Искусственный интеллект. Вчера, сегодня, завтра, послезавтра и после-послезавтра

Научный аспект ИИ касается объяснения работы естественного интеллекта и имитации решения задач человеком.

Область ИИ стала развиваться после возникновения компьютеров. Сегодня элементы ИИ используются во множестве областей, от бытовой техники до управления атомными станциями. Развитие ИИ идёт параллельно с ускорением компьютеров и прогрессом в области когнитивной науки. Ожидается, что через несколько десятков лет ИИ достигнет уровня человека, а затем и превзойдёт его. 

Вчера

Первые автоматы (прообразы роботов) были созданы ещё в Древней Греции более 2000 лет назад. Сложные механические куклы, способные выполнять причудливые действия, создавались и в средние века. Однако, в этих устройствах программа действий устройства была фиксирована механически и задавалась человеком, обратная связь со средой отсутствовала . 

Прототип Аналитической Машины

Рене Декарт заложил философскую основу ИИ, предположив, что все живые существа и даже люди — это машины. Первые же конкретные теоретические идеи были предложены Адой Лавлейс, помошницей Чарьза Бэббиджа и первым программистом. Например, Ада предположила, что Аналитическая Машина Бэббиджа может быть запрограммирована правилами гармонии и сможет создавать «научную» музыку. 

В 1950 британский математик Алан Тьюринг в своей статье «Вычислительная техника и разум» предположил, что сознание — это вычисления. Он же предложил первый и наиболее известный критерий разумности ИИ — Тест Тьюринга. Это позволило поставить задачу о практическом создании машинного разума. 

Unimate — первый промышленный робот

Первоначальные прогнозы развития этой области были очень оптимистичны, прежде всего, благодаря ранним успехам. В 1960-х годах удалось продемонстрировать первого промышленного робота (Unimate, 1962), программу, способную проходить IQ тест (ANALOGY, 1963), компьютерного собеседника (ELIZA, 1965), множество программ, способных решать задачи на логику, алгебру, интегральное исчисление. 

HAL 9000, ИИ из фильма Космическая одиссея 2001»

Вызванные этими успехами ожидания отражены в фильме Стенли Кубрика «Космическая Одиссея 2001» (1962), обещавшем появление разумного компьютера HAL всего через 40 лет. Но оказалось, что хотя самые сложные для человека (логические) проблемы для ИИ являются довольно простыми, научить ИИ распознаванию образов, пониманию языка и другим лёгким для человека вещам очень сложно. Это вызвало определённое разочарование в обществе и несколько охладило пыл исследователей. 

Сегодня можно сказать, что данная ошибка — переоценка скорости прогресса после того, как ясна принципиальная возможность решения, и недооценка возможных практических трудностей — была довольно типичной для предсказаний будущего. Тем не менее, прогресс в области ИИ не прекращался: разрабатывались всё новые технологии, находившие применение в самых разных сферах. 

Системы классического ИИ (до 1985) были направлены на решение логически сложных задач в простой внешней среде и имели монолитную централизованную архитектуру. 

С SHRDLU можно было беседовать о геометрических фигурах

Поиск решения задачи был направлен на нахождение правильной последовательности изначально доступных операций. С 1985 на основе практики робототехники начал развиваться поведенческий (behavior-based systems) подход. Эти системы уже были направлены на решение логически простых задач в реальной сложной физической среде. Такие системы многослойны, а каждый слой является относительно автономным и представляет собой «поведение»; все слои (поведения) работают параллельно, но более высокие слои (поведения) имеют больший приоритет. Акцент делается на проведении экспериментов в реальной физической среде, а не в абстрактной умозрительной, как это было в классических системах ИИ (например, игра в шахматы). 

Сегодня

Сегодня технологии искусственного интеллекта включают в себя множество различных подходов. Среди них: 

• нейронные сети, работающие на принципах, схожих с работой мозга. Они используются для распознавания речи и рукописного текста, для постановки диагнозов, в финансовых программах и т. п.
• эволюционные алгоритмы — предполагают создание популяции программ, их мутации, скрещивание (обмен частями программ) и тестирование на выполнении целевой задачи. Программы, работающие лучше всего, выживают и после множества поколений получается наиболее эффективная программа.
• нечёткая логика — позволяет компьютеру работать с объектами из реального мира и их взаимоотношениями. С помощью нечёткой логики компьютер может понять такие термины как «близко», «теплее», «почти» и т. д. Поэтому нечёткая логика активно используется в бытовой технике, такой, как кондиционеры и стиральные машины.

MTran способен менять конфигурацию и генерировать программы движения 
с помощью эволюционных алгоритмов

 Выведение программы полёта с помощью эволюционных алгоритмов

C 90-х годов произошел отказ от монолитной архитектуры, теперь, в отличие от классической схемы последовательной обработки информации, решение принимается коллективно (нейронные сети, многоагентные системы, распределенные системы — distributed processing systems) агентами, которые сосуществуют параллельно и взаимодействуют между собой. 

Под управлением ИИ эта машина проехала
200 км по пустыне за 7 часов 

Значительная часть используемых сегодня роботов обладает зачатками искусственного интеллекта. Они могут немного ориентироваться в окружающей обстановке, распознавать нужные им объекты. В 2005 году четыре управляемых ИИ автомобиля успешно преодолели путь в 200 км по сложнейщей трассе в пустыне Мохаве со средней скоростью 30 км/ч. Самолёты уже могут выполнить весь рейс, от взлёта и до посадки, полностью на автопилоте. В Японии, Франции и других странах работают автоматические поезда, использующие ИИ, чтобы сделать поездку максимально комфортной для пассажиров. Искусственный интеллект используется в современных бионических протезах, таких, как протез ноги от Ossur. Технологии машинного зрения и распознавания образов применяются в камерах слежения и системах безопасности. Экспертные системы используются для поиска полезных ископаемых, диагностики заболеваний. Юридические программы выносят решения по мелким правонарушениям и дают консультации по сложным законам. Технологии искусственного интеллекта используются для перевода текстов, распознавания речи. Системы на основе ИИ управляют промышленными объектами — заводами, атомными станциями, транспортом. Крупнейшие финансовые организации используют ИИ для сверхбыстрого принятия эффективных решений на фондовых и валютных рынках. 

Каждый из компьютерных бойцов в батальных сценах «Властелина Колец» 
обладал искусственным интеллектом

Искусственный интеллект широко используется в компьютерных играх, чтобы населить виртуальные миры персонажами с реалистичным и разумным поведением. Компьютерные актёры с искусственным интеллектом используются для съёмок батальных сцен в таких фильмах, как «Властелин колец» или «Хроники Нарнии». 

Не все компьютерные системы можно охарактеризовать как искусственный интеллект, более простые, скорее, напоминают искусственную нервную систему. Например, в современных автомобилях множество умных элементов, контролирующих разные аспекты работы машины. Более сложный ИИ напоминает отдельные элементы интеллекта животных. Сегодня по уровню сложности используемых систем мы находимся примерно на уровне насекомых, в чём-то (в том, что можно алгоритмизировать) — выше. По количеству элементов и скорости вычислений человеческий мозг ещё впереди, но если будет действовать закон Мура, то не долго осталось до того времени, когда способности ИИ сравняются с нашими. 

В разработке ИИ всё больше используются знания по психофизиологии, полученные с помощью наблюдения за поведением животных и человека. В соответствии с этими представлениями формирование поведенческого акта осуществляется параллельной работой функциональных систем, каждая из которых соответствует некоторому поведенческому акту, сформированному при научении и включенному в структуру индивидуального опыта. 

Уже начаты первые проекты по моделированию на компьютере человеческого мозга. Так, проект IBM Blue Brain ставит цель научиться к 2007-2009 гг. точно симулировать работу колонн неокортекса, той части мозга, которая в человеке отвечает за восприятие, моторные функции, пространственное воображение, язык и сознание. 

Мы находимся в самом начале революции в ИИ и когнитивной науке. Но мы уже примерно понимаем, как устроены человеческое сознание и интеллект. Сканирование мозга во множестве экспериментов показало, что у любых мыслей и чувств есть совершенно реальное физическое выражение. Нет оснований полагать, что человеческий мозг содержит что-то загадочное — души, квантовых эффектов или ещё чего-нибудь подобного там нет. Любая мысль — это процесс последовательной активации цепи нейронов в человеческом мозгу. Такой процесс можно изучать, им можно управлять и его можно вопроизводить в компьютерной симуляции. Уже существуют точные компьютерные модели нейронов животных и человека. Удалось описать работу нервной системы простых животных, таких как кальмары. Сегодня существуют первые примеры соединения нейронных систем и кремниевой электроники в единые системы. Некоторые протезы получают команды от мозга, кохлеарные имплантанты, наоборот, передают информацию в мозг. Подобная киборгизация будет развиваться. 

Завтра

Кибернетическая рука обезьяны, использующая нейрокомпьютерное
соединение

По мере распространения компьютерных технологий, работа с информацией и компьютерными агентами станет занимать всё большую часть человеческой жизни. ИИ-агенты будут помнить за человека, помогать ему в поиске и обработке информации. Подобное «усиление разума» (intelligence amplification) — один из путей к сверхразуму. Развитие носимых и вживляемых компьютеров приведёт к тому, что большинство людей станет окружено «экзокорой», сонмом компьютеров, по сути выполняющих часть мыслительной работы и хранящих часть памяти своего хозяина. Дополненная реальность будет стирать границы между внутренним миром (воображением, памятью) и миром реальным. Человек будет воспринимать реальность уже насыщенной дополнительной информацией — имена незнакомых людей, аргументы собеседника, сведённые в единую систему, справочная информация, любопытные идеи, подсказанные ИИ-агентами. Дальнейшая миниатюризация микрочипов сделает возможной прямой интерфейс между мозгом и компьютером, обеспечивая примитивное считывание и запись мыслей. Появление совершенных нанотехнологий и создание субклеточных нанороботов сделает возможным считывание и запись информации на уровне отдельного нейрона. Это даст человеку полный контроль над собственным мозгом. 

Параллельно будет развиваться ИИ, используемый в роботах. К 2010-2015 году роботы получат достаточно эффективные программы машинного зрения, которые позволят им работать в естественной обстановке. К этому времени совершенного уровня достигнут и программы распознавания и синтеза речи, позволяя роботам общаться с человеком напрямую. К 2015-2020 годам искусственный интеллект возьмёт на себя производство на множестве полностью автоматизированных заводов, значительной будет и его роль в управлении предприятиями. В большинстве кораблей, самолётов и автомобилей управление будет частично или полностью передано ИИ. 

К 2015 году многие люди будут постоянно общаться с ИИ на работе. Искусственный интеллект будет обладать способностями, достаточными для письменного или устного общения с человеком на обычном языке, будет понимать смысл информации из баз данных о клиентах, корпоративных правил и т. п. Многие профессии в сфере услуг, должности клерков, продавцов, специалистов из центров поддержки, будут автоматизированы с помощью искусственного интеллекта. 

Примерно к 2030 году компьютеры достигнут вычислительной мощности, достаточной для полной симуляции мозга человека во всей его сложности. Это сделает практически возможной загрузку человеческого сознания (считанного нанороботами) в компьютер. Ещё более вероятно, что уже к 2020 году будут заложены теоретические основы создания чисто машинного разума. В любом случае, где-то между 2020-2035 компьютерный разум сравняется по силе с человеческим и вскоре превзойдёт его. 

Разумный робот (будущее)

На данный момент еще не выработан удовлетворительный критерий «разумности». Критерий Теста Тьюринга говорит, что «система может считаться разумной, если наблюдатель, общаясь с ней достаточное время, не отличает ее от человека». По мере того как разумный ИИ воплощается в реальности, мы будем вырабатывать более убедительные критерии, которые не столь антропоцентричны. В какой-то момент мы просто придём к консенсусу о том, что созданный нами машинный разум уже разумен, хотя мы и не сможем точно указать, в какой момент это произошло. Ханс Моравек как-то заметил, что «вопрос о том, может ли машина мыслить, имеет не больше смысла, чем вопрос о том, может ли подводная лодка плавать». Спор о тонких деталях не имеет практического смысла — когда мы увидим сильный ИИ, он сам сможет убедить нас в своей разумности. :-) 

Послезавтра и после-послезавтра

По мере развития нейротехнологий и когнитивных технологий будут все больше использоваться прямые интерфейсы мозг-компьютер, чипы и внешние программы (экзокора), дополняющие мозг человека. В то же время, в искусственном интеллекте будут использоваться системы, созданные по аналогии с биологическими нейронными системами. Элементы человеческого интеллекта будут встраиваться в ИИ. Загруженные в компьютер личности будут свободно заменять существующие блоки своего сознания на искусственно созданные или эволюционировавшие с помощью генетических алгоритмов (т. е. перепрограммировать себя). Люди и ИИ будут объединяться в единые системы. Всё это приведёт к стиранию грани между человеческим разумом и искусственным интеллектом. В какой-то момент останутся просто «разумные существа». 

Существующие в 2005 году компьютеры достаточно примитивны. В рамках наших современных технологий мы используем лишь малую часть вычислительного потенциала материи. Оценки максимальной мощности компьютеров (в расчёте на грамм материи) показывают, что их скорость может быть увеличена на 10-30 порядков по сравнению с сегодняшним состянием дел. 

Рождение планетарного сверхразума 
может занять всего несколько лет

Вот уже 40 лет учёные и инженеры удваивают скорость компьютеров каждые 1,5-2 года — закономерность известная как Закон Мура. Скорость работы людей остаётся постоянной. Но если поручить разработку новых вычислительных технологий ИИ, то в результате своей работы сам ИИ станет работать ещё быстрее. И чем дальше он продвинется в создании новых компьютеров, тем быстрее он будет работать над следующим этапом. Кроме разработки новых компьютеров, ИИ может заняться собственным программированием, создавая более умные и эффективные алгоритмы. Подобное саморазвитие может привести к тому, что в течение всего нескольких лет мощность ИИ увеличится на много порядков, коренным образом изменив жизнь человека. Этот переломный момент в развитии человечества принято называть технологической сингулярностью. 

Элемент механического нанокомпьютера

Искусственный интеллект не долго будет «заперт» в компьютерах и роботах. По мере увеличения вычислительной мощности, искусственным интеллектом будут наделены практически все устройства, создаваемые человеком (и ИИ). А с развитием нанотехнологий станет возможно использование ИИ в нанокомпьютерных комплексах. Это будет означать, что каждая частичка материи, превращенная в сложную наносистему, будет разумна. Различие между материей и сознанием будет практически стёрто. 

Суперинтеллект будет развиваться предельными темпами. Даже ресурсы Земли (материя для нанокомпьютеров, водород для термоядерного синтеза) достаточны для создания сверхразума с возможностями, превосходящими человеческие на десятки порядков. Представить себе действия подобной Силы (пусть даже эта Сила и вырастет из нас самих) практически невозможно. 

Структура Мозгов-Матрёшек

Эта умная планета (ноосфера Вернандского, «планетарный супермозг» Яна Корчмарюка) даст одновременно и расширенные связи между разумами, и возможность их объединения, и огромные возможности для индивидуализации. В мозгу человека каждый нейрон сохраняет свою индивидуальность, но вместе они порождают сознание. Примерно так же каждый отдельный разум сможет развиваться самостоятельно, в то же время добровольно участвуя в планетарном сознании. Это нельзя будет назвать обществом, поскольку связи между разумами будут намного более тесными, чем привычное общение. 

Можно предположить, что в дальнейшем планетарный сверхразум использует для своего роста ресурсы Солнечной системы, путём строительства Юпитерианских Мозгов, Сферы Дайсона или Мозгов-Матрёшек, а затем перейдёт к галактической экспансии (или даже экспансии в новые Вселенные), но представить себе качественные (а не количественные) изменения, происходящие в подобном сверхразуме, мы сейчас не мож