Как работает мозг. - Пинкер Стивен - Страница 24

Вообще вся эта схема может показаться вам нереализуемой на практике. Кто может гарантировать, что можно соединить между собой несколько штуковин так, чтобы они падали, раскачивались, мигали ровно таким образом, что получившиеся результаты можно было интерпретировать и обнаружить некий смысл? (А еще лучше, чтобы это был смысл, вписывающийся в ранее сформулированную концепцию или закономерность, которая представляется нам интересной – в конце концов, ведь постфактум толкование можно дать любым результатам, даже самым бессмысленным.) Можем ли мы быть уверены, что подобная машина будет выдавать знаки, которые будут действительно соответствовать какой-то значимой ситуации в мире (например, возрасту дерева в тот момент, когда было посажено другое дерево, или среднему возрасту отростка этого дерева, или чему-нибудь еще), а не будут просто бессмысленным рисунком, не означающим ничего вообще?

Гарантией того, что это возможно, являются труды математика Алана Тьюринга. Он разработал гипотетическую машину, входные и выходные символы которой могут соответствовать в зависимости от специфики машины одной из огромного количества разумных интерпретаций. Машина состоит из ленты, разделенной на ячейки, головки записи-чтения, которая может печатать или считывать символ в ячейке и двигать ленту в обоих направлениях, указателя, который может указывать на фиксированное количество отметок времени на корпусе машины, и набора механических рефлексов. Каждый рефлекс запускается прочитанным символом и текущим положением указателя; машина печатает символ на ленте, передвигает ленту и/или перемещает указатель. Лента, подаваемая в машину, не ограничена по количеству. Эта конструкция получила название «машина Тьюринга».

Что может делать эта простая машина? Она может считывать символы, обозначающие цифры или совокупности цифр, и печатать символы, обозначающие новые цифры, которые являются значением той или иной математической функции, решаемой посредством пошаговой последовательности операций (сложения, умножения, возведения в степень, разложения на множители и так далее – я намеренно не закрываю список, чтобы подчеркнуть важность открытия Тьюринга, не вдаваясь в технические подробности). Она может применять правила любой применимой логической системы, чтобы получать истинные утверждения из других истинных утверждений. Она может применять правила грамматики любого языка, получая грамматически правильные предложения. Эквивалентность между машинами Тьюринга, математическими функциями, логическими правилами и грамматиками привела логика Алонсо Черча к положению о том, что любая четко определенная пошаговая инструкция, которая гарантированно дает решение данной проблемы за ограниченное время (иными словами, любой алгоритм) может быть выполнена с помощью машины Тьюринга.

Что это значит? Это значит, что в той мере, в которой наш мир подчиняется решаемым пошагово математическим уравнениям, может быть создана машина, которая имитирует мир и может делать относительно него прогнозы. В той мере, в которой рациональная мысль соответствует законам логики, может быть создана машина, которая осуществляет рациональное мышление. В той мере, в которой язык можно описать как совокупность грамматических правил, может быть создана машина, которая синтезирует грамматически правильные предложения. В той мере, в которой мысль представляет собой результат применения той или иной совокупности четко определенных правил, может быть создана машина, которая в некотором смысле этого слова думает.

Тьюринг показал, что думающие машины – машины, которые, опираясь на физические свойства символов, выдают новые символы, имеющие смысл, – создать можно; более того, создать их довольно легко. Специалист по теории вычислительной техники Джозеф Вейценбаум как-то продемонстрировал, что такую машину можно построить из штемпеля, нескольких камней и рулона туалетной бумаги. На самом деле, не нужно даже иметь кучу таких машин для разных функций – одну для сложения, другую для вычисления квадратного корня, третью – для того, чтобы писать предложения на английском языке, и так далее. Существует разновидность машины Тьюринга, которая называется универсальной машиной Тьюринга. Она может считывать описание работы любой другой машины Тьюринга, напечатанной на специальной пленке, а затем в точности воспроизводить работу этой машины. Одну и туже машину можно запрограммировать делать любую работу, которую можно описать совокупностью правил69.

Означает ли это, что человеческий мозг – это машина Тьюринга? Конечно же нет. Машины Тьюринга не используются нигде и уж тем более не используются у нас в голове. На практике они бесполезны: слишком неудобны в использовании, слишком сложны для программирования, слишком медленны и громоздки. Но это неважно. Тьюринг хотел доказать только, что система из расположенных в определенном порядке приспособлений может функционировать как разумный процессор символов. Вскоре после его открытия были разработаны более практичные процессоры символов, некоторые из которых впоследствии превратились в универсальные вычислительные машины: в «Ай-би-эм», «Юнивак», а чуть позже – в «Макинтоши» и персональные компьютеры. Все они по сути представляли собой универсальную машину Тьюринга. Если не принимать во внимание размер и скорость и предоставить им столько памяти, сколько нужно, их можно запрограммировать таким образом, чтобы они выдавали одинаковые выходные данные в ответ на одинаковые входные данные.

Были предложены и такие процессоры символов, которые должны были симулировать работу человеческого мозга. Такие модели часто воспроизводятся на персональных компьютерах, но это условные модели. Персональный компьютер изначально запрограммирован на то, чтобы эмулировать деятельность гипотетического ментального компьютера (образуя то, что специалисты по вычислительной технике называют виртуальной машиной); примерно также можно запрограммировать «Макинтош» эмулировать работу персонального компьютера. Всерьез воспринимается только виртуальный ментальный компьютер, а не кремниевые микросхемы, которые реализуют его. Далее на виртуальном ментальном компьютере запускается программа, моделирующая тот или иной вид мозговой деятельности (решение задачи, понимание предложения). Перед нами – новый путь к пониманию человеческого интеллекта.

Позвольте показать, как работает одна из таких моделей. В наш век, когда реальные компьютеры стали столь сложными, что непосвященному человеку понять их так же невообразимо трудно, как и работу мозга, достаточно показательным будет пример вычисления в пошаговом рассмотрении. Только так можно оценить, насколько простые устройства способны, будучи соединены между собой, образовывать процессор символов, демонстрирующий реальные проявления интеллекта.

Неуклюжая машина Тьюринга – не лучшая реклама теории о том, что мозг – это компьютер, поэтому я возьму за образец модель, которая может хотя бы отдаленно претендовать на сходство с нашим ментальным компьютером. Я покажу, как она решает настолько сложную задачу из повседневной жизни (родственные отношения), чтобы способность машины решить ее действительно производила впечатление.

Модель, которую мы будем использовать, называется продукционной системой. В ней отсутствует явно небиологическая характеристика всех серийных компьютеров: упорядоченный список этапов программы, который машина выполняет последовательно и целенаправленно. Продукционная система состоит из памяти и совокупности реакций, которые иногда называют «демонами», потому что они представляют собой простые автономные сущности, которые, образно говоря, сидят и ждут, когда их запустят. Память – это что-то вроде доски, на которую вешают объявления. Каждый демон – как коленный рефлекс; он ждет, когда на доске появится конкретное объявление, и реагирует на его появление тем, что прикрепляет к ней свое собственное объявление. Все демоны в совокупности образуют программу. По мере того, как они реагируют на появление объявлений на доске тем, что вывешивают собственные объявления, и тем самым вызывают реакцию других демонов, и так далее, информация в памяти меняется и в конечном итоге превращается в правильную выходную информацию для данной входной информации. Некоторые демоны связаны с органами чувств и запускаются они не информацией в памяти, а информацией, поступающей из окружающего мира. Другие демоны связаны с конечностями и реагируют тем, что двигают конечности, а не тем, что вывешивают новые объявления на доске памяти.