Универсальная Схема Эволюции, USESoft и Искусственный Интеллект

Автор: Захаров А.
Источник: http://www.metodolog.ru/00720/00720.pdf

Аннотация
Изучение книги Д.Хокинса On Intelligence(1) помогло увидеть аналогию между прогнозирующим механизмом коры головного мозга и программой USESoft, компьютерной реализацией Универсальной Схемы Эволюции. Найденная аналогия показывает возможное направление разработки системы Искусственного Интеллекта.

Содержание
1. Структура взаимосвязей между подходами Г.С.Альтшуллера, А.Захарова и Д.Хокинса
2. Кора использует один и тот же вычислительный инструмент для выполнения всего, что она делает
3. Описание процесса сравненения инвариантного представления и текущего сигнала с помощью УСЭ
4. Суть интелекта по Хокинсу
5. Механизм предсказывающей памяти
6. Единство УСЭ и ИИ
7. Заключение к обзору книги Д.Хокинса
8. Традиционный ТРИЗ-анализ представленных идей и результатов

1 On Intelligence by Jeff Hawkins, Sandra Blakeslee. 272 pages. Publisher: Times Books (October 3, 2004). Language: English. ISBN: 0805074562. http://en.wikipedia.org/wiki/On_Intelligence
Везде по тексту в скобках отсылки на страницы этой книги.

2. Кора использует один и тот же вычислительный инструмент для выполнения всего, что она делает

Невролог из Университета Дж.Хопкинса Вернон Моунткастл (Vernon Mountcastle) в 1978 г. опубликовал доклад «Принцип функционирования мозга», где отметил, что кора головного мозга удивительно однородна по внешнему виду и структуре. Поэтому Моунткастл предположил – раз области выглядят одинаково, то они и функционируют одинаково; кора использует один и тот же инструмент для выполнения всего, что она делает. (50)

Д.Хокинс воспринял этот доклад как откровение: «… эта идея объединила единым алгоритмом все разнообразные возможности человеческого мозга. Лучшие идеи в науке всегда просты, изящны и неожиданны, и эта - одна из лучших!» (52)

На ее основе Хокинс сделал вывод, что «…мозг не вычисляет ответы на проблемы; он как бы «вытаскивает» ответы из памяти, где они давным-давно хранились. Кора в целом – это система памяти, а совсем не компьютер». (68)

Очень странный вывод. Какая связь между однородностью и памятью? Процессор, как вычислитель, более однороден в своей функциональности, чем память. Он все возможные преобразования информации (графической, текстовой, видео и др.) выполняет с помощью набора конечного числа вполне универсальных (то есть специфически фукнционально не ориентированных) команд. Память (компьютерная память) как раз неоднородна - мы в принципе можем отличить участки на винчестере, хранящие разного рода информацию, то есть сможем отличить музыку от текста и т.д., что, наверное, нельзя сделать на уровне анализа последовательности процессорных команд в момент обработки данных.

Это с одной стороны, а с другой - компьютер совмещает в себе два вида памяти: статическую и динамическую, память данных (оцифрованную информацию) и память программ (загруженные алгоритмы). Поэтому про компьютер в целом также можно сказать - он “вытаскивает ответы из памяти”, но они там лежат не как статичные результаты, а реализуются при пересечении процессульной (алгоритмической) и статической составляющих. Даже элементарное проигрывание музыки компьютером обеспечивается процессором - без него сохраненные аудио файлы - лишь набор цифровых данных.

Да и вообще, не очень понятно противопоставление статической памяти и динамической обработки информации. Какие-то ответы извлекаются из памяти в готовом виде, какие-то (новые) получаются из “обработки” поступающих данных. Совсем как в компьютере: что-то извлекается из кэша (когда ранее операция уже производилась), что-то расчитывается с нуля.

Хотя я пишу это все совсем не к тому, чтобы указать на сходство мозга с компьютером. Проблема производства интеллектуального продукта, по моему мнению, принципиально не сводима к компьютерным аналогиям (ни с процессором, ни с памятью, ни с обоими вместе).

Вот так в описании Д.Хокинса выглядит процесс, когда человек ловит мяч, используя (и даже не осознавая это), память. Мозг хранит память о командах, которые требуются мышцам, чтобы поймать мяч. Когда мяч брошен, происходят три вещи:

- Первая – видом мяча автоматически вызывается соответствующая память.
- Вторая – память вызывает временнУю последовательность команд для мускулов.
- Третья - вызванная память подстраивается из состояния, в котором она вызвана, к особенностям данного момента – к реальной траектории мяча и положению тела.

А вот и иллюстрация противоречивости модели: чтобы значило слово “подстраивается” в третьем пункте? То есть вызывается еще один фрагмент памяти, в котором записано как подкорректировать исходное действие? А значит требуется бесконечная последовательность уточняющий фрагментов памяти? Думаю, что даже сам автор не имел это ввиду используя слово “подстраивается”, обладающее однозначной процессуальной окраской.

Память «как поймать мяч» не была запрограммирована в мозгу; она была заучена(6) за время повторяющейся практики, и память хранится в нейронах, а не вычисляется. Кора – это не компьютер. Вместо вычисления ответов на проблемы, кора использует сохраняемые образцы решения проблем и «генерирует» поведение. Кора создает то, что называется инвариантным представлением, которое автоматически обрабатывает изменения внешней среды.

“…память хранится в нейронах, а не вычисляется…” Кто бы стал спорить? Память по определению - это то, что храниться. А если что-то вычисляется - по сути (по смыслу, самого слова) это не память.

И опять же что значат слова “генерирует”, “автоматически обрабатывает”? Как ни крути между статичным (или даже пусть динамическим) образом сохраненного в памяти движения и самим воспроизведением движения необходим “процессор” (то есть автоматический обработчик) - именно то, что “генерирует” поведение.

3. Описание процесса сравненения инвариантного представления и текущего сигнала на входе с помощью УСЭ

Д.Хокинс неоднократно говорит об инвариантном представлении образов, подчеркивая его важность:
- Способ, которым Вы понимаете мир - это поиск инвариантной структуры в постоянно изменяющемся потоке сигналов на входе. Чтобы сделать определенное предсказание, мозг должен объединить знание инвариантной структуры с новыми деталями. (83)
- Три свойства памяти коры - хранение последовательностей, автоассоциативный отзыв и инвариантное представление - необходимые компоненты предсказания будущего, основанного на воспоминаниях о прошлом. А создание предсказаний является сущностью интеллекта. (84)

И опять текст испещрен глаголами, описывающими обработку информации. Даже не понимаю, зачем было так усложнять себе жизнь, открещиваясь от процесуальности (рассчитываемости) поведения и утверждая моническую роли памяти в управлении поведением.

“Создание предсказаний является сущностью интеллекта.” Интересно, выходит, что математик, не могущий предсказать, что он будет делать завтра, вечно теряющий свои очки (то есть не способный предсказать будущую ситуацию их поиска), да по сути ничего не предсказывающий в своей профессиональной работе, наверное, полный интеллектуальный пигмей, по сравнению с реальным пигмеем-интеллектуалом, предсказывающим по следам льва, где тот прячется, а по его помету - погоду на завтра и многе-многе другое. А уж верхнюю строчку в топе интеллектуалов, наверное, должна занять неграмотная баба Ванга, а уж ни как не Эйнштейн. Куда ему до нее по способности “создавать предсказания”!

Соединив три характеристики в одну, получим парадоксальную конструкцию: Инвариантное представление (или сохраняемый образец поведения) – это универсальная конкретность эволюции.

А теперь, внимание! Полученная формулировка дословно применима еще к одному объекту, с которым, надеюсь, читатель знакОм. Универсальной конкретностью эволюции характеризуется Универсальная Схема Эволюции. Отсюда напрашивается вывод: работа коры головного мозга описывается Универсальной Схемой Эволюции. Именно в форме УСЭ кора:

- хранит инвариантное представление об объектах мира;
- «вытаскивает» из памяти т.н. автоассоциативный отзыв при поступлении на вход сигнала от конкретного объекта;
- обрабатывает в реальном времени информацию о поведении конкретного объекта;
- предсказывает будущее поведение конкретного объекта.

Какие-то сложности с русским языком - “…представление (или образец) – это конкретность чего-то” (да, наверное, и на любом языке это прозвучит странно). Если, конечно не воспринимать эту фразу как поэзию.

А перечисленные пункты мне в первую очередь напомнили длинные, занудные часы конспектирования лекций по устройству ЗРК (зенитно-ракетного комплекса) на военной кафедре в институте. И хотя электроника еще на лампах была, именное этот ЗРК (какой-то там 75-й) сбил американский самолет разведчик в небе над СССР и лихо воевали во Вьетнаме. И вот только теперь мне открылось, что комплекс были истинно “интеллектуальным” и являл собой “конкретность эволюции”: хранил в памяти представления о самолетах, вытаскивал нужный их тип при поступлении сигнала с локатора, обрабатывал в реальном времени траекторию полета, предсказывал точку его встречи с ракетой. И было это задолго до каких либо представлений о ИП и УСЭ, и понимал как это работает даже наш майор.

…Как показано, УСЭ – это абсолютно точное описание эволюции объекта «Память», а словесное описание Д.Хокинсом работы коры головного мозга точно совпало с описанием по алгоритму Универсальной Схемы Эволюции. Значит предложенный Д.Хокинсом описательный алгоритм работы коры головного мозга может быть наглядно представлен Универсальной Схемой Эволюции.

Так и хочется прибавить (и прибавлю) - совпадает и с описанием на пальцах нашим майором алгоритма работы ЗРК (да и любого самого простого автомата с контуром обратной связи, например, бака для нагрева воды, контролирующего ее температуру).

Схема, как уже было отмечено, построена на основе законов развития, выявленных в ТРИЗ, и представляет собой образцы эволюции самых разных объектов природы. Законы – это память систем об успешном их поведении в прошлом, т.е. результатом такого поведения стало продление существования систем, достижение ими устойчивости, успешное их выживание.

О каких законах идет речь? “…самых разных объектов природы”? Значит ли это, что объекты появились раньше законов, их описывающих? Выходит законы физики - это результат успешного поведения физических объектов в прошлом? Сделала планета несколько оборотов вокруг звезды - и увидела, что это хорошо (устойчиво), и сохранила закон всемирного тяготения в памяти своей… Чтобы избежать подобного утрирования надо указать границы применимости тезиса. В общем виде он абсурден.

И еще одно замечание, эволюция никогда не связана с достижением устойчивости и успешным выживанием. Даже биологическая. Виды достигшие устойчивости никогда не эволюционировали - их ждало либо длительное реликтовое существование (как крокодилов), либо вымирание. (Правда если под эволюцией не понимать любое движение - скажем, той же планеты - тогда все действительно эволюционирует в своей устойчивости. Но тогда наверное для феномена появления новых видов, классов животных, новых изобретений и социумных революций надо новый термин придумывать, чтобы как-то отличать эти явления от устойчивого движения планет.)
Но самое замечательное в анализируемом тексте то, что все выводы об эволюции и интеллекте сделаны на основе анализа столь высоко “интеллектуального” занятия как ловля мяча.

В этом простом ответе содержится сильная идея, которая до сих пор удивляет меня. Наш мозг хранит воспоминания, чтобы постоянно делать предсказания обо всем, что мы видим, чувствуем и слышим. (86)

Мозг постоянно делает предсказания обо всех деталях окружающего мира, и делает их одновременно. Это происходит автоматически и так легко, что мы поэтому и не в состоянии уловить - что же происходит в нашей голове. То, что мы воспринимаем как являющийся нам мир, не приходит только через наши органы чувств – на самом деле это комбинация того, что мы ощущаем, и предсказаний, «выдернутых» мозгом из памяти. (87)

Странное прозрение !(?) Спроси у любого ребенка: почему он обходит заросли крапивы? И тот ответит, что он помнит (”его мозг хранит воспоминания”), как вчера он обжегся, и больше так не хочет (то есть делает предсказание, что будет опять больно). То, что предсказание основано на памяти предыдущих событий - это банальнейшая мысль.

Плюс не понятно зачем мозгу себя так утруждать “постоянно делая предсказания”? Предсказание - это предсказание события, а если нет рассогласования между статичной картинкой мира и статичным его образом в памяти, то что можно (и нужно) и зачем предсказывать? Тем более ” обо всех деталях окружающего мира” (?)!

Таким образом, понимание – это чувство адекватности извне приходящих образов и образов «всплывающих», порожденных хранящимися в памяти инвариантными представлениями (моделью мира). Можно сказать, что кора головного мозга «поняла» процесс (полет мяча) или объект (обстановка кабинета), если образы извне и изнутри адекватны, и действия по отношению к процессу и/или объекту, производимые вслед за чувством адекватности, достигают заранее поставленной цели.

В первом приближении - понимание как чувство адекватности - вполне может устраивать. Но лишь как точечное событие, мгновенное внутренне ощущение.

При более глубоком анализе следует заметить, что пониманию предшествует именно рассогласование между внешним воздействием и памятью, то есть когда в памяти отсутствует инвариантные представления - человек смотрит и не понимает (не находит адекватного внутреннего образа). И вот с этой точки зрения, понимание - это процесс согласования внешних и внутренних образов до момента их совмещения. Это согласование может происходит и путем дополнения (расширения) памяти, добавления в нее новых образов, и элементарной подгонкой (усечением) внешнего нового образа до уже имеющегося представления.
Хотя вообще, проблема понимания гораздо шире примитивных феноменов, таких как ловля меча и узнавание обстановки. Понимание это не только классификация внешних образов (то есть приведение им в соответствие имеющихся инвариантных представлений), но, в большей степени, формирование самих этих представлений (понимание решения задачи, доказательства теоремы и т.д.), а так же и решение новых уникальных научных задач, то есть генерация ранее не существующих внешних образов (новых научных законов, теорий). Последнее уж точно не подпадает под приведенное определение понимания как совпадения внешнего и внутреннего образов - до момента понимания эти образы попросту не существовали.

Повторю еще раз, УСЭ – это реальный инструмент предсказания поведения, предсказания эволюции. Поскольку УСЭ создавалась как универсальная и инвариантная схема по отношению к любым системам, то она может использоваться как универсальный инструмент предсказания эволюции систем технических, производственных, социальных и природных.

Еще одна особенность. Вспомним основную идею книги Д.Хокинса «On Intelligence»: Мозг использует основанную на памяти модель для непрерывных предсказаний будущих событий. Именно способность делать предсказания будущего – вот что является сутью интеллекта.

Объединяя две последние посылки, приходим к выводу, что УСЭ или, точнее, ее компьютерная реализация USESoft, и мозг – системы-аналоги, обе они обладают способностью предсказания будущего. Т.е., формальная логика позволяет сделать неожиданный вывод - программа USESoft обладает свойствами искусственного интеллекта.

И при чем тут УСЭ и USESoft ? На уровне предложенной терминологии, то есть при определении эволюции как любого движения, а интеллекта как решателя задач, призванного предсказывать будущее состояния некоего объекта, проблема ИИ уже давно решена созданием элементарных автоматов с контуром обратной связи (типа ЗРК), не говоря уж о компьютерах, которые с невероятной точностью и скоростью могут расчитывать (предсказывать) гораздо более сложные процессы чем ловля мяча.

Формальная логика действительно позволяет сделать вывод о способности какой-либо программы предсказать поведение некой системы (в чем по сути нет ничего удивительного, и что ясно любому геймеру). Но к сожалению, с помощью формальной логики не было сделано ни одного научного открытия - новое принципиально логически не выводимо из старого (по крайней мере это еще никому не удавалось).

А с терминологией действительно проблемы. Как-то не очень язык поворачивается филигранные действия бейсболиста, точно предсказывающего движение (эволюцию) мяча назвать интеллектуальными. Или боксера, чья рука эволюционирует в нос противника… Хотя можно сказать, что противник оказался менее интеллектуальным и не смог предсказать эволюцию перчатки…

Как-то в обиходе к интеллектуальной работе принято относить лишь производство некоего нового умственного продукта (даже не решение уже формализованых задач). А как запрограммировать появление нового интеллектуального продукта, когда сами авторы не знаю от куда этот продукт берется.

Хотя я готов признать УСЭ и USESoft за ИИ. Но, конечно, не на основании формально логических выводов о том, что их описание совпадает с чьими-то выводами. Для факта признания требуется вполне простая вещь, которую безоговорочно примут все - производство программой нового интеллектуального продукта, решение некой научной задачи (как мгновенно весь мир признал лучшим интеллектуалом года Перельмана, доказавшего теорему Пуанкаре). А пока обсуждения идут на уровне поимки меча - согласитесь - это не серьезно.

- - -

Дальше в статье идут таблицы-таблицы и в конце БН - большая неожиданность - у программы выявлены признаки ИИ. Только она (программа) об этом еще не знает и никого интеллектуального продукта не производит. Остается лишь верить заверениям автора.

P.S. Хочеться выразить признательность автору, и надеяться, что полемический задор, вываленный на его голову, будет лишь стимулировать решение непростых задач в сфере естественного и искусственного интеллектов.

5 Февраль 2007 |
Подписаться на сообщения RSS 2.0

Опубликовано в разделах: Блокнот, эволюционизм, искусственный интеллект