Часть вторая: Путь от животного – к машине
Самая совершенная самоорганизующаяся система – это, безусловно, человеческий мозг. Именно его советские ученые выбрали в качестве идеального образца, нацеливаясь на создание принципиально новой кибернетической машины. Однако предварительно необходимо было понять: как в нашем мозгу происходит обработка внешней информации, как происходит отбор нужных фактов? Чтобы выявить эти важнейшие принципы, исследователи пошли путем физиологических экспериментов. За теоретическую основу, с одной стороны, было взято учение Ивана Павлова, с другой – достижения в области кибернетики.
Для решения задачи были изучены алгоритмы, в соответствии с которыми головной мозг животного использует оптимальную программу поведения при взаимоотношении с внешней средой. Ученых интересовал вопрос: какие приемы использует подопытная собака для формирования «программы» работы мозга? В ходе экспериментов выяснилось следующее. Вначале подопытное животное производит случайные действия, запоминая при этом те изменения во внешней обстановке, которые дают положительный результат. Нужный алгоритм усваивается не сразу. Но ученые определили здесь сходства работы мозга с кибернетическим устройством. Исследования показывали, что собака не запоминает буквально всю поступающую в ее мозг информацию и все свои действия. Она запоминает только ту информацию и те действия, которые необходимы для нужного результата. Остальное отбрасывается и забывается.
Таким путем ученые определили принципиальное отличие головного мозга от кибернетической машины, хранящей как необходимую, так и ненужную информацию. Самоорганизующаяся система должна, таким образом, не только предусмотреть правила порядка действий при своей работе, но и возможность быстрейшего обнаружения нужных сведений. Это был один из самых трудных вопросов, ведь в памяти машины накапливается много информации, которая постоянно просматривается и сравнивается с отыскиваемой информацией. Что касается работы головного мозга, то он быстро выдает необходимые данные – без полного просмотра всего того, что хранится в его памяти.
Чтобы понять, каким образом мозг отыскивает нужные сведения, были также проделаны соответствующие опыты с собаками (например, опыты по формированию у собаки новой модели поведения). Как выяснилось, в головном мозгу также происходит сверка данных памяти с теми данными, что поступают извне. Этот процесс осуществляется посредством особых нервных элементов. В итоге ученые вышли на новый уровень постановки задачи: разработать модель нервной сети такой структуры, которая могла бы обеспечить воспроизводство наблюдавшихся в опыте явлений.
Завершающим шагом стало создание радиоэлектронной машины, реализующей как раз те принципы, что были выявлены в ходе экспериментов с животными. Такая машина, действительно, была создана к началу 1960-х годов. Как его тогда называли – «самообучающийся автомат». Он стал детищем совместной работы физиологов Академии медицинских наук СССР и инженеров Московского энергетического института.
Что представляла собой эта машина? Данный аппарат был величиной с обычный книжный шкаф и снаружи не выделялся ничем особенным. Вход внешней информации осуществлялся с помощью четырех кнопок. Одна из этих кнопок отвечала за «поощрение», то есть с ее помощью вводилась информация о том, ведет ли совершенное действие к нужному результату. Такой аппарат с помощью проводов мог подключаться к реальному производственному процессу. По этим проводам «на вход» поступала информация об изменении температуры, давления и т.д. А к выходам могли подключаться исполнительные устройств, регулирующие эти различные параметры управляемого объекта.
По сути, данный автомат моделировал и воспроизводил выработку цепи условных рефлексов. Вначале, когда он еще «не обучен», он совершал случайные «действия», не сигнализируя правильно на нажатие кнопок. При этом, если одно из «действий» совпадало во времени с нажатием какой-либо кнопки, и это совпадение сопровождалось «поощрением», оно сохранялось в памяти машины. После неоднократного повторения такой ситуации автомат «обучался», и тогда уже при нажатии определенной кнопки всегда отвечал зажиганием «правильной» лампочки. Для того чтобы машина запомнила всю цепь в ее последовательности, в нее было введено устройство, позволяющее различать, какая из связей образовалась раньше. Таким образом, если в начале работы автомат нуждался в подкреплении действием извне (конкретно – человеком), то затем он начинал самостоятельно оценивать полезность той или иной информации. Новые «условные рефлексы» вырабатывались на основе подкрепления одним условным раздражителем ранее уже выработанных рефлексов.
Подчеркнем, что в основу работы такой машины была положена гипотеза о структуре нервной сети, обеспечивающей условно-рефлекторную деятельность. Эксперименты, проведенные с этим автоматом, показали, что в известных условиях, определенных его конструкцией, он в состоянии «исследовать» внешнюю среду и на этой основе вырабатывать новые программы своей работы. Автомат производил отбор, запоминая только полезную и достоверную информацию и решая поставленную перед ним задачу.
Первые практические результаты в области нейрокибернетики настолько воодушевили наших ученых, что они тут же начали выстраивать впечатляющие картины использования таких «умных» кибернетических машин в различных областях человеческой жизни и деятельности. Возьмем, к примеру, медицину. Представьте - писали в научно-популярных журналах тех лет, - что в далекую таежную больницу доставили тяжелобольного. Молодой врач, осматривая пациента, не может поставить точный диагноз, поскольку еще никогда не сталкивался с подобными симптомами. Ждать приезда опытного специалиста – значить терять драгоценное время. Что делать? И тут молодой врач обращается за консультацией к своему электронному помощнику, находящемуся в той же больнице. Этот помощник – само-программирующийся аппарат, хранящий в своей памяти огромный запас «опыта» и огромный массив данных относительно признаков самых разных болезней. Через минуту диагноз поставлен и тут же выдается перечень возможных приемов лечения.
Для простого обывателя подобные картинки напоминали научную фантастику, но только не для ученых, работающих в области нейрокибернетики. В то время они были настроены весьма оптимистично в отношении развития практических приложений данного направления. По их убеждению, не за горами был тот день, когда «умные» автоматы станут воплощаться в «железе» и войдут в нашу повседневную жизнь так же, как это однажды произошло с автомобилями. Если брать ту же медицину, то самонастраивающиеся кибернетические машины могли пройти «курс обучения» у самых лучших клиницистов, сохранив в своей памяти их колоссальный опыт. Специалисты не видели в этом ничего фантастического. По их убеждению, такими аппаратами через несколько лет будут укомплектованы все больницы и поликлиники страны. То есть, согласно их прогнозам, это должно было произойти где-то к концу 1960-х годов.
Почему массовое внедрение «умных» нейрокибернетических систем (сиречь – технологий ИИ) так сильно затянулось и активно продвигается только в наши дни – тема другого разговора. Для нас важно понять одно: когда сегодня нам рассказывают о головокружительных перспективах искусственного интеллекта, необходимо помнить, что наши ученые проговаривали всё это и продуктивно работали в указанном направлении почти семьдесят лет тому назад.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии