Евгений Ищенко - Двуликий электронный Янус
Иногда исследуемые объекты требуют очень тщательного изучения и расчета. Так произошло, например, с неисправными соединительными узлами «Челленджера», ставшими причиной его трагического взрыва и гибели американских астронавтов. Соединения были наглядно воспроизведены на экране после введения в компьютер их параметров. Компьютерный анализ поведения этих узлов при различных нагрузках позволил инженерам ясно увидеть, как топливный бак от холода вышел из строя и стал причиной крупнейшей американской трагедии за всю космическую эру.
«Поместив» самого себя внутрь изображения, инженер из исследовательского центра НАСА изучил иллюзорный поток горючего, вытекающего из топливных баков космического корабля. При этом он пользовался прибором стереоскопического зрения и так называемой цифровой перчаткой, позволяющей «мановением руки» манипулировать виртуальными струями горючего. Каково?!
Часто компьютерное моделирование – единственный способ получить информацию, в частности при разработке нового сверхзвукового самолета, который будет летать со скоростью 28 тысяч километров в час. «Поскольку ни одна аэродинамическая труба не способна создать такие условия, проектирование и испытания проводятся с помощью машинного моделирования и графики», – продолжает инженер.
Одна из наиболее «горячих» областей применения машинной графики – научная визуализация, позволяющая увидеть, как будут развиваться те или иные процессы. Она позволит открыть тайны фундаментальных законов природы. Лучшие телескопы, например, могут предоставить только неподвижный кадр развертывающегося гигантского выброса из черной дыры – центра далекой галактики. Эти видимые телескопами выбросы могут быть длиной в миллионы световых лет. «Анимационное» моделирование позволяет изучать их вблизи в любом условном цвете и при любой скорости развития процессов.
Но то, что делается сейчас, – только начало. Промышленная революция в США в свое время заняла полвека. Но лишь десятилетие потребовалось для того, чтобы американцы стали первым в мире обществом, зависимым от компьютеров. Потому не будет преувеличением сказать, что возможности машинной графики огромны и ограничиваются только человеческим воображением. Машинная графика – это мост между человеком и удивительнейшими из машин, когда-либо им созданными.
Например, с помощью формул так называемой фрактальной геометрии, которая позволяет изображать облака, горы и другие природные формы, можно создать пейзаж неведомого мира. Каждое изображение состоит из подобных друг другу мельчайших элементов («фракталов», в частности, маленьких горок), которые, в свою очередь, сами примыкают друг к другу в виде последовательно уменьшающихся копий. Таким образом, мощные компьютеры в союзе с интеллектом человека и его творческим даром уже который год несут людям прогресс и духовное наслаждение.
Компьютер – шахматный супермен
Попытки создать машину – соперника человека за шахматной доской – насчитывают более двухсот тридцати лет. Еще в 1769 году Вольфганг фон Кемпелен, советник при дворе австрийской эрцгерцогини Марии-Терезии, подарил ей «автомат, умеющий играть в шахматы». Диковинку возили по королевским дворам Европы. Сам Наполеон Бонапарт сражался с автоматом и, увы, проигрывал. Слава «механического шахматиста» стала громкой, однако на самом деле в агрегате был ловко упрятан человек. Обман продержался почти полстолетия и открылся только в 20-х годах ХIХ века. За это время в автомате сменили друг друга несколько выдающихся шахматистов того времени.
Нынче подобный обман заведомо обречен на провал. Да и нужды в нем нет – появились мощные компьютеры, разработкой шахматных программ для которых занимаются специальные коллективы. В 1977 году на рынок были выброшены первые шахматные микрокомпьютеры – идеальные партнеры и хорошие игроки, к тому же вполне доступные по стоимости. Они всегда под рукой, с ними не стыдно помериться силами, точнее говоря, интеллектом.
Согласитесь, играть в шахматы с роботом – занятие довольно интересное. Такой робот-соперник был в 1981 году сконструирован в Лос-Анджелесе, штат Калифорния. Он имел механическую руку и с первого взгляда походил на игрушечный строительный кран. Садясь играть с ним в шахматы, можно быть уверенным: противник он достойный, хотя может вам и проиграть. Ведь его «квалификация» зависит от используемой программы, которая может быть рассчитана как на начинающих, так и на профессионалов. А чтобы вы не чувствовали, что ваш соперник – бездушная машина, конструкторы решили его немного «очеловечить». Он может «радоваться» и «огорчаться» ходом игры с помощью вмонтированного в него звукового устройства.
Правда, несмотря на успехи компьютеров в шахматных баталиях, еще до недавнего времени считалось: до гроссмейстерских высот им пока очень далеко. Это устоявшееся мнение буквально опрокинула сенсация, разразившаяся в шахматном мире в сентябре 1988 года. Программа для компьютера, созданная в университете Карнеги-Меллона, победила в демонстрационном матче бывшего чемпиона США по шахматам А. Денкера (кстати сказать, фамилия в переводе с немецкого означает «мыслитель»). Впервые в истории шахмат ЭВМ переиграла гроссмейстера.
Но уже через два месяца компьютер, запрограммированный другой творческой группой из того же университета, превзошел сенсационное достижение своего предшественника. Названный «Дип Сот» (Глубокомысленный), этот компьютер стал одним из победителей международного турнира в Лас-Вегасе (США), в котором участвовали около ста ведущих шахматистов мира. Над досками задумчиво склонялись многие шахматные знаменитости, в том числе экс-чемпион мира Михаил Таль.
В этом напряженном шахматном состязании первые два места поделили компьютер и английский гроссмейстер Э. Майлс. Новая шахматная звезда – «Глубокомысленный» – одержал ряд побед над мастерами и даже обыграл популярного датского гроссмейстера Бента Ларсена, входящего в число пятидесяти сильнейших шахматистов мира. Хотя за людей отомстил другой гроссмейстер – американец У. Браун, поражение Ларсена от ЭВМ стало сенсацией. Ведь в играх турнира «Дип Сот» набрал такое количество очков, которого достаточно для получения звания международного гроссмейстера.
За это достижение создатели программы для «Глубокомысленного» были удостоены приза в 10 тысяч долларов из фонда, учрежденного известным ученым, специалистом в области информатики Эдвардом Фредкиным, а гроссмейстер Макс Эйве должен был «с прискорбием признать, что компьютеры играют год от года все лучше».
И дальше события развивались довольно красноречиво. 23 октября 1989 года состоялся беспрецедентный в истории шахмат матч между чемпионом мира Гарри Каспаровым и сильнейшим в мире шахматным компьютером «Дип Сот». Поединок проводился в Нью-Йоркской Академии искусств и привлек пристальное внимание не только любителей шахмат, но и специалистов в области компьютерной техники.
В первой партии белыми играл «Глубокомысленный» и проиграл на 53-м ходу. Во второй, заключительной, встрече, которая состоялась после небольшого перерыва, Г. Каспаров применил в дебюте новинку. Компьютер отреагировал на нее далеко не лучшим образом и заметно отстал в развитии дебюта уже с первых ходов. Атаку на короля чемпион мира провел в своих лучших традициях: пожертвовал коня, но вынудил противника расстаться с ферзем. «Дип Сот», правда, еще пытался организовать оборону, но уже на 37-м ходу был вынужден признать поражение.
– Партии были разными, – прокомментировал тот матч чемпион мира. – В первой я играл солидно и переиграл программу в позиционном стиле. Во втором поединке я намеренно с первых ходов стремился к осложнениям и выиграл уже в комбинационном ключе». Отвечая на вопрос, изменил ли он свое мнение, что ЭВМ не сможет превзойти сильнейшего шахматиста мира, Г. Каспаров ответил, что пока он делом доказал правоту своей точки зрения. «Но компьютеры совершенствуются. Мы уже видим, как они не играют до мата, а научились сдаваться», – сыронизировал он под дружный смех собравшихся.
Чемпион мира тогда шутил. Ведь «Глубокомысленный», по его мнению, делал ошибки на уровне среднего гроссмейстера. Однако создатели программы – четыре аспиранта и доктор наук, ставшие сотрудниками знаменитой электронной компании IBM, – отнюдь не собирались почивать на лаврах. Они объявили о намерении в четыре раза увеличить число специализированных микропроцессов, с помощью которых их детище будет анализировать свои и чужие ходы. Некоторые специалисты заявили, что этот более мощный «мозг» позволит компьютеру после нескольких лет тренировки выиграть главный приз Э. Фредкина в 100 тысяч долларов за победу над самым сильным шахматистом планеты.
Экс-чемпион США по шахматам Роберт Бирн, игравший с «Дип Сот», заявил, что трудно подготовиться в игре с машиной, поскольку она довольно часто меняет дебюты. Ее стиль не постоянен, как у человека, а изменяется в зависимости от заложенной программы. Благодаря своим богатым возможностям ЭВМ за 3 минуты анализирует миллионы вариантов и с помощью оценочных матриц делает выбор среди их крайне разветвленной системы. Не всякому человеческому мозгу такое под силу.
