I. Кибернетика и проблемы интеллекта и творчества

Вместо введения

Цивилизация - позднее событие человеческой истории. Как было сказано на Советско-американской конференции по связи с внеземными цивилизациями в Бюракане (1971 г.): "Если принять, что человек существует в течение суток, то цивилизация пришлась бы только на последние минуты этих суток" [1, с. 85]. Подобная же картина возникает, если взглянуть на человеческий прогресс в эпоху цивилизации. Мы увидим тогда, что резкое ускорение научно-технического развития происходит в последние десятилетия. Об этом свидетельствуют сроки, которые заняло внедрение в производство и быт таких изобретений и открытий, как телефон (50 лет), радио (35 лет), ядерное горючее (5 лет), транзисторы (3 года), интегральные схемы (2 года) [2]. Такое лавинообразное нарастание новых идей, теорий, машин и "вещей" (в самом широком смысле этого слова) связано с качественным скачком, интенсивно происходящим в наше время. Имя ему - научно-техническая революция.

Важнейшей составляющей этой революции - с позиции тех проблем, которые образуют содержание настоящей книги, - является конструирование и использование машин, которые, следуя установившейся терминологии, мы будем называть кибернетическими, обладающими "искусственным интеллектом", "искусственным разумом" (разумеется, в метафорическом смысле этих слов). Открывая II Международное совещание по искусственному интеллекту, проходившее в пос. Репино (под Ленинградом) в октябре 1980 г., председатель его оргкомитета Г. С. Поспелов отметил, что "под искусственным интеллектом (ИИ) понимается наука о том, как заставить машину делать то, что умеет делать умный человек" [3, с. 4].

А что умеет делать "умный человек"? - Создавать новое, открывать неизведанное, конструировать ранее не существовавшее. Прогнозировать, планировать, управлять сложными процессами и системами. Создавать "искусственную среду" культуры - материальной и духовной. Словом - творить. Вот почему творчество вынесено в заголовок этой книги: нас будет интересовать вопрос, что же из творческих процессов - хотя бы частично - может быть передано "кибернетическим усилителям" человеческого разума, "усилителям", которые человек использует в своей исследовательской, технологической, организационной и управляющей деятельности.

С точки зрения задач данной книги важно отметить, что содержательные творческие проблемы в самых разнообразных областях имеют много общего - как в постановке задач, так и в методах их решения. Г. С. Поспелов [4] выделяет такие общие задачи, как задачи распределения и назначения, управления запасами; проблемы надежности и замены оборудования; массового обслуживания и автоматического управления процессами; упорядочения объектов и согласования решений; диагностики и поиска; формирования сетей элементов и выбора маршрутов в них; ведение торговых состязаний и разрешение конфликтов и пр. Овладение ими предполагает привлечение средств целого комплекса математических теорий, моделей и методов. К ним относятся линейное и нелинейное, дискретное, динамическое и стохастическое программирование, теория случайных (в том числе марковских) процессов, дифференциальные и разностные уравнения, теория игр и статистических решений, теория распознавания образов, теория графов, теория автоматов, математическая логика и многое-многое другое.

Одна из схем решения отмеченных задач на базе кибернетических машин - ЭВМ показана на рис. 1 а, б. В настоящее время "конечный пользователь", т. е. специалист в данной конкретной области, чтобы обратиться к ЭВМ, вынужден действовать через цепочку иного рода специалистов. Прежде всего это алгоритмист, т.е. человек, разбирающийся в содержательной деятельности конечного пользователя, понимающий его проблемы и разрабатывающий в меру этого понимания соответствующую математическую модель. Работая с моделью, алгоритмист разрабатывает алгоритм, который передается программисту. Составленная последним программа поступает к оператору, непосредственно работающему с ЭВМ. После того, как вычислительная машина закончит счет и выдаст распечатку, полученный результат анализируется алгоритмистом, который интерпретирует его в терминах, понятных для конечного пользователя.

Рис. 1

Г. С. Поспелов убедительно показьюает, что обозримой целью работ в области ИИ является исключение из схемы 1а всех промежуточных звеньев, находящихся между конечным пользователем и ЭВМ. Общаясь с машиной через терминал (рис. 1б) в интерактивном диалоговом режиме на естественном языке, конечный пользователь, не владеющий какими-либо языками программирования, сможет тогда решать свои проблемы минуя посредствующие звенья, удлиняющие, замедляющие, а иногда и просто исключающие возможность решения актуальных задач исследования, планирования и управления сложными системами и процессами.

Конечно, мы еще далеки от такого радикального решения основных проблем "искусственного интеллекта". Предварительно наука и техника должны овладеть многими другими задачами более частного характера и в числе их формализация смысловых (семантических) категорий, создание больших баз данных вычислительных и информационных систем; а это требует разработки соответствующих языков представления знаний как внутренних знаковых систем ИИ, на которых строятся смысловые модели "внешнего мира" и происходит решение относящихся к этому "миру" сложных задач.

Но одно видно совершенно ясно: под тем, что называют искусственным интеллектом, употребляя это выражение в кавычках или без них (как будем поступать и мы), кроется общая проблема резкого упрощения общения человека с вычислительными системами на пути развития "семантических формализмов" - проблема преодоления барьера, возникающего из-за того, что мыслим мы, используя естественный язык, а с ЭВМ работаем на упрощенном, искусственном, специально для этой цели придуманном языке (языках) программирования. А зачем надо преодолевать этот барьер? - Чтобы эффективно использовать ЭВМ и их системы в человеческой деятельности. Такое использование диктуется нуждами практики. Без применения все более мощной вычислительной техники немыслим поиск принципиально новых подходов к множеству задач, относящихся к оптимизации технологического, энергетического, сырьевого, водного и т. п. балансов регионального и глобального порядка. Решение задач такого масштаба - задач, с которыми человечество сталкивается все более непосредственно и остро, - непосильно для ничем не вооруженного человеческого интеллекта. Таков тот контекст практики, который придает столь большое значение научному направлению, названному одним из его творцов, Н. Винером, кибернетикой. Последний определил эту науку как аналитическое изучение структуры сообщений в организмах, механизмах и сообществах.

Кибернетика, по сути дела, не строго определенная наука, а скорее "общая рамка" и принципиальная установка на изучение информационных свойств систем различной природы и протекающих в них процессов управления, причем на такое изучение, которое производится средствами математического и математико-логического аппарата и широко использует современную электронную автоматику. О кибернетике естественно также говорить как о комплексном научном направлении, изучающем наиболее общие закономерности, по которым происходит временное, местное убывание энтропии^*, связанное с функционированием сложных систем, впервые появившихся на Земле вместе с жизнью. В рамках кибернетики и входящих в нее дисциплин (теория программирования для ЭВМ, теория автоматов, теория алгоритмов, исследование операций и пр.) создаются машины принципиально нового типа - машины, перерабатывающие не энергию и не вещество, а информацию. На этой основе ставится и решается принципиально новая для науки проблема - проблема моделирования и "усиления" человеческого мышления.

^* (Энтропию можно понимать как количественную меру неопределенности состояния системы; как меру хаоса, дезорганизации некоторой структуры [5, с. 583 - 585].)

Можно выделить различные аспекты мыслительных процессов: их нейродинамическую основу, психологическую сторону, информационно-логический аспект, социальную природу. Кибернетика занимается только одним из них, а именно, аспектом, касающимся информации, дедуктивной формальной логики и эвристики, - в той мере, в какой они поддаются формализации. Следовательно, кибернетические машины "воссоздают" - не забудем кавычки! - не мышление в целом, а лишь одно из его проявлений, которое, тем не менее, в некоторой (как мы увидим, неизбежно ограниченной) области представляет конечный результат этого процесса: "разумное" (что бы ни понимать под этим словом) решение поставленных задач. И если эти решения с точки зрения некоторых существенных критериев эффективнее человеческих, это означает машинное вооружение разума.

По нашему убеждению, суть переживаемой ныне научно-технической революции во многом состоит в процессе "автоматизации" человеческого интеллекта (опять не забудем про кавычки), процессе разработки "искусственного разума" (что бы под этим ни понимать, об этом - позже), процессе "дополнения" человеческого мозга, человеческой мысли орудиями умственного труда "нечеловеческой" мощности. Такое "дополнение" необходимо для обработки тех гигантских массивов информации, которые надлежит принимать во внимание при оптимизации решений в самых различных областях.

Разумеется, кибернетика - не панацея. И не во всех проблемах, с которыми сталкивается человечество, есть кибернетическая составляющая. Но там, где она есть, ее надлежит учитывать - и использовать - в полной мере. В чем же она состоит?