Что общего у роботов и людей?

Наша команда Pitch Avatar собрала несколько цитат, посвященных сходству и различиям живых организмов и машин, принадлежащих автору теории “клеточных автоматов” (cellular automaton).

Джон фон Нейман (John von Neumann) (1903-1957), венгерский и американский математик, физик, инженер и ученый в области теории компьютерной техники. Среди прочего полагал, что ряд проблем создания техники вообще и вычислительной техники в частности может быть решен при помощи поиска и изучения аналогов таких решений в живой природе. Создатель концепции “клеточных автоматов” или, как их еще называют “автоматов фон Неймана” – устройств, способных к самовоспроизведению и, в одном из вариантов, образованию из множества простых автоматов сложные системы. Цитаты взяты из его работы “Общая и логическая теория автоматов” (The General and Logical Theory of Automata), опубликованной в 1951 году.

• Как правило, живые организмы гораздо более сложны и тоньше устроены и, следовательно, значительно менее понятны в деталях, чем искусственные автоматы. Тем не менее рассмотрение некоторых закономерностей устройства живых организмов может быть весьма полезно при изучении и проектировании автоматов. И наоборот, многое из опыта нашей работы с искусственными автоматами может быть до некоторой степени перенесено на наше понимание естественных организмов. (Natural organisms are, as a rule, much more complicated and subtle, and therefore much less well understood in detail, than are artificial automata. Nevertheless, some regularities which we observe in the organization of the former may be quite instructive in our thinking and planning of the latter; and conversely, a good deal of our experiences and difficulties with our artificial automata can be to some extent projected on our interpretations of natural organisms.)

В этих словах фон Неймана достаточно ясно выражена мысль о том, что успешное развитие робототехники будет прямо зависеть от того, насколько создатели машин и их программного обеспечения будут следовать ряду законов, по которым развиваются и живут живые организмы.

• Нейрон передает импульс. По-видимому, в этом состоит основная его функция, хотя последнее слово относительно этой функции и о том, ограничивается ли ею роль нейрона в центральной нервной системе, еще далеко не сказано. Нервный импульс в основном подчиняется принципу “включено — выключено”, “все или ничего”, и его можно сравнивать с двоичной цифрой.

• Раздражение нейрона, развитие и протекание его импульса, а также воздействие этого импульса на синапс — все это может быть описано электрически. Что же касается химических реакций и других явлений, сопутствующих этому процессу, то они важны для того, чтобы понять внутренний механизм функционирования нервной клетки. Быть может, они даже более важны, чем электрические явления. Однако вряд ли они необходимы для описания нейрона как “черного ящика!” — органа типа “все или ничего”. Кроме того, в этом случае ситуация ничуть не хуже, чем, скажем, в случае электронной лампы. В электронной лампе чисто электрические явления тоже сопровождаются многочисленными другими явлениями, относящимися к области физики твердого тела, термодинамики, механики. Все они важны для понимания устройства электронной лампы, но их лучше исключить из рассмотрения, если последнюю рассматривать как “черный ящик”, задаваемый схематическим описанием.

Рассуждения фон Неймана о функциях нейронов, как нетрудно догадаться, стали одним из кирпичей, которые легли в фундамент построения современных искусственных нейронных сетей. Важно еще и то, что фон Нейман прямо говорит о том, насколько похожи биологическая нервная система и искусственная нейронная сеть.

• Живые организмы являются очень сложными — частично цифровыми, а частично моделирующими — механизмами. Вычислительные же машины, по крайней мере, в том виде, какой они имели до настоящего времени (и из которого я исхожу в настоящем изложении), являются чисто цифровыми.

В отличии от фантастов, часто увлекающихся рассуждениями о “стирании” границ между естественным и искусственным интеллектом, фон Нейман всегда продолжал твердо стоять двумя ногами на земле, подчеркивая, что сходство между биологическими организмами и машинами не есть идентичность и базируется, все же, на разной основе.

• …если живой организм получает механическое повреждение, он обнаруживает сильную тенденцию к самовосстановлению. Если же мы трахнем кувалдой по сделанному человеком механизму, то никакой такой восстановительной тенденции не проявится. Если два куска металла находятся рядом, то незначительные колебания и другие механические возмущения, всегда существующие в окружающей среде, создают опасность соприкосновения этих кусков металла. Если последние имеют различные электрические потенциалы, то в результате получающегося в этом случае короткого замыкания они могут спаяться, и контакт станет постоянным. Тогда произойдет полное и окончательное разрушение всей структуры. Когда же мы повреждаем мембрану нервной клетки, ничего подобного не случается. Напротив, мембрана, как правило, быстро восстанавливается. Именно эти отрицательные механические свойства наших материалов препятствуют дальнейшему сокращению размеров искусственных автоматов. Механическая неустойчивость и другие аналогичные явления делают поведение употребляемых нами компонент не вполне надежным даже при их современных размерах. Таким образом, именно то обстоятельство, что применяемые нами материалы уступают по качеству материалам, которыми пользуется природа, не позволяет нам достигнуть той высокой сложности организации — при малых размерах,— какая достигнута естественными организмами.

• Природа устроила организмы так, что они сохраняют способность функционирования даже после того, как в них возникли повреждения. Они могут действовать, несмотря на повреждения; при этом после появления повреждений в них проявляется тенденция к их самоустранению. Конечно, можно построить такой искусственный автомат, который мог бы нормально действовать несмотря на некоторые неисправности (число которых, а также области, в которых они допустимы, было бы заранее ограничено). Однако даже и в этом случае каждая неисправность таила бы в себе известную опасность того, что в машине уже начался общий разрушительный процесс. Отсюда возникает необходимость немедленного вмешательства, ибо машина, начавшая работать неправильно, весьма редко обнаруживает тенденцию к самовосстановлению и более вероятно то, что ее функционирование будет все более и более ухудшаться. Все сказанное еще раз подтверждает только одно. В области искусственных автоматов мы, по видимому, движемся вслепую в гораздо большей степени, чем природа в отношении живых организмов. Мы “запуганы” (что, впрочем, вполне естественно, по крайней мере в настоящее время) страхом перед возможностью даже отдельной изолированной ошибки и перед тем нарушением в работе, которое за ней скрывается. Ясно, что наше поведение — это сверхосторожность, порождаемая невежеством.

Джон фон Нейман был не первым ученым, который столкнулся с тем, что теоретические идеи и построения серьезно обгоняют технические возможности реализовать их на практике. Однако, будучи не только теоретиком, но и инженером, он, пожалуй, наиболее точно сформулировал, насколько наши технические достижения отстают от того, чего добилась природа за миллиарды лет эволюции. И, при этом, пусть и не явно, указывает на образец для подражания как для тех специалистов, которые стремятся к миниатюризации техники, так и для тех, кто работают над проблемами машинных ошибок, сбоев и поломок.

• • Совершенно очевидно, что в природе существует связь типа “порочного круга”, простейшим выражением которой является тот факт, что очень сложные организмы могут воспроизводить себя. Мы вообще склонны неясно подозревать наличие понятия о “сложности”; это понятие и его предполагаемые свойства никогда не были четко сформулированы. Однако мы всегда склоняемся к допущению, что они проявляются следующим образом. Когда автомат выполняет некоторые операции, следует ожидать, что эти операции будут менее сложными, чем сам автомат. В частности, если автомат способен строить другие автоматы, то должно существовать уменьшение сложности при переходе от автомата строителя к построенному им автомату. Это означает, что если автомат A может произвести автомат В, то автомат A каким-то образом должен содержать полное описание автомата В. Чтобы описание было эффективным, в A, кроме того, должны иметься различные устройства для наблюдения за тем, чтобы это описание соответствующим образом интерпретировалось, а предусматриваемые им строительные операции выполнялись. В этом смысле кажется как будто естественным ожидать известной тенденции к вырождению, т. е. того, что будет наблюдаться некоторое уменьшение сложности по мере того, как одни автоматы будут производить другие. Хотя это утверждение кажется в какой-то мере правдоподобным, тем не менее оно находится в явном противоречии с весьма очевидными фактами, наблюдаемыми в природе. Организмы воспроизводят себя, т. е. воспроизводят новые организмы, без уменьшения сложности. Кроме того, встречаются продолжительные периоды эволюции, в течение которых сложность даже возрастает. В этом случае, если рассматривать несколько поколений, организмы происходят от других организмов, обладающих меньшей сложностью. Таким образом, между правдоподобием наших выводов и очевидностью фактов налицо явное несоответствие, если не хуже.

• Относительно легко составить такой список, т. е. написать каталог “машинных деталей”, который был бы достаточно обширен для того, чтобы из них можно было строить множество нужных механизмов, и который удовлетворял бы требованиям аксиоматической строгости, необходимой в рассмотрениях этого рода. Этот список даже не обязательно делать длинным. Его можно, конечно, сделать произвольно длинным или произвольно коротким. Список получится длинным, если в качестве элементарных частей в него будут включены объекты, которые можно получить в виде комбинаций других элементарных частей. Но список можно сделать и коротким — фактически можно устроить даже так, чтобы в нем была только одна единственная деталь,— если каждую элементарную часть наделить разнообразными свойствами и функциями… После этого проблему самовоспроизведения автоматов можно сформулировать следующим образом. Можно ли из указанных элементов построить такой агрегат, что, если его поместить в резервуар, где в большом количестве “плавают” все эти элементы, он начнет строить другие агрегаты, каждый из которых в конце концов станет новым автоматом, в точности подобным первоначальному? Это вполне осуществимо…

• Существует… некоторый минимальный уровень, начиная с которого… склонность к вырождению перестает быть всеобщей. Преодоление этого уровня делает возможным создание автоматов, которые воспроизводят себя или даже строят еще более сложные вещи. Тот факт, что сложность, точно так же как и структура организмов, ниже некоторого минимального уровня является вырождающейся, а выше этого уровня может стать самоподдерживающейся и даже расти, несомненно сыграет важную роль во всякой будущей теории рассматриваемого нами предмета.

Обозначив одну из основных проблем “самовоспроизводящейся робототехники”, фон Нейман предложил ее решение. Для этого ему, помимо собственных собственных рассуждений, понадобились работы Алана Тьюринга и теория МакКаллока – Питтса, благодаря которой появилось понятие искусственного нейрона, как узла искусственной нейронной цепи. Иначе говоря, он пришел к выводам, исходя из которых наиболее перспективный путь технического прогресса – совершенствование универсальных компьютеров и искусственных нейронных сетей, которое сделает возможным создание самовоспроизводящихся самообучающихся машин. При этому упомянутые машины, почти неизбежно, будут эволюционировать. Иначе говоря – станут своего рода аналогом живой природы. От себя добавим, что понимание этого факта должно не пугать, а стать стимулом для разработки механизмов управления процессом машинной эволюции и контроля за ней.

В качестве финала, позволим себе абзац саморекламы. Если вы – создатель онлайн-контента, активный пользователь соцсетей и видеохостингов, советуем вам воспользоваться нашим инструментом Pitch AvatarЭто ИИ-ассистент, базовая функция которого – создание “живых” виртуальных ведущих и спикеров , на основе загруженных изображений, текстов и образцов голоса.

Созданием собственно цифровых двойников возможности Pitch Avatar не ограничиваются. Будучи соответствующим образом настроены, его виртуальные спикеры взаимодействуют со зрителями. Например, отвечают на вопросы аудитории, ищут для нее информацию, записывает комментарии для передачи своим создателям и так далее.

Помимо вышесказанного, Pitch Avatar оснащен целым рядом полезных для авторов онлайн-контента функций, среди которых:

• Генератор текстов на базе ИИ , помогающий разрабатывать и писать варианты сценариев
• Конструктор/редактор слайдов
• Встраиваемые опросники/тесты
• Переводчик
• Продвинутой системой оперативной связи между зрителями и автором

В комплексе Pitch Avatar способен быстро и эффективно решить все задачи, связанные с созданием современного онлайн-контента.

Попробуйте и убедитесь сами!