Текст книги "Измерять и навязывать. Социальная история искусственного интеллекта"

Особый импульс к механизации умственного труда и изобретению автоматизированных вычислений в Англии дала нужда в сверхточных логарифмических таблицах, которые в эпоху агрессивной колониальной экспансии имели решающее значение для ориентации в море. Таблицы, применявшиеся для расчета долготы на открытой воде, были крайне ненадежны – человеческие просчеты приводили к кораблекрушениям и крупным коммерческим убыткам. Согласно агиографическому анекдоту, Бэббидж, размышляя над многочисленными ошибками в логарифмических книгах, воскликнул: «Хотел бы я, чтобы эти расчеты делал пар!»[125]125
  В ноябре 1839 года Бэббидж вспоминал события 1821‑го; цит. по: Buxton H. W. Memoir of the Life and Labours of the Late Charles Babbage. Anthony Hyman (ed.). Cambridge, MA: MIT Press, 1987.


[Закрыть] Однако первый проект по ускорению расчета логарифмических таблиц состоялся не в Англии, а во Франции – в 1791 году. Революционное правительство взялось за внедрение метрической системы измерений, вкладываясь в то, что Лоррейн Дастон назвала «большими расчетами» (ср. с «большими данными»)[126]126
  Daston L. Calculation and the Division of Labor, 1750–1950 // Bulletin of the German Historical Institute 62 (Spring 2018).


[Закрыть]. Преследуя амбициозную цель сделать десятичную систему стандартом угловых измерений, правительство попросило Гаспара де Прони разработать деление квадратного угла на 100, а не на 90 градусов, для чего требовалось логарифмически перевести старые радиальные деления в новые. И хотя план угловой реформы потерпел неудачу и существовавшее с шумерских времен деление до сих пор остается глобальным стандартом, опыты де Прони приблизили рождение автоматизированных вычислений.

В «Исследовании о природе и причинах богатства народов» шотландский экономист Адам Смит представил знаменитое объяснение разделения труда на примере производства булавок. Вдохновленный этим, де Прони разработал своего рода коллективный алгоритм для расчета логарифмов. По его задумке рабочий процесс следовало организовать как социальную пирамиду. На вершине помещается класс математиков, которые формулируют задачу и передают ее второму классу, «алгебраистам». Те составляют простые операции и готовят данные для третьего класса, людей-компьютеров, которые выполняют все фактические расчеты на бумажных листах, а затем возвращают их начальству (см. рис. 2.2). Студенты, часто женщины и иногда «множество безработных парикмахеров» «записывали на страницах числа, складывая их и вычитая»[127]127
  Grattan-Guinness I. Charles Babbage as an Algorithmic Thinker // IEEE Annals of the History of Computing 3 (1992): 40.


[Закрыть]. Алгоритм де Прони использовал упомянутый метод разностей, основанный на том, что разность между квадратами последовательных чисел постоянна, и поэтому можно интерполировать значение следующих квадратов, заменив сложное умножение простым сложением и вычитанием[128]128
  Логарифмические и тригонометрические функции не всегда дают постоянную разность. Другими словами, метод разностей представляет собой эвристическое приближение, которое справедливо только для определенных числовых диапазонов.


[Закрыть].

Бэббидж хотел заменить третью часть вычислительной пирамиды (рабочих) машиной, поскольку они занимались утомительным расчетом простой разности с помощью сложения и вычитания. Метод разностей дал машине Бэббиджа и алгоритм, и имя – Разностная машина. Как уже упоминалось, в то время существовали работавшие от ручного приложения сил механические калькуляторы для основных математических операций. У Бэббиджа возникла идея воплотить конкретный алгоритм в механическом устройстве, использовав в качестве источника движения паровой двигатель, чтобы превратить расчет логарифмических таблиц в масштабный промышленный бизнес. Единожды запущенная, Разностная машина должна была без остановок вычислить целую логарифмическую таблицу. По удивительной задумке Бэббиджа, зубчатые колеса из латуни и дерева наделялись неограниченной вычислительной мощностью. Сегодня использование пара в качестве источника энергии для расчетов сохранилось только в научно-фантастическом жанре стимпанк, но мир Бэббиджа совсем не похож на наш. Это был мир, где автоматизированные вычисления выполнялись без электричества.

Рис. 2.2. Схема применения метода разностей (алгоритма) де Прони к разделению труда (Babbage Ch. On the Economy of Machinery and Manufactures. London: Charles Knight, 1832. P. 161)

Первый прототип Разностной машины Бэббиджа был скромен и все еще приводился в движение вручную. Любопытно, что первым устройством, которое перевело в материальную форму алгоритм де Прони для ручного счета, всем знакомо: это часы (см. рис. 2.3). В книге 1832 года Бэббидж изложил общую концепцию Разностной машины в главе, о которой часто забывают. Именно в главе под названием «О разделении умственного труда» (On the Division of Mental Labour) он предположил: «Возможно, некоторым нашим читателям это покажется парадоксальным, но разделение труда можно с равным успехом применить к умственным операциям, тем самым обеспечив сопоставимую экономию времени»[129]129
  Babbage. On the Economy of Machinery. P. 153.


[Закрыть]. Следуя разностному методу де Прони, Бэббидж разделил вычисление логарифмических таблиц на взаимозаменяемые шаги и собрал их в новый механический алгоритм. Три столбца таблицы разностного метода были представлены в виде часов, которые Бэббидж впоследствии реализовал в виде вращающихся цилиндров. В первом рабочем прототипе разностной машины (ок. 1833) пошаговое вращение цилиндрических «часов» заменило движения руки, добавлявшей цифры на бумаге. Часовой артефакт выступал образцовым эвристическим посредником между системой счисления и алгоритмом расчета. Если цель автоматизации заключается в экономии времени, то ее реализация в форме часов сама по себе символична. Не менее красноречиво и то, что стрелка часов, которой измеряют производительность ручного труда на фабрике, автоматизировала ручной расчет[130]130
  Красноречивость объясняется тем, что стрелка часов по-английски – clock hand (буквально «рука часов»). – Прим. пер.


[Закрыть].

Рис. 2.3. Проект реализации метода разностей (алгоритма) де Прони в форме механизма (Babbage Ch. On the Economy of Machinery and Manufactures. London: Charles Knight, 1832. P. 161)

Цилиндрические часы получали число в виде постепенного вращения, прибавляли его к уже имеющемуся числу поворотов и выполняли общий вывод в виде дальнейшего движения. Все происходило внутри механизма, способного лишь необратимо выполнять только одну большую непрерывную операцию. Изобретение Бэббиджа не проводило различий между программой и оборудованием, и точно также для часовых цилиндров не существовало различий между числами и процессами, памятью и операциями. Две функции планировалось разделить в Аналитической машине (в современных компьютерах это разделение приняло формы памяти и центрального процессора). Другим ограничением механического алгоритма Бэббиджа была десятичная система и, в частности, проблема автоматизации переноса десятков, которая преследовала механические расчеты со времен Паскаля[131]131
  Историю проблемы см.: Jones M. L. Reckoning with Matter: Calculating Machines, Innovation, and Thinking about Thinking from Pascal to Babbage. Chicago: University of Chicago Press, 2017.


[Закрыть]. Нужно помнить, что в итоге двоичная система (благодаря Лейбницу, Булю, Тьюрингу, Шеннону, фон Нейману и другим) возобладала потому, что технически упрощает сложение и вычитание. Электрический переключатель может включаться и выключаться, причем два состояния представляют все необходимые единицы счисления (см. главу 6). Колеса Разностной машины мучительно старались вместить все десять числовых знаков, а проблему остатков Бэббидж пытался решить с помощью хитроумной, но неуклюжей операции возврата каретки.

Как показал Мэтью Джонс, для Бэббиджа, как и для многих философов-изобретателей Нового времени, механический счет не отличался от натурфилософии, которая стремилась «учитывать материю», именно по той причине, что счет воспринимался как низкая умственная деятельность, которую «механические» классы (их машинный эквивалент) должны осуществлять для высших классов. Действительно, большинство натурфилософов Нового времени (исключая Гоббса) утверждали, что разум нельзя свести к механизму[132]132
  См.: Jones. Reckoning with Matter; Daston. Calculation and the Division of Labor.


[Закрыть]. В таком политическом климате умственный труд можно было автоматизировать, потому что он представлялся задачей рабочего класса и не считался настоящим «мышлением».

Хотя Разностная машина вызывает восхищение у историков викторианской науки и техники, Бэббиджа следует помнить не столько из-за нее, сколько из-за разработанных им принципов разделения труда, которые вдохновили на эту разработку. Историки науки, в частности Дастон и Шаффер, поставили под вопрос статус Разностной машины как сольной скрипки ранних автоматизированных вычислений и вывели на сцену индустриальной эпохи менее обаятельного, но более логичного главного героя: разделение труда и связанную с ним социальную иерархию. Шаффер подчеркнул, что «машинный разум» Бэббиджа возник из «разумных рук» рабочих, ремесленников и механиков, которые строили экспериментальные устройства, как было показано, в «центрах разума» – то есть в стенах мастерских и фабрик, а не королевских академий. По словам Джонса, Бэббидж открыто следовал идее Фрэнсиса Бэкона, который питал «надежду на открытие философской теории изобретательства»[133]133
  Jones. Reckoning with Matter. P. 1.


[Закрыть]. Однако секрет вычислительной машины Бэббиджа заключался в подражании не столько Божьему предвидению, как утверждал сам конструктор[134]134
  Babbage Ch. Ninth Bridgewater Treatise. London: John Murray, 1838.


[Закрыть], столько повседневной работе тех самых мастерских и фабрик, связанной с постоянными неудачами и конфликтами с рабочими, включая случаи неповиновения внутри самой команды Бэббиджа. Поэтому, чтобы лучше понять устройство его машин и качество их «машинного разума», необходимо прояснить два принципа анализа труда:

– трудовую теорию машины (утверждает, что новая машина подражает предшествующему разделению труда и его замещает);

– принцип расчета труда (обычно называется «принципом Бэббиджа» и гласит, что разделение труда позволяет рассчитать и приобрести именно столько труда, сколько нужно).

Основатель современной экономической теории Адам Смит первым описал трудовую теорию машины в «Исследовании о природе и причинах богатства народов» (1776), признав, что новые машины «изобретаются» путем подражания существующей организации задач на рабочем месте: «Изобретение всех машин, облегчающих и сокращающих труд, следует, по-видимому, приписывать разделению труда»[135]135
  Смит А. Исследование о природе и причинах богатства народов. В 2‑х тт. М.: Госоцэкономиздат, 1935. Т.1 С. 13. Продолжение цитаты: «Значительная часть машин, употребляемых в тех мануфактурах, где проведено наибольшее разделение труда, была первоначально изобретена простыми рабочими. Те, кому приходилось часто посещать такие мануфактуры, должны были видеть весьма хорошие машины, изобретенные самими рабочими в целях ускорения и облегчения выполняемой ими специальной работы»). См.: Aspromourgos T. The Machine in Adam Smith’s Economic and Wider Thought // Journal of the History of Economic Thought 34, no. 4 (2012): 475–490.


[Закрыть]. Если отдельное орудие возникает из повторения простой ручной деятельности, то машина – из совокупности подобных орудий. Обладавший большим технологическим опытом Бэббидж удачнее сформулировал эту идею:

Возможно, важнейший принцип, от которого зависит экономика производителя, – разделение труда работников… Осуществление процессов, из которых состоит разделение труда, требует орудий и машин… Когда каждый процесс сведен к простому орудию, ансамбль всех орудий, снабженный движущей силой, составляет машину[136]136
  Babbage. On the Economy of Machinery. P. 131–136.


[Закрыть].

Трудовая теория машины основана на техническом и экономическом постулате, согласно которому машина возникает только после того, как орудия согласованы, а их согласованность доказала эффективность для производства и снижения затрат. Если Смит и Бэббидж правы и машина возникает из коллективного труда как эксперимент и его реализация, на первый план выходит политический вопрос: кто на самом деле изобрел машины? Кто автор изобретения – рабочие, заводские мастера, инженеры или скоординированный союз всех акторов? Кому принадлежит право на коллективное разделение труда? Острые дискуссии по этому поводу составили в XIX веке суть Вопроса о машинах (см. главу 3).

Дальнейшие заслуги Бэббиджа заключаются в формулировании трудовой теории машины, согласно которой машина воспроизводит и вытесняет предшествующее разделение труда, в терминах экономического планирования. Фактически разделение труда возникло не столько для оптимизации за счет разбиения труда на модульные задачи, сколько для точного измерения (можно сказать, вычисления) затрат на каждую задачу. Каноническая формулировка так называемого принципа Бэббиджа содержится в следующем отрывке:

Хозяин-фабрикант, разделив подлежащую выполнению работу на различные процессы, каждый из которых требует разной степени умений и силы, может приобрести необходимое для каждого процесса количество того и другого. Если бы работа выполнялась одним рабочим, ему было бы необходимо обладать достаточным умением для выполнения наиболее сложных операций и достаточной силой для выполнения наиболее трудоемких операций, из которых состоит его ремесло[137]137
  Ibid. P. 137.


[Закрыть].

Принцип Бэббиджа гласит, что дробление производственного процесса на мелкие задачи (разделение труда) позволяет рассчитать и приобрести именно то количество труда, которое необходимо для каждой задачи (разделение стоимости). Разделение труда не только создает привилегированную перспективу для надзора за трудом, но также помогает по необходимости регулировать извлечение прибавочного труда каждого работника. Говоря аналитически, принцип Бэббиджа утверждает, что абстрактная схема разделения труда помогает организовать производство, одновременно предлагая инструмент для измерения стоимости труда. В этом отношении разделение труда дает не только проект машин, но и бизнес-план.

Фундаментальная теория автоматизированных вычислений возникла в результате применения Бэббиджем принципов расчета труда к разделению умственного труда. Примечательно, что конструктор уже тогда рассматривал фабрику как своего рода экономику знаний, позволяющую извлечь точное «количество навыков и знаний, которое требуется» для каждого рабочего:

Следствие разделения труда как в механических, так и в умственных процессах состоит в том, что оно позволяет приобретать и применять к каждому процессу именно то количество навыков и знаний, которое для него требуется. Мы избегаем даже частичного найма человека, который мог бы получать восемь или десять шиллингов в день благодаря умению закалять иглы, там, где ему придется крутить колесо за шесть пенсов в день. Также мы избегаем потерь, возникающих при найме опытного математика для выполнения самых простых арифметических процессов[138]138
  Ibid. P. 162.


[Закрыть].

Объединив оба принципа Бэббиджа, можно сказать, что вычисление возникло одновременно как автоматизация разделения умственного труда и расчет затрат такого труда. Можно даже утверждать, что по логике вычислений автоматизация труда и расчет затрат труда – это одно и то же. В конечном счете, вычислять означает измерять затраты труда с точки зрения времени, пространства, энергии, ресурсов и капитала. Если смотреть со стороны капитала, «человеческие затраты» такого труда часто незаметны. Как отмечает историк науки Нортон Уайз, разделение труда «выступает не просто разделением, а иерархией труда»:

Оно отделяет умение от грубой силы, и тогда фабрикант не обязан платить за них одновременно… Единый принцип применяется ко всей иерархии, к машинам и рабочим, к умственному и физическому труду для распределения количества и видов всех ресурсов и минимизации производственных затрат. Бэббидж старался распространить этот принцип внутренней организации фабрики на всю политэкономию[139]139
  Wise N. and Smith C. Work and Waste: Political Economy and Natural Philosophy in Nineteenth Century Britain. Part 2 // History of Science 27, no. 4 (1989): 411.


[Закрыть].

Бэббидж предполагал, что разделение между квалифицированными и неквалифицированными рабочими будет усиливаться и в конечном счете произойдет «автоматизация социальных иерархий знаний». В заключение можно сказать, что трудовая теория машины имеет исключительное значение в сочетании с принципом расчета труда: взятые вместе, они определяют промышленную машину не только как производительный аппарат, но и как инструмент для измерения труда. В конечном счете принцип Бэббиджа представляет собой машинную теорию стоимости, то есть модель механического представления и расчета затрат рабочей силы и капитальных вложений. Прибегнув к формализации, можно утверждать, что трудовая теория машины и машинная теория стоимости вместе образуют технико-экономический принцип, согласно которому машина строится на основе разделения труда для более точного расчета и извлечения прибавочной стоимости.

Размышляя над сломанными орудиями, гнутыми шестернями и незаконченными машинами, Бэббидж как изобретатель оказался в распространенной ситуации: чтобы улучшить и ускорить проектирование, ему требовалось кодифицировать искусственный язык. В работе «Об экономике машин» он писал:

Можно собрать всю машину на бумаге и судить о надлежащей прочности, которую следует придать каждой ее части, включая остов, на котором все держится, и об окончательном результате – задолго до того, как будет изготовлена хотя бы одна деталь. Все изобретение и уточнения следует сначала представить в чертежах[140]140
  Babbage. On the Economy of Machinery. P. 207.


[Закрыть].

Как указывает Джонс, аналитические упования Бэббиджа быстро разбились о непредвиденные трудности в реализации задумки и необходимость налаживать сотрудничество. В автобиографии Бэббидж признал: «Чтобы экономить труд моей головы, мне были нужны рисовальщики высочайшей квалификации; для изготовления экспериментального оборудования приходилось постоянно обращаться к квалифицированным рабочим»[141]141
  Babbage Ch. The Works of Charles Babbage. Vol. 11. Martin Campbell-Kelly (ed.). London: Pickering, 1989. P. 85.


[Закрыть]. Проект «машинной семиотики» (по выражению Шаффера) расширил принципы анализа труда и стал выражением интуиции, которую более поздние авторы определяли как «механическое мышление», «вычислительное мышление» или «алгоритмическое мышление»[142]142
  О «машинной семиотике» Бэббиджа см.: Schaffer S., Babbage’s Intelligence: Calculating Engines and the Factory System // Critical Inquiry 21, no. 1 (1994): 207. О механическом мышлении см. работы отдела 1 Института истории науки им. Макса Планка в Берлине под руководством Юргена Ренна. Например: Feldhay R. et al. (eds). Emergence and Expansion of Preclassical Mechanics. Vol. 270. Berlin: Springer, 2018. О популярном в настоящее время выражении «вычислительное мышление» см.: Wing J. Computational Thinking // CACM Viewpoint 49, no. 3 (March 2006).


[Закрыть].

Опираясь на анализ разделения умственного труда, Бэббидж придумал счетные машины. Затем он попытался создать систему записи для проектирования машин на аналогичных принципах. Чтобы лучше артикулировать логическую форму расчетных машин, потребовался символический метаязык (представления второго порядка), который Бэббидж назвал «механической нотацией». Он описал этот проект в двух текстах: «О способе выражения действий машин знаками» (1826) и «Законы механической нотации» (1851).[143]143
  Babbage Ch. On a Method of Expressing by Signs the Action of Machinery // F.R.S. Philosophical Transactions, 16 March 1826; Laws of Mechanical Notation. July 1851. См. также: Babbage H. P. Mechanical Notation, exemplified on the Swedish Calculating Machine. Glasgow: British Association, September 1855.


[Закрыть]. Эпистемическое измерение машинного производства Бэббидж со всей ясностью сформулировал в другой заметке 1851 года:

Неплохое определение человека – животное, которое делает орудия. Его первейшими приспособлениями для поддержания варварской жизни стали орудия самой простой и грубой конструкции. Его последние достижения в деле машинного замещения – созданные не только мастерством человеческих рук, но и ради отдохновения человеческого интеллекта – основаны на применении орудий более высокого порядка[144]144
  Babbage Ch. The Exposition of 1851. London: John Murray, 1851.


[Закрыть].

Цель механической нотации – создание динамических схем состояний машины, помимо уже существующих традиционных статичных рисунков. Учитывая природу расчетных машин, механическую нотацию Бэббиджа можно считать зачаточным языком, который позже превратится в блок-схемы и программный код цифровых вычислительных машин XX века. Логическая эквивалентность между механической нотацией Бэббиджа и языком цифровых компьютеров не случайна: последний может эмулировать первую[145]145
  Дорон Суэйд формализовал нотацию Бэббиджа в компьютерный язык. См.: Swade D. Project Report to Computer Conservation Society Committee. London, 19 March 2015.


[Закрыть].

Также нужно поместить идею механической нотации в контекст интеллектуальной среды времен Бэббиджа, частью которой она была, а именно в контекст дебатов вокруг британских университетов. Там математический анализ стал вытеснять традиционные учебные планы, где доминировала геометрия. В начале XIX века в Кембриджском университете разгорелся спор между геометрами, которые гордились практическими достижениями, и новыми алгебраистами. Последних обвиняли в том, что они заимствовали у французов моду на «анализ» и витают в абстракциях, лишенных всякого практического применения. Однако на фоне завоевания Соединенного Королевства промышленным капитализмом подъем «аналитического» мышления в академических кругах можно рассматривать как эхо другой актуальной формы «анализа» того времени – анализа труда. Действительно, экономический спрос на развитие трудового и машинного аналитического интеллекта поощрял развитие математического анализа. Как мы увидим в главе 4, даже Маркс принял терминологию Бэббиджа, указав в Grundrisse, что лучший метод проектирования машин – это не применение науки («анализ [природных] законов») к производству, а «анализ разделения труда»[146]146
  Маркс К. Экономические рукописи 1857–1861 гг. (Первоначальный вариант «Капитала»). В 2‑х ч. Ч. 2. М.: Политиздат, 1980. С. 214.


[Закрыть].

Бэббидж предложил рассматривать процесс изобретения как трехкомпонентную схему:

– анализ проекта машины через ее компоненты;

– упрощение проекта машины;

– реализация упрощенного проекта с внесением дополнительных корректив[147]147
  Priestley M. A Science of Operations: Machines, Logic, and the Invention of Programming. Berlin: Springer, 2011. P. 29.


[Закрыть].

Алгоритмический характер этого метода проявляется в центральной роли, назначенной процессу упрощения, что приравнивает весь подход к методу оптимизации и экономии ресурсов. В автобиографии «Отрывки из жизни философа» Бэббидж пишет (и это ничуть не удивляет), что экономия времени имеет ключевое значение не только для разделения труда и проектирования машин, но и для программ расчета, которые должны выполняться на Аналитической машине (принцип, известный сегодня как алгоритмическая эффективность).

Однажды возникнув, Аналитическая машина тут же обязательно направит дальнейший ход науки. Какого бы результата не пытались добиться с ее помощью, возникнет вопрос: путем каких расчетов машина может предоставить эти результаты в кратчайшее время?[148]148
  Babbage Ch. Of the Analytical Engine // Passages from the Life of a Philosopher. London: Longman, 1864. P. 137.


[Закрыть]

Таким образом, Бэббидж был не просто математиком, как его описывают большинство биографов, а «алгоритмическим мыслителем», поскольку в работе над (незавершенными) машинами, а также в (умозрительных) алгоритмах он руководствовался принципом оптимизации проекта и экономии ресурсов[149]149
  Grattan-Guinness I. Charles Babbage as an Algorithmic Thinker // IEEE Annals of the History of Computing 3 (1992).


[Закрыть].

Механическая нотация Бэббиджа выросла, по существу, из анализа труда. Если устройство трудового процесса формирует устройство машины, то аналогичным образом устройство машин вдохновляет машинный язык как представление второго порядка. Как было показано в главе 1, постепенная надстройка уровней абстракции в проектировании промышленных машин в целом типична для развития культурных техник. Принципы Бэббиджа – это именно принципы трудового «аналитического интеллекта», и такой вывод может быть полезен для понимания истории ИИ в XX веке как непрерывной реализации и автоматизации трудовых задач[150]150
  Определение «аналитического интеллекта» см.: Daston. Calculation and the Division of Labor.


[Закрыть]. Одним словом, трудовой аналитический интеллект лежит в основе машинного аналитического интеллекта.