Форсайт РКуклы из кремниевой долины

Техника и фантазия

Техника, обслуживающая человека (и без которой он уже не мыслит свою жизнь), усложнилась настолько, что управлять ею даже с помощью ЭВМ становится все трудней. В западной печати появился отпугивающий термин синдром Зеебрюгге-Гаррисберга. Это названия двух городов. Первый бельгийский, в его порту в марте 1987 года опрокинулся паром, унеся около 200 человеческих жизней. Второй - американский, печально известный с марта 1979 года аварией на АЭС Тримайл-айленд. Перенеся на отечественную почву, мы можем назвать этот синдром Чернобыльским, впрочем, приписав через дефис еще не одно название...

Нужны надежные способы управления сложными техническими объектами. Как считают многие ученые, выходом может стать создание искусственного интеллекта. Новый толчок к поискам в таком направлении дали нейронные компьютеры, о которых наш журнал уже рассказывал в № 3 за 1988 год я № 5 за 1989 год. Однако сама эта тема - столь необозримая, что к ней можно возвращаться вновь и вновь. И под неожиданным ракурсом. По крайней мере, перспективы, открываемые подобными ЭВМ, порой уводят размышления специалистов так далеко, что им приходится прибегать к литературному жанру.

Предлагаем вниманию читателей два материала. Известный ученый Р. Форсайт обсуждает одно из возможных последствий создания "разумных роботов", которые в своих действиях как будто и не нарушают ограничения, сформулированные в трех знаменитых законах Азимова. Кремниевая долина, фигурирующая в заголовке, ныне стала синонимом прогресса в области вычислительной техники. Там, на Западном побережье США, в Калифорнии, сосредоточены многочисленные научно-исследовательские институты и предприятия по разработке передовой электроники. А о первых реальных попытках применения нейрокомпьютеров сообщает инженер Татьяна БЕЛОВА.

Р. ФОРСАЙТ,

профессор Политехнического института Северного Лондона

Куклы из кремниевой долины

Перевод с английского Ф. ШИРОКОВА

Первого гиноида (от греч. "гине" - женщина) выпустил небольшой, но предприимчивый британский концерн с ограниченной ответственностью "Сексуальные объекты", расположенный в городке Бэйсингсток и специализировавшийся в производстве средств сексуальной помощи. Модель в соответствии с размерами ее бюста получила название 36С. Надувную куклу натуральной величины снабдили 16-битовым микропроцессором, синтезатором речи и банком памяти, хранившим отдельные фразы вроде "будь со мною нежен" или "иди ко мне".

Идея была хорошей, а исполнение - никудышным. Спроса на 36С практически не было. Кнопочное управление моделью в лучшем случае можно было назвать лихорадочным: ее сервомеханизмам конвульсивной реакции недоставало задержек обратной связи, что приводило к чудовищным осцилляциям и оказывалось просто опасным. Избежать этого так и не удалось. Богатым, пресыщенным бездельникам было продано лишь несколько экземпляров гиноида 36С - скорее в качестве курьеза для салонной болтовни, чем для серьезного использования. Концерн обанкротился. Ему не хватило наличных, необходимых для реализации столь сложного проекта. На этом наша история могла бы и закончиться или хотя бы приостановиться на время, если бы один из главных менеджеров американского корпоративного гиганта "Универсальные средства аппаратного обеспечения" не увидел во время поездки в Лондон модель 36С в витрине магазина. Он мгновенно понял огромный потенциал гиноида и, вернувшись в Соединенные Штаты, привел в движение такую программу разработок, какую могла себе позволить лишь организация УСАО с ее финансовыми ресурсами и техническим опытом. Через шесть месяцев прототип уже ублажал членов правления, а через год серийная модель поступила в продажу под названием Бедмейт (Подруга).

Кнопочное управление - бич гиноида 36С - исчезло, его место заняли слуховые рецепторы, посредством которых Подруга распознавала речевые команды. Рецепторы настраивались на особенности речи каждого заказчика, причем не все команды были заранее запрограммированы на вызов фиксированных схем поведения. Часть их оставалась свободной для привязки к действиям, определяемым заказчиком по методу "показал - сделай", тому самому, который впервые применили пионеры промышленной роботроники, когда рука робота повторяла движения руки оператора. Подруга была прочнее старушки 36С и имела более привлекательную отделку, а лихорадка обратной связи, терзавшая покойную, окончательно ушла в прошлое.

Но основная причина феноменального успеха Подруги коренилась в ином. Недовольные убогим репертуаром типовых клише, выдаваемых за речь в примитивном британском гиноиде, американцы сформировали отборную группу специалистов - "браминов" искусственного интеллекта с Западного Берега - и поставили перед ними цель: создать ходящую, говорящую, одним словом, живую куклу. Их освободили от бюджетных ограничений академического мира, и команда "браминов" рванулась вперед.

Результаты, достигнутые за столь короткое время, ошеломили всех. Две дюжины блестящих молодых выпускников (мужского пола), интеллектуалов компьютерной науки, работали в монашеском заточении в пустыне Нью-Мексико, имея в своем распоряжении все необходимое. Они погрузились в задачу, как тюлени в воду. Произошел беспрецедентный взрыв творческой энергии, последствия которого ощутимы и по сей день - программное обеспечение, понимающее естественный язык и называемое СПУР (Система Понимания, Управляемая Речью), было рождено.

Слово обрело плоть, а точнее - текстурированный пластик. В диалоговом режиме Подруга могла воспринимать команды, обсуждать (разумно!) многие темы, включая футбол, выражать симпатию (как словами, так, и без оных), шутить... но - самое главное - никогда не перечила! Встроенный автомат-ограничитель, активируемый определенными семантическими "вспышками", прерывал логический ход беседы, когда накал разногласий достигал определенного порога. Диалог переводился на менее спорные вопросы.

Подруга имела оглушительный успех. Федеральный налог за ее продажу (наспех состряпанный для замены падающей прибыли от продажи спиртного) за 18 месяцев дал правительству почти 20% бюджетного дохода. Обороты УСАО учетверились, когда мужская половина Северной Америки пустилась в разгул небывалого масштаба. Окончательным подтверждением успеха стал бракоразводный процесс в Калифорнии, на котором Подруга выступала в качестве соответчицы. После нескольких апелляций иск разгневанной супруги удовлетворили историческим решением Верховного суда. Эта веха дала отсчет новой эпохе.

Оставалось, однако, сделать еще два усовершенствования, прежде чем гиноид в том виде, в каком мы знаем его сегодня, стал реальностью.

Здесь история переносит нас в Германию. "Европейский Электронный Комбайн" был сильно встревожен успехами Подруги. Не пытаясь ее одолеть копированием, ЕЭК решил остановиться на чем-то более солидном, традиционно тевтонском. Поэтому его инженеры спроектировали и отладили Фольксмедхен (Хлопотунью). Она не приковывала взоры мужчин, как ее американская предшественница, хотя и была хорошо сложена. Главное - Хлопотунья стоила значительно дешевле и умела выполнять домашнюю работу.

С выпуском Фольксмедхен гиноиды преступили границу чисто сексуальных игрушек. Хлопотунья готовила, шила, стирала, мыла посуду, подметала пол и регулировала хозяйственный бюджет. Через стандартный интерфейс она подключалась к домашним компьютерным системам, также выпускаемым концерном ЕЭК и к тому времени уже повсеместно распространенным, и могла управлять всеми аспектами домашнего хозяйства. Если успех Подруги был скандальным, то Хлопотунья стала попросту незаменимой в обиходе. С конвейерной ленты шел поток типоисполнений, говорящих на 57 языках, ибо в силу своей прочности, низких эксплуатационных расходов и приземленной в целом конструкции Хлопотунья приобрела популярность как в странах "третьего мира", так и в экономически развитых государствах.

Последним словом в области гиноидов Хлопотунья, однако, не стала. Сделать завершающие штрихи выпало на долю японцам. Хотя Фольксмедхен была всемирным бестселлером, ей все же недоставало одной важной вещи: она не привлекала женщин. Как упоминалось, гиноиды усилили напряженность в супружеских отношениях, разрывая порой брачные союзы. Многофункциональная Хлопотунья оказалась менее провокационной, чем Подруга, но все же и у нее имелась сильная сексуальная ориентация. Попытки создать ее андроидный аналог (от греч. "андрос" - мужской) увязли в трясине, несмотря на новейшие физиологические исследования. Большинство женщин не хотело вступать ни в какие отношения с механическими партнерами и активно осуждали гиноидов, поскольку те дурачат мужчин, заставляют их сорить деньгами и вообще узурпируют естественные права женщин. Сообщалось о спорадических актах насилия, о разрушении роботов, за которые несли ответственность в основном экстремистские группировки феминисток. Под действием "новой угрозы" так называемое "женское движение" возродилось с небывалой силой.

В этот момент японцы, со свойственной им восточной мудростью, сочли, что изделие, рынок для которого ограничен только половиной человечества, может быть улучшено, и стали усиленно искать решение. Ответом, как мы теперь, в ретроспективе, знаем, была программируемость. Хотя гиноиды и обладали известным запасом гибкости, так как новые комбинации базовых действий могли ассоциироваться у них с командами, все же до подлинной программируемости им было далеко. Ни Подруга, ни Хлопотунья по-настоящему не умели учиться.

Выжав современную технологию до предела, японцы создали модель первого в мире индуктивного робота. В его основе лежала традиционная фоннеймановская вычислительная машина, но с АН: ассоциативным нексусом специальным периферийным сочетательным сплетением, которое использовалось как дополнение к памяти произвольного доступа. Падающая цена электронных компонент сделала подобную идею экономически реализуемой. Робота впервые в истории можно было учить, более того, он мог учиться и сам по себе.

Детище своего разума японцы нарекли ЕВА (Естественно Вразумляемый Автомат). За ним быстро последовала мужская версия АДАМ (Автоматически Дообучаемая Адаптивная Машина).

АДАМ сразу расколол движение феминисток - наконец-то появился приемлемый для дам гуманоид. Сексуальная функция у него, разумеется, присутствовала, но не главенствовала на фоне других достоинств. Привезенный из магазина и освобожденный от упаковки, АДАМ был малокомпетентен - это называлось его детским состоянием; но тщательно разработанный режим поощрения и наказания позволял обучить его решению практически любых задач, как механических, так и интеллектуальных. Что еще важнее, он мог сам зарабатывать на жизнь.

Здесь мы переходим от рассказа о технических достижениях к описанию социальных последствий. Существа типа АДАМ и ЕВА уже нельзя было трактовать как обычную движимость или даже как любимых домашних животных.

По мере усвоения различных навыков и накопления опыта они обретали индивидуальность. Даже среди людей возник вопрос о правах роботов, ходило мнение о желательности некоторой их эмансипации. Определенные круги протестовали, но под нажимом транскорпораций, производящих роботов и комплектующие к ним, разум восторжествовал, и большинство стран узаконило право гиноида или андроида обладать имуществом и иметь накопления.

Окопавшиеся силы обскурантизма были подавлены, а.роботы из рабов превратились в партнеров.

Побуждала ли женщин покупать АДАМа его способность делать деньги или же этому помогало то удовлетворение, с которым они наблюдали, как андроид становится зрелым, утрачивает свое невинно-беспомощное младенчество и превращается в способного и сильного, но всегда покорного работника под руководством своей владелицы, - остается спорным вопросом. Как бы то ни было, женщины охотно примкнули к победоносному шествию, и семья с двумя роботами вскоре стала нормальным явлением. АДАМ, кстати, не то, что ЕВА, любил аргументированность и мог сформулировать свои суждения как искусный адвокат, но в конечном итоге никогда не перечил хозяйке. Охват рынка стал полным.

Мужчины и женщины предались праздным мечтам, их жизненная сила и находчивость утонули в необоримой зависимости от механических помощников. Ни на одно поколение Homo Sapiens не сыпалось столько благ, никогда желания человека не удовлетворялись столь полно, и никогда ранее цепкость людей в борьбе за выживание не оказывалась столь иллюзорной.

Реального противоборства не было. Ищущее наслаждений человечество долго мечтало о противозачаточном средстве со 100%-ной гарантией. Теперь оно обрело его неожиданным способом; почти все люди считали компаньонов-роботов более стимулирующими, более интересными и более обаятельными, чем одновидовых партнеров. Уровень рождаемости пополз вниз.

Последнее поколение проводило свои дни в праздном досуге и роскоши, едва ли сознавая колоссальность происходящих изменений. Цивилизация постепенно выпала из рук человека; ее подобрал его законный наследник робот. Только на краю света, в диких, невозделанных землях, не потревоженных маршем прогресса, сохранились старые обычаи. Там есть несколько примитивных племен - они продолжают жить так же, как и их предки много столетии назад. Мы, роботы, называем эти зоны природными резервациями. Они находятся под нашей охраной в интересах науки!

Татьяна БЕЛОВА, инженер

КОМПЬЮТЕРО САПИЕНС?

Среди перспективных направлений развития электроники все чаще называют нейрокомпьютеры. Сейчас их разработкой занято более сотни фирм и организаций мира, в том числе и такие авторитетные, как "Интернешнл бизнес мешинз", "Америкен телефон энд телеграф", "Техас инструментc", "Ниппон электрик", "Фудзицу".

Можно считать, что начало этому научно-техническому направлению было положено в 1943 году, когда американские ученые У. Маккалох и У. Питтс опубликовали статью, в которой нейроны - клетки нервной системы рассматривались как простейшие логические устройства.

В конце 50-х годов их соотечественник Ф. Розенблатт, пытаясь объяснить работу нейрона, предложил его модель - перцептрон (от англ. "персэпшн" восприятие). В начале 60-х математик Г. Блок сформулировал теорему перцепции, а электронщик Б. Уидров построил первую искусственную нейронную сеть, известную в литературе под названием "Адалайн". Он же создал и алгоритм, обучающий ее различать образы. Это не было пошаговым предписанием всех обязательных для машины действий. При обучении ее чтению между считывающим устройством компьютера и текстом прокладывались мелкие прямоугольные сетки. Их ячейки давали сигнал слабее или сильнее в зависимости от того, приходились они на пропечатанную часть бумаги или нет. В результате электрические импульсы перераспределялись между элементами нейросети. Примитивные перцептроны различали буквы, даже если они были перевернуты "вверх ногами".

Это не рисунок абстракциониста - это фрагмент нейросети.

Однако вплоть до середины 80-х годов нейросети не получали нового развития. Более перспективными казались традиционные компьютеры. Но в жизни нередко бывает, что в лоне какого-либо явления зарождается другое, впоследствии его отрицающее. Так произошло и здесь - появление мощных чипов (быстродействующих интегральных схем) для суперкомпьютеров стало одновременно базой для создания нового поколения перцептронов. Второй, и, возможно, главной, причиной возрожденного интереса к ним послужили успехи нейробиологии.

Стало известно, что нервная система находится все время в процессе перестройки. Связи между миллиардами нейронов - этими своеобразными микробиопроцессорами - непостоянны. Заложенные в них гены программируют появление отростков в направлении более мощного импульса.

Искусственную нейросеть можно сравнить с демократическим государством: и здесь, и там элементы структуры сами определяют свою деятельность, строя связи сообразно изменяющимся условиям. Традиционный же компьютер напоминает тоталитарное государство: действие элементов определяется центральным органом, который реализует расписанную по шагам программу. Кто знает, не сказались ли социальные перемены, которые происходят в последние годы, и на поисках компьютерщиков?

Одним из первых практических результатов нового витка в развитии перцептронов стала машинная модель нейронной структуры "Неток", разработанная в конце 80-х годов в университете Дж. Гопкинса (США). Она способна самообучаться разговорной речи. "Неток" содержит 300 искусственных нейронов (простейших процессоров) и более 10 тыс. связей между ними. Для тренировки этой модели использовался словарь из 500 слов; в ее входном слое копировались стереотипы, соответствующие 55 возможным фонемам и позволяющие формировать звуки с помощью синтезатора речи. Дальнейшая тренировка с привлечением 1000 слов позволила составить собственный словарь из 20 тыс. слов.

Исходя из опыта работы с "Неток" и другими нейросистемами, специалисты обращают особое внимание на их способность распознавать образы в условиях недостающей информации. (Так, мы, увидев лишь часть предмета, можем узнать его.) Отмечается высокая надежность нейросистем - незначительное влияние отказов отдельных нейронов на результаты решения задачи.

Американские и японские фирмы, учитывая эти преимущества, начали вводить модули нейросетей в персональные ЭВМ. Подобные гибриды успешно справляются с решением сложных логических задач. А калифорнийская фирма "Синаптикс" уже испытывает модели сетчатки глаза и уха человека. Вообще, если верить прогнозу специалистов, работающих в системе Пентагона, через 5 лет нейрокомпьютеры по уровню сложности приблизятся к нервной системе пчелы. Они позволят без труда обнаруживать в воздушном пространстве малозаметные летательные аппараты типа "Стелз", о которых подробно рассказывалось в "ТМ" № 5 за 1989 год. Неудивительно, что американское военное ведомство готово щедро финансировать как конкретные разработки, так и фундаментальные исследования в этой области.

Строение нейрокомпьютеров подобно сетчатке глаза, состоящей из трех слоев: 1 - колбочки и палочки, реагирующие на световые фотоны; 2 промежуточный слой, собирающий сигналы с первого; 3 - наружный слой нейронов, отростки которых формируют зрительный нерв, идущий в головной мозг.

Нейронные структуры уже применяются в устройствах поиска эластичных взрывчатых веществ в аэропорту имени Дж. Кеннеди (Нью-Йорк). Багаж пассажиров облучается потоком низкоэнергетических нейтронов, в результате чего взрывчатые вещества, содержащие азот, испускают гамма-лучи. Специальная аппаратура делает в этом диапазоне снимок, а нейронный вычислитель определяет по нему бомбу. Правда, здесь бывают и курьезы ложные срабатывания, например, из-за консервированных немецких сосисок, содержащих довольно много нитритов.

Пытаются не отставать от американцев и их японские коллеги. Фирма "Мицубиси электрик" обладает экспериментальной ЭВМ нейронного типа, способной самостоятельно распознавать 26 буквенных знаков. Интересно, что сам компьютер - оптический, связь между нейронами осуществляют оптические элементы с цифровым управлением.

И все же США пока лидируют в этой области, там ведутся совсем уж необычные исследования, например, несколько лет назад сотрудники фирмы АТТ Белл поместили кремниевые матрицы чипов в культуру нейронов мышиных зародышей, обладающих способностью делиться. Добавление особого белка стимулировало их рост. На каждом чипе с 36 золотыми контактами возникала колония из 300 - 400 нейронов. Она порождала ритмичные электрические импульсы, регистрируемые через контакты чипа. Внешние воздействия на культуру (например, добавление в нее капельки наркотика) позволяли управлять нейрональной активностью и определять параметры живой нейросети. С помощью подобных экспериментов специалисты надеются узнать, как в нервных клетках хранится память, какие гены командуют генерированием импульсов, как обрабатывается в нейросетях информация.

... В мае 1990 года американская печать сообщила, что С. Снайдеру из университета Дж. Гопкинса удалось заставить делиться отдельно взятые человеческие нейроны. Еще полгода назад это считалось невозможным. У полуторагодовалой девочки, болеющей эпилепсией, пришлось удалить часть коры головного мозга - из нее исследователь получил колонию нейронов. Поняв, как она перестраивается в зависимости от входного сигнала, ее можно будет применить в качестве элементной базы для... Компьютеро сапиенс?

Нейрон человеческого мозга, сфотографированный с помощью современного микроскопа.

"Наука и фантазия". "Техника и фантазия". При редакции журнала образуется инициативная группа по организации "научно-фантастических" экспедиций. О том, что обнаружат нетрадиционно мыслящие, не боящиеся задавать себе неожиданные вопросы ученые, мы будем регулярно рассказывать на наших страницах.