книги из ГПНТБ / Слэйгл Д. Искусственный интеллект. Подход на основе эвристического программирования

другом или нашим властелином? Заменят ли новые авто­ маты даже самых квалифицированных рабочих? Какое влияние окажут разумные машины на наше право на* личную жизнь? Что, по мнению автора, ожидает нас

вотдаленном будущем?

ЭВМ будет в ближайшем будущем нашим рабом и в некотором смысле нашим братом. Если же мы примем соответствующие меры, то вычислительные машины оста­ нутся таковыми и в более отдаленном будущем. Если эти меры не будут приняты, имеется определенная опас­ ность, что когда-нибудь разумные машины «одержат верх». Один из величайших уроков истории заключается в том, что рабы рано или поздно сбрасывают иго, и часто путем революции. Но каждый человек наделен от природы первичными желаниями или целями. Следовательно, надо позаботиться, чтобы «высшей целью», заложенной в вы­ сокоразумную машину, было благосостояние челове­ чества, а не какие-либо личные цели машины. Точно так же надлежит принять все меры к тому, чтобы никакой индивидуум и никакая группа не могли заставить машину выполнять что-либо, приносящее большой ущерб общест­ ву в целом. Наконец, мы должны быть осторожны, фор­ мулируя цели общества, а также средства их достижения. В противном случае цели могут быть заданы неправиль­ но или же они могут быть достигнуты машиной примене­ нием таких средств, которые хотя и неприемлемы для людей, но не запрещены для машины. Если в будущем просвещенному человечеству станут известны возмож­ ности и ограничения высокоразумных машин, принять

машина будут вместе работать над решением человече­ ских проблем.

Что касается права на личную жизнь, то даже сегод­ няшним вычислительным машинам можно задать инфор­ мацию об индивидуумах, хранящуюся в деловых, меди­ цинских, политических, налоговых, военно-призывных, образовательных и банковских картотеках, а также ин­ формацию, полученную из психологических тестов, заяв­ лений о приеме на работу и т. д. Помещение всей этой информации в одну вычислительную машину значительно

облегчит ее использование индивидуумом, так как в этом случае исчезнет необходимость в отнимающем много вре­ мени и дорогостоящем ручном поиске нужных сведений. С появлением разумных машин, однако, увеличится опас­ ность, ибо такие машины смогут суммировать и объеди­ нять не связанную ранее информацию, чтобы выводить «новые» факты из старых. Но, осознав эту опасность, можно будет соответствующим образом к ней подгото­ виться, приняв меры, аналогичные тем, о которых гово­ рилось выше.

Как это обычно имеет место при коренном изменении техники, развитие разумных машин приведет к некото­ рым выгодам и некоторым временным трудностям. Уже в настоящее время автоматизация упразднила необходи­ мость в профессиях, требующих лишь низкой квалифи­ кации или не требующих ее совсем. Это стало серьезной для части населения социальной проблемой. С развитием высокоразумных машин могут потерять место даже ра­ бочие высокой квалификации. Придется найти какую-то замену «протестантской этике», согласно которой тяже­ лый труд и длинный рабочий день сами по себе являются благом. Многие люди смогут посвятить себя обществен­ ным делам. Особого внимания потребует к себе и пробле­ ма свободного времени.

Разумеется, ни я, ни кто-либо другой не знает, что принесет нам будущее. Все же мне хотелось бы сделать следующий прогноз. Еще до окончания этого столетия решение вычислительными машинами сложных интел­ лектуальных задач станет играть доминирующую роль в обеспечении материального изобилия для человечества. Менее чем через 100 лет вычислительные машины приве­ дут к реальному прогрессу в области социальных проблем, включая сюда и гнетущую всех проблему войны и мира. Тогда, наконец, человечество получит возможность жить в мире и процветании1 .

1 Отдавая должное благородным устремлениям автора, советскин читатель, разумеется, не может принять такой, типичной для некоторых западных ученых, чисто «технической» концепции про­ гресса человеческого общества, отвлекающейся от социальноэкономических и классовых проблем общественного развития. —

Прим. ред.

У П Р А Ж Н Е Н И Я

Опишите кратко способы сопоставления ситуаций со струк­

2. Какая из следующих программ кажется вам наиболее, а какая наименее перспективной для создания действительно уни­

сможет принимать высокоинтеллектуальные решения, превышаю­ щие способности человека? Приведите обоснования (не доказатель­

а не какое-нибудь иное. (Эти шаги могут применяться в качестве контрольного списка для многих проектов, связанных с эвристиче­ ским программированием )

а) выберите эвристическую программу, которую, по вашему мнению, полезно было бы написать;

18—1677

частный пример. Проблема взаимодействия с системой на

требует некоторого разъяснения. Описанная выше систе­

системы Маккарти предложил создать систему с ис­ пользованием формальных языков и дедукции, преду­ смотрев для пользователя возможность давать системе указания и советы, помогающие ей ответить на заданные вопросы. Он назвал свою систему «запросчик советов». Исследования, посвященные разработке многоцелевых систем, или «общих решателей задач», в отличие от ис­ следований систем вопросно-ответного типа уделяют большее внимание «глубине» решения, т. е. возможности решать задачи большей сложности, чем вопросам взаимо­ действия с пользователем, формализации и эффектив­ ности поиска нужных фактов в большом массиве данных. Ситуация несколько запутывается в связи с тем обстоя­ тельством, что термин «вопросно-ответная система» иногда используется применительно к системам, работающим на естественном языке, иногда к системам информационнопоискового типа, обладающим незначительной дедуктив­ ной способностью, а иногда к дедуктивным системам, ограниченным применением пропозиционального исчи­ сления.

Важно подчеркнуть различие между вопросно-ответ­ ными системами общего (многоцелевыми) и специального типа. Если класс вопросов, задаваемых системе, невелик,

ная система Грина, Вольфа, Хомского и Логерн (1963), касающаяся бейсбола, и программа Линдсея (1963), ка­ сающаяся родственных отношений], мы будем называть

ких специализированных систем часто целью является

специализированную базу данных пли память, оптималь­ ную для рассматриваемой предметной области и соот­ ветствующего класса вопросов, а затем написать специали­ зированную вопросно-ответную программу, оптимальную для указанной базы данных н этого класса вопросов. В противоположность этому «общая» вопросно-ответная система рассчитана на произвольную предметную об­ ласть, произвольные вопросы и произвольные взаимодей­ ствия между предметными областями в процессе выработ­ ки ответов на вопрос. В данной статье описан формаль­ ный подход к построению вопросно-ответной системы общего типа. Точное название нашей системы таково: «Общая формальная дедуктивная вопросно-ответная система».

2. Д О К А З А Т Е Л Ь С Т В О Т Е О Р Е М

Принципы использования в качестве системы, отве­ чающей на вопросы, системы доказательства теорем до­ вольно просты. Система знаний о мире вопросно-ответной системы сформулирована в виде набора аксиом, а задавае­ мые ей вопросы представлены как подлежащие доказа­ тельству теоремы. Процесс доказательства теоремы, та­ ким образом, совпадает с процессом выработки ответа на вопрос. Например, факт: «Джордж дома» представляется как аксиома AT (George, home). Вопрос: «Дома ли Джордж?» выражается как теорема AT (George, home). Если доказано, что эта теорема истинна, ответ гласит: «Да». (В этом простом примере истинность теоремы оче­ видна, поскольку теорема совпалает с аксиомой.) Система для доказательства теорем может быть использована так­ же для нахождения или построения объектов, удовлетво­ ряющих некоторым специальным условиям. Например, вопрос «Где Джордж?» требует отыскания некоторого места X, удовлетворяющего услозпю AT (George, х). Си­ стема доказательства теорем включена в более общую си-

278 П Р И Л О Ж Е Н И Е

стему, которая управляет его, распоряжается базой дан­ ных и взаимодействует с пользователем. Ниже эти вопро­ сы разъясняются более подробно.

Итак, система доказательства теорем вполне может быть использована для ответов на вопросы. Но целесо­ образно ли использовать столь формальные методы? Методы доказательства теорем являются хорошим сред­

неоднозначностей и обладает достаточной общностью для того, чтобы на нем можно было описать различные инте­ ресующие нас объекты, вопросы и ответы.

2. Используемая процедура доказательства допускает произвольное взаимодействие между аксиомами и являет­ ся логически «полной»: это означает, что если теорема является логическим следствием аксиом, то при наличии достаточного времени и объема памяти процедура всегда отыщет доказательство. Это свойство полноты весьма важно, так как несколько общих вопросно-ответных про­ грамм оказались неполными дедуктивными системами даже в том чисто практическом смысле, что они не были в состоянии ответить на некоторые простые вопросы, кото­ рые представляли собой краткие логические следствия из имеющихся фактов. Таковы, например, системы QA1 (Грин, Рафаэль, 1968), SIR (Рафаэль, 1964), DEDUCOM (Слэйгл, 1965), SIMPLE SIMON (Софьер, 1965). (Заме­ тим, однако, что использование системы доказательства теорем на основе логики 1-го порядка накладывает неко­ торые важные ограничения, обсуждаемые ниже в разд. 5.)

3. Система доказательства теорем проблемно-незави­ сима, поэтому для описания новых объектов или для из­ менения описания объектов требуется только изменение

формальной схемы может помочь сделать открытия и

Создание общей и хорошо определенной формальной схе­ мы облегчает общение между исследователями, помогает

кобщему знаменателю.

5.Системы доказательства теорем становятся все бо­ лее эффективными. Хотя используемый нами метод дока­

зательства теорем с теоретической точки зрения полон, на практике его способность находить доказательства ограничивается ресурсами машинного времени и объема памяти ЭВМ. Метод резолюции (Робинсон, 1965), исполь­ зованный в описанной здесь программе, позволил полу­ чить несколько хороших эвристик. Следует ожидать даль­ нейших усовершенствований в автоматическом доказа­ тельстве теорем, которые, возможно, приведут и к соот­ ветствующему повышению эффективности систем ответов на вопросы. Новые результаты в доказательстве теорем можно в точном виде сообщать другим исследователям и сравнительно легко представлять в точной форме частные формализации или аксиоматизации различных предмет­ ных областей.

3. Р А С П Р О С Т Р А Н Е Н И Е МЕТОДА Д О К А З А Т Е Л Ь С Т В А

ТЕ О Р Е М НА В О П Р О С Н О - О Т В Е Т Н Ы Е СИСТЕМЫ

Вэтом разделе в общем виде показывается, как на

языке логики 1-го порядка могут быть заданы вопросы и как вырабатываются ответы. Приводится ряд примеров, иллюстрирующих эти методы. В этом и следующих двух разделах предполагается, что читатель до некоторой сте­ пени знаком с аппаратом математической логики и с авто­ матическим доказательством теорем. Введение в автома­ тическое доказательство теорем читатель может найти в работах Купера (1966) и Дэвиса (1968). В методе доказа­ тельства теорем, излагаемом в этой статье, используется «принцип резолюции», предложенный Дж. Робинсоном (1965, 1967). Дополнительные стратегии для применения принципа резолюции были предложены Восом (1964, 1965, 1967). В последней из этих работ определены термины «стратегия расширенного опорного множества» (extended set of support), «степень» (decree) и «поединичное соеди­ нение» (singly connectedness), используемые в разд. 4.

Ход процесса ответа на вопросы будет в этом разделе проиллюстрирован на примере действующей вопросно-

ответной программы, названной QA3. QA3 запрограмми­ рована на языке LISP для ЭВА'\ SDS-940, работающей в режиме разделения времени. Пользователь с помощью телетайпа вводит утверждения и вопросы и получает от­ веты. Обозначения, использованные в данной работе, несколько отличаются от действительных символов на входе и выходе вычислительной машины, поскольку на­ бор символов, имеющихся на телетайпе, не содержит нуж­ ных нам знаков. Программа QA3 является дальнейшим развитием программы QA2 (Грин и Рафаэль, 1968): более усовершенствованный и практичный вариант вопросноответной программы сейчас широко используется в раз­ личных исследованиях.

списковую структуру, индексированную символами пре­ дикатов, функций и констант, входящих в каждый дизъюнкт. Предложение может выражать сугубо частный факт, например

STATEMENT: COLOR (book, red) (цвет книги крас­ ный), в соответствии с обычным триплетом СВОЙСТВО —

символ, означающий вопрос, — ставится перед вопросом.