Единство усэ и ии

В работе «Анализ и преобразование ТРИЗ методами ТРИЗ»⁸¹ был разработан и предложен «портрет» будущей ТРИЗ в виде Универсальной Схемы Эволюции (УСЭ). Полученные черты слагаются в портрет системы Искусственного Интеллекта (ИИ).

Характеристика реальной УСЭ	Предполагаемая характеристика ИИ
УСЭ разработана на основе анализа развития самых разных систем,82 что дает возможность единообразно подходить к решению задач из самых разных областей, позволяет описывать и прогнозировать развитие систем	ИИ дожен быть разработан на основе анализа развития самых разных систем, что даст возможность единообразно подходить к решению задач из самых разных областей, позволит описывать и прогнозировать развитие систем
УСЭ полностью совпадает с научным методом познания83	ИИ должен полностью совпадать с научным методом познания
УСЭ позволяет унифицированное описание иерархических уровней - природа, общество, производство и техника84	ИИ должен позволять унифицированное описание иерархических уровней - природа, общество, производство и техника
УСЭ в виде частных случаев переходит в разнообразные методы преобразования систем - МПиО, МШ, МКВ, МА, во все инструменты ТРИЗ85	ИИ в виде частных случаев должен переходить в разнообразные методы преобразования систем
УСЭ выступает в роли программы-советчика, инвариантного описания систем максимально высокого уровня абстракции.	ИИ должен выступать в роли программы-советчика, инвариантного описания систем максимально высокого уровня абстракции.
Это абстрактное описание, будучи приложенным к исследуемой системе, становится абсолютно конкретным. Т.е. УСЭ или ИИ, если в двух словах, универсальная конкретность.

Поскольку Универсальная Схема Эволюции - простая блок-схема, то даже небольшой навык программирования позволил написать программу USESoft для представления УСЭ на компьютере. Программа USESoft позволяет формально подставлять в нее название системы, интересующей пользователя, и получать эволюцию этой системы в общем виде. Далее возникают 2 возможности:

• Общий вид эволюции системы (от блока 1 до блока 13) и пояснения достаточны для пользователя; вид последовательных блоков УСЭ с пояснениями рождает у пользователя самостоятельные (и правильные!)⁸⁶ мысли о путях преобразования его системы;

• Общий вид эволюции системы для пользователя недостаточен (пользователель не знает, что делать дальше) – программа начинает задавать пользователю уточняющие вопросы (на каком этапе развития система находится, из каких элементов система состоит, как эти элементы в системе взаимодействуют и т.д – всего в USESoft реализовано 15 экранов).

Ответы пользователя дают возможность программе указать на недостаток, который является ключевым, т.е. с него проблемы в системе и начинаются. С этим недостатком обязательно связан один из элементов. Программа предлагает этот элемент изменить и показывает как это сделать.

В диалоге «USESoft – пользователь» пользователь играет пассивную роль – он поставщик информации об изучаемой системе. А преобразует введенную информацию именно программа, выдавая пользователю поэтапно промежуточные результаты для ознакомления или рекомендации и подсказки для выполнения следующих шагов.

Программа USESoft постоянно совершенствуется, зачастую, с помощью ее же самой. Например, совсем недавно именно так был найден и включен в USESoft мини-алгоритм выбора конкретной системы, которую необходимо улучшать.

Это краткое сравнение Универсальной Схемы Эволюции и ИИ-подхода, дополненное описанием работы программы USESoft, позволяет с оптимизмом смотреть на дальнейшее развитие указанных направлений и инструментов.

Книга Д.Хокинса «On Intelligence», конечно, не исчерпывается приведенным изложением. Оригинальный тест намного обширнее, содержит рисунки и описание множества важных деталей:

• физическое строение коры головного мозга (слои, иерархия, «колОнки» клеток)

• информационные потоки (вверх и вниз по иерархии, по слоям и зонам коры через аксоны нейронов), формирование «имени» для изучаемой последовательности сигналов, возникновение иерархии имен «от конкретного к абстрактному»

• обучение клеток (колонок) коры и явление опережающего (предсказывающего) возбуждения активности клеток (колонок) коры в результате обучения

• модель быстрой и точной обратной связи через далекие от клетки синапсы

• функции гиппокампа (хранение новой информации) и таламуса (отсроченная обратная связь)

Интересна в книге глава 8 «Будущее интеллекта», в которой Д.Хокинс рассуждает о возможности и необходимости создания интеллектульных машин, дает свой прогноз о сферах применения и формах, которые приобретет Искуственный Интеллект.

Завершу обзор словами самого Д.Хокинса: «Я ввел много рассуждений-идей относительно того, как работает кора головного мозга. Я ожидаю, что некоторые из этих идей окажутся неправильными и будут пересмотрены. Есть также много деталей, которые я даже не упомянул.

Мозг очень сложен; неврологи, прочитавшие книгу, считают, что я представил очень грубое описание сложностей реального мозга. Все же, я полагаю, структура, в целом, озвучена. Все, на что я могу надеяться - основные идеи будут сохранены, а под влиянием новых фактов изменятся только детали». (174)

ЕЩЕ РАЗ ОБ УНИВЕРСАЛЬНОСТИ ПОДХОДА, КОТОРЫМ ОПИСЫВАЮТСЯ:

В природе - неживая природа, флора и фауна

Существует настоятельная необходимость разработки общей, универсальной концепции развития. На наших глазах во второй половине XX века стало ясно, что в природе развивается абсолютно все, а вот общей естественнонаучной теории развития не существует до сих пор. Общая теория развития в естествознании ... будет строиться в значительной степени с биологического фундамента. Именно в биологии явления развития можно наблюдать в очень разнообразных формах, и в этом смысле она — прекрасный объект для построения общей теории.⁸⁷

В обществе – государство, политическое устройство, организации

… изучение конкретного исторического материала позволило выявить общезначимую зависимость между развитием инструментального и гуманитарного интеллекта - закон техно-гуманитарного баланса (или закон эволюционных корреляций): чем выше потенциал производственных и боевых технологий, тем более совершенные средства сдерживания агрессии необходимы для выживания общества.⁸⁸

При исследовании устойчивости общественных структур по результатам самых разных экспериментов — с помощью клеточных автоматов, автономных агентов и нейронных сетей — были получены примерно одинаковые результаты.

Если государство стимулирует работу коммуникационных механизмов между индивидуумами, то такое общество развивается на порядок быстрее, чем общество с «мертвыми» средствами связи, а если эти средства поддерживают режимы самообучения (в реальной жизни аналогом такого режима должны быть научные подразделения, разрабатывающие способы оптимизации информационного трафика), то скорость развития увеличивается в сотни раз.⁸⁹

В производственой системе – промышленность, сельское хозяйство, транспорт и связь, оборона, наука, здравоохранение, образование, искусство, религия и т.д.

Дж. Бауэр и К. Кристенсен (Школа Бизнеса, Гарвард) считают, что компания должна состоять из набора самостоятельных бизнес-единиц, жизнь которых конечна. Одни бизнес-единицы только зарождаются, другие находятся в стадии расцвета, третьи умирают. Для того чтобы выжить, корпорация не должна мешать развитию молодых бизнес-единиц и своевременно закрывать умирающие.

Научно-технический прогресс ... можно представить процессом удешевления материальных благ. Электричество вышло из научной лаборатории в обыденную жизнь общества только после того, как в результате лабораторных исследований достаточно подешевела его добыча. Изучив рост производства и связанный с ним рост потребления энергии в мире с 1845 года до наших дней, американский физик Артур Розенфельд пришел к выводу, что ежегодно удельная энергоемкость производства падает на один процент. За 150 лет набирается существенная экономия. Так, для производства товаров на один доллар (в пересчете на цены 1992 года) в 1845 году требовалось 59 000 джоулей энергии, а в наше время - всего 13 200 джоулей.⁹⁰

Эволюция научного знания представляет собой в основном эволюцию в направлении построения все лучших и лучших теорий. Это - дарвинистский процесс. Теории становятся лучше приспособленными благодаря естественному отбору. Они дают нам все лучшую и лучшую информацию о действительности. (Они все больше и больше приближаются к истине.) Все организмы - решатели проблем: проблемы рождаются вместе с возникновением жизни.

С эволюционной точки зрения теории (как и всякое знание вообще) представляют собой часть наших попыток адаптации, приспособления к окружающей среде. Такие попытки подобны ожиданиям и предвосхищениям. В этом и состоит их функция: биологическая функция всякого знания - попытка предвосхитить, что произойдет в окружающей нас среде.⁹¹

Р.Фейнман: Мы просто обязаны, мы вынуждены распространять все то, что мы уже знаем, на как можно более широкие области, выходить за пределы уже постигнутого. Опасно? Да. Ненадежно? Да. Но ведь это единственный путь прогресса, только на нем наука оказывается плодотворной.

Как угадать, что нужно сохранять, а чем можно и пожертвовать? Иногда это значит, что нам нужно расстаться с какой-то идеей. Весь вопрос как раз и сводится к тому, что сохранить, а что отбросить. Смена парадигм – самый сложный из всех процессов развития науки. Какая теория лучше? Здесь встает проблема критериев. Целостность, способность описать бОльшую совокупность фактов, внутренняя непротиворечивость. Истину можно узнать по простоте и изяществу, истина всегда оказывается проще, чем можно было бы предположить. ⁹²

В технике – методы проектирования, устройства и процессы

…новые методы проектирования появились как реакция на повсеместную неудовлетворенность традиционными приемами. Описанные методы возникли в основном за последние 10-20 лет. Одни из них были заимствованы из смежных дисциплин, другие созданы заново.

Термин «проектирование» становится большим препятствием к пониманию того, о чем идет речь в этой книге. «Проектирование чего?», - спрашивают те, кто слышит это слово, и выражают некоторое недоверие, узнав от меня, что это проектирование «чего угодно». Такой ответ отчасти вводит их в заблуждение, так как подразумевается, что методы проектирования предназначены только для проектирования «вещей», материальных объектов и отражают специальные знания и опыт архитекторов, инженеров, промышленных дизайнеров и т.п. Правильнее сказать, что методы проектирования предназначены для проектирования «всех вещей вместе», для разработки «всей ситуации в целом»…⁹³

Самонастраивающийся бортовой компьютер прошёл тяжёлое испытание. 29 июля 2003 года разработанный специалистами NASA и Университета Джона Хопкинса (John Hopkins University) бортовой компьютер нового типа успешно прошёл испытание космическим излучением.

Модуль адаптивного оборудования (Adaptive Instrument Module — AIM), установленный на австралийском спутнике FedSat 1, подвергся "бомбардировке" космической радиацией — так же, как и любая другая аппаратура на любом спутнике. В результате произошёл сбой в блоке оперативной памяти AIM, однако модуль сумел в автономном режиме обнаружить ошибку и перестроиться так, чтобы ошибка в памяти не вызвала сбоев в обработке данных.⁹⁴

Перспективное направление – использование в технике эволюции «по Дарвину», реализуемой с помощью генетичеких алгоритмов, т.е. алгоритмов моделирования эволюции. Впервые эта методология была предложена Холландом в 1975 г. к приложении к искусственным системам. Биологическая основа для адаптационных процессов - эволюция от одной генерации к другой путем исключения "слабых" и оставления лучших элементов.

• Генетические алгоритмы успешно используются при проектировании СБИС в задачах размещения элементов и задач канальной трассировки.⁹⁵

• Компания Unilever — оптимизация химического состава моющих средств⁹⁶

• Компания DaimlerChrysler Aerospace – разработка крыла самолета. Эволюционный подход позволил получить значительно лучшие результаты по обтеканию и распределению давления, чем при применении обычных методов проектирования.⁹⁷

• Evolutionary Metallurgy – изучение 4-компонентного сплава с помощью метода, реализующего дарвиновскую эволюцию. Сплавы подвергались «мутациям» по составу и случайному комбинированию (гибридизации). Лучшие по стабильности «выживали» и участвовали в следующем цикле эволюции.⁹⁸

Компьютерная программа как живое существо:

• Кроме поведения, компьютерная программа обладает еще одним свойством «живого» – способностью к размножению. Чаще всего этот процесс совершается опосредованно и при участии человека, который размножает объектный код программы при перезаписи ее с одних носителей на другие, но в случае распространения исходных текстов программы возрастает и число ее «мутаций» – видоизменений, выполненных другими программистами. Существуют и саморазмножающиеся программы, хорошо известным примером которых является печально знаменитый класс программ-вирусов.

• Большинство программ подвержены естественному отбору (при помощи человека), в котором лучшие программы заставляют «вымирать» более слабых конкурентов. При этом «выжившие» часто задают начальный уровень качества и определяют ключевые идеи, широко используемые в дальнейшем.

• Многие программы обладают большими или меньшими способностями к самоорганизации (еще одной особенностью, присущей живой материи). Они могут самостоятельно упорядочивать и переупорядочивать те данные, которые накапливаются в их памяти за время взаимодействия с внешним миром и даже «отчуждать» от себя эти данные в виде отчетов, файлов, баз данных, а иногда – вместе с программами обработки этих данных – и в виде целых «организмов», способных к дальнейшему самостоятельному существованию.⁹⁹

Приведенный, но далеко не исчерпывающий, набор фактов и явлений приводит к гипотезе о единстве законов развития объектов на разных уровнях иерархии единой природы:

Все системы - природные, общественные, производственные, технические и пр. – могут быть описаны универсальной эволюционной схемой, где, в пределах одного цикла развития, начальным и конечным пунктами является разная величина способности системы к выживанию.

Взяв за основу список законов развития из ТРИЗ, где законы развития выявлены наиболее полно, дополнив этот список законом повышения способности систем к выживанию, и представив полученную совокупность в виде эволюционной схемы, предлагается использовать эту схему как универсальный инструмент анализа систем, прогноза их поведения и преобразования.