Предположение Аристотеля подготовило почву для более широкого исследования природы искусственного интеллекта. Однако лишь в середине XX века компьютеры стали достаточно «умны» для проверки гипотез. В 1948 году Грей Уолтер, исследователь из Бристольского университета, создал сеть автономных механических «черепашек», которые могли двигаться, реагировать на свет и были способны к обучению. Одна из них, по имени Элси, реагировала на окружающую обстановку снижением чувствительности к свету по мере разрядки аккумулятора. Столь сложное поведение делало ее непредсказуемой, на основании чего Уолтер проводил аналогию с поведением животных.
В 1950 году британский ученый Алан Тьюринг пошел еще дальше, заявив, что однажды машины научатся думать, как люди. Он предположил, что если компьютер способен поддержать разговор с человеком, тогда мы, «из вежливости», должны признать, что компьютер умеет «мыслить». Этот критерий оценки «разумности» позже стал известен как тест Тьюринга.
Что такое тест Тьюринга?
В своей работе «Вычислительные машины и разум», опубликованной в философском журнале Mind в 1950 году, Алан Тьюринг утверждал, что однажды компьютеры научатся думать, как люди. Но даже если это и случится, то как мы обо всем узнаем? Тьюринг полагал, что машина может считаться разумной в случае, если ее реакцию нельзя отличить от человеческой.
Тьюринг ссылался на свой метод определения разумности машины под названием «игра в имитацию». В предлагаемом им тесте экзаменаторы общаются с человеком и машиной письменно через экран компьютера или телетайп. Таким образом, экзаменатор мог идентифицировать своего собеседника (человек или машина) только по общению. Если экзаменатору не удавалось отличить машину от человека, то такая машина считалась разумной.
В 1990 году нью-йоркский филантроп Хью Лебнер предложил приз в 100 000 долларов за первый компьютер, который сможет пройти тест Тьюринга, и учредил ежегодную награду в размере 2000 долларов за лучшую систему из существующих. С тех пор сумма выросла до 4000 долларов. Пока что ни один бот не получил главный приз премии Лебнера.
Концепция теста Тьюринга понятна всем, кто имел дело с искусственным интеллектом (например, цифровым персональным помощником Siri от Apple или онлайн-чат-ботом). В настоящее время Siri еще далека от успешного прохождения теста. Временами чат-боты способны обмануть людей, но ограничения даже самых лучших из современных ИИ приводят к тому, что их быстро разоблачают. И все же Тьюринг предсказывал тот день, когда искусственный интеллект станет неотличимым от человеческого.
Алан Тьюринг и расцвет компьютерных вычислений
Идеи Алана Тьюринга перевернули весь мир. Он заложил прочную основу для революционного развития современных компьютеров и информационных технологий, а также сделал дальновидные прогнозы по искусственному интеллекту, мозгу и даже биологии развития. Тьюринг также возглавлял разработку решений важных криптоаналитических задач для союзников во время Второй мировой войны.
Чтобы оценить всю важность достижений Тьюринга, стоит узнать, как ученый смог решить одну из самых сложных математических головоломок своего времени и параллельно заложить фундамент для появления всех компьютеров. Истоки ИИ неразрывно связаны с расцветом вычислительной техники.
Первый компьютерДо Второй мировой войны слово «компьютер» обозначало человека (часто женщину), который выполнял вычисления вручную или с помощью механической счетной машины. Эти человеко-компьютеры были неотъемлемой частью промышленной революции и часто выполняли монотонные вычисления, например для создания книг логарифмических таблиц.
Но в 1936 году Тьюринг, которому на тот момент было всего 24 года, заложил основы для уже знакомого нам типа компьютера и таким образом сыграл ключевую роль в технологической революции. И все же целью Тьюринга не было создание модели современного компьютера. Ученый хотел решить сложную задачу с помощью математической логики. В середине 1930-х годов Тьюринг бесстрашно взялся за решение так называемой Entscheidungsproblem, или «проблемы разрешения», опубликованной математиком Давидом Гильбертом в 1928 году.
К тому времени математики находились в поисках фундаментальных основ, а Гильберт хотел узнать, можно ли считать все математические выражения, вроде 2 + 2 = 4, «разрешимыми». Другими словами, математики пытались понять, существует ли пошаговая процедура, определяющая истинность или ложность любого отдельно взятого математического выражения. Это был фундаментальный вопрос. И хотя мы можем с уверенностью признавать истинность выражения 2 + 2 = 4, интерпретация более сложных логических выражений не так проста. Взять, к примеру, гипотезу Римана, сформулированную Бернхардом Риманом в 1859 году, которая выдавала определенные прогнозы о распределении простых чисел в ряде натуральных. Математики предполагали истинность данной гипотезы, но не могли ее доказать.
Обнаружение предложенной Гильбертом пошаговой процедуры означало бы возможность потенциального создания машины, которая могла бы дать математикам точный ответ на любое логическое выражение. Можно было бы решить все важнейшие математические проблемы. Возможно, тогда это не было столь очевидным, но Гильберт пытался отыскать компьютерную программу. Сегодня его пошаговая процедура называется «алгоритмом». Однако в 1930-х годах не существовало ни компьютеров, ни программ, и Тьюрингу пришлось самостоятельно разработать концепцию вычислений для решения «проблемы разрешения».
В 1936 году Тьюринг опубликовал работу, в которой был представлен четкий ответ на вопрос Гильберта: процедуры для определения истинности или ложности любого математического выражения не существует. Более того, многие из важнейших нерешенных проблем в математике являются неразрешимыми. Это оказалось хорошей новостью для математиков-гуманистов, для которых этот вывод значил, будто бы их никогда не смогут заменить машинами. Но в своей работе Тьюринг представил нечто большее, чем просто решение проблемы Гильберта: в процессе он смог вывести теоретические основы работы современных компьютеров.
Прежде чем тестировать предположение Гильберта, Тьюринг должен был сформулировать эту самую пошаговую процедуру и понять, какое устройство могло бы ее выполнить. Ему не требовалось создавать саму машину достаточно было понять теоретические принципы ее работы.
Для начала он придумал машину, которая могла считывать символы с перфоленты (см. рис. 1.1). Вы подаете в машину перфоленту, а она изучает символы и на основании заложенных правил принимает решение о своем следующем действии. К примеру, такое устройство могло сложить два числа, записанных на перфоленте, и вывести на ленту результат операции. В дальнейшем это устройство получило название «машина Тьюринга». Но поскольку каждая машина Тьюринга имела собственный свод правил (то есть фиксированную программу), она не годилась для тестирования гипотезы Гильберта.
В 1930-х годах Алан Тьюринг придумал новый тип машин, который смог бы последовательно считывать символы с перфоленты. После принятия решения на основании своих внутренних правил устройство выполняло одно из пяти действий: передвигало ленты вправо или влево, удаляло символ, дописывало новый символ или останавливалось. Такое устройство получило название «машина Тьюринга».
Тьюринг также предположил, что даже саму перфоленту можно использовать для программирования действий машины то есть базовой версии программного обеспечения. Такая схема получила название «универсальная машина Тьюринга» и стала основой всех современных компьютеров.
Рис. 1.1. Тьюринг так никогда и не построил свою теоретическую вычислительную машину, но она послужила основой для всех современных компьютеров
Тьюринг понял, что можно создать машину, которая сначала будет считывать процедуру с ленты, а затем использовать эту информацию для определения своих внутренних правил. Таким образом, машина станет программируемой и способной к выполнению тех же действий, что и отдельно взятая машина Тьюринга с фиксированным набором правил. Такое гибкое устройство, которое мы называем «универсальной машиной Тьюринга», и является компьютером.
Почему так? Процедура, записанная на ленте, является аналогом компьютерной программы. Универсальная машина Тьюринга загружает программу с ленты на свое устройство именно это мы и делаем с программами на жестком диске. Сейчас ваш компьютер используется в качестве текстового процессора, а через минуту он превращается в музыкальный плеер.
Пределы вычисленийПосле изобретения Тьюрингом теоретического компьютера он смог ответить на вопросы: что такое «вычисляемость»? Что может и не может делать компьютер?
Для опровержения гипотезы Гильберта Тьюрингу нужно было найти лишь одно логическое выражение, которое компьютер не смог бы однозначно трактовать как истинное или ложное. Поэтому Тьюринг сформулировал конкретный вопрос: сможет ли компьютер проанализировать программу и решить, способна ли она «остановиться» или же будет выполняться вечно, до своего отключения? Другими словами, истинен или ложен факт, что программа остановится? Ответ оказался следующим: нет, не сможет. Таким образом, он пришел к выводу, что процедуры Гильберта не существует, и «проблема разрешения» была решена. Фактически вывод Тьюринга заключался в том, что существует бесконечное множество задач, которые компьютер не сможет выполнить.