Решение задач, игры и искусственный интеллект

количество клеток по вертикали или горизонтали при условии, что на ее пути нет других фигур, пешка может ходить на одно поле вперед, за исключением... и т. д.); ходы можно выбирать путем грубого поиска, а количество перестановок конечно, хотя и огромно. При условии очень большого объема хранения и такого же запаса времени можно для каждого хода определить вероятность, с которой он приближает выигрыш. Компьютеры изучают потрясающее количество возможных ходов, однако модель, которая будет просчитывать все ходы, построить технически невозможно; кроме того, это не говорит ничего о том, как играют в шахматы люди и, что более важно, как при этом воспринимаются, кодируются, преобразуются и приводятся в действие сложные паттерны.

Из экспериментов Чейза и Де Грота (см. главу 4) мы знаем, что даже начинающие игроки в шахматы выделяют информацию о положении конкретных фигур и затем сосредоточиваются на разработке стратегии вокруг ключевых фигур и ходов. Поэтому, чтобы шахматная машина могла играть в шахматы как человек, она должна уметь анализировать паттерн и быстро абстрагировать из фигур и их позиций информацию об относительной важности более крупных единиц информации.

Кроме шахмат люди могут бросить вызов компьютеру в большом количестве других компьютерных игр, включая триктрак, бридж, шашки, го, покер и «Эрудит». Все они есть в Интернете и ожидают, чтобы сообразительные люди вроде вас испытали их.

Возможно, вы думаете, что есть некоторые области человеческой деятельности, которые защищены от вторжения искусственного интеллекта. Вы можете утверждать, что различные виды искусств — поэзия, музыка и изобразительное искусство — являются проявлениями исключительно человеческого гения и они не будут затронуты вторжением электронных зондов. Однако в каждой из этих областей была проведена значительная работа. Сначала рассмотрим поэзию.

В фольклоре и художественных произведениях преобладает восхищение возможностями гуманоидов, действия которых имитируют человеческое поведение. Этот интерес выразился в таких историях, как «Ученик волшебника», «Пиноккио» и «Франкенштейн», рассказах о «големах» и кентаврах и персонажах вроде Робота Робби, R2D2 и С3РО («Звездные войны») и Хэла («Одиссея 2001»). С пришествием современной инженерной технологии и когнитивной психологии роботология вышла из области мифов и научной фантастики и выросла до статуса очень серьезного научного предприятия. Пионерская работа была проделана британскими учеными Россом Эшли и В. Греем Уолтером. Эшли разработал и построил электронную цепь, способную поддерживать желаемый гомеостаз, или состояние внутреннего равновесия. Уолтер добавил к устройствам гомеостатического типа подвижность, чтобы они могли искать свет ниже определенной яркости, избегать света ярче этого уровня и, если света нет, бродить вокруг, так сказать, «в поисках света». Эти машины-«тропизмы» имитировали только рудиментарные свойства живых организмов, проявляющиеся у насекомых, растений или простейших животных. Следующий по эволюционной линии робот был собран в университете Джона Хопкинса и стал известен под именем Зверюги Хопкинса. Он мог двигаться за счет своей собственной энергии и был полностью самостоятелен. Он ориентировался при помощи сонара, а его перцептивная система состояла из набора фотоэлементов, масок, линз и цепей, спроектированных для обнаружения единственной вещи: крышки электрической розетки. Когда он ее видел, он пытался вступить с ней в контакт с помощью руки, имевшей форму штепселя.

языка и решения задач. (Современные размышления на эту тему см. в статье Минского «Унаследуют ли роботы Землю?», написанной в 1994 году.)

Роботология быстро развивалась в 1960-х годах в связи с исследованием космоса и необходимостью разрабатывать весьма сложные механические устройства для выполнения конкретных задач. Аппарат, приземлившийся на Марсе и способный провести ряд сложных химических анализов, есть результат этих разработок. (Некоторые из роботов — это чисто механические устройства, только отдаленно связанные с узким определением ИИ, использованным в данной главе.)

Некоторые из ранних прототипов космических роботов были разработаны в лаборатории ИИ Стэнфордского университета, у входа в которую стоят знаки, предупреждающие посетителей лаборатории о том, что перед ними могут появиться роботы—транспортные средства. К наиболее интересным из разработанных здесь роботов (1968 год) относится передвижное радиоуправляемое транспортное средство, названное «Шейки» (Shakey)¹, которое обладало бортовыми перцептивными устройствами и способностями к решению задач. «Шейки» был оборудован телевизионной камерой, измерителем расстояния и тактильным датчиком «кошачий ус». Вся афферентная и сенсорная информация передавалась в компьютер, содержавший множество программ для анализа афферентной информации и планирования последствия действий, направленных на манипулирование окружением робота. Все оборудование размещалось на мототележке, которая могла двигаться в любом направлении.

Перцептивная система состояла из телекамеры, редуцировавшей картинки в контурные изображения, а затем — в значимые зоны или объекты сцены. Решатель задач был типа программы доказательства теорем и позволял «Шейки» выполнять простые задания.

«Шейки» сменил робот следующего поколения, «Флэйки» (Flakey). «Флэйки» — это передвижное устройство трех футов высотой с видеокамерой, установленной в его верхней части. Получив команду идти к офису, для чего необходимо пройти через пять дверей по залу, Флэйки покорно катится к заданному месту. Некоторые из наиболее совершенных роботов созданы NASA. Эти машины — несколько специализированные устройства, используемые для сбора и анализа образцов почвы на соседних планетах, выполнения ремонтных работ на космических станциях и проведения научных экспериментов и наблюдений в опасных для человека условиях.

Грандиозные планы 1970-х, которые начались с разработки многофункциональных роботов, открыли дорогу более практичным проектам, подразумевающим копирование относительно простых человеческих процессов. На этом пути лидирующее положение занимает деловое сообщество — многие трудоемкие или опасные функции можно передать роботам.

Будущее искусственного интеллекта

В XX столетии в результате успехов бихевиоризма, который привнес свои методы и объективный подход в исследования человеческого разума и поведения, психология получила наконец научное обоснование. Из-за причин, упомянутых в главе 1,

Лучший компьютер с объемной параллельной нервной сетью, как следует из написанного выше, способен выполнять 2 млрд вычислений в секунду. Мозг на основе кремния отличается от органического мозга тем, что обрабатывает информацию намного быстрее. Если вычислительная способность машин в будущем будет увеличиваться согласно закону Мура, то к 2020 году существующие системы увеличат свою мощность приблизительно в 23 раза, что приведет к увеличению скорости до 20 млн млрд вычислений в секунду. Сравните это число со способностями человеческого мозга.

В заключение я хочу сказать об искусственном интеллекте и компьютерном моделировании следующее. Есть огромная концептуальная преграда между типами действий, выполняемых человеческим мозгом и искусственным мозгом. Как говорилось ранее, возможно, нам удастся создать кантату Баха, полотно Ван Гога или стихотворение Э. Э. Каммингза, которые пройдут тест Тюринга. Вероятно, можно даже создать вышеупомянутые произведения, которые будут оценены людьми как квинтэссенция творчества художника — что-то вроде эстетического прототипа для каждого художника, а не просто «копии художника». Но для этого произведенные человеком образцы должны быть изучены и поняты неорганической машиной. Сам человек обеспечивает лишь программу. Даже если мыслящие программы в будущем превзойдут человеческое мышление, именно люди будут снабжать информацией компьютеры и приводить в действии новые мыслящие машины. Возможно, было бы разумно поместить в новый мозг некую схему, которая сможет все объяснять нам в простых человеческих понятиях, или на нашу долю останутся лишь функции обслуживания, а не интеллектуальные функции.

Искусственный интеллект и научные исследования

В этой главе мы обсуждали компьютерное познание в сравнении с человеческим и анализировали чрезвычайно сложную задачу, поставленную исследователями, пытающимися копировать деятельность человека с помощью машин. В этом заключительном разделе я хотел бы предположить, что способ, которым исследователи (включая когнитивных психологов) изучают поведение, вероятно, значительно изменится за следующие несколько лет благодаря использованию компьютеров, которым помогают программы искусственного интеллекта.

Мы уже видели, насколько широко распространены компьютеры практически в каждой области человеческой деятельности, и эта тенденция, вероятно, сохранится. Вычисления, необходимые для решения различных задач: от космического путешествия до маршрутов мусоровозов и генетических исследований, были бы невозможны без современного быстродействующего компьютера. В будущем наверняка появятся более продвинутые системы с большим объемом памяти и большей скоростью обработки. Возможно, существующие системы будут заменены радикально новыми (такими, как «японское пятое измерение», которое делает акцент на обработке знаний). В будущем нас ждут не менее впечатляющие открытия, чем те, свидетелями которых мы уже стали.

Одна из проблем, интересующих ученых, — это способ сохранения и кодировки информации. Нам доступно огромное количество научной информации в элек-

Теме искусственного интеллекта посвящено множество работ. Общие обзоры предлагаются в книгах Таука «Компьютеры и здравый смысл» (Computers and Common Sense) (имеется в мягкой обложке) и Аптера «Компьютерная имитация поведения» (Computer Simulation of Behavior). Хорошо написан и интересен для специалистов научный отчет Рафаэла «Мыслящий компьютер» (The Thinking Computer). Также рекомендую «Вычисления и познание: основания когнитивной науки» (Computation and Cognition: Toward a Foundation for Cognitive Science) Пилишина, «Компьютер и разум» (The Computer and the Mind) Джонсона-Лэрда, «Следы памяти в мозге» (Memory Traces in the Brian) Алкона, «Искусственный интеллект: суть идеи» (Artificial Intelligence: The Very Idea) Хоуланда и «Искусственный интеллект в психологии: междисциплинарные эссе» (Artificial Intelligence in Psychology: Interdisciplinary Essays) Бодена. Как упоминалось ранее, хорошо читается биография Алана Тюринга, написанная Эндрю Ходжезом.

Апрельский номер журнала Byte за 1985 год в значительной степени посвящен искусственному интеллекту, и, хотя он несколько устарел, рекомендуем вам прекрасные статьи Минского, Шенка и Ханта, Дж. Андерсона и Рейзера, Уинстона и других, посвященные все еще современным темам. Книги «Вопросы метамагии: поиски сущности разума и материи» (Metamagical Themas: Questing for the Essence of Mind and Matter) и «Гедель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда» (Godel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid) Дугласа Хофштадтера необходимо прочесть всем, кто интересуется искусственным интеллектом и смежными вопросами; кро-

582 Глава 16. Искусственный интеллект

ме того, они хорошо написаны. Также рекомендую книгу Гарднера «Новая наука о разуме» (The Mind's New Science) для обсуждения искусственного интеллекта и многих других тем, затронутых в этой книге. Некоторые интересные специальные проблемы рассматриваются в сборнике «Искусственный и человеческий интеллект» (Artificial and Human Intelligence) под редакцией Элиторна и Банерджи. Наконец, настоятельно рекомендую книгу «Век одухотворенных машин» (The Age of Spiritual Machines) Рея Курцвейла.

А

автобиографические воспоминания 254

и научение 192

эволюционная 424

адаптивное управление мыслью 311

аккомодация 424

аксон 61

амнезия

и когнитивные задачи 317

и сознание 180

ретроградная 317

анализ

подетальный 152, 155

архитектура

нейросетевая 59

ассимиляция 424

ассоцианизм 462

ассоциация 462

Б

бессмысленные слоги 264

В

влияние

внимание 26, 107, 108, 110

зрительное 120

и подпороговое восприятие 117

и ПЭТ 126

и сознание 117

и человеческий мозг 125

при восприятии лица 443

селективное 442

воксел 416

воображение 28

воспоминание

вытесненное 259

ложное 259

восприятие 25, 95, 132

и искусственный интеллект 550

объем его 100, 395

паттерна и движение глаз 155

формы 161

воспроизведение

имен 205

слов 206

восстановительный поиск 384

Г

гипотеза

концептуально-пропозициональная 331, 333

лингвистической относительности 369

функциональной эквивалентности 331, 336

гомункулус 46

грамматика 359

трансформационная 365

Д

дендрит 61

долговременное потенцирование 268

доминирующая тема 374

3

задача

на лексическое решение 176

заднетеменная область 217

закон Мура 577

затухание 275

знание

и понимание 377, 379, 381

и язык 297

общее 519

предшествующее 96

процедурное 319

репрезентация его 28, 297

и сети семантических ассоциаций 310

структура его и мастерство 220 зона

Брока 359

Вернике 359

зрение 135

зрительно-пространственный блокнот 231

584 Алфавитный указатель

И

игра

имитирующая 547

изоморфизм 34

второго порядка 336

икона 103

иллюзия 96, 136

иллюзорное очертание 136

инсайт 508, 509

интеллект

и нейрокогнитология 525

искусственный 30, 535

и восприятие 550

и значение 563

и компьютер 540

и научные исследования 579

и художественное творчество 572

и человеческое познание 544

и язык 559

теория Стернберга 520

человеческий 30

интериоризация 427

интуиция 510

информация

воспроизведение из КВП 241

зрительная, абстрагирование ее 156

кодирование ее в КВП 233

обработка ее

сверху вниз 144

снизу вверх 144

трансформация ее 374

К

канала пропускная способность 111

карта

мысленная 348

свойств 121

картезианский театр 186

клетки тело 61

когнитивное картирование 345

код

зрительный 234

компартментализация 64

компьютер 538

и искусственный интеллект 539

и человеческое мышление 545

компьютерные шахматы 571

коннекционизм 45

и репрезентация знаний 322

контекст 191

контралатеральность 68

кора головного мозга 67

ассоциативные области ее 69

кора мозга 46

Л

латерализация, исследования ее 437

логика и мышление 465

M

мастерство, теоретический анализ его 221

метапознание 300

метафора

интеграции 185

компьютерная 43

новизны 184

прожектора 184

метод

отображения магнитного резонанса 74

предварительной подготовки 150

размещения 198

миелиновая оболочка 61

мнемоника 196

исследования Лурии А. Р. 208

случай V. Р. 211

модель

внутренней репрезентации 503

кластерная 298

когнитивная 40, 41

концептуальной науки 40

нейронауки 23

обработки информации 23, 46

отдельных взаимодействий и сознательного опыта Шактера 187

параллельной обработки информации 543

понимания по Кинчу 382

последовательной обработки информации 543

проверки гипотез 463

с фильтрацией 113

сканирования мозга и пути распространения активизации 309

уровень обработки 278

центральной тенденции 161

частоты признаков 161

мозг

головной, анатомия его 66

и искусственный интеллект 544

исследование его 54

картирование его 54

сенсорная предрасположенность его 98

мозолистое тело 83

морфема 362

мышление 31, 460

дивергентное 512

и принятие решений 477

и решение задач 497

и творчество 507

и человеческий интеллект 515

конвергентное 512

формальное 470

H

нарциссическая особенность 284

нейробиология развития 422

нейрокогнитология 54, 57

внимания 125

и долговременная память 244

и кратковременная память 227

памяти 267

нейрон 46, 59, 61

Маккалоха-Питтса 540

нейронаука

и когнитивная психология 45, 58

когнитивная 54

нейротрансмиттер 62

нейрофизиология, современные методы ее 74

нервная система перефирийная 94

О

обработка

параллельно распределенная 45, 48

образ

и когнитивная психология 329

мысленный 328

нейрокогнитивные данные 339

эйдетический 210

обратимость 427

объединение в серии 427

объем восприятия 395

опровержение 481

оценка вероятностей 485

ошибка овеществления 481

ощущение 95

П

память 27

декларативная 268, 312

долговременная 27, 243

и нейрокогнитология 244

структура и хранение 245

и когнитивное развитие 446

и позитронно-эмиссионная томография 78

и процесс познания 272

и структура знаний 451

иконическая 102

имплицитная 151

и сознание 173

коннекционистская модель 288

консолидация 321

кратковременная 27, 225

и когнитивная теория интеллекта 517

и кодирование информации 233

объем ее 231

метафорическое мышление и образы 452

младенческая 447

модель Во и Нормана 273

организация (укрупнение) 449

ошибки ее и свидетельские показания 257

представления Джемса У. 266

продуктивная 312

процедурная 268

рабочая 27, 229, 311

сверхдолговременная 249

и когнитивная психология 251

семантическая 285

модель сравнительных семантических признаков 302

сетевые модели 305

теоретико-множественная модель 301

таксономия структуры ее 319

теории и нейрокогнитология 263

хранилище 269

эксплицитная 151

и сознание 173

эпизодическая 285

эхоическая 104

паттерн

зрительный, распознавание 134

классификация 515

распознавание его 26, 131

роль наблюдателя 165

переменная организующая 299

перцептрон 59

подпороговая подготовка 175

познание 33, 44

понимание 412

понятие, формирование его 461

порог сенсорный 175

прегнантная фигура 138

предвнимание 121

пресинаптические окончания 61

принцип

ускорения 222

проблема психики и тела 55

пробная цифра 242

пропозиция 309

пропуск 373

пропускная способность канала 111

и избирательность внимания 111

прототип 155

формирование его у детей 454

процесс-эксперт 189

псевдопамягь 158

психика и тело 55

психолингвистика 360

психология развития 29

Р

развитие

и память 446

интеллект и способности 439

навыков приобретения информации 441

нейрокогнитивное 422, 435

нервной системы в раннем возрасте 435

психология его 422

теория Выготского 432

теория Пиаже 424

сравнительное 423

разум

как работа мозга 540

линии и искусственный интеллект 550

образов в шахматах 162

распознавание (продолжение)

паттернов

и искусственный интеллект 551

роль наблюдателя 165

по компонентам 149

сложных форм и искусственный интеллект 555

рассуждение

дедуктивное и умозаключение 467

и мозг 482

и решение задач, и интеллект 520

индуктивное 477

рационализация 373

репрезентативность 488

репрезентация

внутренняя и решение задач 503

задач 500

текста и чтения пропозициональная 384

рефлексия и самоконтроль 192

речь, непрерывное распознавание ее 564

решение

задач 497

и гештальт-психология 499

и искусственный интеллект 566

принятие его и рациональность 492

фреймы его 487

робот 575

С

саккадическое движение 101

свободные ассоциации 174

сетчатка 84

сигнал слуховой 111

силлогизм 465

синапс 61, 62, 435

потеря его 435

синестезия 209, 351

синтаксис 364

система

коннекционистская (нейросетевая) 59

нейронных сетей 45

продукции 312

слов-вешалок 199

экспертная 215, 558

слово

и связанное с ним значение 358

содержание аргументации 476

сознание 26, 169

и доступ к информации 183

и когнитивная психология 171

исследование с подготавливающими стимулами 172

исследования с подготавливающими стимулами 174

история изучения его 170

как научный конструкт 181

как чувствительность 183

нейрокогнитивистские исследования 173

ограниченная пропускная способность 183

современные теории его 187

функции его 192

сон

и сознание 178

способность врожденная 368

сравнение

прототипное 156

с эталоном 145

стимул подготавливающий 307

структура

глубинная 365

поверхностная 365, 383

схема 36

по Бартлетту 374

Т

творчество

и мышление 507

и функциональная устойчивость 509

с точки зрения теории инвестирования 511

текст, обработка его, регистрация движений глаз 399

тело

мозолистое 83

теорема Байеса и принятие решений 489

теория

геонов 148

гештальта 134, 138

грамматики Хомского 364

интеллекта когнитивная 517

теория (продолжение)

конструктивного восприятия 132

общего поля 65

общего рабочего пространства Баарса 188

прототипов 160

прямого восприятия 132

связи 37

тест Тюринга 547

томография

компьютерная аксильная 75

позитронно-эмиссионная 77

эхо-планарная 75

торможение латеральное 137

транзитивность 427

трансформации правила 365

трансформация 427

последовательности 374

У

умозаключение

подсознательное 132

установка 499

Ф

феномен

интериоризации 433

фокальный цвет 370

фонема 361

фонологическая петля 230

форма 471

френология 64

X

хранилище сенсорное 106

центральный администратор 231

церебральная комиссуротомия 83

цикл ревербирующий 244

ЦНС 59

Ч

чтение нот и регистрация движений глаз 402

Э

эволюционная когнитивная психология 50

эксперт 214

электроэнцефалография 63

энграмма 187, 269, 316

эпистемология 98

эффект

объектной подготовки 150

предварительной подготовки 117

семантической подготовки 150

соотнесения с собой 283

фон Ресторффа 196

язык 29

и когнитивная психология, абстрагирование лингвистических идей 371

и нейронаука 387

и ПЭТ-сканирование 388

познание и нейронаука 357

программа понимания его 565

 

Роберт Солсо

Главный редактор Е. Строганова

Заведующий редакцией Л. Винокуров

Руководитель проекта И. Карпова

Выпускающий редактор А. Борин

Научный редактор А. Нафтульев

Литературный редактор О. Крылова

Художественный редактор Е. Дьяченко

Корректоры М. Одинокова, Н. Сулейманова

Верстка О. Бельмас

Лицензия ИД № 05784 от 07.09.01.

Подписано в печать 05.09.05. Формат 70X100/16. Усл. п. л. 47,73. Тираж 3000 экз. Заказ № 2868.

ООО «Питер Принт». 194044, Санкт-Петербург, пр. Б. Сампсониевский, д. 29а.

Налоговая льгота — общероссийский классификатор продукции OK 005-93, том 2; 953005 — литература учебная.

Отпечатано с готовых диапозитивов в ФГУП «Печатный двор» им. А. М. Горького

Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.