ЭЛЕКТРОДАРВИН
Долгие годы компьютер воспринимался людьми как пассивный и послушный механизм, немногим более сложный, чем часы. Между тем незаметные эволюционные процессы, происходящие в электронном мире, ведут к появлению новых форм жизни, для которых человек является лишь транспортным средством.
ЖЕНЩИНЫ ПРОТИВ БУЛЬОНА "Если по весне вам захотелось обзавестись возлюбленной, не стоит брать амебу и ждать, пока она эволюционирует". Эта фраза одного из пионеров кибернетики Уоррена Маккаллоха поневоле наводит на мысль, что два основных подхода в разработках искусственного интеллекта (ИИ) стоило бы назвать не "нисходящим" и "восходящим", а "женским" и "мужским". Впрочем, зачатки этой классификации можно найти еще у Аллана Тьюринга. В 1950 году в статье "Могут ли машины мыслить?" он предложил игру в имитацию: машину можно было бы считать "мыслящей", если бы по ответам на экране компьютера мы не могли догадаться, кто с нами говорит - программа или человек. Будучи гомосекуалистом, Тьюринг словно нарочно указал, что в оригинальном варианте игры нужно было отличить женщину от мужчины. Шутку продолжил Джо Вайзенбаум, написавший в 1966 году "Элизу". Программа в 200 строк всего лишь повторяла фразы собеседника в форме вопросов - но этого оказалось достаточно, чтобы поразить воображение тысяч людей. Нисходящий подход к ИИ, основанный на грамматических описаниях нашего мира, получил отличный рекламный образ в виде "электронных женщин". Другому, восходящему подходу, с рекламой не повезло. Видимо, его приверженцы просто не догадались сделать упор на "истинно мужские ценности". Хотя они и вправду разрабатывали машины, которые не болтают, зато занимаются сексом и приносят потомство. В частности, Джон Холланд в конце 60-х выдвинул идею "генетического алгоритма" для решения задач оптимизации. Представьте, что у вас есть несколько ламп и желание добиться нужной освещенности в заданой части квартиры, но при этом не накрутить большой счет за электричество. Можно, конечно, записать мощность каждой лампы и расстояние до нее, а потом по формулам вычислять суммарную освещенность. Но в жизни мы поступаем проще: включаем то одну, то другую лампу, запоминаем удачные "ходы" и в конце концов находим свой "оптимум". Холланд предложил автоматизировать этот процесс. Пусть возможные решения представлены бинарными строчками-"хромосомами", где нули и единицы символизируют параметры задачи (например, включенные и выключенные лампы). Начав с кучки случайных "зародышей", компьютер выбирает те решения, что больше подходят, затем "скрещивает" их, заново отбирает самых подходящих - и через несколько поколений получает верный ответ. Казалось бы, чего проще? Но этим электронным простейшим не хватало сексапильности, чтобы соперничать с электронными женщинами. Да и реализация таких идей требовала особых вычислительных ресурсов. В результате эволюционный подход к ИИ почти 30 лет оставался на задворках компьютерного мира.
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ БУМ Если в конце 80-е термин "генетические алгоритмы" еще пугал академические круги, то к середине 90-х в воздухе витал уже десяток названий смежных дисциплин: "генетическое программирование", "эволюционные вычисления", "искусственная жизнь" и т.п. Главная причина - благодаря распространению компьютеров применять "цифровой дарвинизм" стали не только математики. В 1994 году Эндрю Кин из университета Саутхемптона использовал генетический алгоритм в дизайне космических кораблей. Взяв за основу модель опоры космической станции, спроектированной в NASA, Кин перевел ее параметры в бинарные строчки-"хромосомы", сделал приличное количество копий и запустил кибер-секс на 11 компьютерах. "Хромосомы" могли обмениваться "генами" и производить "потомство", после чего компьютер выбирал лучших - и они продолжали развиваться. После смены 15 поколений, включавших 4.500 вариантов дизайна, получилась модель, превосходящая по тестам тот вариант, что разработали люди. В NASA тоже сделали выводы: аналогичный генетический алгоритм был использован при разработке антенны для серии микроспутников, которые будут запущены в конце 2004 для исследования магнитосферы Земли. Помимо успехов на тестах, разработчиков в обоих случаях поразили органичные формы выращенных конструкций: космическая опора Кина оказалась похожей на берцовую кость, а антенна для спутников NASA - на рог оленя. Тем временем Джон Коза из Стэнфорда развил более сложную технику - "генетическое программирование". Результатом эволюции здесь становятся не отдельные числовые параметры, а целые программы, которые являются виртуальными аналогами реальных устройств. Выращивая в таком виртуальном бульоне усилители, фильтры, контроллеры и другие электронные схемы, компания Genetic Programming смогла повторить 15 человеческих изобретений. Шесть из них были запатентованы после 2000 года, то есть представляют собой самые передовые достижения. А один из контроллеров, выведенных в GP, даже превосходит аналогичную человеческую разработку - и как полагает сам Коза, в данном случае можно говорить о первом патенте на изобретение, сделанное машиной. Впрочем, глава компании Imagination Engines Стивен Талер утверждает, что его программа Creativity Machine уже давным-давно изобрела за него кучу вещей, начиная от зубной щетки Oral-B CrossAction и кончая красивыми названиями типа Synaptrix. Трудно сказать, насколько все эти машинные творения самостоятельны - однако среди клиентов Тайлера числятся такие компании, как Gillette, Boeing и General Electric. Сейчас плоды электронной эволюции можно найти в самых разных сферах: от двигателя самолета Boeing 777 до новых антибиотиков. По мнению Девида Андрэ, одного из соратников Козы, "в ближайшие 5 лет генетическое программирование создаст больше продуктов, чем продается и используется в настоящее время". Очевидно, что при этом наибольший приоритет получат те, кто контролирует "вычислительный океан". Пока это доступно немногим: компания Genetic Programming смогла сделать свои изобретения благодаря самодельному суперкомпьютеру из тысячи 350-мегагерцовых "Пентиумов". Однако Джон Коза считает, что к концу этого десятилетия 50-гигагерцовые компьютеры станут обычным делом, так что стоящие патентов изобретения можно будет выращивать "в домашних условиях".
МОНСТРЫ ВЫХОДЯТ НА СУШУ До сих пор речь шла о виртуальных моделях, материализация которых невозможна без участия людей. Однако с каждым годом цифровая эволюция становится все более независимой. В 2002 году в британском центре Magna открылся павильон Live Robots, где бились за выживание 12 роботов двух видов - "гелиофаги" и "хищники". Первые сами добывали энергию через солнечные батареи. Вторые не могли пользоваться светом, поэтому охотились на "гелиофагов" и заряжались от них. Главным "чувством" роботов являлся "инфразвуковой запах". Те, кто выжил, загружали свои "гены" в роботов следующего поколения. Один из роботов в ходе этого эксперимента поумнел настолько, что убежал из своего загона и был пойман только на парковке, где на него наехал автомобилист. Еще дальше пошли в Brandeis University, где была создана программа Golem, которая сама конструировала роботов. В программу были заложено описание деталей (трубки-кости, моторчики-мышцы и искусственные нейроны), а также механизм мутаций и функция пригодности для "отсеивания" неудачников - тех, кто не научился двигаться. После того, как Golem выводил работоспособную виртуальную модель (600 поколений за несколько дней), ему позволяли создать реальную версию победителя с помощью трехмерного принтера. Результатом эксперимента стали три ползающих робота и много интересных наблюдений. В частности, симметрия некоторых моделей никак не была прописана в условиях, однако появилась в ходе эволюции как полезная черта, позволяющая двигаться прямо. Очевидно, что такие разумные системы, работающие с минимальным участием людей и без использования какой-либо человеческой логики, принесут нам множество сюрпризов. Как это случилось в Университете Сассекса, где ученые использовали эволюционный метод для выращивания электронной схемы осциллятора. Получившийся в итоге набор транзисторов выдавал желаемый результат - регулярно повторяющийся сигнал. Однако при ближайшем рассмотрении выращенная схема оказалась не осциллятором, а радиоприемником: устройство не производило собственных колебаний, зато ловило сигнал работающего рядом компьютера и выдавало его за "свой". Легко представить, что на следующем витке цифровая эволюция выведет устройство, которое воспользуется не соседним компьютером, а человеком - например, в качестве батарейки, как в "Матрице".
ПАРАЗИТЫ МОЗГА К счастью, "матричное" будущее не грозит нам по крайней мере в ближайшие 20 лет: автономные системы выращивания роботов требуют развития целого ряда технологий, которые пока находятся в зародышевом состоянии. С другой стороны, как полагает Джон Коза, генетическое программирование уже привело к рождению машинного интеллекта, способного тягаться с человеческим. Чтобы это проверить, достаточно использовать в качестве теста не умение болтать, а вышеописанную способность делать изобретения, достойные патентов: ведь для их выдачи Патентное бюро не требует физического присутствия изобретателя. Таким образом, цифровым созданиям необязательно выходить на сушу, чтобы дурить людей - достаточно, если сам человек погрузится в цифровой океан. Не исключено, что самый умный искусственный разум родится в процессе борьбы с спаммерами, рассылающими рекламу по электронной почте. Один из таких зародышей - фильтр компании Cloudmark: система ежедневно анализирует 130.000 миллионов сообщений, отслеживая 98% мусорных писем на основе "нездоровых" комбинаций почтовых "генов" (300 специфических характеристик письма). В случае ошибочного пропускания мусорного письма программа запускает в своем "зоопарке" процесс мутации до тех пор, пока не будет выведена такая комбинация "генов", которая встречается в данном письме. В следующий раз при появлении подобных "тварей" машина сможет отлавливать и их. С развитием беспроводных технологий спруты машинных разумов грозят достать нас повсюду. Два года назад в Hewlett-Packard создали компьютерного ди-джея HPDJ, который пишет музыку, отслеживая настроение людей. Каждому посетителю клуба выдается браслет-датчик, фиксирующий пульс человека и его местонахождение в зале. Эти данные HPDJ использует для выращивания новых мелодий. Вначале машина вносит в музыку случайные мутации - а затем отслеживает реакции и выбирает те изменения, которые пришлись людям по вкусу. А в Гарварде профессор Герри Золтман развивает новую рыночную технологию под названием "нейромаркетинг". Идея состоит в сканировании мозгов людей во время демонстрации рекламы, что позволяет отслеживать воздействие рекламных образов на человека, а затем конструировать образы, воздействующие наиболее сильно. Среди клиентов Золтмана - Proctor&Gamble и Coca Cola. Но вот интересный вопрос: что же является продуктом эволюции в этих экспериментах? Ведь "твари", которые подвергаются мутациям и тестам на выживание - это не люди и не машины, а письма, мелодии и логотипы. Еще в середине семидесятых подобные размышления привели оксфордского профессора Ричарда Докинза к идее о том, что основными единицами биологической эволюции являются не виды, а гены. Это они стараются сохранить себя в наибольшем числе копий, а все живые существа - лишь их носители, своеобразные "дискеты для генов". Однако теперь у эгоистичных генов появились серьезные конкуренты: "Надо ли нам отправляться в далекие миры в поисках репликаторов иного типа и, следовательно, иных типов эволюции? Мне думается, что репликатор нового типа недавно возник именно на нашей планете. Он пока еще находится в детском возрасте, все еще неуклюже барахтается в своем первичном бульоне, но эволюционирует с такой скоростью, что оставляет старый добрый ген далеко позади". Так Докинз описывает "мемы" - аналоги генов в человеческой культуре. Именно эти сущности, вырастающие из навязчивых идей, мелодий, картинок и прочих психических вирусов, становятся основным предметом эволюции на нынешнем ее витке. Ведь все это время она создавала для них наиболее удобный носитель - сначала это был просто человеческий мозг, потом к нему добавились книги, радио, телевидение, компьютер... И наконец, Интернет с живущими в нем программами, которые уже могут вполне самостоятельно размножаться, оставляя человеку только самую грязную работу - менять сгоревшие кулеры и платить на электричество. Неприятная, конечно, перспектива. Однако коровы тоже могут думать, что они были созданы вовсе не для обслуживания аппаратов машинного доения. Но видел ли кто-нибудь в наши дни дикую корову? Вероятно, и человек в конце концов займет в этом мире не самое почетное место. Глядя на современников, уставившихся в мониторы, можно даже заподозрить, что это уже произошло.
Алексей Андреев для журнала "Парадокс"
Понравилось? Пиши отзыв!
www.fuga.ru
03.2004