Текст книги "Кое-что о жизни землян под знаменами ИИ"

Глава 4. Компьютеры

Кибернетический бум 60-х годов ХХ века охватил все развитые страны мира. Машины вдруг начали сочинять музыку, распознавать образы, играть в шахматы, переводить с иностранных языков, редактировать тексты, синтезировать членораздельную речь… словом, заниматься деятельностью не свойственной машинам. История гомо-сапиенс еще не знала такой бурной, всеобщей вспышки обостренного внимания к новинкам науки и техники. Мир раскололся на два лагеря, на «физиков» и «лириков». На вопрос «может ли машина мыслить?» первые отвечали положительно, вторые – отрицательно. Все средства массовой информации живо откликнулись на «дискуссию века». Это была всеобщая эпидемия. Все, от мала до велика, с затаенным недоумением ждали очередных сенсаций. И странное дело, волна страстей подобно цунами прокатилась по планете и как-то скромно, непонятно, безрезультатно поутихла, (фактически не оставив по себе никаких следов).

Владимир Михайлович Чикул «Жизнь с точки зрения программиста»

Хотя Прометей в трагедии Эсхилла утверждает: «Подумайте, что смертным сделал я: число им изобрел и буквы научил соединять», понятие числа возникло задолго до появления письменности. Люди учились считать в течение многих веков, передавая и обогащая из поколения в поколение счет.

Счет, или шире – вычисления, может быть осуществлен в различных формах: существует устный, письменный и инструментальный счет. Средства инструментального счета в разные времена имели различные возможности и назывались по-разному: счетные доски, абаки, счетные инструменты, снаряды, приспособления, приборы, машины и, наконец, с середины нашего столетия – компьютеры.

Рафаил Самойлович Гутер, Юрий Леонович Полунов «От абака до компьютера»

Наши суммирующие машины никогда не допускают ошибок, подобно тому, как наши ткацкие станки никогда не теряют ни единого стежка; машина проворна и энергична, в то время как человек легко утомляется, она имеет «ясную голову», в то время как человек туп и глуп, ей не нужен сон. Разве человек не может стать при таком положении своеобразным паразитом машины? Тлей, нежно щекочущей машину? На это можно ответить, что даже хотя машины никогда не будут так хорошо слышать и говорить так же мудро, как человек, они всегда будут делать то или иное для нашей, а не для собственной пользы; человек будет правящим духовным началом, а машина – слугой…

Сэмуэль Батлер «Егин», 1872 год

Недостойно одаренному человеку тратить, подобно рабу, часы на вычисления, которые, безусловно, можно было бы доверить любому лицу, если бы при этом применить машину.

Немецкий философ Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646–1716)

О компьютерах необходимо завести особый и долгий разговор, ибо они, скорее всего, естественно станут необходимой частью любого создаваемого в будущем типа искусственного интеллекта. Ведь в них мечта о разумной машине как бы наполовину уже осуществилась. Да, верно, тут задачу ставит человек-программист, он же решает, каким образом проще всего можно добиться поставленной программистом цели – он пишет оптимальную программу расчетов, придерживаться которой обязан будет компьютер. Однако все дальнейшие сложнейшие расчетные и многие иные операции компьютер уже выполняет сам.

История создания первых образцов компьютеров берет свое начало в США. В сборнике статей «Компьютер обретает разум» (1990 год) можно прочесть следующие забавные подробности про то, как компьютер быстро становился для человека разумного существом крайне необходимым:

«На заре развития электронных компьютеров перед учеными и инженерами остро стояла, увы, слишком знакомая многим проблема – где достать деньги на создание машин. И когда в середине 1947 г. группа сотрудников Иллинойского университета убедила администрацию выделить средства на разработку и изготовление компьютера, это было немалое достижение. Но выделенная сумма в 110 тысяч долларов оказалась куда ниже той, на которую они первоначально рассчитывали.

Один из членов группы, профессор электротехники Артур Л. Сэмюэль, выдвинул весьма любопытное предложение: построить небольшой компьютер и обучить его играть в шашки. Сэмюэль утверждал, что столь небывалый эксперимент в области обучения машин может получить широкую известность, а в результате, быть может, возникнут новые источники финансирования от правительственных и частных организаций, что позволит продолжить работы над основным проектом.

Сэмюэль выбрал шашки, а не шахматы – которые предпочитали последующие исследователи в области, получившей в дальнейшем название «искусственный интеллект», – потому, что правила этой игры намного проще и требуют значительно меньшего объема памяти. «К тому же… следующей весной чемпионат мира по шашкам предполагалось провести в соседнем городке Канкаки, – вспоминал позднее Сэмюэль. – Мы думали, что шашки – простая игра. По окончании состязаний мы намеревались бросить вызов новому чемпиону и обыграть его, что привлекло бы к нам всеобщее внимание. Как мы были наивны!»

В те же годы Сэмюэль, мягкий, всегда опрятный человек без малого пятидесяти лет, отдавал все силы преподаванию и, кроме того, руководил лабораторией электронных приборов, которой было поручено разработать элементы для новой машины. Теперь он взял на себя еще одну нагрузку – составление программы для игры в шашки. Это был совершенно новый «материк».

Перед первой мировой войной и во время ее Сэмюэль работал инженером-исследователем и в фирме «Белл телефон лабораторис», стал общепризнанным авторитетом в области электронных ламп, а компьютеры первого поколения были ламповыми. Но он был абсолютным профаном в программировании. Кстати говоря, он не очень разбирался и в шашках, даже не любил эту игру.

Неудивительно, что чемпионат по шашкам в Канкаки обошелся без участия шашечного компьютера Сэмюэля. Но, работая над провалившимся проектом, Сэмюэль узнал достаточно о компьютерах и программировании, чтобы в расцвете карьеры бросить все и целиком отдаться новой страсти, тому, что впоследствии стало центральным звеном исследований по ИИ – построению машин, способных обучаться на собственно опыте».

То были первые моменты соприкосновения человека с компьютерами. Не сразу человек оценил возможности своих новых помощников. Вот как дизайнер Дональд Норман позднее начинает оценивать возможности компьютеров в своей книге «Дизайн вещей будущего»:

«Так называемые «умные» системы стали чересчур самоуверенными. Они убеждены, будто знают, что для нас лучше. Но их интеллект ограничен. И это ограниченность фундаментального свойства: машина по определению не может знать все факторы, которые человек учитывает при принятии решений. Это, впрочем, не означает, что нам следует отказываться от помощи «умных машин». В то же время, поскольку машины берут на себя все больше и больше, их нужно социализировать – они должны стать более коммуникабельными и лучше понимать пределы своих возможностей. Только тогда они смогут приносить настоящую пользу. Именно этой теме и посвящена моя книга.

Когда я только начинал над ней работать, я думал, что ключевым в социализации машин является создание более совершенных систем, способных к диалогу. Но я ошибался. Для конструктивного диалога нужны общие знания и опыт. Нужно уметь учитывать обстановку и контекст, предшествующие события, а также множество различных целей и мотивов, которыми руководствуются участники процесса. И в этом, как я теперь понимаю, заключено одно из главных ограничений, не позволяющих современным технологиям полноценно взаимодействовать с человеком. Если даже людям непросто найти полное взаимопонимание, откуда оно возьмется у людей и машин?

Для успешного взаимодействия с техникой нам нужно относиться к ней как к животным. Несмотря на то, что и люди, и животные обладают интеллектом, мы – разные виды, с разным взглядом на мир и разными способностями. Порой мы должны слушаться животных и машин, порой – они нас.

Дональд Норман. «Дизайн вещей будущего»

Известность компьютеров постепенно росла. Обсуждать особенности симбиоза человека с ними взялись и популяризаторы этой технической новинки. В частности, российский известный писатель Александр Петрович Никонов в книге «Апгрейд обезьяны. Большая история и маленькая сингулярность» пишет:

«Мировая фантастика очень много писала о том, что грядущий искусственный интеллект вытеснит человека и займет главенствующее место в жизни планеты. Почему-то чаще всего этот переход выглядел как война людей с роботами. Трогательно, как все наивное…

Возможно, на каком-то этапе будет существовать симбиотическая связь между человеком биологическим (правда, генетически модифицированным) и искусственным сетевым интеллектом. Такая же симбиотическая связь, какая существует между человеком и микрофлорой в его кишечнике. Люди не могут жить без микрофлоры, микрофлора не может жить вне человека. Но кто при этом «главный» – микробы или человек?

В следующем симбиозе главными будем не мы, это точно. Главный будет Он.

Значит ли это, что машины победят людей и поставят их себе на службу, будут всячески контролировать? Нет, конечно. Искусственный интеллект будет контролировать человечество не больше, чем вы контролируете свои бактерии в кишечнике. Умный человек о своем здоровье заботится. Планетарный мозг тоже будет заботиться о своих «микроорганизмах» – людях. А мы будем заботиться о Нем, потому что не сможем жить вне Его опеки. Симбиоз!»

Наше сказание о компьютерах следует начать с тех очень давних пор, когда человек разумный вынужден был вести различные подсчеты и просто вынужден был соприкоснуться с арифметическими тайнами.

4.1. Пальцевый счет

Понятно, невозможно установить время, когда человек познакомился-побратался с числами. Видимо, в ту далекую пору, когда неандертальцев (примерно юрский период мезозойской эры) сменили наши прямые предки – кроманьонцы. Счет тогда считался тонким искусством. А инструментом счета были в основном человеческие пальцы (пальцевый счет). И вовсе не случайно в древнерусской нумерации единицы именуются «перстами».

Имеются сведения и о том, когда был написан, так сказать, первый учебник арифметики. Примерно в 673–735 годы в Ирландии жил монах Беда Достопочтенный. После себя он оставил трактат «И счислении». В нем подробно излагались способы представления на пальцах различных чисел вплоть до миллиона.

Этот трактат Беды был источником, из которого средневековые авторы учебников арифметики долгие годы черпали сведения о пальцевом счете. Да что там говорить, даже видные средневековые математики, такие, к примеру, как Леонардо Пизанский (1180–1240), рекомендовали пальцевый счет, правда, уже в качестве вспомогательного средства.

В развитии математики пальцевый счет сыграл немалую роль. Достаточно перечислить многие системы счисления. Пятеричную (одна рука), десятеричную (две руки), двадцатеричную (пальцы рук и ног), сорокатеричную (суммарное число пальцев рук и ног у покупателя и продавца), даже шестидесятеричную, включающую фаланги пальцев.

Беда Достопочтенный оставил в истории математики глубокий след. Вспомним хотя бы его слова-завет: «в мире есть много трудных вещей, но нет ничего труднее, чем четыре действия арифметики».

Философ Пифагор, утверждал «что числа правят миром». Он считал, что числа несут добро или зло, счастье и несчастье. Числу 5 Пифагор отводил особое место, считая его самым счастливым числом.

4.2. Бирки, веревки, абаки, счеты

Но строго говоря, история математики фактически началась, когда людям настоятельно потребовалось иметь дела с числами много больше единицы. Так, к примеру, кочующие племена регистрировали количество скота в своих стадах. Обычно при счете использовали гальку или зерна, которые поштучно складывали в мешки.

Пальцевый счет, бирки с зарубками, а также завязывание узлов на веревках – это все первая фаза домеханического этапа развития вычислительной техники. Она возникла в глубокой древности – в 30–40-е тысячелетия до новой эры. А в 1-м тысячелетии до новой эры началась новая фаза, ее можно назвать фазой раннего абака.

Здесь также имеют место перекладывания камешков, жетонов, но уже на разлинованной поверхности, причем линии отделяют друг от друга разряды чисел.

Теперь стоит объяснить смысл слова абак.

«Под абаком понимается счетный прибор, на котором отмечены места (колонки или строчки) для отдельных разрядов чисел. Камешек, жетон, косточка и т. п., помещенные в разных колонках, имеют различное числовое значение. Механический перенос чисел из разряда в разряд отсутствует. Вычисления сводятся к способу выкладывания камешков (жетонов и т. п.).

Само слово «абак» (счетная доска) – греческое. По-видимому, оно происходит от общесемитского корня слов, означающих «пыль». Скорее всего, в первоначальной форме абак представлял собой просто доску, покрытую слоем песка или пыли, на которой проводили линии, выкладывали камешки, строили геометрические фигуры.

Большинство известных нам разновидностей абак (греческий, римский) были специально созданы для денежных операций. Абак был вызван к жизни хозяйственной практикой, развитым торговым обменом. Он эффективно использовался на протяжении двух общественно-экономических формаций – рабовладельческой и феодальной.

Камешки у абак теперь соотносились с различными денежными единицами. У древнегреческого историка Полибия можно встретить такие слова: «Придворные – как камни на счетной доске: захочет счетчик, и они будут стоить один халк, а захочет – так и целый талант» (халк и талант – древние денежные единицы).

4.3. Блез Паскаль

Постараемся теперь убыстрить переход в счетной технике ко временам сегодняшним. Но тут нельзя будет не помянуть усилий французского математика, физика, механика и философа Блеза Паскаля, его попыток построить уже счетные машины.

В своей знаменитой написанной им книге «Мысли» он завещал нам такие слова: «Все наше достоинство – способность мыслить. Только мысль возносит нас, а не пространство и время, в которых мы – ничто. Постараемся же мыслить достойно: в этом – основа нравственности».

И другой завет: «Человек не ангел и не животное, и несчастье его в том, что чем больше он стремится уподобиться ангелу, тем больше превращается в животное».

Если заглянуть в Интернет, то быстро узнаешь, что Блез Паскаль был личностью совершенно незаурядной, с очень многими разнообразными интересами.

Во-первых, он был известным математиком, одним из основателей математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии. Но еще Паскаль был также известен как механик, как физик, автор основного закона гидростатики, как литератор, как классик французской литературы, и как философ.

Однако нас интересует то, что Паскаль явился также создателем первых образцов механической счетной техники. И поэтому стоит хотя бы кратко рассказать о жизни этого незаурядного человека, прожившего всего-то 39 лет.

Блез Паскаль (1623–1662) родился во французском городе Клермон-Ферран в семье юриста, председателя налогового управления Этьена Паскаля, и был третьим ребенком. Его мать умерла, когда ему было только три года.

В 1931 году семья Паскалей переезжает в Париж. Отец Блеза был хорошо образован и сам занимался образованием мальчика. Было решено, что сын с 12 лет будет изучать латынь и греческий язык, а математику лишь с 15 лет. И все математические книги были удалены из их дома.

Однако любопытство толкнуло Блеза на самостоятельные занятия геометрией. Уже в 12 лет он обнаружил, что сумма углов в любом треугольнике упрямо равна двумя прямым углам. Этьен-отец был поражен, смягчился и позволил Блезу изучать Эвклида.

С 14 лет Блез начинает еженедельно посещать математические семинары. И в 1640 году, Блезу всего-то 17 лет, выходит первое печатное произведение Паскаля – «Опыт о конических сечениях». 53 строчки этой работы были отпечатаны в количестве 50 экземпляров и расклеены на улицах, что в те времена широко практиковалось. Одна из теорем под названием теоремы Паскаля до сих пор остается важнейшей теоремой проективной геометрии.

В конце 1639 года семейство Паскаля оставляет Париж, чтобы жить в Руане, куда Этьен был назначен налоговым сборщиком Верхней Нормандии. В эти годы здоровье Блеза, и без того неважное, стало ухудшаться. Отец Блеза по роду службы в Руане вынужден был часто заниматься утомительными расчетами, сын помогал ему в распределении податей, пошлин и налогов. Столкнувшись с традиционными способами вычислений, находя их неудобными, Блез задумал создать вычислительное механическое устройство, которое помогало бы упрощать расчеты.

В 1642 году (Блезу всего-то 19 лет) он начал создание своей суммирующей машины – «паскалины», о которой более подробно будет рассказано дальше. В 23 года Паскаль обращается к физическим проблемам. Его исследования атмосферного давления и давления в жидкостях похоронили пресловутый horror vacui (боязнь пустоты), подарив нам гидростатический закон Паскаля, идею альтиметра и гидравлического пресса.

В 1646 году отец Блеза получил травму. Его лечили лучшие доктора. Они по своим философским взглядам были янсенистами и Паскаль-младший увлекся их учением. После чего стал поневоле задумываться о своей деятельности: не является ли она богопротивной.

Янсенизм – учение, противоречащее ортодоксальному католицизму и отрицавшее свободу воли. Оно признает предопределение и требует от своих адептов аскетизма и бескомпромиссного этического самосовершенствования. Врагами янсенистов были иезуиты. В связи с этим Паскаль написал книгу «Письма к провинциалу» – шедевр сатирической прозы, который доказывал полную несостоятельность иезуитских доктрин.

В 1656–57 годы публикация этого произведении вызвала настоящий скандал во французском обществе. В 1655 году Паскаль пробует посвятить себя монашескому служению в монастыре. Недуги Блеза начали стремительно прогрессировать с 1658 года, слабость и ужасные головные боли преследовали его. В конце концов, Паскаль становится немощным инвалидом. Извечный спор между ученым материализмом и христианином о существовании Бога, закончился для Блеза в пользу христианства. Паскаль перестал заниматься математическими исследованиями и остаток жизни посвятил приобщению к вере как можно больше людей.

Последние годы жизни Паскаль провел в монастыре Пор-Руаяль-д-Шан – интеллектуальном сердце Франции. После смерти Блеза вышел его труд «Мысли», который был издан близкими друзьями и почитателями. В «Мыслях» Паскаль развивает представление о трагичности и хрупкости человека, находящегося между двумя безднами – бесконечностью и ничтожеством (человек – это «мыслящий тростник»).

4.4. Арифметическая машина Паскаля

 
От горничной до герцогини
К математической машине
Проявлен всеми интерес
И вот однажды некто Блез
Паскаль с большим проникновеньем
Им рассказал про вычисленья
И логику. И тем исторг
Глубокий искренний восторг.
И в благодарность за беседу
Был уподоблен Архимеду.
 

Французский поэт Жан Лоре (перевод И.М. Липкина)

Представляю обществу машину, посредством которой вы сможете без всякого усилия осуществлять все арифметические операции и будете освобождены от работы, столько раз утомлявшей ваш дух.

Рекламное объявление, написанное Блезом Паскалем

Мысль Паскаля, особенно для того времени, следует назвать необычайно смелой, так как он задался целью заменить посредством чисто механических приспособлений деятельность нашего соображения и памяти. Но практически вопрос все еще остается открытым. Медленность хода механизма, придуманного Паскалем, очевидна.

Французский математик и астроном Жак Филипп Мари Бине (1786–1856)

Теперь нам пора рассказать о том, как Блез Паскаль попытался познакомить машину с правилами арифметики. Почему Блез взялся за это трудное дело? Мы уже писали о том, что он хотел помочь своему отцу, интенданту полиции. юстиции и финансов в Руане, с утра до вечера вынужденного проводить время в утомительных подсчетах.

Но у Блеза была и другая причина заняться разработкой вычислительной машины. Он был знаком с учением французского математика и философа Рене Декарта (1596–1650). А тот утверждал, что мозгу животных, в том числе и человека, присущ автоматизм. Что многие умственные процессы ничем. по существу. не отличаются от процессов механических. И Паскаль захотел создать такую машину, чтобы на ней мог работать человек, даже незнакомый с правилами арифметики.

Паскаль-конструктор берется за дело. Он должен решить многие проблемы. Как предметно представить числа в машине? Как вводить эти данные? Как выполнять арифметические операции механическим путем? Как осуществлять перенос десятков? Как получать результаты вычислений?

Эта титаническая работа была начата в 1641 году. Быстро была сконструирована машина, названная сумматором Паскаля. Умножать и делить числа она не умела, но всё же могла сильно облегчить проведение расчетов отца Блеза. Восьмиразрядная машина для сложения и вычитания имела шестеренки с десятью зубьями (по одному для каждой цифры). Маленький зубец на каждом колесе обеспечивал перенос десятков. Если колесо поворачивали из положения «9» в положение «0», зубец перемещал следующее колесо слева на один десяток.

Машину со сцепляющими зубчатыми колесами мастерил не сам ее автор. Паскаль пользовался услугами других людей, известных точностью и тщательностью работы. И все же дело двигалось медленно. Сестра Блеза Жильберта вспоминала: «Эта работа очень утомляла брата, но не из-за напряжения умственной деятельности, и не из-за механизмов, изобретение которых не вызывало у него особых усилий, а из-за того, что рабочие с трудом понимали его». В результате Блез часто сам брал циркуль, молоток, вставал за токарный станок, объясняя мастерам свои требования.

Сумматор Паскаля страдал многими недостатками. Поэтому в течение следующих трех лет Блез конструирует новой устройство, созданное к 1645 году и получившее название «Паскалина». Сам Паскаль называл свое творение «Арифметической машиной». Она произвела на современников огромное впечатление. О ней слагались легенды и писались стихи.

Множество людей приходило смотреть ее в Люксембургский дворец, где Паскалина была выставлена. Посетители видели небольшой прямоугольный ящик, обычно изготовляемый из латуни. На крышке машины были размещены два ряда окошек для считывания результатов счета. Верхние окошечки показывали сложение, нижние – вычитание.

Как Паскалина действовала? В отличие от инструментов типа абака в арифметической машине вместо предметного представления чисел использовалось их представление в виде углового положения оси (вала) или колесе, которое несет эта ось. Фокус в том, что для выполнения арифметических операций Паскаль заменил поступательное перемещение камешков, жетонов и т. д. (абака!), на вращательное движение оси (колеса), так что в его машине сложению чисел соответствует сложение пропорциональных им углов. Это наиболее разительное отличие машины Паскаля от известных в ту пору счетных инструментов.

В 1649 году Паскаль получил на Паскалину королевскую привилегию, в ней говорилось: «Главное изобретение и существенное движение состоит в том, что каждое колесо или стержень некоторого разряда, совершая движение на десять арифметических цифр, заставляет двигаться следующее только на одну цифру». Королевская привилегия устанавливала приоритет Паскаля и закрепляла за ним право производить и продавать машину.

Получив королевскую привилегию, Паскаль печатает специальное рекламное объявление («Предуведомление»), которое было обращено к тем, кто захотел бы приобрести Паскалину и тем самым облегчить свои утомительные расчетные работы. Автор подчеркивает надежность своего детища:

«Я не экономил ни время, ни труд, ни средства, – пишет Паскаль, – я имел терпение сделать до пятидесяти различных моделей. Одни деревянные, другие из слоновой кости, из эбенового дерева, из меди, пока я не создал машину, которую предъявляю тебе теперь и которая, хоть и состоит из большого количества мелких деталей, все же настолько прочна, что все нагрузки, которые ей предстоит выдержать при перевозке на большие расстояния, не могут ни испортить ее, ни причинить ей даже малейшего повреждения».

Увы, увы! Надежды наладить, хотя бы в скромных масштабах, производство и реализовать свои арифметические машины не оправдались. Причинами была высокая цена (600 ливров), определяемая большими затратами квалифицированного ручного труда, и также недостаточная эффективность машины как счетного устройства, так как она была рассчитана на выполнение только сложения и вычитания. Арифметическая машина Паскаля превратилась, таким образом, в дорогую игрушку, свидетельствующую о могуществе механики, соперничающей с природой и человеком.

В 1653 году в 30-летнем всего возрасте Блез Паскаль навсегда оставляет занятия вычислительной техникой. Стало ясно: конструкция арифметической машины была доведена до необходимой степени совершенства, а практическое отсутствие спроса на нее делало излишним дальнейшее изготовление экземпляров.

Из 50 экземпляров машин Паскаля до нашего времени дошло только восемь. Их можно увидеть в Музее искусств и ремесел (Париж), в Физико-математическом салоне (Дрезден), в Музее корпорации ИБМ и в других коллекциях.