Искусственный интеллект – надежды и опасения

«Шлейф» моего запаха плотнее всего рядом со мной и рассеивается по мере распространения, а незримый «кокон» частиц над моей кожей витает, точно дым на ветру. Чем ближе к коже, тем выше плотность частиц; чем дальше, тем реже «кокон». Такое постепенное уменьшение называется градиентом, и данная характеристика описывает все постепенные переходы с одного уровня на другой; ее противоположностью является «шаговая функция», отражающая дискретные изменения.

Когда комар по этому градиенту приближается к источнику запаха, используя простой алгоритм поиска, он садится на кожу, которую воспринимает через детекторы тепла в своих лапках, настроенных на другой градиент – температуру. Далее он проталкивает острый, как игла, хоботок сквозь поверхность кожи, и третий набор датчиков в хоботке обнаруживает еще один градиент – плотность крови. Этот гибкий хоботок движется под поверхностью кожи, а запах крови ведет его к капилляру, который хоботок пронзает. Моя кровь начинает перетекать в тело комара. Миссия выполнена. Уф!

Нам кажется, что насекомые обладают неким радаром, позволяющим ориентироваться в темноте, а источники крови они отыскивают с интеллектом, который невозможно соотнести с их крохотным мозгом, но на самом деле всему причиной чрезвычайно чувствительный «нос» при практически полном отсутствии интеллекта. Вообще-то, комары по разумности ближе к растениям, реагирующим на солнечный свет, чем к управляемым ракетам. Но все-таки, применяя простое правило «следуй за своим носом» в буквальном смысле, они способны перемещаться по дому в поисках еды, проникать сквозь щели в дверях и занавесях и даже выцелить крошечный открытый участок кожи между шляпой и воротником рубашки. Все сводится к случайным перемещениям, при которых гибкие крылья и лапки избавляют насекомых от контактов с препятствиями, и инстинктивному поиску химического градиента.

Впрочем, «спуск по градиенту» – нечто намного большее, чем ошибка навигации. Оглядитесь вокруг – вы обнаружите его примеры повсюду, в элементарных физических законах Вселенной и в самом продвинутом искусственном интеллекте.

Вселенная

Мы живем в мире бесчисленных градиентов, от света и тепла до гравитации и химических следов («хемоследов»[116]

!). Вода по градиенту силы тяжести стекает вниз, наши тела питаются химическими растворами, концентрация которых в клеточных мембранах варьируется от высокой до низкой. Каждое действие во Вселенной подчиняется градиентному принципу, будь то движение планет согласно гравитационным градиентам или взаимное притягивание атомов по градиенту электрического заряда для формирования молекул. Наши собственные побуждения, скажем, голод или сонливость, подвластны электрохимическим градиентам в наших телах. А функции нашего мозга, электрические сигналы по ионным «каналам» в синапсах между нейронами, суть просто атомы и электроны, «стекающие» под воздействием еще большего количества электрических и химических градиентов. Забудем об аналогиях с часами; наш мозг ближе к системе каналов и шлюзов, и сигналы, подобно воде, перетекают из одного состояния в другое.

Набирая эти строки на компьютере, я в действительности ищу равновесные состояния в n-мерной топологии градиентов. Возьмем всего один: тепло. Температура моего тела выше температуры воздуха, поэтому я излучаю тепло, которое подлежит восполнению в моем «ядре». Даже бактерии в пищеварительном тракте используют некие датчики для измерения концентрации сахара в окружающей жидкости и размахивают своими жгутиками, стараясь плыть «вверх по течению», где запас сахара наиболее велик. Естественное состояние всех систем состоит в том, чтобы снижать расход энергии, и этот процесс в целом описывается через явление энтропии (тенденции объектов мироздания переходить из упорядоченных состояний в неупорядоченные; рано или поздно все распадается – Вселенная в том числе).

Но как объяснить более сложное поведение, например нашу способность принимать решения? Ответ тоже заключается в спуске по градиенту.

Наш мозг

При всем великолепии и поразительной непостижимости человеческого интеллекта наука снова и снова приходит к выводу, что наш мозг функционирует подобно любой другой сложной и многослойной системе с циклами обратной связи, которые ориентируются на выполнение, выражаясь математически, «функции оптимизации». С тем же успехом можно рассуждать – хотя бы в некотором смысле – о «движении под горку».

Суть интеллекта заключается в обучении, и мы обучаемся через сопоставление входных данных с положительными или отрицательными реакциями (наградами или наказаниями). Так, для ребенка «этот звук» (голос матери) связывается с матерью благодаря прочим усвоенным ощущениям, скажем, сытостью и комфортом. Точно так же «это движение» мышц приближает мой большой палец ко рту. Со временем, методом проб и ошибок, нейронная сеть мозга фиксирует и усиливает эти связи. А вот движение мышц, которое не приближает большой палец ко рту, представляет собой негативную корреляцию, и мозг ослабит данную связь.