Джессика Рискин пишет: «Наряду с механическими рыцарями и девами из легенды о короле Артуре в литературе упоминались золотые, серебряные и медные дети, сатиры, лучники, музыканты, оракулы и великаны. У этих вымышленных искусственных существ было множество реальных аналогов. Европу позднего Средневековья и начала Нового времени заполняли настоящие механические люди и животные». Примерно в то же время, когда появилась история о Ланселоте и медных рыцарях, французский художник и инженер Виллар де Оннекур (работал ок. 1225 – ок. 1250) сконструировал механического орла, который поворачивал голову к дьякону, когда тот читал Евангелие. Рискин отмечает, что эти реалистичные автоматы создали предпосылки для появления в XVII в. научных и философских концепций, по которым живые существа рассматривались как машины.

СМ. ТАКЖЕ Талос (ок. 400 до н. э.), Механический парк в Эдене (ок. 1300), Робот-рыцарь Леонардо да Винчи (ок. 1495), Голем (1580), Тик-Ток (1907)

Ланселот сражается с медными рыцарями-автоматами, чтобы проникнуть в замок Долороз-Гард. Человекоподобные рыцари часто изображались без одежды. (Иллюстрация из «Книги о Ланселоте Озерном», Франция, XV в. Париж, Национальная библиотека Франции, MS Fr. 118, fol. 200v.)

Механический парк в Эдене. Ок. 1300

Примерно в 1300 г. парк в Эдене, области на северо-востоке Франции, превратился в знаменитое собрание реалистичных моделей людей и животных. Среди автоматов в Эдене были андроиды, обезьяны, птицы и устройства для отсчета времени. Первые машины в Эдене создавались по заказу Роберта II д’Артуа (1250–1302). В их числе был мост с шестью группами механических обезьян, для большей реалистичности покрытых барсучьей шерстью. Стену павильона украшала механизированная кабанья голова. Когда Роберт умер, его дочь Маго (1268–1329) стала покровительницей новаторских технологий и продолжала поддерживать «механизмы для развлечений» в рабочем состоянии. Так, в 1312 г. обезьян покрыли новым мехом и приделали им рога, чтобы сделать похожими на демонов.

Идея парка автоматов, возможно, была заимствована из исламской культуры – как и вымышленные роботы во французских рыцарских романах. Историк Скотт Лайтси пишет: «Парк в Эдене занимал важное место в европейской традиции искусственных чудес: на его примере можно видеть, как сверхъестественные явления вытеснялись мотивами придворной жизни… Технологические новшества позволяли воспроизводить в изысканных залах и увеселительных садах даже традиционные волшебные образы из рыцарских романов».

В последующие годы в Эденском парке появлялись новые механические диковины, включая деревянного отшельника, который беседовал с посетителями, говорящую сову и фонтаны с механическими птицами. Машущие лапами обезьяны и другие автоматы, скорее всего, управлялись весовыми и заводными механизмами и/или гидравликой.

Эти роботизированные устройства приглашали посетителей заглянуть в будущее, где автоматизация стала повсеместной. Историк Сильвио Бедини отмечает: «Роль автоматов в совершенствовании техники очень велика. Попытки воспроизводить жизнь механическими средствами привели к развитию принципов механики и к созданию сложных машин, которые выполняли изначальную задачу технологий – заменять или упрощать физический труд».

СМ. ТАКЖЕ Водяные часы Ктесибия (ок. 250 до н. э.), Автоматы Аль-Джазари (1206), Медные рыцари из легенды о Ланселоте (ок. 1220), Религиозные автоматоны (1352), Механическая утка де Вокансона (1738), Автоматоны Жаке-Дро (1774)

Парк в Эдене. Изображение обнесенного стеной Эденского сада (вверху). На иллюстрации с шестеренками (внизу) изображена Фортуна, вращающая механизм, который может быть аналогом одного из автоматов в Эдене. (Из книги Гийома де Машо «Снадобье Фортуны», Франция, ок. 1350–1356. Париж, Национальная библиотека Франции, MS Fr. 1586, fol. 30v.)

Ars Magna Раймунда Луллия. Ок. 1305

«Поиски искусственного интеллекта, как и все изыскания, начинаются с мечты, – пишет информатик Нильс Нильссон. – Люди издавна фантазировали о машинах с человеческими способностями: подвижных автоматах и мыслящих устройствах». Одно из самых ранних устройств в истории ИИ – луллианский круг. Каталонский философ Раймунд Луллий (или Рамон Льюль, ок. 1232 – ок. 1315) описал в своей книге Ars Magna («Великая наука», ок. 1305) бумажную конструкцию из вращающихся концентрических кругов с буквами и словами, написанными по периметру. Подобно механизму кодового замка, символы и слова могли выстраиваться в новые неожиданные комбинации, порождая фонтаны новых идей и логических ходов. Мартин Гарднер пишет: «Это была самая ранняя в истории формальной логики попытка использовать векторные диаграммы в поиске нематематических истин и первая попытка использовать механическое устройство – примитивную логическую машину – для упрощения работы логической системы».

По словам Георги Далакова, устройства Луллия для комбинаторного творчества – одна из первых попыток применить «логические средства для производства знания»: «Луллий крайне простым, но действенным способом доказал, что человеческую мысль можно описать и даже имитировать с помощью устройства. Это был маленький шаг к мыслящей машине». Представим себе Луллия, сидящего за столом при свечах и вращающего диски, чтобы соединить слова. Как пишет Кристина Мадей, он верил, что ему «откроется высшее знание и будут даны логические ответы на вопросы о религии и творении… [Он хотел] исследовать истины и производить новые доказательства с помощью этих комбинаторных устройств».

Немецкий энциклопедист и один из основателей математического анализа Готфрид Лейбниц (1646–1716) вдохновлялся работой Луллия, проводя изыскания в области формальной логики и создавая свой знаменитый арифмометр. Специалист по данным профессор Джонатан Грей пишет: «Первые ручейки загадочных комбинаторных фантазий Луллия и Лейбница постепенно уступили место вездесущим вычислительным технологиям, практикам и стандартам, ныне вплетенным в ткань нашей жизни. Мы пока еще не до конца осознаем их влияние… независимо от того, работают ли машины так, как мы себе представляем».

СМ. ТАКЖЕ Станок для написания книг в Лагадо (1726), Машинное творчество (1821), «Кибернетическая проницательность» (1968)

Один из наборов вращающихся дисков и комбинаций из книги Ars Magna Раймунда Луллия. (Из Illuminati sacre pagine p[ro]fessoris amplissimi magistri Raymundi Lull, 1517.)

Религиозные автоматоны. 1352

В Европе периода позднего Средневековья и раннего Нового времени появилось множество самых разных автоматонов, связанных с христианской церковью, – от подвижных статуй Христа до механических дьяволов и фигур Сатаны, которые издавали звуки и высовывали языки. Например, в XIV в. в английском аббатстве Боксли в Кенте хранился «крест благодати» – механическая фигура распятого на кресте Иисуса, у которой двигались глаза, губы и другие части тела. Ангелы-автоматоны и механизированные сцены библейских событий стали распространенным явлением в конце XV в. Профессор истории Джессика Рискин пишет: «Автоматоны были привычными элементами повседневной жизни. Они появлялись в церквях и соборах и распространялись оттуда повсеместно. Миссионеры-иезуиты везли их в Китай в качестве подношений, чтобы подчеркнуть величие христианской Европы».

Особый интерес представляют астрономические часы в Страсбургском соборе Нотр-Дам в Эльзасе (Франция). Их создание началось в 1352 г. На огромных часах сидел петух-автоматон, который в определенное время крутил головой, хлопал крыльями и кукарекал (для этого использовались воздуходувные меха и вибрирующая пластина). Среди прочего, часы украшали движущиеся фигуры ангелов. Приблизительно в 1547 г. эти часы были заменены новыми, но механический петух сохранился. Вторые часы перестали работать в 1788 г., но только в 1838 г. на их месте появились нынешние – с новыми механизмами взамен старых.

Помимо автоматонов, на страсбургских часах имеется вечный календарь (с механизмом для определения дней Пасхи), устройство для отображения солнечных и лунных затмений и многое другое. В 1896 г. писательница Фэнни Коу сравнивала страсбургские часы с маленьким театром: «Множество людей и животных играют там свои небольшие роли… Ангелы отбивают круглые часы, а в полдень и полночь из дверей выходят ростовые фигуры Христа и двенадцати апостолов… Затем позолоченный петух на башенке часов хлопает крыльями и кукарекает».

Ученый Джулиус Фрейзер отмечает: «Календарная наука и часовое мастерство совершенствовались, позволяя создавать артефакты, объясняющие и прославляющие христианский мир… [Они были] предвестниками будущего стремления поставить труд ученых и ремесленников на службу земному благу людей».

СМ. ТАКЖЕ Автоматы Аль-Джазари (1206), Механический парк в Эдене (ок. 1300), Автоматоны Жаке-Дро (1774)

Астрономические часы в Страсбургском соборе Нотр-Дам в Эльзасе (Франция). В верхнем левом углу – механический петух.