Дизайн вещей будущего

Автоматизированные пылесосы (в том числе, моющие) прекрасно работают, если поверхность относительно гладкая и на их пути не встречается препятствий, но чемодан, следующий за хозяином, как в «Акселерандо», по-прежнему остается за пределами возможностей обычной бытовой техники. Хотя создать нечто подобное вполне возможно, ведь здесь не требуется реального взаимодействия с людьми – ни общения, ни специальных мер безопасности. Чемодан должен просто катиться за владельцем. На случай, если кто-то попытается его украсть, чемодан можно запрограммировать так, чтобы он реагировал на опасность громким воем. У Стросса чемодан еще и распознает «отпечатки пальцев хозяина – в оцифрованном виде и по фенотипическим признакам», украсть его можно, а вот открыть нельзя.

Но способен ли такой чемодан реально передвигаться по многолюдным городским улицам? Ведь у него, в отличие от нас, нет ног. Он не сможет обходить препятствия или перешагивать через них, спускаться и подниматься по лестницам, переходить с дороги на тротуар и – со своими колесами – окажется в положении инвалида: ему придется искать специальные съезды на уличных перекрестках, а внутри зданий пользоваться пандусами и лифтами. Даже людям в инвалидных колясках зачастую нелегко преодолеть эти препятствия, а уж самодвижущемуся чемодану придется куда труднее. Кроме того, передвижение по улицам, скорее всего, ляжет непосильной нагрузкой на его системы обработки визуальных данных. Способность чемодана не упускать из виду хозяина, огибать препятствия, находить путь, пригодный для передвижения на колесах, избегая столкновения с автомобилями, велосипедистами и пешеходами, резко снизится.

Существуют интересные расхождения в том, что люди и машины считают легким и сложным. В том, что касается мышления, некогда считавшегося привилегией человека, машины достигли наибольшего прогресса, особенно если речь идет о логике и внимании к деталям. А вот физические действия – когда надо стоять, ходить, прыгать, избегать препятствий – сравнительно легко даются людям, но для машин они сложны, а то и непосильны. Наконец, важнейшую роль в поведении людей и животных играют эмоции. Они помогают нам понять, что хорошо, а что плохо, что опасно, а что нет, и служат мощным коммуникативным средством для передачи друг другу чувств и убеждений, реакций и намерений. У машин же существуют лишь примитивные эмоции.

Несмотря на эти ограничения, многие ученые по-прежнему пытаются воплотить в жизнь мечту об «умных» машинах, способных эффективно общаться с людьми. Ученые по природе оптимисты, им необходимо верить, что их работа важнее всего на свете, и более того, что они уже близки к прорыву исторического масштаба. В результате в СМИ появляются статьи такого содержания:

По словам ученых, роботы скоро смогут выполнять для людей ряд важных задач – от ухода за детьми до вождения автомобиля за престарелых граждан. В субботу на ежегодное заседание Американской ассоциации развития науки собрались ведущие специалисты страны в области робототехники, чтобы рассказать о последних исследованиях в этой области и о нашей будущей жизни в окружении роботов…

Например, у вас будет милый плюшевый мишка, обучающий детей испанскому или французскому языку, машина, которая сама отвезет вас на работу, пока вы будете дремать на сиденье, есть или готовить доклад на PowerPoint; динозаврик размером с чихуахуа, понимающий, когда нужно приласкаться и поиграть с вами, а когда оставить вас в покое; компьютер, меняющий положение экрана в зависимости от вашей позы, выполняемой работы или настроения; робот-мажордом, встречающий ваших гостей, представляющий их друг другу на случай, если вы забыли, кого как зовут, развлекающий собравшихся музыкой и анекдотами, разносящий закуски и напитки.

Достижениям в создании «умной» среды обитания посвящено немало научных конференций. Приведу текст одного из приглашений на такое мероприятие:

Симпозиум по проблемам создания эмоциональной «умной» среды обитания (Ньюкасл-на-Тайне, Великобритания).

Бытовой искусственный интеллект – новая популярная сфера исследований, нацеленных на создание «умной» среды обитания, чутко, гибко и активно реагирующей на присутствие и действия человека, обеспечивая услуги, которые обитатели этой среды запрашивают или которые могут им понадобиться.

Искусственный интеллект все больше проникает в наш быт. Многие привычные приборы, такие как телевизоры, кухонное оборудование или системы центрального отопления, уже оснащаются встроенными компьютерами, которые будут объединены в интегрированные сети… Датчики биологической активности позволят системе распознавать присутствие и состояние пользователей, а также определять их потребности с целью улучшения бытовых условий и повышения реального благополучия людей.

Верите ли вы в то, что ваш дом лучше знает, что вам нужно? Хотите ли вы, чтобы ваша кухня консультировалась с вашими напольными весами, или чтобы ваш унитаз автоматически исследовал вашу мочу, а затем сообщал результаты вашему лечащему врачу? И как, собственно, кухня узнает, что именно вы ели? Как она поймет, что масло, яйца или сливки, которые вы вынули из холодильника, предназначены для вас, а не для других обитателей дома, гостей или, скажем, школьного проекта?

Еще недавно надзор за вашим питанием был невозможен, но сегодня уже появились крохотные, едва видимые датчики, которые можно прикреплять к чему угодно – к одежде, товарам, продуктам, даже к людям и домашним животным – и отслеживать все, что с ними происходит. Их называют радиочастотными идентификационными метками (RFID). Им не нужны батарейки: метки получают энергию от считывателя, посылающего запрос об их назначении, идентификационном номере и других сведениях о человеке или объекте, которые в них заложены. Если все продукты снабжены такими метками, «умный» дом может проследить за вашим питанием. Наличие RFID-меток, а также телекамер, микрофонов и других сенсорных устройств равносильно приказам: «Ешь брокколи», «Не трогай масло», «Делай зарядку». Властная кухня? Это еще мягко сказано!

«Как научить бытовые приборы понимать, что вам нужно?» – таким вопросом задалась группа исследователей из Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института. Они создали кухню, напичканную сенсорами, телекамерами и датчиками давления в полу, которые позволяют определить, где в тот или иной момент стоит человек. Благодаря этой системе разработчики пришли к следующему выводу: если человек открыл холодильник, а затем оказался перед микроволновой печью, он/она с высокой степенью вероятности разогревает пищу. Свое детище они назвали «здравомыслящей кухней» (KitchenSense). Вот ее описание:

KitchenSense – это экспериментальная платформа для изучения кухонного пространства, снабженная множеством датчиков и подключенная к сети, где для упрощения контрольных интерфейсов и расширения зоны взаимодействия используется логика здравого смысла (CommonSence). С помощью сети датчиков система интерпретирует намерения людей, чтобы создать надежную базу для безопасной, эффективной и эстетичной деятельности. Анализ совокупной информации, поступающей с датчиков, в сочетании со знаниями о повседневной жизни человека позволяет централизованной «открытой» системе (OpenMind) создать общий контекст для работы различных устройств.

Если человек открыл дверцу холодильника, а затем прошел к микроволновой печи, он «с высокой степенью вероятности» собирается разогреть пищу. В переводе с изысканного научного жаргона на простой язык получается обычная догадка. Конечно, чрезвычайно высокоумная, но все же догадка. Этот пример отражает самую суть дела: «система», то есть компьютеры, управляющие «умной» кухней, ничего не знает наверняка. Она попросту строит догадки – догадки, подтвержденные некими статистическими данными, в основе которых лежат наблюдения и интуиция разработчиков. Но системе не дано знать, каковы реальные намерения человека.

Объективности ради отметим, что статистические закономерности бывают полезны. В данном случае кухня ничего не делает, она скорее готовится к действию, предлагая набор вероятных вариантов, и, если один из них совпадает с вашими намерениями, вам останется только нажать на кнопку. Если же система не угадала, вы можете ее проигнорировать – насколько вообще можно игнорировать дом, постоянно проецирующий разные предложения на кухонный стол, стены и пол.

Работа системы основана на «здравом смысле», но в действительности здравым смыслом эта кухня не обладает. Все ее «здравомыслие» заложено программистами, и уровень его невысок, поскольку знать, что происходит на самом деле, она не может.

А если вы решите сделать что-то такое, что «умный» дом сочтет вредным или просто неправильным? «Нет, – скажет он, – так готовить нельзя. Если вы поступите именно так, я не отвечаю за результат. Вот, загляните в эту поваренную книгу. Видите? Не заставляйте меня говорить: „Я же вас предупреждал“». Этот сценарий смахивает на фильм Стивена Спилберга «Особое мнение» по одноименному рассказу великого фантаста Филипа Дика. Его герой Джон Андертон, убегая от правительственных агентов, пробирается через многолюдный торговый центр. Рекламные дисплеи узнают его, окликают по имени и соблазняют заманчивыми скидками – только для него. Дисплей, рекламирующий автомобили, призывает: «Это не просто машина, мистер Андертон! Это обитель, призванная утешить и успокоить израненную душу». Реклама турагентства искушает: «Устал, Джон Андертон? Нуждаешься в отдыхе? Мы организуем тебе поездку в Арубу!» Эй, дисплеи, человек спасается от полиции, он вряд ли остановится, чтобы купить какую-нибудь тряпку.

«Особое мнение» – художественный фильм, но показанные в нем технологии были придуманы умными, творческими людьми, которые стремились к максимальному правдоподобию. Активные рекламные дисплеи скоро станут реальностью. В ряде городов билборды распознают владельцев автомобиля MINI Cooper по RFID-меткам. Его реклама безобидна – водителю показывают слоганы, в выборе которых он лично участвовал. Но лиха беда начало. Сегодня для распространения рекламы нужны радиометки, но это лишь временная уловка. Ученые уже работают над тем, чтобы телекамеры, наблюдающие за людьми и автомобилями, распознавали их по лицу и осанке, а их машины – по модели, году выпуска, цвету и номерному знаку. Так в Лондоне отслеживают машины, въезжающие в центр города. Так спецслужбы смогут следить за подозреваемыми в терроризме. Так рекламные агентства будут выискивать потенциальных клиентов. Станут ли дисплеи в магазинах предлагать завсегдатаям специальные скидки? Будут ли ресторанные меню автоматически выводить на экран ваши любимые блюда? Сначала мы читаем об этом в научно-фантастическом рассказе, потом видим в кино, а затем – на городских улицах. Так что ищите активную рекламу в соседнем магазине… Впрочем, можете не трудиться – она сама вас найдет.

Общение с машинами: мы и они – два разных вида

Я представляю себе: на дворе ночь, но мне не спится. Тихо, чтобы не разбудить жену, я встаю с постели. Раз уж одолела бессонница, лучше не тратить время впустую, а поработать. Но мой дом, уловив движение, радостно желает мне доброго утра, включает свет и радиоприемник, настроенный на программу новостей. Жена, естественно, просыпается и ворчит: «Зачем ты разбудил меня так рано?!»

Как мне объяснить «умному» дому, что его действия, абсолютно правильные в одной ситуации, в другой могут оказаться совершенно неуместными? Должен ли я программировать его на определенное время суток? Нет, не годится: порой нам с женой приходится вставать среди ночи, например чтобы успеть на утренний самолет или позвонить коллеге из Индии. Чтобы правильно реагировать, дом должен понимать контекст, мотивы моих действий. Я намеренно встал так рано? Следует ли будить мою жену? Хочу ли я, чтобы он включил радио и кофеварку? Чтобы понять причины моего пробуждения, дом должен знать мои намерения, а для этого требуется коммуникация такого уровня, который недостижим ни сегодня, ни в обозримом будущем. Пока что «умными» машинами по-прежнему должны управлять люди. В худшем случае это может приводить к конфликтам, в лучшем – человеку и машине удается создать эффективный симбиотический союз. Заметим, что своим «умом» машины обязаны людям.

Инженеры скажут, что все новые технологии поначалу бывают сырыми, но потом они совершенствуются и становятся надежными и безопасными. В этом есть своя правда. Было время, когда паровые двигатели локомотивов и пароходов взрывались, а теперь этого практически не случается. В начале развития авиации катастрофы происходили часто, а теперь очень редко. Помните проблему Джима с круиз-контролем, который увеличил скорость не там, где надо? Уверен, что в будущих моделях автомобилей таких ситуаций удастся избежать, соединив управление скоростным режимом с навигационной системой, либо создав устройства, с помощью которых шоссе само сможет информировать машину о разрешенной скорости (тогда превысить ее станет невозможно). Не исключено даже, что машины научатся самостоятельно определять безопасную скорость в зависимости от состояния дорожного полотна, количества поворотов, погодных условий, наличия на шоссе другого транспорта или людей.

Я инженер. Я верю, что наука и техника способны сделать нашу жизнь богаче и приятнее. Но пока мы идем не туда. Сегодня мы имеем дело с новым поколением «умных» и самостоятельных машин, которые в состоянии реально заменить нас во многих ситуациях. Они могут существенно облегчить нашу жизнь, сделать ее более приятной и безопасной. А могут начать действовать нам на нервы, мешать и даже подвергнуть опасности. Мы впервые имеем дело с машинами, которые пытаются с нами общаться.

Фундаментальные проблемы, возникшие в сфере технологий, невозможно преодолеть, действуя прежними методами. Здесь нужен более взвешенный, надежный и гуманитарный подход. Нужна не автоматизация, а совершенствование.

Глава 2. Психология людей и машин

Сегодня в нашей жизни вполне реальны три таких сценария:

– Набрать высоту! Набрать высоту! – громко предупреждает самолет, если считает, что самолет летит слишком низко.

– Би-би, – сигналит автомобиль, пытаясь привлечь внимание водителя. Одновременно он выпрямляет спинки сидений, туже затягивает ремни безопасности и готовится включить тормоза. Машина наблюдает за шофером с помощью встроенной видеокамеры и, если тот отвлекся от дороги, автоматически тормозит.

– Динь-динь, – это посудомоечная машина сообщает, что посуда помыта, даже если дело происходит в три часа утра и ее звонок способен разве что разбудить вас.

А вот три возможных сценария из недалекого будущего:

– Нет, – говорит холодильник, – яйца тебе есть нельзя, пока ты не похудеешь и у тебя не снизится уровень холестерина. Весы сообщили мне, что тебе надо сбросить еще три кило, а клиника продолжает упрекать меня за избыток холестерина у тебя в организме. Сам знаешь, все это делается для твоего же блага.

– Я только что проверил твое расписание в смартфоне, – говорит автомобиль, когда ты садишься в него после работы. – У тебя есть свободное время, поэтому я запрограммировал маршрут не по трассе, а по дороге с живописными видами и поворотами, которую ты так любишь. И кстати, чтоб было веселее в пути, я подобрал твои любимые мелодии.

– Слушай, – говорит дом, пока ты утром собираешься на работу, – куда ты спешишь? Мусор я выбросил, мог бы, кстати, и спасибо сказать. И хорошо бы нам поговорить насчет этого симпатичного регулятора – помнишь, я показывал тебе его на фото? С ним я буду работать куда эффективнее, и, между прочим, у дома Джона он уже есть.

Некоторые машины упрямы, другие темпераментны, одни деликатны, другие грубоваты. Мы часто наделяем машины человеческими чертами, и порой эти характеристики весьма точны, хотя мы употребляем их в переносном смысле. Однако новые типы «интеллектуальных» механизмов вполне самостоятельны: они сами делают выводы и принимают решения. Чтобы действовать, им уже не требуются санкции людей. Так наши метафоры обретают буквальный смысл, превращаясь в конкретные параметры.

Три моих первых примера взяты из реальной жизни. Системы предупреждения действительно кричат «Набрать высоту» (обычно женским голосом). Как минимум одна автомобильная компания уже заявила, что выпускает машину, оснащенную системой видеонаблюдения за водителем. Если он не следит за дорогой, а радиолокационное устройство сообщает о возможности столкновения, автомобиль подает сигнал тревоги – пусть не голосом (по крайней мере, пока), но гудками и вибрацией. Если водитель по-прежнему не реагирует, система включает тормоза и готовится к аварии. Что же касается посудомоечной машины, то она уже не раз будила меня среди ночи своими звонками.

Мы хорошо осведомлены об устройстве автоматизированных систем, но куда меньше знаем о том, как они взаимодействуют с людьми, хотя эта проблема изучается уже несколько десятков лет. Однако эти исследования касаются промышленности или армии, где люди постоянно работают с машинами. А как насчет простого человека, не имеющего специальной подготовки и пользующегося тем или иным прибором от случая к случаю? Об этом мы почти ничего не знаем, но именно такие ситуации заботят меня больше всего – когда обычные, неподготовленные люди, вроде нас с вами, пользуются бытовой техникой, аудио– и видеоаппаратурой, автомобилями.

Как простому человеку научиться обращаться с «умными» машинами нового поколения? Увы – постепенно, методом проб и ошибок, постоянно портя себе нервы. Конструкторы, похоже, убеждены в том, будто их создания столь умны и совершенны, что и учиться ничему не надо. Достаточно просто сказать им, что нужно сделать, и не мешать. Конечно, у приборов всегда есть инструкция, порой весьма объемная, но в ней ничего не объясняется, и к тому же она, как правило, очень невразумительная. В большинстве инструкций ничего не говорится о том, как работает сам механизм. Вместо этого приборам даются магические названия, броские, но лишенные смысла, скажем «Умный бытовой сенсор», как будто завлекательное название равносильно объяснению.

В научных кругах этот подход называют «автомагизационным» (автоматика плюс магия). Производители хотят, чтобы мы верили в магию и полагались на нее. И даже если прибор работает без сбоев, ты испытываешь некоторый дискомфорт, потому что не знаешь, как он действует и почему. Но реальные проблемы начинаются, если что-то идет не так: ведь мы просто не понимаем, что надо делать. Мы оказываемся наедине с ужасами промежуточного состояния. С одной стороны, мир научной фантастики, населенный умными, самостоятельными, идеально функционирующими роботами, еще не стал реальностью. С другой – мы все дальше уходим от мира ручного управления, где нет автоматизации, где люди сами приводят в действие устройство, которое выполняет их задание.

«Мы просто облегчаем вам жизнь, – внушают мне производители. – Мы делаем ее более безопасной, здоровой и приятной. Что в этом плохого?» Да, мы были бы счастливы, если бы эти «умные» приборы работали идеально. Будь они стопроцентно надежны, нам действительно незачем было бы знать, как они устроены, «автомагизация» нас вполне бы удовлетворила. Но, оказавшись в промежуточном мире автоматизированной техники, которую мы не понимаем, которая работает не так, как мы хотим, не выполняет порученное, мы явно не чувствуем, что наша жизнь стала легче и приятнее.

Краткое введение в психологию людей и машин

История «умных» машин начинается с попыток создания механических автоматов, в частности заводных устройств и шахматных машин. Из первых шахматных автоматов самым удачным был «Турок» Вольфганга фон Кемпелена, торжественно представленный европейским монархам в 1769 году. Впоследствии выяснилось, что это был обман – «автоматом» управлял спрятанный внутри опытный шахматист. Но сам факт удавшейся мистификации свидетельствует о том, что люди были готовы поверить в возможность создания разумных механизмов. Настоящий же бум в разработке «умных» машин начался в середине ХХ века, после появления теории управления, сервосистем, кибернетики, информатики и теории автоматизации. Одновременно шло ускоренное развитие электроники и компьютерной техники, чья мощность удваивалась примерно раз в два года. И сегодня, через сорок с лишним лет, эти системы в миллион раз мощнее первых гигантских «искусственных мозгов». А теперь подумайте, что случится через двадцать лет, когда машины будут в тысячу раз мощнее нынешних, или через сорок лет, когда их мощность возрастет в миллион раз.

Первые попытки создания искусственного интеллекта (ИИ) тоже относятся к середине прошлого века. При создании «умных» устройств ученые попытались руководствоваться не холодной, жесткой математической логикой, а пластичным мышлением, близким к человеческому, которое основано не на точных алгоритмах, а на здравом смысле, гибкой логике, вероятностях, качественных критериях и эмпирических правилах. В результате сегодняшние системы с искусственным интеллектом (СИИ) способны видеть и распознавать предметы, понимать устную и письменную речь, говорить, перемещаться в пространстве и решать сложные задачи.

Пожалуй, наиболее успешно в повседневной жизни ИИ применяется в компьютерных играх – для создания «мыслящих» персонажей, играющих против людей, этих сообразительных, но несносных героев, которые, словно нарочно, делают все, чтобы вывести из себя создателей-игроков. ИИ так же успешно применяется для борьбы с банковскими махинациями, мошенничеством с кредитными картами и другой подозрительной деятельностью. В автомобильном оборудовании ИИ применяется в системах торможения, обеспечения устойчивости, круиз-контроля, автоматической парковки и др. В быту простейшие системы, обладающие ИИ, управляют стиральными машинами: они определяют тип белья, степень его загрязнения и соответствующим образом корректируют настройки. СИИ в микроволновых печах распознают, готова ли пища. Простые устройства в цифровых фотоаппаратах и видеокамерах помогают контролировать фокус и экспозицию, умеют распознавать лица и следить за ними, чтобы даже в движении обеспечивать нужную резкость и четкость изображения. Со временем возможности и надежность СИИ будут увеличиваться, а стоимость – снижаться, их будут использовать в самой разной технике, а не только в дорогих моделях. Вспомним, что мощность компьютеров каждые двадцать лет повышается в тысячу раз, а каждые сорок лет – в миллион раз.

По своему устройству машины, конечно, сильно отличаются от живых существ. Ведь они в основном состоят из деталей с прямыми линиями, правильными углами или дугами, а в биологии царит гибкость: ткани, связки, мышцы. Мозг живого существа работает за счет мощных параллельных вычислительных механизмов, химических и электрических, и посредством перехода в устойчивые состояния. Мозг машины, точнее – ее система обработки информации, действует гораздо быстрее биологических нейронов, но параллелизма у ее систем гораздо меньше. Человеческий мозг крепок, надежен и креативен, он отлично распознает образы. Мы, люди, обладаем способностью к творчеству, воображением и отлично адаптируемся к меняющимся обстоятельствам. Мы выявляем сходство между событиями и с помощью метафорического расширения идей создаем новые области знаний. Более того, человеческая память, хоть она и ненадежна, умеет находить связи и сходство между предметами, которые машина попросту не сочтет похожими. Наконец, человек обладает мощным здравомыслием, а у машин здравый смысл вообще отсутствует.

Эволюция технологий сильно отличается от эволюции биологических видов. В том, что касается механических систем, она полностью зависит от конструктора, изучающего существующие устройства и вносящего в них изменения. Многовековая история развития машин отчасти обусловлена тем, что наши технические знания, способность к изобретательству и конструированию техники постоянно совершенствуются за счет развития науки, изменения потребностей человека и самой среды его обитания.

Однако между эволюцией человека и «умных» самостоятельных машин существует одна интересная параллель. И люди, и машины должны эффективно, надежно и безопасно функционировать в реальном мире. Таким образом, сам мир предъявляет одинаковые требования ко всем созданиям: животным, людям и механизмам. У животных и людей выработались сложные системы восприятия и поведения, эмоциональные и когнитивные. Машинам нужны аналогичные системы, чтобы постигать окружающий мир и действовать соответствующим образом. Им нужно думать и принимать решения, решать проблемы и делать выводы. А еще им требуется нечто вроде человеческих эмоций, конечно не точное подобие, но машинный аналог, чтобы противостоять внешним угрозам и опасностям, пользоваться предоставляющимися возможностями, предвидеть последствия своих действий, осмыслять то, что уже произошло, и думать о том, что может произойти, то есть извлекать уроки и совершенствоваться. Это относится ко всем автономным системам, наделенным интеллектом, – животным, людям и машинам.

Появление нового организма: гибрид машины и человека

Долгое время ученые полагали, что трехуровневое описание мозга во многих отношениях полезно, пусть даже оно резко упрощает его эволюцию, биологию и функционирование. Это описание основано на теории «триединого мозга», выдвинутой Полом Маклином. Уровни определяются переходом от нижних областей мозга (его стволовой части) к верхним (коре и лобной доле), что отражает как историю эволюции мозга, так и усложнение его функций по обработке информации. В книге «Эмоциональный дизайн» я еще больше упростил это определение, чтобы его могли использовать конструкторы и инженеры. Представим себе три уровня обработки информации в мозгу:

– инстинктивный (висцеральный): самый простой, на этом уровне обработка информации происходит автоматически, неосознанно и определяется нашими биологическими особенностями;