Знакомство с искусственным интеллектом

Искусственный интеллект вызывает массу страхов, окружен ореолом мифов и неоднозначных эмоций. Кто и когда впервые заговорил об искусственном интеллекте? Что послужило творческим импульсом?

Математик Джон Маккарти в Лаборатории искусственного интеллекта в Стэнфорде

Сам термин «искусственный интеллект» появился в 1956 году, когда был использован Джоном Маккарти на конференции в Дартмутском университете. Его авторству принадлежит первый язык программирования для задач ИИ – Lisp, а кроме того, он же заложил основы функционального программирования. Поясняя свое определение, Джон Маккарти указывает: «Проблема состоит в том, что пока мы не можем в целом определить, какие вычислительные процедуры мы хотим называть интеллектуальными. Мы понимаем некоторые механизмы интеллекта и не понимаем остальные. Поэтому под интеллектом в пределах этой науки понимается только вычислительная составляющая способности достигать целей в мире». Сейчас искусственный интеллект определяют как свойство интеллектуальных систем выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека.

Имя другого пионера искусственного интеллекта – это Марвин Минский, автор идеи фрейма (70-е годы), изобретатель, популяризатор науки и к тому же интереснейший автор. Совместная книга М. Минского и Гарри Гаррисоном "Выбор по Тьюрингу" (“The Turing Option”) — одна из лучших фантастических книг об искусственном интеллекте. Минскому принадлежит вся научная составляющая этого романа.

Предпосылки для развития науки об искусственном интеллекте создались гораздо раньше середины XX века. Коллежский советник Семен Николаевич Корсаков (1787—1853) впервые поставил задачу усиления возможностей человеческого разума посредством разработки научных методов и устройств – вполне в духе современного понимания искусственного интеллекта. В 1832 году С. Н. Корсаков опубликовал описание пяти изобретенных им механических устройств, так называемых интеллектуальных машин, для частичной механизации умственной деятельности в задачах поиска, сравнения и классификации. В конструкции своих машин Корсаков впервые в истории информатики применил перфорированные карты!

В 1910—1913 гг. Бертран Рассел и А. Н. Уайтхед опубликовали работу «Принципы математики», основной идеей которой была сводимость математики к логике. Этот знаковый труд критиковали за претенциозную задачу описать суть математики, что не помешало работе дать мощный импульс развитию формальной логики.

В 1943 году Уоррен Мак-Калок и Уолтер Питтс опубликовали A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity – фактически это основы теории нейронных сетей. Примерно в те же годы немецкий инженер Конрад Цузе сконструировал первый программируемый компьютер. Так стали появляться технические возможности для воплощения идеи, которая уже буквально витала в воздухе.

Перечислим основные труды непосредственно по искусственному интеллекту, которые необходимо знать любому исследователю, имеющими с ним дело. В 1943 году в статье «Логическое исчисление идей, относящихся к нервной активности»  У. Мак-Каллок и У. Питтс предложили понятие искусственной нейронной сети. В их статье впервые была описана модель искусственного нейрона.

Д. Хебб в работе «Организация поведения» 1949 года изложил основные принципы обучения нейронов. Далее важнейшая веха — американский нейрофизиолог Фрэнк Розенблатт стал автором устройства, моделирующего процесс человеческого восприятия, и назвал его «перцептроном». Эта модель имитировала работу человеческого глаза и могла различать буквы алфавита, однако результативность зависела от манеры написания.

В конце 50-х годов была создана модель лабиринтного поиска для нахождения оптимального пути по графу, но в первых учебниках по искусственному интеллекту эти программы не решают практические задачи, а просто пока развлекаются — играют в игру «15», собирают «Ханойскую башню», играют в шашки и шахматы.

1954 год — отправная точка истории искусственного интеллекта в СССР – тогда в МГУ начал свою работу семинар «Автоматы и мышление» А. А. Ляпунова, одного из основателей отечественной кибернетики. В нем приняли участие ведущие физиологи, лингвисты, психологи, математики – то есть уже в то время у нас практиковали системный подход к этой проблематике.

Так же как и за рубежом, наметились два основных направления – нейрокибернетика (изучение закономерностей функционирования нейронов и нейронных образований) и кибернетика «черного ящика» (неважно, как устроено мыслящее устройство, лишь бы оно на входящие стимулы реагировало подобно человеческому мозгу). В 1957 году выдающиеся советские математики А. Н. Колмогоров и В. И. Арнольд доказали теорему, согласно которой любая непрерывная функция нескольких переменных может быть представлена в виде комбинации конечного числа функций меньшего числа переменных.  Данное доказательство позволило позже математически обосновать построение нейронных сетей фиксированной размерности с прямыми связями с определенным количеством «нейронов» на слоях ввода и вывода и активационными функциями. А тем временем в Ленинграде велась работа по автоматизации решения логических задач, для чего была создана программа АЛПЕВ ЛОМИ (Ленинградского отделения математического института им. Стеклова), которая занималась автоматическим решением теорем. Целое созвездие новых ярких имен засияло в новой науке в то время: М. Л. Цетлин, В. Н. Пушкин, М. А. Гаврилов, и уже можно было говорить о советской школе ИИ.

Конрад Цузе

60-е годы – это взлет эвристического программирования. Эвристика – это алгоритм решения задачи, который включает практический метод, не являющийся гарантированно точным или оптимальным, но достаточный для данной задачи. В СССР среди наиболее значимых результатов, полученных учеными в 60-е годы, можно отметить алгоритм «Кора» М. М. Бонгарда, моделирующий деятельность человеческого мозга при распознавании геометрических образов. Программа «Кора» нашла применение, в частности, для распознавания нефтеносных пластов и вошла в русскоязычные учебники и курсы.

Д. А. Поспелов

Рассказывая о тех временах, надо особо упомянуть Д. А. Поспелова – родоначальника ИИ в СССР и основоположника научной школы ситуационного управления (соответствует представлению знаний — knowledge representation в западной терминологии), которая развивалась в СССР с середины 60-х годов. Любая ситуация в мире (в данном случае управленческая задача) могла быть описана как реляционная модель с помощью конечного числа базовых отношений, из которых возникали, в свою очередь, производные. Идеи Поспелова широко применялись на практике в индустрии, а его научная деятельность способствовала популяризации искусственного интеллекта в СССР и «реабилитации» кибернетики, против которой в 50-е годы была развернута целая кампания из-за якобы отождествления работы мозга с работой машины, а общественной жизни — с системой электро- и радиокоммуникаций и направленности «против материалистической диалектики, современной научной физиологии, обоснованной И. П. Павловым». «История информатики в нашей стране (сначала СССР, а затем России) насыщена драматическими коллизиями и резкими изменениями приоритетов», — писал Поспелов в статье «Становление информатики в России», вошедшей в сборник «Очерки истории информатики в России». За годы работы Поспелов написал 20 монографий и более 300 статей, многие из его книг переведены на иностранные языки.

Понадобилось время, чтобы наука об искусственном интеллекте получила наконец научное признание. Только в 1974 году при Комитете по системному анализу при президиуме АН СССР был создан Научный совет по проблеме «Искусственный интеллект». (Справедливости ради надо сказать, что и на Западе после доклада британского ученого Лайтхилла – математика, никогда не имевшего дело с ИИ, — науке устроили разнос и урезали финансирование, отбросив исследования назад.) В 1988 году в СССР была создана АИИ – Ассоциация искусственного интеллекта, объединившая лучших экспертов страны, а ее президентом стал Д. А. Поспелов. В 80-х годах скорость и быстродействие компьютеров уже перестали быть проблемой для исследователей. К сожалению, последующие события предсказуемым образом повлияли на развитие науки, о которой идет речь. Сейчас развитие искусственного интеллекта признается одним из приоритетных направлений.

Александр Григорьев ЦСО "Крокус"