у
последних нет обычных прямолиней-
ных сторон, но их все же можно опоз-
нать как треугольники.

они не требовали хранения описаний тех форм, которые компьютеру пред-
стояло распознавать, а основывались на соотношении частей трехмерных
геометрических объектов.

"Квалифици- Если бы мы могли видеть только те объекты, видеть которые были запрог-
рованное" раммированы машины, описанные вплоть до этого момента, наши дела
зрительное были бы плохи. Основная проблема в том, что интеллект компьютеров,
воспоиятие V вежливо выражаясь, ограничен. Люди "видят" мозгом столько же, сколь-
Jurxnuu к0 и глазами: эта мысль является основной темой этой книги. Умение
воспринимать базируется на частом опыте восприятия объектов и собы-
тий. Опытный дизайнер по интерьерам способен разглядеть тончайшие
нюансы цвета, или текстуры, или формы, к которым неспециалист слеп.
Тот же самый принцип, видимо, действует и в отношении других сенсор-
ных модальностей (например, у профессиональных дегустаторов, музы-
кальных критиков, дегустаторов косметики и специалистов по мехам).
Можно ли научить машину выполнять те же самые - или хотя бы сход-
ные - функции?

Одна из очень практических функций, выполняемых человеком,- это
обнаружение дефектов продукции. Бесчисленные часы проводят наши
друзья рабочие, изучая, правильно ли прилеплены этикетки на бутылках с
пивом, или проверяя электролампочки, или ботинки, или печатные платы
на предмет дефектов. Люди не особенно хорошо справляются с такой ра-
ботой не потому, что она превышает интеллект человека, но потому что
она им быстро наскучивает, и они начинают допускать ошибки. Скука не
относится к характеристикам систем ИИ; они могут работать беспрестан-
но и не жалуются. Может быть, квалифицированное человеческое воспри-
ятие, повторяющиеся действия - это именно то, что хорошо делает ком-
пьютер

Для обнаружения отклонений и принятия простых решений о качестве
продукта было разработано много успешных программ с использованием
компьютеров. Примером работ по ИИ, проводимых в этой области, явля-
ется программа, выполненная Тибадо (Thibadeau, 1985) в Институте Робо-
тотехники, являющемся филиалом Университета Карнеги-Мелона. Это не
просто задача "зрительного обнаружения" (можно использовать оптику
гораздо более чувствительную, чем человеческий глаз), а задача интер-
претации обнаруженного паттерна как приемлемого или неприемлемого.

В одном из проектов Тибадо занимался построением прибора для авто-
матической проверки, способном принимать разумные решения о каче-
стве печатных плат. На Рис. 15.7 можно видеть сильно увеличенные изоб-
ражения некоторых типов дефектов в проводниках печатных плат. На ча-
сти (а) этого рисунка изображен "обрыв" проводника, на части (b) -
"короткое замыкание", а на части (с) - "щербинка".

Выявление такого брака человеком занимает много времени, дорого
стоит и несовершенно, тогда как машины в этой сфере как минимум быс-
трее, дешевле и точнее. Пока что они еще несовершенны, и именно к
этому вопросу обратился Тибадо. Первым этапом разработки лучшего ИИ
прибора было составление списка видов брака, определяемых по стандар-
там, установленным инженерами. Каталог этих ошибок включал сотни
изображений, сходных с показанными на Рис. 15.7. Следующим этапом
было выяснить, на что обращают внимание инженеры, когда рассматрива-

Мышленц.с и интеллект - естественный и искусственный
510

ют печатную плату. В результате этот исследователь заинтересовался со-
зданием методики, при которой инженеров просили описать эти изобра-
жения путем оценки их по отношению к системе отсчета.

Одна система отсчета была установлена, когда инженеров просили
сказать о том, "что вызвало данный дефект", и оценить уверенность в
своей субъективной оценке по десятибалльной шкале. Затем этих испыту-
емых просили сказать, какие части изображения привели их к такому
решению и достаточно ли было этого изображения для вывода. Наконец, в
результате проведенной инженерами сортировки изображений дефектных
соединений на категории была составлена определенная систематизация
Данные этих наблюдений, отражающие некоторую точку зрения (о том,
что вызвало данный дефект), использовались затем как часть базы данных
компьютера, с тем, чтобы он принимал более разумные решения Совер-
шенная оценка зрительных паттернов может потребовать многих систем
отсчета.

Такие разработки занимают в ИИ важное место. В них с целью изго-
товления инструмента, способного "видеть" и принимать решения, соче-
тается применение некоторых способов принятия решения о зрительных
стимулах, свойственных человеку, с превосходными возможностями ска-

Рис. 15.7. Некоторые частые типы дефектов печатных плат. Перепечатано с разрешения из.
1984 Annual Research Review

Короткое замыкание Щербинка

И с к нес т венный интеллект
511

нирования и скоростью вычислений, свойственных оптическим сканирую-
щим устройствам и компьютерам. Способен или нет компьютер видеть
своим мозгом - это еще предстоит решать в будущем, но как минимум
некоторые из деталей "мозга" теперь можно встроить в разумные машины.

Перцептивная сторона ИИ выросла от сравнения фигур с матрицами
до заучивания структурных признаков и отношений между ними. Эти
последние шаги не решают проблему Вайсштейна и не заполняют все
ячейки в системе периферической памяти Ханта, но идут в верном направ-
лении.

Наша способность видеть и распознавать бесконечные знаки этого мира
остается исключительно человеческим даром, но способность компьютера
видеть и распознавать ограниченное, хотя и растущее количество доволь-
но сложных зрительных паттернов, быстро развивается. Если говорить
очень строго, то компьютерные процедуры кодирования преобразуют яр-
костные градации в двоичные коды; эти коды делаются значимыми путем
соединения их так, чтобы это соответствовало общему знанию о зритель-
ных стимулах. Разработка машины, которая могла бы хранить прошлую
информацию о мире и применять эти воспоминания при абстрагировании
значений из перцептов,- это грандиозная задача для совместных усилий
специалистов по ИИ и когнитивной психологии. Значительная часть ос-
тальных разделов этой главы будет посвящена описанию этого предприятия.

Память и искусственный интеллект

В когнитивной психологии памяти человека уделено значительное внима-
ние, и хотя наши знания о памяти далеко не полны, некоторые устойчи-
вые и хорошо определенные структуры начинают приобретать отчетливые
очертания. Некоторые из них обсуждались в средней части этой книги.
Стремление построить машину, способную хотя бы частично повторить
удивительный феномен человеческой памяти, может одним казаться глу-
постью, а другим - бессмертной идеей, поскольку, как справедливо ут-
верждают некоторые, электронная система памяти фундаментально отли-
чается от органической. Различия между компьютером и мозгом наиболее
заметны в их устройстве: компьютер собран из немыслимого количества
электронных элементов - разъемов, переключателей, резисторов, кон-
денсаторов, транзисторов, микросхем, тогда как мозг человека состоит из
миллиардов нейронов, сложной сети капилляров, химических ионов в по-
стоянном потоке метаболических и катаболических процессов.

Утверждать, что человеческую память никогда не удастся повторить
на компьютере по причине фундаментального различия между физичес-
кой природой компьютера и мозга, это значит не понимать суть ИИ. Ко-
нечно, мозг и компьютер материально различны. Однако некоторые био-
логи пытаются создать живую клетку, и по идее могут прийти к созда-
нию сложных клеток, а в конечном итоге и к созданию бионического су-
щества. В настоящее время к размышлениям о биологически синтезиро-
ванной человеческой памяти лучше относиться как к научной фантастике.
Выглядит малоправдоподобным, чтобы нам удалось точно определить ат-
рибуты и функции человеческой памяти и смоделировать эти свойства в
машине. Хотя компьютерная память все еще сильно отличается от челове-
ческой. есть некоторые полезные сходства, определив которые мы смогли

Мышление и интеллект - естественный и искусственный
512

бы лучше понять и то, и другое, Эти сходства заключаются в наличии
активной и пассивной систем памяти, элементов памяти, центрального
процессора, путей воспроизведения, адресуемой по содержанию памяти и
многого другого, указывающего на все возрастающую роль компьютерной
метафоры в понимании человеческой памяти и познания.

Система памяти человека способна хранить, обрабатывать и воспроиз-
водить информацию. Виноград (Winograd, 1975) описывает несколько взгля-
дов на аналогию между памятью человека и компьютерной системой. В
первой из его моделей (Рис. 15.8) память представлена в виде набора неза-
висимых элементов, управляемых центральным процессором, который вы-
зывает конкретную информацию из памяти, а конкретную входную инфор-
мацию кодирует в ячейках памяти. Если ваша тетя Глэдис вышла замуж
за Лайла, этот факт будет храниться в некотором элементе памяти. Когда
вас просят воспроизвести этот факт, центральный процессор исследует
содержание отдельного элемента памяти. Этот процесс включает как "по-
иск", так и "активную обработку сообщения". Вообще, при поиске цент-
ральный процессор изучает содержание отдельной единицы памяти по оп-
ределенной системе, а при активной обработке "каждый элемент памяти
вправе производить над сообщением, посылаемым к элементам памяти,
свои собственные вычисления, и каждый элемент может решать независи-
мо. какие действия следует предпринять" (Winograd, 1975, р.144). Такая
активная обработка сходна с ассоциативной памятью человека (Глава 7 -
Андерсон и Бауэр), где конкретные элементы памяти связаны с другими
элементами в единую сеть.

Как поиск, так и активная обработка в компьютере могут осуществ-
ляться несколькими способами, каждый из которых зависит от предполо-
жений о том, как информация хранится в памяти. Простейшие компьютер-
ные "воспоминания" основаны на пассивной системе, тогда как в общем
более сложные "воспоминания" основываются на активной системе.

В пассивной системе памяти отдельные элементы хранятся в определен-
ном месте, так же как вы храните письмо в отделении письменного стола
или в почтовом ящике. Такое "хранилище писем" хранит запомненный
элемент и при запросе (когда центральный процессор решает, в какое

Пассивная

система

памяти

Рис. 15.8. Модель памяти чело-
века, построенная по аналогии
с компьютерной системой. Адап-
тировано из: Winograd (1975J.

Искусственный интеллект
513

отделение обратиться) воспроизводит его содержание. В пассивной систе-
ме организация элементов памяти и доступ к ним могут осуществляться в
последовательном ил> произвольном порядке.

Последовательный доступ в пассивной памяти осуществляется при-
мерно так же, как доступ к материалу, записанному на магнитной ленте
(Рис. 15.9). Предположим, что на ленте записано несколько песен; чтобы
найти нужный фрагмент, вы перематываете ленту вперед и назад. Время,
которое потребуется, чтобы воспроизвести конкретную песню, будет за-
висеть от длины ленты и от того, где эта песня начинается. Если лента
очень большая, на поиск может уйти много времени и вообще время вос-
произведения в системах с последовательным доступом линейно возраста-
ет с количеством хранимой информации.

При более сложном, произвольном доступе воспроизведение из памя-
ти осуществляется посредством системы, которая определяет адрес конк-
ретного элемента в памяти. Этот принцип позволяет избежать расточи-
тельного по времени процесса прохождения через нетребуемую информа-
цию, совершаемого при последовательном доступе. В модели с произволь-
ным доступом, изображенной на Рис.15.10, от центрального процессора
посылается сообщение в декодер адресов, который затем зондирует конк-
ретную ячейку памяти, и та высылает свою информацию. Такая система в
принципе аналогична библиотечной системе. Чтобы найти конкретную
книгу, вам нужно только найти ее "адрес" в карточном каталоге. При
этом доступ значительно облегчается: вы просто извлекаете книгу по ее
адресу. Такая процедура компьютерного поиска имеет только отдаленное
сходство с тем, как человек ищет элементы в памяти, поскольку в памяти
человека большая часть информации хранится в виде связанной сети, а
не в изолированных отделениях.

Системы Система активной памяти основана на идее связывания элементов памя-
активной ти в единую сеть. Когда вы активируете элемент в памяти, информация
памяти некоторым образом обрабатывается и затем передается дальше, к другим
частям системы памяти. Воспроизведение информации из системы актив-
ной памяти может принимать очень разные формы, наиболее простая из
которых называется доступ, адресуемый по содержанию. В такой систе-
ме компьютерной памяти (Рис. 15.11) все элементы памяти сообщаются с
центральным процессором (не друг с другом, как в более сложных моде-
лях). Эта модель напоминает модель с произвольным доступом в том отно-
шении, что для доступа к памяти в ней используются определенные описа-
ния или индексы зондирования памяти. Описывая модель произвольного
доступа, мы приводили в качестве примера воспроизведение книги. Если
вызывается конкретная информация (например, цвет яиц некоторой пти-
цы) в модели памяти, адресуемой по содержанию, центральный процессор
высылает описание требуемых данных в каждый элемент памяти; если
соответствующие данные содержатся в некотором элементе, они отсыла-
ются обратно в центральный процессор. Вместо того, чтобы связывать
каждый элемент памяти непосредственно с центральным процессором,
используется более экономичная организация, которая называется шина.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97