Эволюция разума

Как я уже упоминал выше, многие критики Ватсона сходятся на том, что его функция основана на определении статистической вероятности, а не на «истинном» понимании. Многие понимают это так, что Ватсон просто статистическим образом перебирает последовательности слов. На самом деле в случае Ватсона под «статистической информацией» подразумеваются коэффициенты распределения и символические связи в таких самоорганизующихся моделях, как иерархические скрытые модели Маркова. Точно так же «статистической информацией» можно назвать распределение концентрации нейромедиаторов и избыточность образов в человеческой новой коре. На самом деле неясные вопросы мы разрешаем во многом тем же способом, что и Ватсон, — путем рассмотрения вероятности различных интерпретаций той или иной фразы.

Аллен продолжает: «Любая структура [мозга] тщательно оттачивалась на протяжении миллионов лет эволюции для выполнения конкретной функции. Он не похож на компьютер, в котором содержатся миллиарды идентичных транзисторных ячеек памяти, контролируемых центральным процессором и некоторыми другими элементами. В мозге каждая отдельная структура и каждая нервная цепочка вырабатывалась под действием эволюции и внешних факторов в индивидуальном порядке».

Идея о том, что каждая структура и каждая нервная цепочка мозга уникальна и создана по отдельному проекту, просто несостоятельна, поскольку означает, что для проектирования мозга понадобились бы сотни триллионов байт информации. Структурный план мозга (а также всех других отделов тела) содержится в геноме, и в самом мозге нет никакой дополнительной структурной информации. Замечу, что эпигенетическая информация (например, пептиды, контролирующие экспрессию генов) лишь немного дополняет объем генетической информации. Объем содержащейся в мозге информации значительно увеличивается в процессе обучения и приобретения опыта, однако то же самое можно сказать и о системах ИИ, таких как Ватсон. В книге «Сингулярность уже близка» я показал, что после обратимого сжатия (за счет массивной избыточности генома) объем структурной информации генома составляет около 50 млн байт, и примерно половина этой информации (то есть около 25 млн байт) относится к мозгу [175]. Это нелегко, но это такой уровень сложности, с которым мы можем работать, и он проще, чем многие современные компьютерные системы. Кроме того, значительная часть из этих 25 млн байт генетической информации касается биологических потребностей нейронов, а не алгоритмов обработки информации.

Как же на основании лишь десятков миллионов байт структурной информации возникают 100 или 1000 трлн контактов нейронов в мозге? Понятно, что ответ кроется в значительной избыточности мозга. Руководитель исследовательской группы в компании IBM Дхармендра Модха пишет: «Нейроанатомы нашли не безнадежно спутанную, случайную сеть, полностью уникальную для мозга каждого человека, а повторяющиеся структуры внутри каждого мозга и большое сходство между разными видами… Потрясающее природное свойство реконфигурации дает надежду на то, что ключевые алгоритмы процессов в нейронах не зависят от специфической сенсорной или моторной модальности и что многие наблюдаемые вариации структуры коры отражают более тонкую настройку канонических цепей; на самом деле именно эти канонические цепи мы и хотим создать с помощью обратного проектирования» [176].

Аллен указывает на неизбежность существования «тормоза, ограничивающего прогресс в понимании человеческого мозга и воспроизведении его возможностей», на основании представлений о том, что каждый из 100 или 1000 трлн контактов в человеческом мозге создан по индивидуальному плану. Тут спутаны представления о том, что есть лес, а что деревья. Если вы хотите изучить, смоделировать, симулировать и воссоздать поджелудочную железу, вам не нужно воссоздавать или симулировать каждую органеллу в каждой клетке островков поджелудочной железы. Вам нужно понять механизм функционирования одной такой клетки и ее участие в контроле уровня инсулина, а затем распространить эти знания на группу аналогичных клеток. Для островковых клеток этот алгоритм абсолютно ясен. Сейчас проходят тестирование искусственные ткани поджелудочной железы, созданные на основе этой функциональной модели. Безусловно, в мозге значительно больше сложности и вариаций, чем в более или менее однородных клетках островков поджелудочной железы, но и здесь имеет место значительная повторяемость функций, как я уже неоднократно подчеркивал.

Критикам, придерживающимся той же точки зрения, что и Аллен, присуще свойство, которое я называю «научным пессимизмом». Исследователи, занимающиеся созданием нового поколения технологии или моделированием нового научного направления, неизбежно сталкиваются с таким огромным набором проблем, что если кто-нибудь скажет им, как будет выглядеть эта технология примерно через десять поколений, у них глаза вылезут на лоб. Один из пионеров в области создания интегральных схем недавно напомнил мне происходившую 30 лет назад борьбу за сокращение размера микросхемы от 10 до 5 микрон (от 10 000 до 5000 нм). Ученые понимали, что смогут решить эту задачу, но если бы кто-то предсказал, что однажды мы будем иметь микросхемы толщиной меньше одного микрона (1000 нм), большинство из ученых, сконцентрированных на своих сиюминутных задачах, подумали бы, что это абсолютно невозможно. Аргументами были хрупкость схем такого размера, тепловые эффекты и т. д. А сегодня Intel использует 22-нм чипы.

Примерно такие же пессимистические комментарии сопровождали и реализацию проекта «Геном человека». Проект длился около 15 лет, за первую половину этого срока был проанализирован лишь 1 % генома, и критики указывали на невозможность повышения скорости секвенирования генома без нарушения тонких генетических структур. Однако благодаря экспоненциальному росту памяти, а также показателя цены — производительности через семь лет проект был завершен. Проект по обратному проектированию человеческого мозга продвигается аналогичным образом. Например, еще совсем недавно мы получили возможность с помощью неинвазивных методов сканирования в реальном времени наблюдать за тем, как образуются и возбуждаются отдельные контакты между нейронами. Многое из того, о чем я рассказывал выше, стало возможно совсем недавно благодаря подобным достижениям.

Аллен описывает мою идею об обратном проектировании человеческого мозга просто как сканирование мозга для понимания его тонкой структуры с последующей симуляцией всего мозга «вверх дном» без детального понимания его методов обработки информации. Но я предлагаю совсем другое. Нам действительно нужно подробно изучить, как работают отдельные типы нейронов, а затем собрать информацию о соединении функциональных модулей. А дальше функциональные методы, выведенные на основе этих данных, будут направлять развитие разумных систем. Грубо говоря, мы ищем биологические методы, способные ускорить исследования в сфере ИИ, которые пока во многом продвигаются без серьезного прорыва в понимании того, как аналогичную функцию выполняет мозг. На основе собственного опыта по распознаванию речи могу сказать, что работа сильно продвинулась, когда мы поняли, как мозг подготавливает и трансформирует звуковую информацию.

Дифференцировка повторяющихся структур мозга реализуется в процессе обучения и приобретения опыта. При сегодняшнем положении дел в сфере ИИ компьютерные системы тоже могут учиться на собственном опыте. Самодвижущиеся машины Google обучаются на своем водительском опыте, а также на данных машин Google, управляемых людьми. Ватсон получил большую часть информации за счет самостоятельного чтения. Интересно отметить, что математические принципы методов, заложенных в основу функционирования систем ИИ, очень близки соответствующим принципам функционирования новой коры.

Еще одно часто высказываемое возражение против возможности создания «сильного» ИИ (искусственного интеллекта на уровне человеческого разума и выше) заключается в том, что человеческий мозг активно использует аналоговые методы, а цифровые методы не могут воспроизводить плавные изменения параметров, доступные для воспроизведения аналоговыми методами. Это верно, что с помощью одного бита информации нельзя описать сложную зависимость, однако многобитные слова легко отражают множество значений, причем с любой степенью точности. Это постоянно происходит в цифровых компьютерах. А вот точность аналоговой информации в мозге (например, синаптический потенциал) составляет лишь один уровень из 256 возможных, которые могут быть представлены 8 битами информации.