Когда мы говорим об искусственном интеллекте, мы неизбежно говорим о наследии Марвина Минского. Этот ученый не просто стоял у истоков области — он во многом определил, какой она станет. Сооснователь лаборатории AI в MIT, создатель первой нейросети, консультант культового фильма «Космическая одиссея 2001 года» и автор революционных теорий о природе разума — Минский был одним из тех людей, которые превращают научную фантастику в реальность.
С вами снова Катя Косова, днем я бизнес-аналитик в Cloud.ru, а свободное время посвящаю исследованию когнитивных процессов, преподаванию «Психологии рекламы» в Вышке и «Когнитивной психологии и наук» в РАНХиГС. Сегодня хочу познакомить вас с тем, кого многие современные изобретения и научные теории могут назвать если уж не отцом, то как минимум дедушкой.
Кто такой Марвин Минский
Марвин Ли Минский родился 9 августа 1927 года в Нью-Йорке в семье хирурга-офтальмолога Генри Минского и активистки сионистского движения Фанни Райзер. Учился он в престижных школах, включая Филдстон и Высшую научную школу Бронкса, а затем окончил Филлипсовскую академию.
Во время Второй мировой войны молодой Минский служил в Военно-морском флоте США. После службы он поступил в Гарвардский университет, где изучал физику, нейрофизиологию и психологию, прежде чем получить степень бакалавра математики с отличием в 1950 году. В Гарварде он учился у выдающихся ученых, включая математика Эндрю Глисона и психолога Джорджа Миллера, одного из отцов-основателей когнитивных наук (тот самый, благодаря которому многие до сих пор считают, что человек способен удерживать в памяти только 7 ±2 элемента, что все-таки не совсем правда).
В Принстонском университете Минский защитил докторскую диссертацию по математике в 1954 году, работая под руководством Альберта Такера. Тема его диссертации — «Нейронные сети и проблема модели мозга» — сразу показала направление его будущих исследований. Его научным комитетом руководили такие гиганты, как Джон Тьюки и Джон фон Нейман.
Интересно, что сам Айзек Азимов, легендарный писатель-фантаст, описывал Минского как одного из двух людей, которые были умнее его самого (вторым он называл Карла Сагана). Минский же, в свою очередь, признавал, что именно роботы Азимова вдохновили его на карьеру: «Я помню, как читал первые рассказы о роботах и решил, что буду их строить».
Еще из интересных фактов о Минском:
-
Режиссер Стэнли Кубрик нанял Минского в качестве консультанта для фильма «Космическая одиссея 2001 года». Минский помогал разрабатывать концепцию компьютера HAL 9000, консультируя, как будет выглядеть разумная машина. Имя Минского упоминается и в сценарии фильма, и в одноименной книге Артура Кларка. Позже он посетил премьеру вместе с Карлом Саганом и назвал это «лучшим фильмом из когда-либо виденных».
-
В 1992 году Минский в соавторстве с писателем-фантастом Гарри Гаррисоном написал технотриллер «Выбор по Тьюрингу» (The Turing Option) о воскрешении мозга и границах сознания. Гаррисон привнес в роман свои фирменные перестрелки и космических пиратов, а Минский — теорию о том, как компьютерные импланты могут помочь восстановить поврежденный мозг.
-
Минский был активным сторонником идеи преодоления старения и смерти. Он был членом Научного консультативного совета компании Alcor и подписал Открытое письмо ученых о крионике. По некоторым данным, он заключил контракт на заморозку своего мозга после смерти для будущего воскрешения.
Когнитивный революционер: мост между психологией и компьютерными науками
Часто забывают, что Марвин Минский был не только пионером AI, но и одним из основателей когнитивной науки — направления, объединившего психологию, лингвистику и технологии и вернувшего в фокус внимания ученых человека и его сознание. Его работа показала, что психологические процессы можно описать математически; он одним из первых предположил, что человеческий разум может работать подобно компьютеру, обрабатывающему информацию.
Минский одним из первых синтезировал две, казалось бы, несовместимые области: детскую психологию развития и компьютерные науки. Он проводил наблюдения над тем, как дети учатся и как они строят ментальные модели мира. Из этих наблюдений он пришел к выводу, что обучение не является пассивным процессом, а скорее активной конструкцией разнообразных механизмов, которые ребенок использует для понимания окружающего мира.
Минский подчеркивал важность «когнитивных карт» — внутренних репрезентаций знания, которые помогают детям понять, почему они что-то изучают и для чего это может пригодиться в будущем. Эта идея предвосхитила современные теории обучения, ориентированные на смыслообразование.
Другой важной идеей Минского была множественность как принцип мышления (см. «Сообщество Разума»). Он предположил, что разум не использует один универсальный механизм для решения всех проблем. Вместо этого, утверждал Минский, разум состоит из множества различных механизмов и способов мышления, каждый из которых хорош для определенного класса задач.
В интервью Минский объяснял: «Я думаю, что психологическая наука застопорилась на идее о том, что нужно искать “правильный путь”. Люди спрашивают: “Работает ли обучение так или так? Память организована этим образом или иным?”. И мне казалось ясно, что если люди используют какой-то способ, не важно, насколько хороший, они застревают на одном типе проблем, и нужно переключиться».
Минский также внес вклад в изучение зрения как когнитивного процесса. В частности, он изобрел конфокальный микроскоп, позволяющий лучше видеть структуры мозга и понять, как мозг видит. Его работа на пересечении нейробиологии и компьютерных наук предвосхитила современную компьютерную нейронауку. Исследователи, вдохновленные его идеями, начали применять информационно-теоретические подходы к изучению зрительной коры.
Вклад в развитие IT и AI
SNARC: первая обучающаяся нейросеть. В 1951 году, будучи аспирантом в Принстоне, Минский создал первую в мире самообучающуюся машину со случайно связанной нейросетью — SNARC (Stochastic Neural Analog Reinforcement Calculator).
SNARC был построен из вакуумных ламп, моторов и муфт и состоял из 40 «нейронов», каждый из которых использовал конденсатор для краткосрочной памяти и потенциометр для долгосрочной. Машина моделировала поведение крысы, ищущей выход из лабиринта, и могла обучаться методом проб и ошибок. Благодаря электронной случайности в конструкции оказалось возможным запустить в лабиринте несколько «крыс» одновременно, при этом отстающие следовали за более успешными.
Дартмутская конференция 1956 года. 2 сентября 1955 года Минский вместе с Джоном Маккарти, Натаниэлем Рочестером и Клодом Шенноном подписал историческое предложение о проведении Дартмутского летнего исследовательского проекта по искусственному интеллекту. Именно в этом документе впервые появился термин «искусственный интеллект».
Конференция, проходившая летом 1956 года в Дартмутском колледже, считается «конституционным собранием AI» — событием, которое официально запустило новую область исследований. Организаторы выдвинули смелый тезис: «каждый аспект обучения или любая другая особенность интеллекта могут быть, в принципе, настолько точно описаны, что машину можно заставить их имитировать» (McCarthy, et al 1955).
Лаборатория AI в MIT. В 1958 году Минский присоединился к MIT Lincoln Laboratory, а год спустя вместе с Джоном Маккарти основал то, что стало Лабораторией информатики и искусственного интеллекта MIT — одной из самых влиятельных исследовательских лабораторий в истории компьютерных наук.
Лабора��ория создавала роботов-новаторов и оказала огромное влияние на формирование современной компьютерной индустрии. Она была частью первоначальной сети ARPANET, предшественника интернета (про ее историю, кстати, недавно писал мой коллега). Именно здесь и зародились идеи о том, что информация должна распространяться свободно — предвестник движения Open Source.
Робототехника и телеприсутствие. Минский был пионером и в области робототехники. В 1968 году он создал «щупальцевую руку Минского», ту что на превью этой статьи (Minsky Tentacle Arm). Прототип с 12 суставами можно было контролировать с помощью компьютера или джойстика. Рука была разработана для медицинского применения и могла поднять человека, но достаточно деликатно, чтобы не навредить ему.
Минский также был визионером концепции телеприсутствия. В статье 1980 года в журнале Omni он описывал будущее, где люди будут надевать удобные куртки с сенсорами и моторами, позволяющими управлять механическими руками на расстоянии. Он предвидел применение телеприсутствия в микрохирургии, где хирурги смогут работать в комфортном масштабе, в то время как машины выполняют операции на микроуровне, сшивая крошечные нервные пучки или прочищая закупоренные кровеносные сосуды.
Конфокальный микроскоп. В 1956–1957 годах, будучи младшим научным сотрудником в Гарварде, Минский изобрел конфокальный сканирующий микроскоп для толстых светорассеивающих образцов. Свет проходит от источника через светоделитель, фокусируется в точке внутри образца, отражается обратно к светоделителю и оттуда в смотровую оптику. Поскольку одновременно просматривается только одна точка, образец нужно перемещать для формирования полного изображения. Это изобретение стало предшественником современных широко используемых конфокальных лазерных сканирующих микроскопов.
Головной графический дисплей. В 1963 году Минский запатентовал первый в мире головной графический дисплей — прототип шлема виртуальной реальности. Это было за пять лет до того, как Кубрик пришел в MIT в поисках передовых графических технологий для «Космической одиссеи 2001 года».
LOGO Turtle. Вместе с Сеймуром Папертом Минский создал первую «черепашку» на языке программирования Logo. Это было простое устройство, которое позволяло детям изучать основы программирования через управление роботом, рисующим на бумаге.
Универсальные машины Тьюринга. В 1962 году Минский работал над малыми универсальными машинами Тьюринга и опубликовал свою известную 7-state, 4-symbol машину. Это была одна из наименьших известных универсальных машин Тьюринга, и она остается одним из важных достижений в теории вычислимости. Минский показал, что только два счетчика необходимы для построения универсального вычислительного устройства при правильной кодировке входных данных.
Основные идеи: теории, изменившие понимание разума
Сообщество разума (Society of Mind). В начале 1970-х годов Минский вместе с Сеймуром Папертом начал разрабатывать революционную теорию «Сообщества разума», которая легла в основу одноименной книги, опубликованной в 1986 году.
Теория предполагает, что разум состоит из множества специализированных агентов, каждый из которых выполняет определенные функции: ожидание, предсказание, восстановление, запоминание, пересмотр, отладка, действие, сравнение, обобщение и многие другие способы мышления. Агенты могут основываться на совершенно разных типах процессов с различными целями, языками для описания вещей, способами представления знаний и методами получения выводов.
Важным элементом теории является концепция «отрицательной экспертизы» (negative expertise) — знания о том, чего не следует делать. Минский предложил, что помимо знаний о методах решения проблем, мы также обладаем значительными знаниями о том, как избегать наиболее распространенных ошибок и ловушек с этими методами. Эти знания воплощены в форме агентов-«цензоров» и «подавителей».
Минский писал: «Какой магический трюк делает нас разумными? Трюк в том, что никакого трюка нет. Сила интеллекта проистекает из нашего огромного разнообразия, а не из какого-то единственного совершенного принципа».
Сейчас эту теорию можно рассматривать как предт��чу мультиагентных интеллектуальных систем. Такие системы, которыми управляют распределенные вычислительные агенты с разными ролями и возможностями в рамках единой среды, концептуально развиваются именно из такой идеи множественности и взаимодействия специализированных агентов. Модель Минского задает философскую и архитектурную основу для понимания разумных систем как коллективных, распределенных по функционалу и ответственности.
The Emotion Machine. В 2006 году Минский опубликовал книгу «Машина эмоций» (The Emotion Machine), которая развивала и расширяла идеи, представленные в «Сообществе разума». Главный аргумент книги: эмоции — это не отдельные явления, противоположные рациональному мышлению, а разные «способы думать» для различных типов проблем, существующих в мире. Минский бросает вызов различию между эмоциями и другими видами мышления, утверждая, что мозг имеет механизмы на основе правил (селекторы), которые активируют эмоции для решения различных проблем.
Минский описывает шесть уровней ментальной активности:
-
инстинктивные реакции,
-
усвоенные реакции,
-
обдуманное мышление,
-
рефлексивное мышление,
-
саморефлексивное мышление,
-
самосознательное мышление.
Книга предполагает, что если мышление можно понять как пошаговый процесс, то мы можем построить машины — искусственный интеллект — которые не только могут помогать нашему мышлению, думая так же, как мы, но и имеют потенциал быть столь же сознательными, как и мы.
Фреймы (Frames). В середине 1970-х Минский разработал концепцию «фреймов» для представления знаний. Фрейм — это структура данных для представления стереотипных ситуаций. Например, фрейм «день рождения» будет включать роли, такие как хозяин, гости, подарки и торт, а также типичные взаимодействия и ожидания.
Минский представлял фрейм как сеть узлов и отношений. «Верхние уровни» фрейма фиксированы и представляют вещи, которые всегда истинны в данной ситуации. Нижние уровни имеют множество «терминалов» — «слотов», которые должны быть заполнены конкретными экземплярами или данными. Каждый терминал может указывать условия, которым должны соответствовать его наполнители.
Фреймы одной системы связаны вместе, и эффекты важных действий отражаются преобразованиями между фреймами системы. Для визуального анализа сцены разные фреймы системы описывают сцену с разных точек зрения, а преобразования между фреймами представляют эффекты перемещения с места на место.
Фреймы обычно уже заполнены «значениями по умолчанию» (default assignments). Таким образом, фрейм может содержать множество деталей, предположение о которых не обосновано конкретно. Эта концепция фреймов повлияла на разработку экспертных систем и других приложений AI, требующих структурированных знаний.
Взгляды на AI: критика и прогнозы
Книга «Персептроны» и первая зима AI. В 1969 году Минский вместе с Сеймуром Папертом опубликовал книгу «Персептроны» (Perceptrons), которая стала одной из самых противоречивых работ в истории AI.
Книга математически доказывала, что однослойные перцептроны, подобные созданным Фрэнком Розенблаттом, имеют фундаментальные ограничения. В частности, Минский и Паперт показали, что такие перцептроны не могут выучить функцию XOR (исключающее ИЛИ) или любую другую нелинейно разделимую функцию. Минский изобрел два примера задач — вычисление предикатов четности и замкнутости, которые, как он считал, ставили под сомнение жизнеспособность идеи локально связанных сетей.
Книга была воспринята многими как приговор всем нейронным сетям, и это способствовало «первой зиме AI» — периоду резкого снижения финансирования исследований в области нейронных сетей в 1970-х годах.
Однако это упрощение. «Персептроны» указывали на важные проблемы, которые нужно было преодолеть, чтобы сделать нейронные сети более полезными и мощными. Минский часто утверждал, что чисто коннекционистский подход будет недостаточен для наделения машин истинным интеллектом. Интересно, что многие современные исследователи AI все чаще принимают эту точку зрения.
Сам Минский позже публично выразил сожаление о том, что его выступление нанесло урон концепции перцептронов, заявив, что, согласно его нынешним представлениям, для реального прорыва в создании разумных машин потребуется устройство, во многом похожее на перцептрон.
Символический AI против коннекционизма. На протяжении своей карьеры Минский был центральной фигурой в дебатах между символическим и коннекционистским подходами к AI. Символический AI подчеркивает высокоуровневые концептуальные представления логики и рассуждений. Коннекционизм же, основанный на нейронных сетях, стремится моделировать разум через взаимосвязанные узлы, обрабатывающие информацию параллельно.
К 1990-м годам Минский отошел от обеих экстремистских позиций. В статье «Логическое против аналогового, или символическое против коннекционистского» он писал: «Вместо поиска “правильного пути” пришло время строить системы из разнообразных компонентов, некоторые коннекционистские, некоторые символические, каждый со своим собственным разнообразным обоснованием».
Минский подписывался под идеей, что «AI не похож на теорию цепей и электромагнетизм. В AI нет ничего столь чудесно объединяющего, как законы Кирхгофа для теории цепей или уравнения Максвелла для электромагнетизма». Он утверждал, что AI должен использовать множество подходов, и современные исследования все больше подтверждают эту позицию.
Критика современного AI. В 2007 году Минский резко критиковал развитие современного AI, утверждая, что за последние тридцать лет не было сделано значительного шага к созданию искусственного интеллекта «общего предназначения», обладающего здравым смыслом.
Он критиковал современное академическое образование, когда «студенты годами конструируют и ремонтируют роботов — но здесь нет никакой науки на самом деле». По оценке Минского, этими «глупыми вещами» занимается около 40 000 студентов по всему миру, а вот серьезных специалистов по AI совсем немного.
Минский был весьма критичен к эволюционным методам создания AI (генетические алгоритмы «не оставляют записей о причинах, почему неудачники умирают в процессе естественного отбора») и к статистическим методам (их легко реализовать, и они работают в программах самообучения, но «в перспективе это тупиковый путь»).
Оптимизм и AGI. Несмотря на критику, Минский был известен своим оптимизмом относительно будущего AI. В 1970 году он предсказал: «Через три-восемь лет у нас будет машина с общим интеллектом среднего человека. Я имею в виду машину, которая сможет читать Шекспира, смазывать автомобиль, играть в офисную политику, рассказывать анекдот, устраивать драку». Это предсказание, конечно, не сбылось в указанные сроки, но развитие LLM как будто было бы Минскому в радость.
Влияние на современный AI
Влияние Минского на современный AI трудно переоценить:
-
Фреймы остаются важной концепцией в представлении знаний и используются в экспертных системах и системах рассуждений.
-
Общество разума предвосхитило современные мультиагентные системы и распределенный искусственный интеллект.
-
Идеи о множественности методов находят отражение в современных гибридных системах, которые сочетают глубокое обучение с символическими рассуждениями.
-
Телеприсутствие и робототехника — его видение удаленной хирургии и роботизированных манипуляторов стало реальностью с системами типа da Vinci Surgical System.
-
Теория эмоций как способов мышления влияет на разработку эмоционально интеллектуальных систем.
Минский ушел из жизни 24 января 2016 года в возрасте 88 лет, оставив после себя наследие, которое продолжает формировать будущее искусственного интеллекта и когнитивной науки. Его критика чисто статистического подхода к AI и призыв к созданию систем, сочетающих множество методов, сегодня звучат особенно актуально на фоне дебатов о будущем AGI и ограничениях современных больших языковых моделей.
Автор: ekatherinekosova
