4.2.Усилители физической и умственной деятельности человека

Наполовину в шутку, наполовину всерьез можно говорить, что весь прогресс в человеческом обществе происходил и происходит от лени человека как ВИДА. Как только ЧЕЛОВЕК почувствовал себя Homo Sapiens (человек мыслящий), он пытался создать искусственных людей, чтобы переложить на них хотя бы часть собственной физической работы. Попытка создания хотя бы частичного заменителя человека в течении многих веков не увенчалась успехом. (Действующие роботы появились только во второй половине двадцатого века). Но можно было создавать механизмы, облегчающие определенные виды человеческой физической деятельности.

Такие механизмы правомерно называть усилителями физических способностей ЧЕЛОВЕКА. Назовем некоторые из них. Прежде всего, это рычаги первого и второго рода, вороты и полиспасты, изобретение которых приписывается Архимеду. Джемс Уатт, с целью облегчить тяжелый труд по откачке воды из угольных шахт, изобрел паровую машину. (Как часто случалось в истории техники, изобретение, "заточенное" на решение одной проблемы, стало чрезвычайно полезным во многих сферах человеческой деятельности). Машинист электровоза, затрачивая незначительные физические усилия на нажатие пусковой кнопки, приводит в движение тысячетонный товарный состав, и т.д. и т.п.

В своей изобретательской деятельности ЧЕЛОВЕК далеко не всегда копировал артефакты, созданные природой. Самый яркий пример, в природе (по крайней мере, на макроуровне) нет такой сущности как КОЛЕСО. Все живое, движущее в природе шагает, ползает, летает, плавает… Но не катится.

Оказывается, скопировать артефакт природы, зачастую, гораздо труднее, чем построить техническое устройство, которое функционирует по совершенно отличным от артефакта законам, но имеет то же самое (а зачастую более эффективное) поведение. Один из первых в истории человечества таких подходов – изобретение колеса. Шагающий механизм для робота техническая цивилизация реализовала только во второй половине двадцатого века. А наш далекий пращур изобрел приставку к лошади - телегу на колесном ходу, которая заменила малоэффективные вьючные перевозки гужевым транспортом.

Еще один пример. На протяжении многих лет ЧЕЛОВЕК пытался построить искусственную птицу (орнитоптер). И в наше время орнитоптеры не вышли из стадии малоэффективных опытных моделей. Но в 1904-м году братья Райт создали летательный аппарат с жесткими крыльями, поставили на него мощный, по тем временам двигатель, и полетели. Нет нужды распространяться о дальнейшей судьбе этого изобретения.

Примечание. В 1875 году священник Мильтон Райт в споре с ректором колледжа утверждал: "Мнение, что через 50 лет люди будут летать, является богохульством". Через 30 лет два его сына Уилберт и Орвил Райт изобрели первый аэроплан.

Подобных примеров в истории техники множество. Мы называем такой подход к моделированию артефактов природы моделированием по "принципу колеса". Моделирование по принципу колеса основано не на техническом копировании устройства и алгоритмов функционирования артефакта, а на совершенно отличных принципах, но обеспечивающих аналогичное поведение модели.

Примечание. Сплошь и рядом при моделировании по "принципу колеса" нет ясного понимания принципов деятельности, тем более формальной модели деятельности артефакта. Пример – почему так эффективен полет птиц, до сих пор досконально неизвестно.

Параллельно с изобретением усилителей физических способностей, ЧЕЛОВЕК озабочен также изобретением усилителя умственных способностей человека. Прежде всего, речь идет о создании искусственных вычислителей, способных облегчить человеку умственную работу в области самых разнообразных вычислений. Тут необходимо сказать, что одновременно с созданием таких вычислителей развивается теоретическая математика (прежде всего, теория чисел, геометрия, математический анализ, абстрактная алгебра), как своеобразное математическое обеспечение искусственных вычислительных механизмов.

При создании искусственных вычислителей "принцип колеса" использовался в гораздо большей степени, чем при создании усилителей физических способностей человека. Дело в том, что природа создала артефакт – человеческий мозг, который обладал способностью выполнять сначала простые, а затем, по мере развития математики, все более сложные вычисления. Как работает человеческий мозг неизвестно до настоящего времени, тем более, неизвестно это было нашим пращурам. Поэтому разработка сначала простейших, затем все более мощных вычислителей велась по "принципу колеса".

В IX веке стали известны алгоритмы выполнения четырех арифметических действий, приоритет разработки которых присваивается Ал Хорезми. В качестве исполнителя этих алгоритмов использовался человеческий мозг. Не имея представления о механизмах его функционирования, конструкторы вычислителей создавали механические, а затем электронные исполнители алгоритмов по "принципу колеса". Причем, даже первые механические исполнители выполняли арифметические действия быстрее и с большей точностью, чем исполнитель – человеческий мозг.

В пятидесятые годы двадцатого века, в рамках зарождающейся кибернетики, возникло научное направление "бионика". Парадигма бионики заключалось в следующем: подсмотреть, как устроен некоторый природный артефакт, расшифровать закономерность (алгоритм) его поведения и смоделировать его средствами современных технологий. Например, поразительная скорость передвижения акулы в воде обусловлена специфическим строением ее кожи. Разгадав и скопировав механизм движения участков акулий кожи, можно построить "быстрые" подводные лодки.

Применительно к усилителям умственных способностей человека бионика, под влиянием идей Н. Винера, выдвинула следующую заманчивую идею, которая в упрощенном виде формулируется следующим образом:

человеческий мозг состоит из огромного количества нейронов (пороговых элементов), связанных между собой аксонами (проводниками нервных импульсов - сигналов).

отдельный нейрон можно достаточно точно смоделировать в виде технического устройства.

Цитата. Если реализовать большое число искусственных нейронов, и соединить их случайными связями – можно получить обучаемую нейронную сеть, способную решать задачи из компетенции человеческого мозга, например, задачи распознавания [Розенблатт Ф.  Принципы нейродинамики. М.: Мир, 1965 ].

Опыты по использованию нейронных сетей для решения реальных задач не вышли из стен научных лабораторий. Тому, по-видимому, есть две причины. Во-первых, в пятидесятые - шестидесятые годы двадцатого века микроэлектроника была в зародышевом состоянии, и реализовать большое число искусственных нейронов не представлялось возможным. Во-вторых, главная причина по-прежнему в отсутствии понимания механизмов работы головного мозга человека.

Магистральное развитие идей создания усилителей умственных способностей человека во второй половине двадцатого века шло по пути реализации "принципа колеса". Компьютеры, созданные на рубеже сороковых – пятидесятых годов двадцатого века реализованы не как копия человеческого мозга, а как совершенно отличные от него устройства, способные выполнять произвольные алгоритмы – программы. Способность решать как вычислительные, так и прочие (в том числе неформальные) задачи определяется не спецификой организации нейронной сети, а специфическим алгоритмом – программой, в котором заложен "искусственный интеллект" компьютерной системы.

В качестве реабилитации нейронных сетей следует сказать следующее. В последние десятилетия появились публикации относительно нейронных сетей, успешно решающих задачи, в том числе бизнес прогноза). Однако, существенно, что средствами реализации этих нейронных сетей служат традиционные компьютерные системы, исполняющие соответствующие алгоритмы-программы. Таким образом, нейронная сеть выступает в качестве модели, но не технического средства решения прикладной задачи.