воскресенье, 13 мая 2018 г.

Алан Тьюринг. Может ли машина мыслить?



При чтении различных книг периодически наталкивался на ссылки на эту книгу. Да и вообще, Тьюринг, машина и тест его имени довольно известны не только среди специалистов по информационным технологиям. Не удивительно, что я захотел ознакомиться с оригинальным трудом классика.

Тем, кому не знакома эта фамилия, напомню несколько фактов.

Тьюринг - это английский математик, который во время Второй Мировой Войны работал в Великобритании над взломом кода Энигмы - шифровальной машины нацистов. С этой задачей Алан Тьюринг успешно справился.

В качестве одного из первопроходцев информационных технологий, придумал так называемую машину Тьюринга. Машина Тьюринга - это абстрактная вычислительная машина, которая может передвигаться по бесконечной ленте, вдоль которой располагаются ячейки, содержащие один бит информации. Абстрактная машина обладает собственным состоянием, может считывать биты с ленты, передвигаться по ней и записывать биты информации. Эта абстрактная машина интересна тем, что в ней имеется минимальное количество элементов, которое, тем не менее, позволяет произвести любые вычисления, которые только возможно записать при помощи алгоритма. Эта машина способна имитировать работу любой другой вычислительной машины. Машины, которые в свою очередь способны имитировать работу машины Тьюринга, называются Тьюринг-полными. Реальные компьютеры, строго говоря, такой полнотой не обладают, поскольку не обладают бесконечной памятью и не могут сымитировать бесконечную ленту машины Тьюринга. Зато полны по Тьюрингу практически все языки программирования, поскольку способны описать любой алгоритм, который может выполнять машина Тьюринга.

Тест Тьюринга - это мысленный эксперимент, позволяющий объективно оценить способность к мышлению, вне зависимости от носителя, который тестируется. Большинство людей считают мышление присущим только людям. При этом часто мышление казуистически определяется таким образом, что машина по определению не может обладать мышлением. Тест Тьюринга позволяет исключить из оценки субъективность. Экзаменатор и экзаменуемый должны располагаться в разных комнатах и иметь возможность обмениваться друг с другом информацией при помощи терминалов. В течение отведённого времени экзаменатор может задавать экзаменуемому любые вопросы, после чего должен вынести вердикт - разговаривает ли он с человеком или с машиной. Между вопросами и ответами выдерживается пауза, которая не позволяет экзаменатору использовать скорость ответов в качестве критерия оценки. Во времена Тьюринга компьютеры были медленными, а в наши времена они наоборот - очень быстрые. Если экзаменатор в серии экспериментов ошибается с оценкой, так что распределение успешно отгаданных людей и машин снижается примерно до 50%, значит экзаменатор не способен к сколь-нибудь достоверной оценке, а стало быть машина в данном случае считается обладающей разумом.

Собственно, именно этой теме и посвящена первая часть книги (о второй части напишу ниже). Тьюринг размышляет о критериях, по которым можно оценить наличие мышления и выдвигает несколько контрдоводов против распространённых в то время точек зрения о том, почему машины не могут мыслить. Несколько удивило то, что Тьюринг считает реально существующими "сверхучвственное восприятие" - телепатию, ясновидение, прорицательство и телекинез. Всё-таки кажется более естественным, если математик оценивает вещи скептически, с материалистических позиций.

Завершая рассказ о Тьюринге, нужно упомянуть, что он был геем, что долгое время скрывал. Когда же это стало известно, его осудили по действовавшим в то время в Великобритании законам за развратные действия и предложили на выбор либо отправиться в тюрьму, либо пройти процедуру химической кастрации. Умер Тьюринг в процессе проводимых им химических экспериментов с ядами. Рядом с ним обнаружили надкушенное яблоко. Считается, что Тьюринг отравился яблоком, в которое закачал через шприц цианид. Однако, химической экспертизы яблока не проводилось, а знакомые с ним люди утверждают, что у Тьюринга на несколько лет вперёд был расписан график работ, сам он пребывал в приподнятом расположении духа и кончать жизнь самоубийством явно не собирался.

Также популярна легенда, согласно которой компания Apple сделала своим логотипом надкушенное яблоко, раскрашенное в полосы разного цвета, в память о Тьюринге. Однако Тьюринг не был достаточно знаменит в США, а радуга стала использоваться движением ЛГБТ заметно позднее появления логотипа. Знакомые с Джобсом люди задавали ему вопрос о происхождении логотипа. Джобсу нравилась легенда о том, что логотип появился в память о Тьюринге, но сам Джобс эту легенду опроверг.

Во второй части книги имеется не менее классический труд чуть менее известного основоположника информационных технологий. Это работа Джона фон Неймана "Общая и логическая теория автоматов".

Нейман известен среди специалистов как автор архитектуры фон Неймана - архитектуры компьютера, при которой обрабатываемые данные и программа для их обработки располагаются в памяти с общим адресным пространством. Также эта архитектура известна как Пенсильванская, в противовес Гарвардской архитектуре, при которой данные и программа для их обработки отделены друг от друга и располагаются в двух независимых адресных пространствах. Архитектура фон Неймана используется в большинстве компьютеров общего назначения, т.к. обладает большей гибкостью. Гарвардская архитектура используется, как правило, в микроконтроллерах и других вычислительных устройствах, где необходима повышенная надёжность и производительность. Благодаря тому, что в Гарвардской архитектуре данные располагаются в отдельном адресном пространстве, адресное пространство программы можно защитить от записи, предотвращая таким образом возможные повреждения программы. Благодаря наличию двух адресных пространств и независимых шин доступа к ним, устройства с Гарвардской архитектурой могут одновременно извлекать из памяти программ следующую инструкцию и осуществлять чтение или запись информации в память данных. Однако, Гарвардская архитектура не позволяет, например, с лёгкостью установить в компьютер новую программу или делать программы-компиляторы, эмуляторы и отладчики, которые работают с кодом программы как с данными.

В своей работе фон Нейман сетует на недостаточно хорошо разработанную теорию обработки информации, сравнивает принципы работы нервных клеток и логических вентилей компьютера, а также задаётся вопросом о возможности создания самовоспроизводящихся машин.

Фон Нейман находит нервные клетки и логические вентили компьютера довольно похожими по принципу действия, потому считает вполне возможным сделать автомат, который будет способен к мышлению. Для этого, однако, стоит всесторонне изучать принципы работы мозга и работать над теорией, которая вобрала бы в себя булеву алгебру, теорию конечных автоматов и позволила бы сделать шаг вперёд в направлении к мыслящим машинам.

Сравнивая характеристики нервных клеток и вентилей компьютера, фон Нейман находит нервные клетки очень медленными, но гораздо более компактными по сравнению с лампами компьютера. В мозге человека гораздо больше элементов, но различные функции мозга настолько распределены между этими элементами, что человеческий мозг гораздо более устойчив к сбоям. В компьютере элементов меньше, но гораздо больше этапов обработки информации. Так как каждый элемент имеет не 100% надёжность, то в процессе длительной работы программы сбой в одном из элементов может привести к полностью неверному результату.

Рассматривая вопрос о возможности создания самовоспроизводящихся автоматов, фон Нейман делает несколько исходных предположений. Во-первых, автомат должен существовать в среде, в которой уже имеются готовые стандартные узлы, из которых автомат мог бы осуществлять сборку, как это происходит в природе, когда бактерия существует в среде, насыщенной различными органическими и минеральными молекулами. Во-вторых, такой автомат должен обладать программой, которая будет предписывать ему находить в среде необходимые узлы и соединять их нужным образом. Тут фон Нейман тоже проводит параллель с тем, что живые существа тоже обладают такой инструкцией, которая записана на ДНК. В-третьих, для того, чтобы ответить на вопрос, возможно ли сделать самовоспроизводящийся автомат, фон Нейман делит задачу на несколько отдельных задач. Если воспроизводящий автомат сможет по одной инструкции произвести себя, а потом по другой инструкции воспроизвести автомат, который копирует инструкции, то можно создать совокупный автомат, который будет обладать возможностью как воспроизводить себя, так и копировать в свою копию инструкцию для самовоспроизведения. Таким образом, самовоспроизводящийся автомат создать возможно. Более того, из-за ненадёжности элементов, из которых состоит автомат, копия как самого автомата, так и программы, может оказаться не точной. Подобно мутациям живых организмов, эти не точные копии могут привести к неработоспособности получившегося автомата, либо к утрате им возможности самовоспроизведения. Такие мутации будут либо летальными, либо невоспроизводящимися. Все остальные мутации дадут возможность запустить эволюцию самовоспроизводящихся машин, точно так же, как это происходит и в природе.

Теперь скажу несколько слов об издании. Эта книга напомнила мне по исполнению книгу Фридриха Энгельса "Анти-Дюринг": внутри книги есть ядро, которое просто скопировано из другого издания, без распознавания текста, корректуры и переформатирования. Снаружи этого ядра сделаны собственные дополнения. Такой вывод я делаю из того, что в начале книги страницы нумеруются римскими цифрами, после чего остальные страницы нумеруются уже арабскими цифрами, а в разных частях книги используется отличающийся шрифт. К тому же - эту книгу издало то же самое издательство URSS. На мой взгляд, работа издательства производит впечатление халтуры. Всё-таки хотелось бы, чтобы книга была монолитной, без двойной нумерации страниц, двух разных шрифтов. Если уж захотелось схалтурить, то лучше не добавлять к книге отсебятины, а издать так, как она была напечатана изначально.

Комментариев нет:

Отправить комментарий