Дартмутская конференция и рождение искусственного интеллекта (1956)

Машины, которые считают

К середине 1950-х годов электронные вычислительные машины существовали всего около десяти лет. Первые из них, такие как американский ENIAC и британский «Манчестерский малыш», занимали целые залы, состояли из тысяч электронных ламп, потребляли огромное количество электроэнергии и часто ломались. Их использовали прежде всего для военных расчетов - баллистики, атомного оружия, шифров, - а также для научных и статистических вычислений. В 1947 году был изобретен транзистор, обещавший сделать машины меньше и надежнее.

Компания IBM в 1950-х годах начала выпускать коммерческие вычислительные машины, и их стали покупать крупные компании и государственные учреждения. Но для большинства людей компьютер оставался «электронным мозгом» - загадочной машиной из газетных статей.

Мыслящие машины

Мысль о том, что машина может не только считать, но и рассуждать, занимала ученых с самого появления компьютеров. В 1943 году нейрофизиолог Уоррен Мак-Каллок и логик Уолтер Питтс показали, что упрощенные модели нейронов могут выполнять логические операции, - это была первая математическая модель нейронной сети. В 1948 году Норберт Винер опубликовал «Кибернетику», науку об управлении и связи в машинах и живых организмах. В том же году Клод Шеннон из Bell Labs создал математическую теорию информации. В 1949 году канадский психолог Дональд Хебб предположил, как нейроны могут обучаться, усиливая связи между собой.

В 1950 году британский математик Алан Тьюринг опубликовал статью «Вычислительные машины и разум», в которой предложил заменить вопрос «Могут ли машины мыслить?» проверкой: сможет ли машина в переписке выдать себя за человека. В том же году Шеннон написал работу о том, как запрограммировать компьютер для игры в шахматы, и построил механическую мышь Тесея, умевшую находить выход из лабиринта. В Великобритании Кристофер Стрейчи в 1951-1952 годах написал программу для игры в шашки. В 1951 году молодой студент Принстона Марвин Минский вместе с Дином Эдмондсом собрал из радиоламп и деталей от бомбардировщика машину SNARC - одну из первых обучающихся нейронных сетей.

Но все эти исследования были разрозненными. Ученые работали в разных областях - математике, психологии, инженерии, нейрофизиологии - и не считали себя участниками общего дела.

Маккарти

Джон Маккарти родился в 1927 году в Бостоне в семье ирландского иммигранта-католика и литовской еврейки, оба родителя были активными коммунистами и профсоюзными деятелями. Мальчик рано проявил математический талант и по книгам самостоятельно изучил высшую математику. Окончив Калифорнийский технологический институт, он защитил диссертацию по математике в Принстоне. В 1948 году на конференции в Калифорнийском технологическом институте он услышал выступление Джона фон Неймана о самовоспроизводящихся автоматах, и это определило его интерес к вопросу о том, как машины могут проявлять разумное поведение.

В 1952 году Маккарти вместе с Клодом Шенноном начал составлять сборник статей о «теории автоматов». Сборник вышел в 1956 году, но разочаровал Маккарти: большинство авторов писали о математических свойствах абстрактных машин, а не о разуме. Маккарти решил, что нужна новая постановка вопроса и новое имя.

Соавторы

Клод Шеннон был самым знаменитым из организаторов. Сын судьи из маленького городка в Мичигане, он в 1937 году в магистерской диссертации показал, что электрические релейные схемы могут выполнять операции булевой логики, - эту работу называют одной из самых важных магистерских диссертаций в истории. В годы войны он занимался криптографией и встречался с Тьюрингом, приезжавшим в США. Его статья 1948 года о теории информации заложила основы цифровой связи. Шеннон был известен эксцентричностью: ездил по коридорам Bell Labs на одноколесном велосипеде, жонглируя, и мастерил забавные машины. Его имя в заявке придавало проекту авторитет.

Марвин Минский, сын нью-йоркского глазного хирурга, во время учебы в Гарварде изучал математику, нейрофизиологию и психологию и мечтал понять, как работает разум. Натаниэль Рочестер, инженер IBM, руководил созданием первого серийного научного компьютера компании IBM 701 и моделировал на нем нейронные сети, проверяя теорию Хебба. Участие IBM давало надежду на доступ к вычислительным машинам, которых в университетах было мало.

Маккарти и Минскому не было и тридцати лет, и организаторы были уверены, что стоят на пороге великого открытия.

«Искусственный интеллект»

В 1955 году Маккарти, тогда молодой преподаватель математики в Дартмутском колледже, вместе с Минским, к тому времени младшим научным сотрудником Гарварда, Натаниэлем Рочестером, руководителем разработки компьютера IBM 701, и Клодом Шенноном подготовил заявку в Фонд Рокфеллера на финансирование летнего семинара. 31 августа 1955 года документ под названием «Предложение о Дартмутском летнем исследовательском проекте по искусственному интеллекту» был отправлен в фонд.

Авторы предлагали двухмесячное исследование с участием десяти человек. В основу они положили смелое предположение: любой аспект обучения и любое другое свойство интеллекта в принципе можно описать настолько точно, что машину можно заставить его моделировать. Они перечисляли задачи: как заставить машины пользоваться языком, образовывать абстракции и понятия, решать задачи, которые пока решают только люди, и совершенствовать самих себя. Авторы выражали уверенность, что за одно лето группа тщательно отобранных ученых может добиться значительного прогресса.

Выражение «искусственный интеллект» придумал Маккарти. По его позднейшим объяснениям, он хотел найти нейтральное название, не связанное с кибернетикой Винера, чьи идеи и личность доминировали бы над проектом, и не ограничивающее область теорией автоматов. Фонд Рокфеллера, сомневавшийся в успехе, выделил не 13,5 тысячи долларов, о которых просили организаторы, а 7,5 тысячи.

Лето в Хановере

Семинар проходил летом 1956 года, примерно с середины июня до середины августа, на верхнем этаже здания математического факультета Дартмутского колледжа в маленьком городке Хановер в штате Нью-Гэмпшир. Это была не конференция в обычном смысле, с программой и докладами, а свободная встреча: участники приезжали и уезжали, оставались кто на несколько дней, кто на несколько недель. Постоянно присутствовали лишь Маккарти, Минский и математик Рэй Соломонофф, позднее ставший одним из основателей алгоритмической теории вероятностей. Приезжали Оливер Селфридж, работавший над распознаванием образов, Тренчард Мор, Артур Сэмюэл из IBM, создававший программу для игры в шашки, и другие. Всего, по воспоминаниям, в разное время в Дартмуте побывали от десяти до двадцати человек.

Участники спорили о том, как подступиться к проблеме: моделировать ли работу нейронов, как предлагали сторонники нейронных сетей, или программировать логические правила и символы. Минский набрасывал идеи о машине, которая могла бы доказывать геометрические теоремы. Соломонофф размышлял о машинах, обучающихся на опыте и делающих предсказания. Маккарти обдумывал создание языка, на котором машины могли бы рассуждать.

«Логический теоретик»

Самой заметной стала работа двух ученых, приехавших ненадолго, - Аллена Ньюэлла и Герберта Саймона из Технологического института Карнеги в Питтсбурге и корпорации RAND. Саймон, политолог и экономист, изучавший принятие решений в организациях, и Ньюэлл, молодой исследователь, вместе с программистом Клиффом Шоу создали программу «Логический теоретик». Она доказывала теоремы из знаменитых «Оснований математики» Бертрана Рассела и Альфреда Норта Уайтхеда. По распространенным данным, она доказала 38 из первых 52 теорем второй главы книги, причем одно доказательство оказалось изящнее, чем у самих авторов. Саймон, по воспоминаниям, в январе 1956 года сообщил студентам, что за рождественские каникулы они с Ньюэллом изобрели думающую машину.

Ньюэлл и Саймон, считавшие, что уже сделали главное, держались в Дартмуте несколько обособленно. Название «искусственный интеллект» им не нравилось: они предпочитали говорить о «сложной обработке информации». Тем не менее их программа часто называется первой программой искусственного интеллекта.

Что дал Дартмут

Ожидания организаторов не оправдались: за одно лето никто не научил машины пользоваться языком или совершенствовать себя. Сам Маккарти позже признавал, что семинар не стал прорывом и что участники не столько работали вместе, сколько излагали друг другу собственные идеи. Но Дартмут дал главное: название, программу и сообщество. Люди, собравшиеся здесь, на следующие десятилетия стали лидерами новой области. Маккарти, Минский, Ньюэлл и Саймон создали в своих университетах центры исследований, где воспитали следующие поколения ученых.

В том же 1956 году в Массачусетском технологическом институте прошел симпозиум по теории информации, на котором выступили Ньюэлл и Саймон, лингвист Ноам Хомский и психолог Джордж Миллер. Многие историки считают 1956 год также началом «когнитивной революции» в психологии, заменившей бихевиоризм изучением мышления как обработки информации.

Золотой век оптимизма

Следующие годы стали временем больших надежд. В 1958 году Маккарти создал язык программирования Лисп, ставший на десятилетия главным языком исследований искусственного интеллекта. В 1959 году Маккарти и Минский основали лабораторию искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте, а в 1963 году Маккарти открыл лабораторию в Стэнфорде. Ньюэлл и Саймон создали программу «Универсальный решатель задач». Психолог Фрэнк Розенблатт в 1958 году построил перцептрон - обучающуюся нейронную сеть для распознавания образов, о которой газеты писали как о зародыше машины, способной ходить, говорить и осознавать себя. Программа Артура Сэмюэла для игры в шашки, умевшая учиться на собственных партиях, в 1962 году обыграла сильного шашиста-любителя.

Пионеры не скупились на прогнозы. Саймон в 1957 году предсказывал, что в течение десяти лет компьютер станет чемпионом мира по шахматам и докажет важную математическую теорему. Минский в 1967 году писал, что в течение поколения проблема создания искусственного интеллекта будет в основном решена. В 1966 году Джозеф Вейценбаум создал программу «Элиза», имитировавшую беседу с психотерапевтом, и был поражен тем, как охотно люди доверяли машине свои переживания.

Зимы искусственного интеллекта

Реальность оказалась сложнее. Задачи, легкие для человека, - понимание речи, распознавание предметов, здравый смысл - оказались для машин невероятно трудными, а вычислительной мощности тогдашних компьютеров не хватало. В 1969 году Минский и Сеймур Пейперт в книге «Перцептроны» показали ограничения простых нейронных сетей, и исследования в этом направлении почти остановились. В 1973 году британский доклад математика Джеймса Лайтхилла резко раскритиковал исследования искусственного интеллекта, и финансирование в Великобритании и США сократилось. Этот период назвали «зимой искусственного интеллекта».

В 1980-х годах наступил новый подъем, связанный с «экспертными системами», которые хранили знания специалистов в виде правил, но и он сменился разочарованием и новой «зимой» в конце десятилетия. Философы, такие как Хьюберт Дрейфус в книге «Чего не могут компьютеры» (1972), и Джон Серл со своим мысленным экспериментом «Китайская комната» (1980), утверждали, что машины в принципе не могут обладать подлинным пониманием.

В Советском Союзе

В СССР кибернетика в начале 1950-х годов подвергалась идеологическим нападкам и называлась «буржуазной лженаукой». После 1955 года, когда статьи математиков Сергея Соболева, Алексея Ляпунова и инженера Анатолия Китова защитили ее, начались собственные исследования в области моделирования мышления и обучения машин. Советские ученые разрабатывали программы распознавания образов, машинного перевода и игры в шахматы. В 1974 году советская шахматная программа «Каисса» выиграла первый чемпионат мира среди шахматных программ в Стокгольме. Термин «искусственный интеллект» вошел в советскую науку позже, в 1970-х годах.

Долгий путь

В мае 1997 года суперкомпьютер IBM Deep Blue выиграл матч у чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова (признан в РФ иностранным агентом; внесен Росфинмониторингом в перечень террористов и экстремистов) - через сорок лет после того, как Саймон обещал это сделать за десять. В 2010-х годах благодаря огромному росту вычислительных мощностей и объемов данных пережили возрождение нейронные сети - идея, восходящая к Мак-Каллоку, Питтсу, Минскому и Розенблатту. Методы «глубокого обучения» позволили машинам распознавать изображения и речь, переводить тексты, играть в го, а затем вести осмысленные беседы на естественном языке.

Большинство основателей области дожили до признания. Минский и Маккарти получили премию Тьюринга - высшую награду в информатике, Саймон - Нобелевскую премию по экономике. Маккарти умер в 2011 году, Минский - в 2016 году. В 2006 году в Дартмуте прошла конференция к 50-летию семинара, на которую собрались оставшиеся в живых участники, а на здании была установлена памятная доска.

Итоги

• Дартмутский летний семинар 1956 года, организованный Джоном Маккарти, Марвином Минским, Натаниэлем Рочестером и Клодом Шенноном, считается рождением искусственного интеллекта как научной дисциплины.
• В заявке на семинар Маккарти впервые ввел термин «искусственный интеллект» и сформулировал программу исследований.
• Семинар не принес крупных научных прорывов, но объединил разрозненных ученых в сообщество, лидеры которого создали ведущие исследовательские центры.
• Первоначальный оптимизм сменился «зимами» разочарования, но идеи, обсуждавшиеся в Дартмуте, в том числе нейронные сети и машинное обучение, легли в основу современного искусственного интеллекта.