Идиот или гений? Как работает и на что способен искусственный интеллект

Идиот или гений? Как работает и на что способен искусственный интеллект
Мелани Митчелл

Элементы 2.0
За 65 лет, прошедших после Дартмутского семинара, который положил начало разработке искусственного интеллекта, в этой области совершено множество прорывов, однако до создания машины с “человеческим” интеллектом по-прежнему далеко. Сегодня ИИ распознает изображения и переводит речь, управляет беспилотными автомобилями, обыгрывает человека в шахматы и го, но пока не способен переносить навыки на новые задачи, может перепутать соль с дорожной разметкой, а автобус – со страусом. Мелани Митчелл, одна из ведущих ученых-информатиков, знакомит читателя с историей развития ИИ и принципами его работы, рассказывает о главных проблемах его применения и перспективах создания ИИ “человеческого уровня”.

Мелани Митчелл

Идиот или гений? Как работает и на что способен искусственный интеллект

Посвящается моим родителям, которые научили меня быть думающим человеком и много чему еще

MELANIE MITCHELL

ARTIFICIAL INTELLIGENCE

A GUIDE FOR THINKING HUMANS

© Melanie Mitchell, 2019

© З. Мамедьяров, перевод на русский язык, 2022

© ООО “Издательство АСТ”, 2022

Издательство CORPUS

Книжные проекты Дмитрия Зимина

Эта книга издана в рамках программы “Книжные проекты Дмитрия Зимина” и продолжает серию “Библиотека фонда «Династия»”. Дмитрий Борисович Зимин – основатель компании “Вымпелком” (Beeline), фонда некоммерческих программ “Династия” и фонда “Московское время”.

Программа “Книжные проекты Дмитрия Зимина” объединяет три проекта, хорошо знакомых читательской аудитории: издание научно-популярных книг “Библиотека фонда «Династия»”, издательское направление фонда “Московское время” и премию в области русскоязычной научно-популярной литературы “Просветитель”.

Подробную информацию о “Книжных проектах Дмитрия Зимина” вы найдете на сайте ziminbookprojects.ru

Пролог

Испуганные

Складывается впечатление, что компьютеры с пугающей скоростью становятся все умнее, но кое-что им все же не под силу – они по-прежнему не могут оценить иронию. Именно об этом я думала несколько лет назад, когда по пути на встречу по вопросам искусственного интеллекта (ИИ) заблудилась в столице поиска – в Googleplex, штаб-квартире Google в Маунтин-Вью, в штате Калифорния. Более того, я заблудилась в здании Google Maps. Это была ирония судьбы в квадрате.

Найти само здание Google Maps оказалось несложно. У двери стояла машина Google Street View, на крыше которой громоздилась установка с камерой, похожей на черно-красный футбольный мяч. Оказавшись внутри и получив у охраны хорошо заметный гостевой пропуск, я растерялась и заблудилась в лабиринтах кабинок, занятых стайками работников Google, которые, надев наушники, сосредоточенно стучали по клавишам компьютеров Apple. В конце концов мои бессистемные поиски (в отсутствие плана здания) увенчались успехом: я нашла нужную переговорную и присоединилась к собравшимся на целый день.

Эту встречу в мае 2014 года организовал Блез Агуэра-и-Аркас, молодой специалист по компьютерным технологиям, который недавно ушел с высокой должности в Microsoft, чтобы возглавить разработку машинного интеллекта в Google. В 1998 году компания Google начала с одного “продукта” – веб-сайта, на котором использовался новый, исключительно успешный метод поиска в интернете. С годами Google превратилась в главную технологическую компанию мира и теперь предлагает широкий спектр продуктов и услуг, включая Gmail, “Google Документы”, “Google Переводчик”, YouTube, Android и множество других, которыми вы пользуетесь каждый день, и таких, о которых вы, может, и не слышали вовсе.

Основатели Google, Ларри Пейдж и Сергей Брин, долгое время лелеяли мысль о создании искусственного компьютерного интеллекта, и эта сверхзадача предопределила одно из главных направлений деятельности Google. За последние десять лет компания наняла множество специалистов в области искусственного интеллекта, включая знаменитого изобретателя и противоречивого футуролога Рэя Курцвейла, который утверждает, что в ближайшем будущем наступит технологическая сингулярность, то есть момент, когда компьютеры станут умнее людей. Курцвейла наняли в Google, чтобы он помог воплотить эту идею в жизнь. В 2011 году внутри Google создали группу исследования ИИ, которую назвали Google Brain, а после этого компания приобрела впечатляющее количество ИИ-стартапов со столь же многообещающими названиями, среди которых Applied Semantics, DeepMind и Vision Factory.

Иными словами, Google уже нельзя назвать просто поисковым сервисом – даже с натяжкой. Google быстро превращается в компанию прикладного ИИ. Именно искусственный интеллект, подобно клею, связывает различные продукты, услуги и смелые исследования Google и его головной организации, Alphabet. Идеальная цель компании отражена в оригинальной концепции входящей в ее состав группы DeepMind: “Постичь интеллект и использовать его, чтобы постичь все остальное”[1 - A. Cuthbertson, “DeepMind AlphaGo: AI Teaches Itself «Thousands of Years of Human Knowledge» Without Help”, Newsweek, Oct. 18, 2017, www.newsweek.com/deepmind-alphago-ai-teaches-human-help-687620.].

ИИ и “ГЭБ”

Устроенной в Google встречи по вопросам ИИ я ждала с нетерпением. Я начала работать с различными аспектами ИИ еще в аспирантуре, в 1980-х годах, а достижения Google меня восхищали. У меня также был целый ряд неплохих идей, которыми я хотела поделиться. Но я должна признать, что встречу собрали не ради меня. Ее организовали, чтобы лучшие исследователи ИИ из Google смогли побеседовать с Дугласом Хофштадтером, легендой ИИ и автором знаменитой книги с загадочным названием “Гёдель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда”, или коротко: “ГЭБ”. Если вы специалист в области компьютерных наук или просто увлекаетесь компьютерами, вероятно, вы слышали об этой книге, читали ее или пытались прочесть.

В написанной в 1970-х “ГЭБ” нашли отражение многие интеллектуальные увлечения Хофштадтера: обращаясь к математике, искусству, музыке, языку, юмору и игре слов, он поднимает глубокие вопросы о том, как разум, сознание и самосознание, неотъемлемо присущие каждому человеку, возникают в неразумной и бессознательной среде биологических клеток. В книге также рассматривается, как компьютеры в итоге смогут обрести разум и самосознание. Это уникальная книга – я не знаю ни одной другой, которая могла бы с ней сравниться. Вчитаться в нее нелегко, но она тем не менее стала бестселлером и принесла своему автору Пулитцеровскую премию и Национальную книжную премию. Несомненно, “ГЭБ” вдохновила заняться ИИ больше молодежи, чем любая другая книга. Среди этой молодежи была и я.

В начале 1980-х годов, окончив колледж, где я изучала математику, я обосновалась в Нью-Йорке, устроилась работать учителем и готовила подростков к поступлению в колледж. Я была несчастна и пыталась понять, чем мне на самом деле хочется заняться в жизни. Прочитав восторженный отзыв в журнале Scientific American, я узнала о “ГЭБ” и незамедлительно купила книгу. Следующие несколько недель я читала ее, все больше убеждаясь, что хочу не просто стать специалистом по ИИ, но и работать с Дугласом Хофштадтером. Никогда прежде я не приходила в такой восторг от книги и не чувствовала такой уверенности в выборе профессии.

В то время Хофштадтер преподавал информатику в Индианском университете. У меня родился отчаянный план подать документы на поступление в аспирантуру по информатике, приехать и убедить Хофштадтера принять меня на программу. Была лишь одна загвоздка: я никогда не изучала информатику. Я выросла в окружении компьютеров, потому что в 1960-х мой отец работал специалистом по ЭВМ в технологическом стартапе, а в свободное время собирал мейнфрейм в домашнем кабинете. На машине Sigma 2, размером с холодильник, красовался значок “Я молюсь на фортране” – и я почти не сомневалась, что в ночи, когда все засыпают, компьютер и правда тихонько читает молитвы. Мое детство пришлось на 1960-е и 1970-е, а потому я постигла азы популярных в то время языков – сначала фортрана, а затем бейсика и паскаля, – но почти ничего не знала о методах программирования, не говоря уже о многих других вещах, которые должен знать человек, решивший поступить в аспирантуру по информатике.

Чтобы ускорить свое продвижение к цели, в конце учебного года я уволилась с работы, переехала в Бостон и стала изучать основы информатики, готовясь сменить карьеру. Через несколько месяцев после начала новой жизни я пришла на занятие в Массачусетский технологический институт (MIT) и заметила объявление о лекции Дугласа Хофштадтера, которая должна была два дня спустя состояться в том же кампусе. Я прослушала лекцию, дождалась своей очереди в толпе почитателей и сумела поговорить с Хофштадтером. Оказалось, что он приехал в MIT в разгар годичного академического отпуска, по окончании которого планировал перейти из Индианского университета в Мичиганский университет в Энн-Арбор.

Если не вдаваться в детали, я проявила настойчивость и убедила Хофштадтера взять меня на должность лаборанта – сначала на лето, а затем на оставшиеся шесть лет учебы в аспирантуре, после чего получила докторскую степень по информатике в Мичиганском университете. Мы с Хофштадтером продолжили тесно общаться, часто обсуждая ИИ. Он знал, что я интересуюсь исследованиями ИИ, которые проводятся в Google, и любезно предложил мне присоединиться к нему на встрече.

Шахматы и первое зерно сомнения

В переговорной, которую я так долго искала, собралось около двадцати человек (не считая нас с Дугласом Хофштадтером). Все они работали инженерами в Google и занимались исследованиями ИИ в составе разных команд. В начале встречи все по очереди представились. Несколько человек отметили, что занялись ИИ, потому что в юности прочитали “ГЭБ”. Им всем не терпелось услышать, что легендарный Хофштадтер скажет об ИИ. Затем Хофштадтер поднялся и взял слово. “Я хочу сказать несколько слов об исследованиях ИИ в целом и работе Google в частности, – начал он, преисполненный энтузиазма: – Я напуган. Очень напуган”.

Хофштадтер продолжил свое выступление[2 - Здесь и далее я цитирую высказывания Дугласа Хофштадтера из интервью, которое я взяла у него после встречи в Google, причем цитаты точно отражают содержание и тон его ремарок, сделанных в присутствии инженеров Google.]. Он рассказал, что в 1970-х, когда он приступил к работе над ИИ, все это казалось интересным, но таким далеким от жизни, что не было “ни опасности на горизонте, ни чувства, что все это происходит на самом деле”. Создание машин с человекоподобным интеллектом сулило чудесные интеллектуальные приключения в рамках долгосрочного исследовательского проекта, до воплощения которого, как говорили, оставалась по меньшей мере “сотня Нобелевских премий”[3 - Слова Джека Шварца цит. по: G.-C. Rota, Indiscrete Thoughts (Boston: Berkh?user, 1997), 22.]. Хофштадтер полагал, что теоретически ИИ возможен: “Нашими «врагами» были люди вроде Джона Сёрла, Хьюберта Дрейфуса и других скептиков, которые утверждали, что ИИ невозможен. Они не понимали, что мозг – это кусок вещества, которое подчиняется законам физики, а компьютер может моделировать что угодно… уровень нейронов, нейротрансмиттеров и так далее. Все это возможно в теории”. Идеи Хофштадтера о моделировании интеллекта на разных уровнях – от нейронов до сознания – подробно разбирались в “ГЭБ” и десятилетиями лежали в основе его собственных исследований. Но до недавних пор Хофштадтеру казалось, что на практике общий ИИ “человеческого уровня” не успеет появиться при его жизни (и даже при жизни его детей), поэтому он не слишком об этом беспокоился.

В конце “ГЭБ” Хофштадтер перечислил “Десять вопросов и возможных ответов” об искусственном интеллекте. Вот один из них: “Будут ли такие шахматные программы, которые смогут выигрывать у кого угодно?” Хофштадтер предположил, что таких программ не будет. “Могут быть созданы программы, которые смогут обыгрывать кого угодно, но они не будут исключительно шахматными программами. Они будут программами общего разума”[4 - D. R. Hofstadter, G?del, Escher, Bach: an Eternal Golden Braid (New York: Basic Books, 1979), 678. (Русское издание: Хофштадтер Д. Гёдель. Эшер. Бах: эта бесконечная гирлянда / Пер. с англ. М. Эскиной. – Самара: Бахрах-М, 2001.)].

На встрече в Google в 2014 году Хофштадтер признал, что был “в корне неправ”. Стремительное совершенствование шахматных программ в 1980-х и 1990-х годах посеяло первое зерно сомнения в его представления о краткосрочных перспективах ИИ. Хотя в 1957 году пионер ИИ Герберт Саймон предсказал, что компьютерная программа станет чемпионом мира “не позднее, чем через десять лет”, в середине 1970-х, когда Хофштадтер писал “ГЭБ”, лучшие компьютерные шахматные программы играли лишь на уровне хорошего (но не блестящего) любителя. Хофштадтер подружился с шахматным энтузиастом и профессором психологии Элиотом Хёрстом, который много писал об отличиях выдающихся шахматистов от шахматных программ. Эксперименты показали, что шахматисты обычно выбирают ход, быстро узнавая комбинацию на доске, а не перебирая все возможные варианты методом “грубой силы”, как делают компьютерные программы. В ходе партии лучшие шахматисты считают комбинацию фигур определенным “положением”, которое требует определенной “стратегии”. Иными словами, шахматисты быстро распознают конкретные комбинации и стратегии как элементы концепций более высокого уровня. Хёрст утверждал, что в отсутствие такой способности узнавать комбинации и распознавать абстрактные концепции шахматные программы никогда не смогут достигнуть уровня лучших шахматистов. Аргументы Хёрста казались Хофштадтеру убедительными.

Тем не менее в 1980-х и 1990-х годах компьютерные шахматные программы совершили резкий скачок в развитии, в основном за счет стремительного повышения быстродействия компьютеров. Лучшие программы по-прежнему играли не по-человечески: чтобы выбрать ход, они заглядывали далеко вперед. К середине 1990-х годов компьютер Deep Blue, разработанный компанией IBM специально для игры в шахматы, достиг уровня гроссмейстера. В 1997 году программа нанесла поражение действующему на тот момент чемпиону мира Гарри Каспарову в матче из шести партий. Искусство шахмат, которое еще недавно казалось вершиной человеческого разума, пало под натиском “грубой силы”.

Музыка – бастион человечности

Хотя победа Deep Blue подтолкнула прессу к спекуляциям о начале эпохи разумных машин, “настоящий” ИИ все еще казался делом далекого будущего. Deep Blue умел играть в шахматы, но не умел ничего другого. Хофштадтер ошибся насчет шахмат, но не отказывался от других возможных ответов на вопросы об искусственном интеллекте, заданные в “ГЭБ”, и особенно на первый в списке:

Вопрос: Будет ли компьютер когда-нибудь сочинять прекрасную музыку?

Возможный ответ: Да, но не скоро.

Хофштадтер продолжил:

Музыка – это язык эмоций, и до тех пор, пока компьютеры не испытают сложных эмоций, подобных человеческим, они не смогут создать ничего прекрасного. Они смогут создавать “подделки” – поверхностные формальные имитации чужой музыки. Однако несмотря на то, что можно подумать априори, музыка – это нечто большее, чем набор синтаксических правил… Я слышал мнение, что вскоре мы сможем управлять перепрограммированной дешевой машинкой массового производства, которая, стоя у нас на столе, будет выдавать из своих стерильных внутренностей произведения, которые могли бы быть написаны Шопеном или Бахом, живи они подольше. Я считаю, что это гротескная и бессовестная недооценка глубины человеческого разума[5 - Ibid., 676.].

Хофштадтер называл этот ответ “одним из самых важных элементов «ГЭБ»” и готов был “поставить на него собственную жизнь”.

В середине 1990-х уверенность Хофштадтера в оценках ИИ снова пошатнулась – и довольно сильно, – когда он познакомился с программой, написанной музыкантом Дэвидом Коупом. Программа называлась Experiments in Musical Intelligence (“Эксперименты с музыкальным интеллектом”), или ЭМИ. Композитор и профессор музыки Коуп создал ЭМИ, чтобы она облегчила ему процесс сочинения музыки, автоматически генерируя пьесы в его характерном стиле. Но прославилась ЭМИ созданием пьес в стиле композиторов-классиков, например Баха и Шопена. ЭМИ сочиняет музыку, следуя большому набору правил, разработанных Коупом и определяющих общий синтаксис композиции. При создании новой пьесы “в стиле” конкретного композитора эти правила применяются к многочисленным примерам из его творчества.

На встрече в Google Хофштадтер восхищенно рассказывал о своем знакомстве с ЭМИ:

Я сел за фортепиано и сыграл одну из мазурок ЭМИ “в стиле Шопена”. Она звучала не совсем так, как музыка Шопена, но в достаточной степени напоминала его творчество и была достаточно складной, чтобы я ощутил глубокое беспокойство.

Музыка с детства завораживала меня и трогала до глубины души. Все мои любимые композиции кажутся мне посланием из сердца человека, который их создал. Такое впечатление, что они позволяют мне заглянуть композитору в душу. И кажется, что в мире нет ничего человечнее, чем выразительность музыки. Ничего. Мысль о том, что примитивная манипуляция с алгоритмами может выдавать вещи, звучащие так, словно они идут из человеческого сердца, очень и очень тревожна. Я был сражен.

Затем Хофштадтер вспомнил лекцию, которую читал в престижной Истменской школе музыки в Рочестере, в штате Нью-Йорк. Описав ЭМИ, он предложил слушателям, среди которых было несколько преподавателей композиции и теории музыки, угадать, какое из произведений, исполняемых пианистом, было (малоизвестной) мазуркой Шопена, а какое – сочинением ЭМИ. Впоследствии один из слушателей вспоминал: “Первая мазурка была изящна и очаровательна, но ей не хватало изобретательности и плавности «настоящего Шопена»… Вторая явно принадлежала Шопену – ее отличали лиричная мелодия, широкие и изящные хроматические модуляции, а также естественная и гармоничная форма”[6 - Цит. по: D. R. Hofstadter, “Staring Emmy Straight in the Eye – and Doing My Best Not to Flinch”, in Creativity, Cognition, and Knowledge, ed. T. Dartnell (Westport, Conn.: Praeger, 2002), 67–100.]. Многие преподаватели согласились с такой оценкой и шокировали Хофштадтера, проголосовав за то, что ЭМИ написала первую пьесу, а Шопен – вторую. На самом деле все было наоборот.

В переговорной Google Хофштадтер сделал паузу и вгляделся в наши лица. Все молчали. Наконец он продолжил: “Я испугался ЭМИ. Действительно испугался. Я возненавидел ее и узрел в ней серьезную угрозу. Она грозила уничтожить все то, что я особенно ценил в человечестве. Думаю, ЭМИ стала ярчайшим воплощением моих опасений, связанных с искусственным интеллектом”.