Охота на электроовец. Большая книга искусственного интеллекта - Марков Сергей Николаевич

BRAIN Initiative — не единственная масштабная программа в этой области. Созданием функциональной модели мозга крысы (с прицелом на мозг человека) заняты и учёные из проектов Blue Brain Project и Human Brain Project. Не стоит на месте и China Brain Project. Пожалуй, при взгляде со стороны сегодняшние усилия в области моделирования мозга напоминают космическую гонку середины XX в.

4.3 История первой модели искусственного нейрона: Мак-Каллок и Питтс

Но вернёмся в суровую действительность первой половины XX в. Учёные, ставившие перед собой цель создать системы для автоматизации решения интеллектуальных задач, не могли ждать появления биологически достоверных моделей мозга. Только сегодня мы располагаем достаточными знаниями и вычислительными мощностями для того, чтобы попытаться на клеточном уровне симулировать работу нервной системы сравнительно простых живых организмов, таких как, например, нематоды C. elegans (в проектах OpenWorm [1091] и Worminator [1092]) или головастика [1093]^, [1094]. Если бы пионеры авиации ждали появления биологически достоверных моделей птиц, самолёты и сегодня оставались бы лишь мечтой.

Поиск разумного компромисса между биологической достоверностью моделей и их практической применимостью начался параллельно с созданием первых электронно-вычислительных машин. Истоком исследовательского направления, связанного с применением искусственных нейронных (или, как выражались сами авторы, «нервных») сетей, стала пионерская работа [1095] Уоррена Мак-Каллока и Уолтера Питтса, написанная ими в 1943 г. (эту статью под заголовком «Логическое исчисление идей, имманентных нервной деятельности» (A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity), вышедшую в «Бюллетене математической биофизики» (Bulletin of Mathematical Biophysics), я буду далее по тексту называть просто «статьёй Мак-Каллока и Питтса 1943 г.»). Но, как и в случае с другими трудами, закладывающими основы того или иного направления, работа Мак-Каллока и Питтса появилась не на ровном месте, что становится ясно после знакомства со средой, в которой работали авторы. А история их жизни и творчества весьма поучительна.

4.3.1 Учёный, беспризорник и иммигрант

Уоррен Мак-Каллок родился в Оранже (штат Нью-Джерси, США) 16 ноября 1898 г., в семье Джеймса Мак-Каллока и его жены Мэри Мак-Каллок (Брэдли). Джеймс Мак-Каллок был бизнесменом, собственноручно сколотившим состояние. Он управлял крупным бизнесом, имевшим доли в железнодорожных и горнодобывающих предприятиях. Мать Уоррена была религиозной женщиной, активно участвовавшей в жизни епископальной церкви. Помимо Уоррена, в семье было ещё двое детей: младшая сестра Уоррена Маргарет и его сводный старший брат. Лето семья часто проводила на острове Нантакет у Кейп-Кода, где Уоррен учился плавать и грезил о приключенческом мире кораблей и китобойных капитанов. В 1917 г. он поступил в квакерский колледж в Хаверфорде с намерением стать священником, в соответствии с пожеланиями своей семьи, однако вскоре его привлекли философия и математика (надежды родителей в этом отношении оправдала лишь сестра Уоррена, которая посвятила жизнь религии и стала активной участницей квакерской общины и пацифисткой). Уоррен искал понимания того, кем мы являемся, причём его интересовали не религиозные воззрения, а конкретные механизмы. По его словам, «наконец, мы учимся признавать собственное невежество, избегать суждений и отказываться от объяснения ignoti per ignotium [неизвестных через ещё более неизвестное] — «бога», который показал себя в этом деле столь же бесполезным, как и всё мирское. Вместо этого мы ищем механизмы…» [1096].

Поиск механизмов работы мозга, раскрывающих суть процессов познания, в конечном итоге и стал центральной темой в работе Мак-Каллока.

Окончив колледж в Хаверфорде, Мак-Каллок посвятил себя изучению философии, психологии и «экспериментальной эстетики» в стенах Йельского университета, где в 1921 г. получил степень бакалавра искусств. Двумя годами позже, уже в Колумбийском университете, он получает степень магистра. Следующим этапом в образовании юноши становится звание доктора медицины, полученное Мак-Каллоком в 1927 г. в Колледже врачей и хирургов всё того же Колумбийского университета. После семилетней стажировки в Госпитальном центре Бельвю (Bellevue Hospital Center) в Нью-Йорке Мак-Каллок возвращается в Йельский университет, где с 1934 по 1941 г. работает в Лаборатории нейрофизиологии, а потом переходит на факультет психиатрии Иллинойсского университета в Чикаго (University of Illinois at Chicago).

У его молодого соавтора, Уолтера Питтса, судьба была более сложной — отец Питтса был простым водопроводчиком и часто избивал сына, в итоге мальчик сбегал из дома и фактически жил на улице. Однажды, спасаясь от преследования хулиганов, Уолтер спрятался в библиотеке, среди стеллажей, на которых хранились книги по математике. Там он наткнулся на книгу «Принципы математики» (Principia Mathematica) Бертрана Рассела и Альфреда Уайтхеда, которая всерьёз увлекла мальчика. Он провёл в библиотеке целую неделю, за которую внимательно изучил все три тома. Затем Уолтер написал критический отзыв на один из больших разделов первого тома и отослал его в Англию Расселу. Реакция учёного была весьма положительной: он отправил Питтсу ответ, в котором пригласил его учиться в аспирантуре в Кембридже. Здесь нужно отметить, что в ту пору Питтсу было всего 12 лет, так что, к сожалению, он не мог принять приглашение Рассела [1097]. Однако три года спустя, когда 15-летний подросток узнал, что осенью 1938 г. Рассел начинает читать лекции в Чикагском университете (University of Chicago) в качестве приглашённого профессора, он навсегда сбежал из дома и отправился в Чикаго [1098].

Рассел направил Питтса к Рудольфу Карнапу, одному из активных членов Венского кружка [1099], недавно приехавшему в Америку из Австрии и обосновавшемуся в университете. Этой же осенью, не имея ещё диплома об окончании средней школы, Уолтер стал неофициальным студентом Чикагского университета. Джером Летвин, близкий друг Питтса и будущий соавтор многих его исследований, позже вспоминал начало учёбы последнего: «Уолтер время от времени посещал занятия. У него не было денег, поэтому он не мог быть зачислен официально. Он был бездомным беспризорником и обитал в утлой комнатёнке за четыре доллара в неделю, но его быстро признали „странным вундеркиндом“ и выделили небольшую стипендию от университета».

Знакомство Питтса с Карнапом напоминало знакомство с Расселом. «Карнап только что написал книгу по логике (здесь имеется в виду книга «Логический синтаксис языка», написанная Карнапом в 1934 г. и опубликованная на английском языке в 1937 г. [1100] — С. М.), и Уолтер принёс свой экземпляр с письменными аннотациями, указывающими на то, что он считал несколькими серьёзными дефектами, — сообщил Летвин, оказавшийся свидетелем произошедшего. — Он [Питтс] вошёл в кабинет Карнапа с книгой и безо всякого представления начал задавать вопросы. Карнап был в восторге». Пробыв некоторое время учеником Карнапа и освоив его сложную для понимания символьную нотацию, Питтс был заинтригован исследованиями другого выдающегося преподавателя университета — Николая Рашевского, отца-основателя математической биофизики, стремившегося перестроить биологию на базе физических наук с использованием новых передовых инструментов математической логики [1101].