Текст книги "Физика будущего"

Механические усилители позволяют также копировать «изобретения» научной фантастики, включая роботизированную руку из «Звездных войн» и рентгеновское зрение Супермена. В фильме «Империя наносит ответный удар» Люк Скайуокер теряет кисть руки в результате удара светового меча, находящегося в руке злодея Дарта Вейдера, его отца. Никаких проблем. Ученые той далекой галактики быстро создают для него новую механическую руку с пальцами, способными чувствовать прикосновение.

Конечно, это кажется фантастикой – это и есть фантастика, – но на самом деле подобные вещи уже рядом с нами. Ученые Италии и Швеции добились значительного прогресса в этом вопросе и разработали роботизированную искусственную руку, способную «чувствовать». Первый пациент, Робин Экенстам (Robin Ekenstam), – 22-летний молодой человек, потерявший правую руку в результате рака, может теперь управлять движениями механических пальцев и ощущать реакцию предмета. Врачи подсоединили нервы руки Экенстама к чипам, установленным в его механической руке, так чтобы он мог при помощи сознания контролировать движения пальцев. В искусственной «умной руке» имеется четыре моторчика и 40 чувствительных элементов – сенсоров. Движения механических пальцев передаются в мозг пациента, так что он их чувствует и получает, соответственно, сигнал обратной связи. Таким образом, он может не только управлять движениями руки, но и «чувствовать» их. А поскольку обратная связь – одно из существенных условий корректных движений тела, новые протезы, возможно, произведут переворот в нашем отношении к инвалидам с искусственными конечностями.

Экенстам говорит: «Это очень здорово. Я испытываю чувства, которых не испытывал долгое время. Ко мне возвращается чувство руки. Стоит мне что-нибудь крепко сжать – и я ощущаю это кончиками пальцев, что странно, ведь их у меня больше нет».

Один из исследователей, Кристиан Чиприани (Christian Cipriani) из итальянского университета «Высшая школа Св. Анны», говорит: «Сначала мозг управляет движениями механической руки без всяких мышечных сокращений. Затем рука сможет послать мозгу сигнал обратной связи, так что пациент сможет это движение почувствовать. В точности как у настоящей руки».

Это достижение очень важно, поскольку оно означает, что когда-нибудь люди смогут без труда управлять механическими конечностями, как если бы они состояли из плоти и костей. Вместо того чтобы долго осваивать управление металлическими руками и ногами, люди научатся обращаться с механическими протезами как с настоящими и чувствовать все нюансы движений через механизмы электронной обратной связи.

Имеются также данные в пользу теории о том, что человеческий мозг чрезвычайно пластичен и не имеет постоянной структуры, а непрерывно обновляет и заново устанавливает внутренние связи в соответствии с новыми заданиями и приспосабливается к новым обстоятельствам. Из этого следует, что мозг достаточно адаптабелен, чтобы принять на себя управление любым новым приспособлением или органом чувств. Их можно подключать к мозгу в разных местах, и мозг просто «научится» их контролировать. Если так, то мозг можно рассматривать как модульное устройство, способное коммутироваться в разных конфигурациях и брать на себя управление различными сенсорами и исполняющими устройствами. Такой тип поведения можно ожидать, если наш мозг представляет собой некую нейронную сеть, которая собирается по-новому, устанавливает новые связи и прокладывает новые нейронные пути всякий раз, когда сталкивается с новой задачей или необычными обстоятельствами, какими бы они ни были.

Родни Брукс пишет: «В следующие десять-двадцать лет произойдет культурный сдвиг, при котором мы примем роботизированные технологии, полупроводники и сталь в наши тела, попытаемся улучшить то, что имеем, и понять окружающий нас мир». Анализируя успехи по подключению мозга непосредственно к компьютеру или к механической руке, достигнутые в университетах Брауна и Дьюка, Брукс делает вывод: «Не исключено, что все мы сможем установить у себя прямо в мозгу беспроводное соединение с Интернетом».

На следующем этапе, считает он, целью слияния кремниевых чипов с живыми клетками будет уже не просто исправление физических недостатков, но постепенное увеличение наших способностей. К примеру, если сегодня импланты-улитки и искусственная сетчатка могут в какой-то степени восстановить слух и зрение, то завтра подобные приборы, возможно, дадут нам сверхчеловеческие способности. Мы научимся слышать звуки, доступные сегодня только собакам, и видеть ультрафиолетовые, инфракрасные и рентгеновские лучи.

Не исключено, что нам удастся улучшить и свои мыслительные способности. Брукс цитирует исследования, в которых к мозгу крысы в критические моменты развития зародыша добавлялись дополнительные слои нейронов. Интересно, что когнитивные способности таких крыс превосходили средние крысиные показатели. Брукс предвидит, что в недалеком будущем наступит время, когда при помощи аналогичных процессов можно будет улучшить интеллектуальные показатели и человеческого мозга. В дальнейших главах мы увидим, что биологи уже выделили у крыс ген, которые средства массовой информации окрестили «мышиным геном ума». «Улучшенная» мышь, в геном которой был введен этот ген, обладает значительно большим объемом памяти и лучшей обучаемостью, чем обычная.

К середине века, по мнению Брукса, наступит время, когда можно будет осуществлять фантастические на первый взгляд улучшения в теле, придавая нам способности, намного превосходящие способности обычного человека. «Через пятьдесят лет мы, скорее всего, увидим радикальные перемены в человеческом теле в результате генетических модификаций». А если добавить к этому еще и электронные усилители, то «разнообразие человеческих типов расширится в невообразимых для нас сегодня направлениях… Нас уже не будет ограничивать дарвиновская эволюция», – говорит он.

Но любые разумные идеи, конечно, можно довести до абсурда. Как далеко нам нужно будет зайти в деле слияния с нашими созданиями – роботами, прежде чем часть людей взбунтуется и скажет, что подобные гибриды вызывают у них отвращение?

Существует способ соединения с роботами, при котором нам не придется менять свое человеческое тело. Речь идет о создании суррогатов, или аватаров. В фильме «Суррогаты» с Брюсом Уиллисом в главной роли рассказывается о том, что в 2017 г. ученые придумали способ, при помощи которого люди могли управлять роботами так, как если бы находились внутри их, и каждый получил возможность прожить жизнь в идеальном теле. Робот отзывался на любые команды, а человек-хозяин видел и чувствовал все, что видел и чувствовал его суррогат. Пока бренные тела людей слабели и старели, сами люди спокойно управляли поведением роботов-заменителей, обладавших сверхчеловеческими способностями и идеальной фигурой. Сюжет фильма осложняется тем, что люди в какой-то момент предпочли остаться молодыми и красивыми роботами-сверхчеловеками и бросить свои стареющие тела, которые очень кстати оказываются скрыты от глаз. По существу, весь род человеческий, не желая смотреть в лицо реальности, добровольно выбирает жизнь роботов.

В фильме «Аватар» эта идея продвигается еще на один шаг. Вместо того чтобы вести жизнь идеальных роботов, как в «Суррогатах», мы в 2154 г., может быть, получим возможность жить жизнью инопланетных существ. По сюжету фильма тело человека помещают в специальный кокон, а сам он получает возможность управлять специально клонированным телом инопланетянина. В каком-то смысле человек получает новое тело, которое позволит ему жить на новой планете. Таким образом мы сможем лучше контактировать с населением иных планет. По ходу сюжета фильма один из героев решает отказаться от своей человеческой сущности и жить жизнью аборигена, защищая местных жителей от наемников.

Сегодня подобные суррогаты и аватары невозможны, но не исключено, что в будущем такие возможности у человека появятся.

Недавно ASIMO был запрограммирован под новую идею, связанную с удаленным чувствованием. В университете Киото были подготовлены люди, которые должны управлять механическими движениями роботов при помощи сенсоров мозга. К примеру, студенты надевают на голову шлем для снятия электроэнцефалограммы и получают возможность мысленным усилием приводить в движение руки и ноги ASIMO. Пока испытуемые освоили четыре различных движения руками и головой робота. Не исключено, однако, что это первый шаг к новому направлению ИИ: созданию роботов, управляемых силой мысли.

Пока это всего лишь грубая демонстрация силы мысли и ее превосходства над материей, но в будущем – в ближайшие несколько десятилетий – мы, вероятно, увеличим набор движений, которые человек может мысленно скомандовать роботу, и установим обратные связи, так чтобы человек мог «чувствовать» свои новые роботизированные руки. Специальные очки или контактные линзы позволять увидеть все, что видит робот, и когда-нибудь человек, возможно, обретет полный мысленный контроль над его телесными движениями.

Не исключено, что такой подход позволит решить проблему иммиграции для Японии. Представьте себе работников, живущих в разных странах мира, но каждый день надевающих сенсорные шлемы и берущих на себя управление роботами-рабочими. Получается, что не только интеллектуальный, но и физический труд можно будет передавать дистанционно, через Интернет, и получать на выходе реальные физические действия механических рабочих. Это может означать, что роботы станут неотъемлемой частью любой нации, столкнувшейся с проблемой нехватки рабочей силы и заоблачных расходов на здравоохранение.

Дистанционное управление роботами можно будет применить и в других областях. Роботы, управляемые силой мысли, смогут исполнять функции спасателей в любой опасной или агрессивной среде (к примеру, под водой, возле высоковольтных линий или в огне). Или, скажем, подводных роботов можно будет подключить непосредственно к людям, так что человек сможет мысленно управлять движениями множества плавающих роботов. Поскольку суррогаты будут обладать сверхчеловеческими способностями, с их помощью можно будет гоняться за преступниками (если, конечно, преступники тоже не обзаведутся суррогатами с возможностями сверхчеловека). В общем, человек сможет пользоваться всеми преимуществами слияния с роботами, не меняя при этом нисколько своего тела.

Достижения в этой области могут оказаться полезными и в деле исследования и освоения космического пространства – к примеру, на постоянной лунной базе. Суррогаты будут выполнять все опасные задачи по содержанию и обслуживанию лунной базы, а астронавты все это время будут оставаться на Земле, в безопасности. При этом последние смогут пользоваться сверхсилой и другими сверхвозможностями роботов, что, безусловно, окажется полезным при исследовании полного опасностей инопланетного ландшафта. (Однако с суррогатами на Марсе такой фокус не пройдет, поскольку прохождение радиосигналов от Земли к Марсу и обратно занимает до 40 минут. Тем не менее суррогаты смогут работать на поверхности Красной планеты, выполнять опасные задачи под управлением астронавтов, находящихся в безопасности на постоянной марсианской базе.)

Пионер робототехники Ганс Моравек заходит еще на несколько шагов дальше и представляет нам крайний случай слияния: мы полностью превращаемся в тех самых роботов, которых создали. Он объяснил мне, как человек может до конца слиться со своим роботизированным созданием: хирургическая операция заменит каждый нейрон человеческого мозга на транзистор внутри робота. Операция начинается, когда человек ложится рядом с безмозглым пока телом робота. Робот-хирург берет поочередно каждый кластер серого вещества мозга, воспроизводит его транзистор за транзистором, подключает нейроны к транзисторам и помещает готовый элемент мозга в череп робота. По мере дублирования кластеров мозга оригиналы отключаются. Человек во время этой деликатной операции находится в полном сознании. Часть его мозга продолжает функционировать в черепе его прежнего тела, но другая часть уже состоит из электронных элементов и находится внутри тела робота. Такая операция даст человеку не только роботизированное тело, но и все преимущества робота: бессмертие в совершенном теле, обладающем сверхчеловеческими способностями. В XXI в. такая операция не станет возможной, но в XXII – может быть.

Крайний сценарий такого рода предусматривает полный отказ от наших неуклюжих тел и превращение со временем в чисто компьютерные программы, в которых будет закодирована наша личность. Можно будет «загрузить» себя целиком, всю свою личность, в компьютер, и если кто-нибудь нажмет на клавиатуре этого компьютера кнопку с вашим именем, машина станет вести себя как вы, ведь ее память будет хранить все особенности вашей личности. Человек станет бессмертным, но будет существовать лишь в замкнутом мире компьютера, взаимодействуя с другими «людьми» (т. е. с другими программами) в некоем огромном киберпространстве – виртуальной реальности. Он откажется от телесного существования, заменив его движением электронов в гигантском компьютере. Окончательная судьба человека в этом сценарии – превратиться в строчку кода огромной компьютерной программы и при этом вести виртуальную псевдотелесную жизнь в виртуальном раю. Он будет обмениваться глубокими мыслями с другими строчками программного кода и жить в иллюзорном мире. Он будет совершать героические подвиги и исследовать новые миры, не обращая внимания на то, что сам он – всего лишь танец электронов внутри некоего компьютера. Конечно, все это до тех пор, пока компьютер кто-нибудь не выключит.

Однако существует проблема, которая, судя по всему, не позволит завести подобные сценарии слишком далеко: это Принцип пещерного человека. Мы уже говорили, что архитектура нашего мозга соответствует образу жизни примитивного охотника-собирателя, вышедшего из Африки более 100 000 лет назад. Наши заветные желания, аппетиты и нужды сформировались на травянистых равнинах Африки, где наши далекие предки убегали от хищников, выслеживали и загоняли добычу, собирали пищу в лесу, искали себе партнеров и развлекались у привальных костров.

Одной из первичных наших потребностей, прочно вплетенных в ткань мыслей и подсознания, является желание хорошо выглядеть, особенно в глазах противоположного пола и сверстников. Громадную часть свободных средств человек тратит (после развлечений) на собственную внешность. Именно поэтому так быстро развиваются пластическая хирургия, всевозможные технологии омоложения, производство продуктов ухода за лицом и телом и одежды на самый разный вкус, а также обучение танцам, бодибилдинг, модная музыка и здоровый образ жизни. Если сложить все это, получится громадный сектор потребительского рынка, который в свою очередь порождает значительную долю экономики США.

Все это означает, что, получив возможность создавать идеальные, почти бессмертные тела, мы, не захотим переселяться в роботизированные оболочки, если при этом будем выглядеть как неуклюжие роботы с торчащими из головы имплантами. Никто не захочет походить на беглеца из научно-фантастического фильма. Если уж переселяться в новое тело, то только в такое, которое сделает нас привлекательными для противоположного пола и повысит наше реноме среди ровесников. В противном случае новые тела будут нам не нужны. Какой подросток захочет обрести сверхспособности за счет внешнего вида?

Некоторым писателям-фантастам нравится идея о том, что мы все со временем избавимся от тел и станем бессмертными сущностями, воплощениями чистого разума, внутри некоего компьютера, погрузившись в размышления о вечном. Но кто захочет так жить? Возможно, наши потомки не станут решать дифференциальные уравнения, описывающие структуру черной дыры. Может быть, в будущем люди предпочтут чаще слушать рок-музыку совершенно старомодным способом, нежели рассчитывать движение элементарных частиц, живя каким-то непостижимым образом внутри компьютера.

Грег Сток (Greg Stock) из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе заходит еще дальше. Он считает, что в налаживании связи человеческого мозга с суперкомпьютером нет особого смысла. Он говорит: «Когда я пытаюсь думать о преимуществах, которые мог бы получить, если бы между моим мозгом и суперкомпьютером была налажена прямая связь, я оказываюсь в тупике, если пытаюсь настаивать на двух условиях: чтобы эти преимущества невозможно было получить каким-то другим, неинвазивным способом и чтобы они окупали в моих глазах неудобства, связанные с нейрохирургической операцией».

Так что, хотя возможностей в будущем просматривается немало, я лично считаю, что наиболее вероятный путь – разработка изначально благожелательных и дружественных роботов и улучшение наших физических возможностей, – но лишь в той мере, в какой это не противоречит Принципу пещерного человека. Человек с удовольствием попробовал бы пожить жизнью суперробота при помощи суррогатного тела, но никогда не пойдет на то, чтобы полностью переселиться в компьютер или изменить свое тело до неузнаваемости.

Никто не знает наверняка, когда роботы смогут сравняться с человеком по интеллекту. Однако я лично отнес бы это событие на конец нынешнего века по нескольким причинам.

Во-первых, поразительные успехи компьютерных технологий в значительной степени объясняются законом Мура. Но где-то в 2020–2025 гг. заданные им темпы развития начнут замедляться, а в какой-то момент рост, возможно, совсем остановится. Поэтому неясно, можем ли мы достоверно оценивать скорость новых компьютеров после этой даты. (Информацию о посткремниевой эпохе см. в главе 4.) При написании этой книги я исходил из предположения о том, что мощность компьютеров будет продолжать расти, но более медленными темпами.

Во-вторых, даже если компьютеры научатся считать с фантастической скоростью вроде 1016 операций в секунду, это не будет обязательно означать, что они стали умнее нас. К примеру, Deep Blue, компьютер-шахматист фирмы IBM, способен проанализировать 200 миллионов позиций в секунду и обыграть чемпиона мира. Но, несмотря на всю свою скорость и вычислительную мощь, этот компьютер больше ничего делать не умеет. А мы уже знаем, что истинный разум – это нечто гораздо большее, чем просто перебор и анализ шахматных позиций.

К примеру, среди аутистов встречаются эрудиты, способные творить чудеса с числами и запоминанием данных. Но этим людям бывает трудно завязывать шнурки, найти работу или жить в обществе. Покойный Ким Пик – человек настолько необычный, что стал прототипом главного героя фильма «Человек дождя», – помнил каждое слово из 12 000 книг и способен был производить вычисления, проверить которые мог только компьютер. Тем не менее его IQ равнялся 73, ему было сложно поддерживать разговор и, чтобы выжить, он нуждался в постоянной помощи. Без поддержки отца он был практически беспомощен. Иными словами, сверхбыстрые компьютеры будущего будут похожи на гениев-аутистов; они смогут запоминать громадное количество информации, но не способны будут самостоятельно выжить в реальном мире.

Даже если компьютеры сравняются с человеческим мозгом по скорости вычислений, им все равно будет не хватать необходимых программ, чтобы все это заработало. Скорость вычислений – всего лишь начало долгого пути.

В-третьих, даже если разумные роботы возможны, неизвестно, способен ли робот изготовить собственную копию, которая будет умнее оригинала. Математический аппарат для самовоспроизводящихся роботов был разработан математиком Джоном фон Нейманом (John von Neumann), изобретателем теории игр и участником разработки электронного компьютера. Он первым поднял вопрос об определении минимального числа исходных посылок, необходимых для того, чтобы машина могла воспроизвести сама себя. Однако Нейман никогда не обращался к вопросу о том, сможет ли робот сделать свою копию умнее себя. Более того, сама «разумность» – понятие спорное и общепринятого его определения не существует.

Конечно, можно смело предположить, что робот сумеет создать копию себя, сумеет снабдить ее более емкой памятью и лучшими вычислительными возможностями – для этого достаточно будет добавить в структуру дополнительные чипы. Но означает ли это, что копия будет умнее оригинала или просто быстрее? К примеру, калькулятор считает в миллион раз быстрее человека, но сказать, что он умнее, не повернется язык. Так что разум, очевидно, – это нечто большее, чем просто скорость и объем памяти.

В-четвертых, даже если вычислительные мощности компьютеров будут расти экспоненциально, программное обеспечение может за ними и не успеть. Если возможности компьютерного «железа» долгое время развивались за счет микроминиатюризации транзисторов и совершенствования технологии производства, позволявших размещать на одной и той же подложке все большее число электронных элементов, то с программным обеспечением все иначе. Для его создания нужен человек, который сядет за стол, возьмет карандаш и сочинит программный код. Это и есть самое главное ограничение: человек.

Программное обеспечение, как и любая творческая деятельность человека, развивается скачками; здесь бывают блестящие озарения и долгие периоды застоя и монотонной работы. Если в электронике как таковой достаточно было научиться вытравливать на кремниевой подложке все больше и больше транзисторов – и здесь закон Мура работал как часы, – то уровень программного обеспечения определяется такими непредсказуемыми качествами, как человеческая креативность и настроение. Поэтому все предсказания, касающиеся стабильного экспоненциального роста компьютерных мощностей, следует оценивать трезво. Цепь не может быть прочнее самого слабого своего звена, а слабое звено компьютера – программное обеспечение, которое создают люди.

В технике развитие часто идет по экспоненте, особенно если речь идет всего-навсего о повышении эффективности технологических процессов. Однако когда дело доходит до фундаментальных исследований, где трудно обойтись без удачи, мастерства и неожиданных гениальных прозрений, речь может идти скорее о «прерывистом равновесии», когда долгое время почти ничего не меняется, а затем вдруг происходит прорыв, который полностью меняет всю картину. Если взглянуть на историю фундаментальных исследований от Ньютона до Эйнштейна и до наших дней, становится понятно, что прерывистое равновесие более точно описывает способ развития фундаментальной науки.

В-пятых, как мы уже видели в исследованиях по реверсивному проектированию мозга, чрезвычайно высокая стоимость и просто масштаб проекта, по всей видимости, отсрочат его реализацию до середины века. А затем наступит время обработки данных, которая тоже может растянуться на много десятилетий, и в результате полная модель мозга, скорее всего, будет создана лишь к концу текущего столетия.

В-шестых, вероятно, не будет никакого «большого взрыва», когда машины вдруг, в один день, обретут сознание. Как прежде, если мы установим, что сознание обязательно включает способность планировать будущее при помощи моделирования, получится, что существует целая шкала сознания, целый спектр его уровней. Машины будут медленно двигаться по этой шкале вверх, и человек успеет подготовиться. Я считаю, что это произойдет ближе к концу века, так что времени на обсуждение всевозможных вариантов и путей у нас достаточно. Сначала у роботов появится некая форма «кремниевого сознания», и только потом – настоящее человеческое сознание.

Но здесь возникает другой вопрос. Наряду с механическими способами усовершенствовать тело человека существуют и биологические способы. Более того, весь ход эволюции основывается на отборе лучших генов – так почему бы человеку не «перепрыгнуть» через миллионы лет эволюции и не взять под контроль собственную генетическую судьбу?