http://hi-tech.mail.ru/articles/item/1746/
Нейрокомпьютер уже не за горами
Опубликовано: 26.12.08 Просмотров: 12833.
Читайте также:
Насколько сложной представляется задача создания компьютера с искусственным интеллектом, который бы мог бросить вызов человеческому мозгу? Похоже, не так страшен черт, как его малюют. Ведь уже сегодня существуют компьютеры, профессионально играющие в шахматы, расшифровывающие геном человека и оперирующие числами с тринадцатью миллионами нулей.
Авторитетный психиатр Джулио Тонони из университета Висконсина-Мэдисона, который недавно присоединился к усилиям исследователей, корпящих над задачей создания «самообучающегося компьютера», утверждает, что задача не так сложна, какой кажется поначалу.
Тонони, профессор психиатрии в Университете медицины и здравоохранения Висконсина-Мэдисона, международный авторитет в области исследований человеческого мышления и сознания, входит в своеобразную «сборную» светил науки и техники, которым был выделен грант в $4.9 млн от Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA) на разработку нейроморфной адаптивной электронно-вычислительной машины первого поколения (проект «Синапс»).
Тонони с ученым из Колумбийского университета и компании IBM будут заниматься разработкой программ для «думающего компьютера», в то время как специалисты по нанотехнологиям и суперкомпьютерам из Корнелла, Стэнфорда и Калифрорнийского университета займутся созданием «железа». Руководитель проекта - индус Дхармендра Модха из компании IBM.
«Каждый нейрон в человеческом мозгу мгновенно узнает, что что-то изменилось, и сопоставляет условия возникновения ситуации», - разъясняет Тонони, - «именно поэтому кошка, однажды свалившись в ванну с водой, не только пулей выскочит из воды, но и на всю жизнь запомнит об опасности и в другой раз в воду не угодит»
По-настоящему способный мыслить компьютер должен уметь не только обрабатывать информацию по алгоритму, но и исследовать ее на предмет наличия причинно-следственных связей с целью накопления опыта и самостоятельного принятия решений, приводящих к желаемому результату.
Не исключено, что первый нейрокомпьютер величиной будет не меньше первой в истории обычной ЭВМ и займет несколько комнат. Однако в будущем ученые надеются получить нечто гораздо более компактное - величиной не больше человеческого мозга и потребляющее энергии столько же, сколько потребляет стоваттная лампочка накаливания.
«Человеческий мозг может адаптироваться к различным ситуациям, принимать решения и самообучаться, значит, такое в принципе возможно в природе», - говорит Тонони, - «Самое ценное качество человеческого мозга, ради которого стоит создавать нейрокомпьютер - это именно способность подобной системы не просто выполнять команды, но и накапливать опыт, подобно человеческому сознанию»
Хотя нейрокомпьютер будет спроектирован по образу и подобию настоящего человеческого мозга, Тонони отрицает возможность полной симуляции мозга человека вплоть до последнего нейрона, и даже считает такую затею не самым лучшим решением.
«Впереди у нас титаническая работа. Предстоит определить, какие именно виды нейронов и участки головного мозга в целом являются ключевыми в процессе самообучения и аналитической деятельности, а какие можно будет не воссоздавать», - рассказывает профессор о предстоящих свершениях, - «а в основе любого обучения лежит принципы неравной ценности разных последствий и принцип награды или наказания, то есть желательного или нежелательного исхода операции»
В зависимости от срочности, с которой требуется принять то или иное решение, и числа одновременно выполняемых задач, изменяется и соотношение между задействованными и отдыхающими нейронами. В секунды сильнейшего стресса нейроны в живом мозгу начинают обмениваться настоящими потоками «флуда» электрических сигналов, благодаря чему человек может вовремя скоординироваться и уклониться от брошенного в него ножа, хотя в обычных условиях решение подобной задачи заняло бы гораздо больше времени.
Тонони говорит, что идеальный искусственный мозг должен быть лабильным, то есть уметь менять для себя «правила игры» по мере накопления опыта, выучивать новые шаблоны поведения. Рукотворные (программно симулируемые) аналоги нейронов человеческого мозга будут общаться друг с другом таким же образом, каким настоящие нейроны общаются друг с другом посредством электрических сигналов. Если ученые одолеют поставленную перед ними задачу, то первый нейрокомпьютер по обучаемости и абстрактно-аналитическим не будет уступать мозгу небольшого млекопитающего, сохраняя всю вычислительную мощь суперкомпьютера при проведении линейных операций, не требующих принятия решений и анализа обстоятельств, либо предлагающих готовые, запрограммированные человеком шаблоны поведений (например, традиционный AI в играх, где принятие решения виртуальным противником сводится к ограниченному числу вариантов, а триггером для инициации той или иной схемы поведения является какое-то типичное действие игрока, однако истинного мышления и аналитических операций в этом случае компьютер не выполняет).
Ирония человеческой природы - любые предсказуемые, линейные вычисления и расчеты протекают в нашем мозгу внутри своеобразного «эмулятора», работающего внутри «операционной системы» , состоящей из сознания и подсознания. Человеческий мозг не может просто хранить числа и величины в виде последовательностей нулей и единиц и оперировать с ними подобно калькулятору. Точнее, возможность такая имеется, но природой она не задействуется. Вместо этого наш мозг занимается куда более сложным делом - поддерживает работу сложнейшего «программного обеспечения», способного обучаться и познавать. Сложение двух трехзначных чисел в нашей памяти осуществляется не простым переключением «реле» и «тумблеров» в нашем мозгу, но вовлекает в себя миллионы сложнейших операций. Поэтому человек и уступает кремниевым чипам в математике.
Однако любые операции, где линейный подход не годится для успешного решения задачи, - например, распознавание «кода защиты от спама» при регистрации на форуме или скачивании файла с хостинга, - выполняются живым мозгом гораздо быстрее и успешнее любого из существующих суперкомпьютеров, какой бы вычислительной мощью они ни обладали. По этой же причине ничтожные, по сравнению с компьютером, вычислительные возможности живого мозга не мешают шахматистам-гроссмейстерам обыгрывать даже самые мощные ЭВМ.
Там, где компьютер пытается достичь победы просчетом всех возможных вариантов развития событий, - зачастую это многие миллионы или даже миллиарды различных последовательностей действий, - человеческий мозг безошибочно, без малейшего волевого усилия, выделяет три-четыре наиболее удачных решения, после чего человек сознательно выбирает самое, на его взгляд, удачное. В случае ошибки, если выбранное решение все-таки приводит к неудаче, человеческий мозг извлекает необходимый опыт и в следующий раз вероятность ошибки многократно уменьшается. Традиционному компьютеру такое не под силу независимо от его вычислительной мощности.
Однако нейрокомпьютер, - если, конечно, ученым посчастливится его создать, - превзойдет и живой мозг, и ЭВМ. Ведь, помимо обучаемости и абстрактно-аналитических способностей, такой агрегат сохранит невероятные вычислительные способности на самом низком уровне системы, подобно любому настольному ПК. Не исключено, что нечто подобное испытывают некоторые аутисты-гении, перемножающие без малейших усилий одиннадцатизначные числа и извлекая из полученных результатов корни третей или четвертой степени. При этом никаких усилий они не предпринимают - зачастую ответ появляется в их сознании сам по себе, причем в образе некоего объекта со своим запахом, структурой, текстурой, формой и цветом, который безошибочно интерпретируется «человеком-компьютером» как совершенно определенное число. Именно в таком образе предстают ответы на немыслимые математические задачи в мозгу математика-аутиста Дэниэля Таммета.
Похоже, его мозг занимается вычислениями не внутри «эмулятора», в роли которого выступает наше сознание, а на самом низком, «аппаратном» уровне. Если нечто подобное, - симбиоз самообучающегося сознания и мощной низкоуровневой системы для выполнения формальных, линейных операций, - удастся создать ученым, то есть обучить компьютер думать по-человечески, то следующим шагом может стать исследование, направленное на раскрытие «компьютерных» возможностей мозга человека. Сохраняя здравый разум и хорошее чувство юмора, человек сможет запоминать терабайты текстовой и цифровой информации, производить сложнейшие расчеты и вытворять прочие математические трюки, где требуется последовательное, занудное следование алгоритму.
Учиться на собственном опыте и понимать абстрактные концепты мы умеем от природы, и это куда сложнее и затратнее любой математики. Поэтому вполне реально научить человека трюкам, которые пока умеют делать только компьютеры и отдельные аномальные представители рода Homo Sapiens. Но прежде предстоит создать искусственный мозг, научив компьютер трюкам человеческого сознания.
Резюме
Профессор Тонони - ветеран в области теоретического описания и изучения рукотворных когнитивных систем. И на его памяти - множество неудачных попыток создания нейрокомпьютера. Быть может, мозг кошки неспособен обсчитывать графику в играх или проводить миллионы операций с плавающей точкой за тысячную долю секунды, однако его возможности в плане познания и анализа ситуации превосходят любой из существующих компьютеров в тысячи раз. Поэтому задача перед исследователями стоит труднейшая. «Если до ухода на покой я успею сэмулировать на «железе» хотя бы мышиный мозг, это будет для меня огромной победой. Быть может, мои внуки и правнуки создадут машину с мыслительными способностями кошки или собаки», - сохраняет оптимизм профессор.
технические открытия, изобретения
"Шлем мысли" (Thought helmet) должен считывать мозговые волны, анализировать их в реальном времени и выявлять фрагменты, соответствующие речи, произносимой про себя. Далее эти фразы предполагается синтезировать на компьютере и отправлять по радио другим бойцам, которые услышат своих боевых товарищей в наушниках.
Линейный вид
