Искусственный интеллект. Краткая история будущего - Тоби Уолш

алгоритм Поиск А* разрабатывался для навигации роботов, а сейчас используется для навигации людей. Не знаю как для вас, но для меня это одно из невероятных улучшений моей жизни. Теперь я не теряю время, потерявшись в переулке, и не спеша могу добраться до места вовремя.

ПЕРВЫЙ ИСКУССТВЕННЫЙ МАТЕМАТИК

Простую идею поиска можно перевести на другой уровень – увеличить размер карты, поставить задачу сложнее, чем поиск маршрута, например собрать сложный пазл или доказать трудную метаматематическую теорему.

Возьмем популярную головоломку «Пятнашки 3×3», где в поле 3×3 восемь клеток заполнены. Цель – расположить все восемь ячеек в числовом порядке. Мы можем представить это в виде задачи поиска и предоставить Поиску А* найти решение. В этой задаче ячейки головоломки представляют собой точки на карте. Два состояния считаются смежными, если переместить можно только одну ячейку. Для решения этой головоломки нам необходимо найти путь от заданной начальной точки до конечной в числовом порядке.

Илл. 7. Пример поиска решения «Пятнашки 3×3»

В начальной точке показанного на иллюстрации 7 древа поиска пустая ячейка находится в нижнем ряду посередине. Первый шаг – сдвинуть ячейку 6 вниз, создав пустое поле посередине. Аналогично, вторым шагом надо сдвинуть восьмерку в верхнем ряду вниз, создав пустое поле уже в средней ячейке верхнего ряда. Следующие два хода будем передвигать пустую ячейку против часовой стрелки. Наконец, переместив восьмерку влево, мы приходим в конечную точку, где цифры расположены в числовом порядке вокруг пустой ячейки в середине квадрата.

Роботы по типу Шейки обладают полной картой. Каждая точка представлена определенным символом, а соседние в реальном мире локации связаны и в карте. Что, если мы представим локации не совсем очевидным способом? Тогда мы сможем проводить поиски даже на бесконечном пространстве.

Первые новаторы в области искусственного интеллекта Аллен Ньюэлл и Герберт Саймон продемонстрировали эти идеи на Дартмутском семинаре в 1956 году, представив свою программу Logic Theorist («Теоретик логики»). В то время Ньюэлл работал в аналитическом центре корпорации RAND, но в 1961-м перешел в Университет Карнеги-Меллон (позже Технический университет Карнеги), чтобы продолжить совместную работу с Саймоном, профессором промышленного менеджмента. Саймон был настоящим междисциплинарным гением. В 1978 году ему была присуждена Нобелевская премия по экономике. Его исследовательские интересы охватывали такие области, как когнитивистика, информатика, государственное управление, менеджмент и политология. Тем не менее двигателем всех его исследований была попытка понять концепцию принятия решений человеком с точки зрения науки. В 1947-м он писал:

«Человек, стремясь к рациональности и будучи ограниченным в своих знаниях, создал определенные рабочие процессы, которые частично помогают устранить эти трудности. Такие процессы заключаются в предположении, что он может обособить от всего мира закрытую систему из ограниченного количества переменных и ограниченного ряда последовательностей» [3].

Переписывание основ математики – это поступок как раз в духе Бертрана Рассела. Его часто считают одним из самых умных англичан. Томас Стернз Элиот рассказал историю, как его однажды узнал лондонский таксист. Элиот был удивлен, поскольку поэтов не часто узнают на улице. «У меня глаз наметан на знаменитостей, – якобы ответил водитель. – На днях я подвозил лорда Рассела и сказал ему: “Ладно, Бертран, так о чем, собственно, речь?” И знаете что? Он не смог ответить». Дэниел Хэннан рассказал эту историю в статье «Та же старая песня» в журнале The Spectator в 2015 году.

Саймон и Ньюэлл приступили к описанию «рабочих процессов» в таких компьютерных программах, как Logic Theorist.

Logic Theorist часто называют «первой программой на базе искусственного интеллекта», но она вовсе таковой не была. Первыми стали программа для игры в шашки, написанная Артуром Сэмюэлом в 1952 году, и Turochamp, шахматная программа 1948 года от Алана Тьюринга и его друга Дэвида Чемперноуна. Чуть позже мы об этом поговорим. Тем не менее Logic Theorist – первая программа, разработанная для доказательства математических теорем и демонстрации силы рассуждения при помощи символов. В действительности, Logic Theorist доказал 38 из 52 теорем из знаменитого труда по математике Альфреда Уайтхеда и Бертрана Рассела Principia Mathematica[29].

Principia Mathematica делает попытку изложить основы всей математики. Этот труд содержит доказательства некоторых фундаментальных математических истин, таких как modus tollens (рассуждение от противного), закон контрапозиции, который говорит нам, что если истинность P предполагает истинность Q, то ложность Q влечет за собой ложность P. Если, выигрывая в лотерею, вы счастливы, то несчастны вы из-за того, что не можете выиграть в лотерею. Этот логический аргумент уходит корнями глубоко до начала проведения лотереи Powerball, прямиком в III век до н. э., к Теофрасту[30], члену аристотелевской школы перипатетиков[31].

Logic Theorist не только доказывал теоремы из Principia Mathematica по типу modus tollens, но и открывал новые, а в некоторых случаях и доказывал их. Logic Theorist буквально переписал основы математики, в точности как Уайтхед и Рассел сделали, написав Principia Mathematica. Он искал новые математические истины, начиная с простейших аксиом и ранее установленных фактов, получая из этого новые математические истины до тех пор, пока успешно не достиг цели. Таким образом, он перемещался по бесконечной карте математических истин в поисках новых.

Искусственный математик Logic Theorist был научным прорывом. Кто бы мог представить в 1956 году, в самом начале стремления создать искусственный интеллект, что машины уже так скоро смогут доказывать теоремы? Памела Маккордак, одна из первых историков искусственного интеллекта, писала, что Logic Theorist был «убедительным доказательством того, что машина может выполнять задачи, которые до сих пор считались разумными, творческими и присущими только человеку» [4]. Герберт Саймон сделал более смелое заявление о своем изобретении: «Мы создали компьютерную программу, способную на нечисловое мышление и, таким образом, способную решить древнюю проблему взаимодействия разума и тела, объяснив, как система, состоящая из материи, может обладать свойствами разума» [5].

Илл. 8. Головоломка «Ханойская башня»

Боюсь, что мы уже живем в мире сенсационных заявлений и мифов, о котором нас предупреждал Артур Сэмюел. «Мышление» – это нечто большее, чем доказательство простых логических утверждений, а решение “проблемы разума и тела” – еще большее, чем это». Тем не менее Logic Theorist на самом деле был важным этапом в развитии искусственного интеллекта. Впервые машина стала способна выполнять действия, на которые ранее был способен только человек. Машина смогла доказать сложнейшие математические теоремы.

УСТРАНЕНИЕ ПРОБЛЕМ

Вдохновленная успехом Logic Theorist, команда калифорнийских исследователей и создателей робота Шейки изобретает STRIPS (Stanford Research Institute Problem Solver), специалиста по решению проблем от команды Стэнфордского исследовательского института [6]. Программа на основе искусственного интеллекта была «мозгом» робота. STRIPS достигал