Skip to Content

Предпосылки возникновения исследований Исскуственного интеллекта

Обсудить на форуме

Идея создания искусственного подобия человеческого разума для решения сложных задач и моделирования мыслительной способности витала в воздухе с древнейших времен.
Впервые ее выразил философ и теолог Раймунд Луллий (ок.1235-ок.1315), который еще в XIV в. пытался создать машину для решения различных задач на основе всеобщей классификации понятий – устройства для преобразований формул и доказательств теорем. Создать такую машину Луллий пытался вместе с виднейшим европейским алхимиком, математиком, профессором Оксфорда Роджером Бэконом. Следует отметить, что идею Луллия применят на практике только в XX веке, когда появятся ЭВМ и компьютеры.

Большой вклад в развитие ИС внес в начале XVII века Рене Декарт (1596 –1650 гг.). Он предположил, что животное – некий сложный механизм и на основе этого заключения сформулировал механистическую теорию. Декарт представил модель организма как работающий механизм. При таком понимании живое тело не требует более вмешательства души; функции «машины тела», к которым относятся «восприятие, запечатление идей, удержание идей в памяти, внутренние стремления и ... совершаются в этой машине как движения часов». Крупнейшим открытиям Декарта, ставшим фундаментальным для последующей психологии, можно считать понятие о рефлексе и принцип рефлекторной деятельности. Великий физиолог И. П. Павлов поставил памятный бюст Декарту возле своей лаборатории (Колтуши), т.к. считал его предтечей своих исследований.
Счетные устройства как первый шаг к созданию ВМ
Большой вклад в развитие вычислительных машин, без чего на сегодняшний день не возможно было и говорить о создании ИИ, сделали изобретения и разработки счетных устройств использующих зубчатые колеса. Первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе колес с десятью зубцами принадлежит Леонардо да Винчи (1452 – 1519 гг.). Он был сделан в одном из его дневников, которые ученый начал вести еще до открытия Америки в 1492 году.
В 1623 году через 100 с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи немецкий ученый Вильгельм Шиккард (1592 – 1635 гг.) предложил свое решение той же задачи на базе шестиразрядного десятичного вычислителя, состоявшего также из зубчатых колес, рассчитанного на выполнение сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления. В письмах своему другу Иоганну Кеплеру он описал устройство «часов для счета» – счетной машины с устройством установки чисел и валиками с движком и окном для считывания результата. «Считающими часами» устройство было названо потому, что, как и в настоящих часах, работа механизма была основана на использовании звёздочек и шестерёнок. Практическое использование это изобретение нашло в руках друга Шикарда, философа и астронома Иоганна Кеплера.
Машина немецкого ученого Шиккарда содержала суммирующее и множительное устройства, а также механизм для записи промежуточных результатов. Первый блок – шестиразрядная суммирующая машина – представлял собой соединение зубчатых передач. На каждой оси имелись шестерня с десятью зубцами и вспомогательное однозубое колесо – палец. Палец служил для того, чтобы передавать единицу в следующий разряд (поворачивать шестеренку на десятую часть полного оборота после того, как шестеренка предыдущего разряда сделает такой оборот). При вычитании шестеренки следовало вращать в обратную сторону. Контроль хода вычислений можно было вести с помощью специальных окошек, где появлялись цифры. Для перемножения использовалось устройство, чью главную часть составляли шесть осей с «навернутыми» на них таблицами умножения.
В наши дни рабочая модель устройства Шиккарда была воспроизведена по чертежам и подтвердила свою работоспособность. Считается, что «счетные часы» – это первая настоящая вычислительная система .

Основой практически всех последующих разработок счетных устройств за 5 столетий было зубчатое колесо, рассчитанное на фиксацию 10 цифр десятичной системы счисления.
В 1642 году Блез Паскаль (1623 – 1662 гг.) в возрасте 19 лет начал создание своей суммирующей машины «Паскалины». Отец Блеза был сборщиком налогов, и, наблюдая за его бесконечными утомительными расчетами, Паскаль задумал создать вычислительное устройство, которое могло бы помочь этой работе.
Машина Паскаля выглядела как ящик, наполненный многочисленными связанными друг с другом шестерёнками. Складываемые числа вводились соответствующим поворотом колес. Это было 6-ти (или 8-ми) разрядное устройство, на зубчатых колесах, рассчитанное на суммирование и вычитание десятичных чисел, которое стало первым в мире механическим калькулятором, выпускавшимся серийно, главным образом для нужд парижских ростовщиков и менял.
Примерно за 10 лет Паскаль построил около 50 вариантов своей машины. Несмотря на вызываемый ею всеобщий восторг, машина не принесла богатства своему создателю, однако изобретённый Паскалем принцип связанных колёс почти на три столетия стал основой создания большинства вычислительных устройств.
Через 30 лет после «Паскалины» в 1673 году появился «арифметический прибор» Готфрида Вильгельма Лейбница (1646 – 1716 гг.) – двенадцатиразрядное десятичное устройство (механический калькулятор), которое могло выполнять операции умножения и деления путем многократного повторения операций сложения и вычитания, для чего, в дополнение к зубчатым колесам использовался ступенчатый валик. «Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно» – с гордостью писал Лейбниц своему другу.
Сложение чисел выполнялось при помощи связанных друг с другом колёс, так же как на вычислительной машине другого выдающегося учёного-изобретателя Блеза Паскаля – «Паскалине». Добавленная в конструкцию движущаяся часть (прообраз подвижной каретки будущих настольных калькуляторов) и специальная рукоятка, позволявшая крутить ступенчатое колесо (в последующих вариантах машины – цилиндры), позволяли ускорить повторяющиеся операции сложения, при помощи которых выполнялось деление и перемножение чисел. Необходимое число повторных сложений выполнялось автоматически.
Идея создания машины, выполняющей вычисления, появилась после знакомства Лейбница с голландским математиком и астрономом Христианом Гюйгенсом. Огромное количество вычислений, которое приходилось делать астроному, навело Лейбница на мысль о создании механического устройства, которое могло бы облегчить такие расчёты. «Поскольку это недостойно таких замечательных людей, подобно рабам, терять время на вычислительную работу, которую можно было бы доверить кому угодно при использовании машины» – писал Лейбниц.
Машина была продемонстрирована Лейбницем во Французской академии наук и Лондонском королевском обществе. Один экземпляр калькулятора попал к Петру I, который подарил её китайскому императору, желая удивить последнего европейскими техническими достижениями .
О машине Лейбница было известно в большинстве стран Европы. В цифровых электронных вычислительных машинах, появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и «арифметический прибор» Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим. Впоследствии оно стало основным устройством современных компьютеров.
Несмотря на известность Лейбница в математических кругах, его изделие постигла печальная судьба предшественников: если им кто-то и пользовался, то только домашние Лейбница и друзья его семьи, поскольку время массового спроса на подобные механизмы еще не пришло.

На протяжении XVIII века, известного как эпоха Просвещения, появлялись новые, более совершенные модели счетных машин, но принцип механического управления вычислительными операциями оставался тем же.
В 1820 году Шарль Ксавье Томас де Кольмар (1785-1870 гг.) создал «Арифмометр» – первый массово производимый калькулятор. Он позволял производить умножение, используя принцип Лейбница, и являлся подспорьем пользователю при делении чисел. Это была самая надежная машина в те времена; она не зря занимала место на столах счетоводов Западной Европы. Арифмометр так же поставил мировой рекорд по продолжительности продаж: последняя модель была продана в начале XX века.

Двоичная система счисления
Заслуги Готфрида Вильгельма Лейбница (1646 – 1716 гг.), не ограничиваются созданием «арифметического прибора». Начиная со студенческих лет и до конца жизни он занимался исследованием свойств двоичной системы счисления, ставшей в дальнейшем, основной при создании компьютеров. Он придавал ей некий мистический смысл и считал, что на ее базе можно создать универсальный язык для объяснения явлений мира и использования во всех науках, в том числе в философии. Попытка представить мироздание в виде непрерывного взаимодействия двух начал (черного и белого, мужского и женского, добра и зла) и применить к его изучению метода «чистой математики» подтолкнули Лейбница к изучению свойств двоичного представления данных с помощью нулей и единиц.
В 1666 году Лейбниц пришел к двоичной системе счисления, занимаясь исследованиями философской концепции единства и борьбы противоположностей. Сохранилось изображение медали, нарисованное В.Лейбницем в 1697 году, поясняющее соотношение между двоичной и десятичной системами исчисления.
Надо сказать, что Лейбницу уже тогда приходила в голову мысль о возможности использования двоичной системы в вычислительном устройстве, но, поскольку для механических устройств в этом не было никакой необходимости, он не стал использовать в своем калькуляторе (в 1673 году) принципы двоичной системы.

Булева или логическая алгебра
Занимаясь исследованием законов мышления, Джордж Буль (1815 – 1864 гг.) применил в логике систему формальных обозначений и правил, близкую к математической. Впоследствии эту систему назвали логической алгеброй или булевой алгеброй. Правила этой системы применимы к самым разнообразным объектам и их группам (множествам, по терминологии автора).
Основное назначение системы, по замыслу Дж. Буля, состояло в том, чтобы кодировать логические высказывания и сводить структуры логических умозаключений к простым выражениям, близким по форме к математическим формулам. Результатом формального расчета логического выражения является одно из двух логических значений: истина или ложь.
Значение логической алгебры долгое время игнорировалось, поскольку ее приемы и методы не содержали практической пользы для науки и техники того времени. Однако, когда появилась принципиальная возможность создания средств вычислительной техники на электронной базе, операции, введенные Булем, оказались весьма полезны. Они изначально ориентированы на работу только с двумя сущностями: истина и ложь. Нетрудно понять, как они пригодились для работы с двоичным кодом, который в современных компьютерах тоже представляется всего двумя сигналами: ноль и единица.
Не вся система Джорджа Буля, как и не все предложенные им логические операции, были использованы при создании электронных вычислительных машин, но четыре основные операции: И (пересечение), ИЛИ (объединение), НЕ (обращение) и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ – лежат в основе работы всех видов процессоров современных компьютеров.
Говоря о творчестве Джорджа Буля, исследователи истории вычислительной техники непременно подчеркивают, что этот выдающийся английский ученый первой половины XIX века был самоучкой. Возможно, именно благодаря отсутствию «классического», в понимании того времени, образования Джордж Буль внес в логику как в науку революционные изменения.

Жесткое и гибкое программирование
Идея программирования вычислительных операций пришла из часовой промышленности. Старинные монастырские башенные часы были настроены так, чтобы в заданное время включать механизм, связанный с системой колоколов. Такое программирование было жестким – одна и та же операция выполнялась в одно и то же время.
Свой вклад в развитие направления гибкого программирования механических устройств внес французский механик Жак де Вокансон (1709 – 1782 гг.). В 1738 году Ж. Вокансон издал брошюру под названием «Механизм автоматического флейтиста», а в 1745 году опубликовал статью с предложением использовать перфокарты для автоматического управления ткацким станком. Он изготовил опытный образец первого в мире полностью автоматизированного станка, однако его практическое использование начнется лишь спустя более 50 лет.
Пожалуй, Ж. Вокансон – наиболее известный автор многочисленных механических автоматов. Он сконструировал ряд конструкций автоматов, основанных на использовании часового механизма для осуществления сложных движений, в т. ч. известные игрушки – порхающая утка и играющий флейтист. Так его механическая утка, покрытая настоящими перьями – «сенсация своего времени» ходила, крякала, клевала зерна и даже «переваривала» их с помощью миниатюрной мельницы спрятанной внутри.

Идея гибкого программирования механических устройств с помощью перфорированной бумажной ленты впервые была реализована в 1804 году в ткацком станке Жозефа Мари Жаккарда.
Французский изобретатель Жозеф Мари Жаккард (1752 – 1834 гг.) создал ткацкий станок с программным управлением при помощи перфокарт. Первую попытку устроить самодействующий ткацкий стан он сделал в 1790 году, потом изобрел машину для вязания сетей и повез ее в 1804 году в Париж, где модели Вокансона навели его на окончательную конструкцию стана, вполне осуществленного только в 1808 году.
Машина Жаккарда представляла собой зевообразовательный механизм ткацкого станка для выработки крупноузорчатых тканей. Машина давала возможность раздельно управлять каждой нитью основы или небольшой их группой. Каждая нить основы проходила в ткацком стане через особое колечко-нитяницу, соединенное у Жаккарда с особым вертикальным стержнем. Все они были расположены довольно тесно, рядами, и на их верхние концы нажимал кусок картона с дырочками, соответствующими стержням, долженствующим остаться в покое. Необходимое для узора число таких картонов было соединено в непрерывную цепь, а простой механизм перекладывал их автоматически после каждого прохода челнока.
Отметим, что Наполеон I наградил Жаккарда пенсией в 3000 франков и правом взимания премии в 50 франков с каждого действующего во Франции стана его конструкции.
Принцип стана Жаккарда применен во многих аппаратах, например в аристофоне, механическом тапёре, одном из телеграфов Витстона и во многих других аппаратах. Станки и карты Жаккара стали технической сенсацией своего времени и оказали влияние на работу ряда ученых и изобретателей, в том числе создателей вычислительных машин – Ч. Бэбиджа в Англии и С. Корсакова в России.

Таким образом, разработки XVII – XVIII века, стали первыми вехами в истории развития цифровой вычислительной техники. Впоследствии основополагающие идеи Паскаля, Лейбница, Буля, Вокансона и Жаккарда легли в основу теоретических разработок в области создания искусственного интеллекта.

Организация вычислительных работ большого объёма
В 1792-1801 годах первый пример структурированной – «пирамидальной», организации вычислительных работ большого объёма внес ученый-инженер, приверженец прикладной математики, Гаспар де Прони (1755 - 1839 гг.). Он руководил расчетом логарифмических и тригонометрических таблиц «Cadastre», для чего привлек ряд выдающихся математиков таких как Карно, Лежандра и др., а также около 75 ассистентов разного уровня.
Гаспар де Прони разработал новую технологию вычислений в три этапа:
1. Разработка численного метода;
2. Составление программы последовательности арифметических действий;
3. Проведение вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с составленной программой.
Впоследствии писали, что: «Подобная работа могла остаться вне пределов человеческих возможностей, если бы не счастливая идея де Прони о разделении и организации труда». Математики работали над аналитической частью, другие, группировали (по нисходящей) и упрощали формулы, оставляя третьим лишь простые арифметические расчёты.
«Естественная» и эффективная «структура де Прони» многократно повторялась в 20 веке при организации вычислительных центров, разработке сложных программных продуктов и т. п.

Аналитические машины и первые попытки создания ИИ
В 1832 году начальник архива министерства внутренних дел России, герой войны 1812 года, Семен Николаевич Корсаков (1788 – 1853 гг.) представляет в Академию наук сконструированные им механические «полуавтоматические» перфокарточные устройства (табуляторы) для механизации составления, обработки, сортировки, и т. д. каталогов, баз данных и пр.
В том же 1832 году Корсаков публикует брошюру (32 стр. на французском языке), в которой он привёл описание «Машины для сравнения идей/понятий» и сформулировал понятие «интеллектуальной машины». Академия наук отклонила его проект, но сам Корсаков успешно экспериментировал с машиной и впоследствии создал базу данных по фармакологии.
Подобная машина — «Табулятор Холлерита», уже с электрическим сигнальным устройством, была создана (и с успехом использовалась) Германом Холлеритом в США спустя почти 50 лет.

В 1833 году в Великобритании Чарльз Бэбидж (1792-1871 гг.) начинает разработку «аналитической машины» (Analytical Machine) – усовершенствованной автоматизированной (механической) счётной машины, которая выполняла инструкции, считываемые с перфокарт.
Бэбидж и Корсаков применили перфокарты Жаккара /Вокансона в вычислительной технике практически одновременно. Из-за сложности конструкции машины и трудоёмкости её изготовления работа Бэбиджа так и не была закончена при его жизни. Тем не менее, успешные эксперименты с несколькими готовыми секциями подтвердили правильность и высокий уровень прогрессивного проекта Бэбиджа.
Несмотря на то, что разностная машина не была построена её изобретателем, для будущего развития вычислительной техники главным явилось другое: в ходе работы у Бэббиджа возникла идея создания универсальной вычислительной машины, которую он назвал аналитической и которая стала прообразом современного компьютера. В единую логическую схему Бэббидж увязал арифметическое устройство (названное им «мельницей»), регистры памяти, объединенные в единое целое («склад»), и устройство ввода/вывода, реализованное с помощью перфокарт трёх типов. Перфокарты операций переключали машину между режимами сложения, вычитания, деления и умножения. Перфокарты переменных управляли передачей информации со «склада» на «мельницу» и обратно. Числовые перфокарты могли были быть использованы как для ввода данных в машину, так и для сохранения результатов вычислений, если место на «складе» было ограничено.
Модели машин Бэбиджа можно увидеть в Музее науки в Лондоне. Чарльз Бэбидж единодушно признан мировым сообществом как «родоначальник современного (программируемого) компьютера».

В 1843 году Ада Байрон Лавлейс (1815-1852 гг.), предложила разрабатывать программы для машины Бэбиджа. Именно она, признана основоположницей науки о программировании и первым в мире программистом, чему в немалой степени способствовало появление языка программирования Ада.
В XIX веке Чарльз Бэббидж и Ада Лавлейс работали над программируемой механической вычислительной машиной. Ада Лавлейс переводила замыслы Бэббиджа на математический и технологический языки. Вот несколько фрагментов: «Машину нельзя наделить разумом, она только реализует предложенные представления. Эти представления зафиксированы на картах , они передаются различным механизмам, выполняющим последовательность действий... Весь интеллектуальный труд ограничен подготовкой необходимых для вычисления выражений... Машину можно рассматривать как настоящую фабрику чисел». Говард Рейнголд, один из ведущих специалистов в области истории компьютеров, в своей книге «Целый мир» (Whole Earth) назвал записки Ады Лавлейс классическими основополагающими документами в теории вычислительных машин (computer science), написанными за век до появления ENIAC.

Большое влияние на посмертную судьбу машины Беббиджа оказал сын изобретателя генерал Бэббидж. Выйдя в отставку в 1874 году, он несколько лет посвятил изучению имеющегося наследия, а в 1880 году начал работу по восстановлению его в «железе», которая продолжалась с переменным успехом до 1896 года. После десятилетнего перерыва она была возобновлена, и появился действующий образец аналитической машины, способный печатать результаты вычислений.
В 1936 – 1938 годах немецкий инженер Конрад Цузе (1910 – 1995 гг.) создает вычислительное устройство «Z1», которое, стало его первой попыткой разработать электромеханическую программируемую двоичную вычислительную машину с программой на перфоленте. Машина «Z1» имела блок механической памяти и блок адресной памяти. Уникальное механическое устройство памяти состояло из набора зубчатых стальных полос. «Z1» считают первым в мире компьютером с хранимой в памяти программой (Пристонская архитектура).
В 1938 году Цузе приступил к созданию машины «Z2», которая является первым в мире электромеханическим компьютером. В отличие от своего предшественника в «Z2» для ввода данных впервые была использована перфорированная лента, роль которой выполняла 35-миллиметровая фотоплёнка. Цузе также сумел добиться увеличения надёжности вычислителя, заменив механические переключатели на телефонные реле.
Вычислители «Z1» и «Z2» стали прелюдией к созданию Цузе первой действующей программируемой вычислительной машины «Z3». В 1941 году Цузе создаёт первую вычислительную машину, обладающую всеми свойствами современного компьютера «Z3» – первый работающий программно-контролируемый компьютер. Реализация циклов на «Z3» была возможна, однако возможности создания условных переходов не существовало. «Z3» был сделан на 2600 электромеханических реле и являл собой первую реализацию принципа программного управления. Отметим, что «Z3» был быстрее, чем «Harvard Mark I», появившийся двумя годами позже, – он выполнял 3,4 сложения в секунду.
В 1945 Цузе разработал первый язык программирования высокого уровня, а в сентябре 1950 года закончил работу над «Z4». В то время это был единственный работающий компьютер в континентальной Европе и первый компьютер в мире, который был продан.

В 1998 году было показано, что этот компьютер Цузе всё-таки может воспроизвести поведение универсальной машины Тьюринга (правда, при допущении неограниченного объёма хранящихся данных и нулевой вероятности ошибок).
«Неуклюжесть этого решения – не должна смущать, поскольку сама машина Тьюринга является весьма неуклюжим устройством, разработанным для демонстрации простоты и универсальности, а не эффективности» – отметил Конрад Цузе.
П
рименение двоичной алгебры в технических системах
В 1910 году знаменитый физик Пауль Эренфест (Павел Сигизмундович Эренфест) (1880 – 1933 гг.), преподававший в Петербургском университете, где он получил степень Master of Physics, выдвигает и доказывает идею о применимости булевой, двоичной, алгебры в технических системах, в связи с технической логикой. В качестве «естественного» примера он рассматривал работу контактных схем телефонной станции.

В 1910 – 1913 годах профессор Бертран Рассел (1872 – 1970 гг.), выдающийся английский математик, философ и основатель аналитической философии, являющийся автором множества работ в области математической логики, совместно с А. Н. Уайтхэдом опубликовал работу «Принципы математики» (или «Начала математики»), которая произвела революцию в формальной логике. В этой работе доказывалось соответствие принципов математики принципам логики и возможность определения основных понятий математики в терминах логики [8, 11].

В 1935–1937 годах Владимир Шестаков, в Московском государственном университете, выдвигает идею применимости математической логики (calculus of statements) в электрических коммутационных цепях устройств автоматики. Шестаков знал о пионерских работах Пауля Эренфеста и в своих работах ссылался на них. Шестаков выдвинул идею о применимости логики в электрических системах, одновременно с известным американским ученым Клодом Шенноном и японскими учеными Накасимой и Хандзавой (ученые работали независимо).

Клод Шеннон (1916 – 2001 гг.), будучи студентом Мичиганского университета, специализировался одновременно и в математике, и в электротехнике. Эта двусторонность интересов и образования определила первый крупный успех, которого Клод Шеннон достиг в свои аспирантские годы в Массачусетском технологическом институте. В своей диссертации, защищенной в 1940 году, он доказал, что работу переключателей и реле в электрических схемах можно представить посредством алгебры, изобретенной в середине XIX века английским математиком Джорджем Булем. «Просто случилось так, что никто другой не был знаком с этими обеими областями одновременно!» – так скромно Шеннон объяснил причину своего открытия.
В 1941 году 25-летний Клод Шеннон поступил на работу в Bell Laboratories, где в годы войны занимался разработкой криптографических систем, что позже помогло ему открыть методы кодирования с коррекцией ошибок. В свободное время он начал развивать идеи, которые потом вылились в теорию информации. Исходная цель Шеннона заключалась в улучшении передачи информации по телеграфному или телефонному каналу, находящемуся под воздействием электрических шумов.
Шеннон быстро пришел к выводу, что наилучшее решение проблемы заключается в более эффективной упаковке информации. Однако, Шеннону пришлось ответить на вопросы «что такое информация и чем измерять ее количество?» еще до того, как он приступил к исследованиям пропускной способности каналов связи.
В своих работах 1948-49 годов он определил количество информации через энтропию – величину, известную в термодинамике и статистической физике как мера разупорядоченности системы, а за единицу информации принял то, что впоследствии окрестили «битом», то есть выбор одного из двух равновероятных вариантов.
Позже Шеннон любил рассказывать, что использовать энтропию ему посоветовал знаменитый математик Джон фон Нейман, который мотивировал свой совет тем, что мало кто из математиков и инженеров знает об энтропии, и это обеспечит Шеннону большое преимущество в неизбежных спорах. Шутка это или нет, но на сегодняшний день очень трудно представить, что всего полвека назад понятие «количество информации» еще нуждалось в строгом определении и что это определение могло вызвать споры.
На прочном фундаменте своего определения количества информации Клод Шеннон доказал удивительную теорему о пропускной способности зашумленных каналов связи. Во всей полноте эта теорема была опубликована в его работах 1957-61 годов и теперь носит его имя. Суть теоремы Шеннона в следующем: всякий зашумленный канал связи характеризуется своей предельной скоростью передачи информации, называемой пределом Шеннона. При скоростях передачи выше этого предела неизбежны ошибки в передаваемой информации. Зато снизу к этому пределу можно подойти сколь угодно близко, обеспечивая соответствующим кодированием информации сколь угодно малую вероятность ошибки при любой зашумленности канала.
Идеи Шеннона оказались слишком опережали свое время и не смогли найти себе применения в годы медленной ламповой электроники. Но в наше время высокоскоростных микросхем они работают повсюду, где хранится, обрабатывается и передается информация: в компьютере и лазерном диске, в факсимильном аппарате и межпланетной станции [8, 11, 12].

Зарождение кибернетики
В 1931 году Курт Гёдель (1906 – 1978 гг.) показал, что достаточно сложная формальная система содержит утверждения, которые, тем не менее, нельзя ни доказать, ни опровергнуть в рамках этой системы. Таким образом система ИИ, которая устанавливает истинность всех утверждений, выводя их из аксиом, не может доказать эти утверждения. Так как люди могут «увидеть» истинность таких утверждений, вследствие такого рода высказываний ИИ стал рассматриваться как нечто второстепенное.
Наиболее известное достижение Гёделя – это сформулированные и доказанные им теоремы о неполноте. Одна из них гласит, что любой язык, достаточно сильный для определения натуральных чисел (например, логика второго порядка или русский язык), является неполным. То есть содержит высказывания, которые нельзя ни доказать, ни опровергнуть, исходя из аксиом языка.
Доказанные Гёделем теоремы имеют широкие последствия как для математики, так и для философии, в частности, для онтологии и философии науки.

В 1943 году Уоррен Маккалок (1899 – 1969 гг.), американский нейропсихолог, нейрофизиолог, теоретик нейросетей и один из отцов кибернетики, вместе с молодым исследователем Уолтером Питтсом заложил базу для последующего развития нейротехнологий, опубликовав труд «A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity» . Их принципиально новые теоретические обоснования превратили язык психологии в конструктивное средство описания машины и машинного интеллекта. Одним из способов решения подобных задач было выбрано математическое моделирование человеческого мозга, для чего потребовалось разработать теорию деятельности головного мозга.
Согласно их гипотезы нейроны упрощенно рассматривались устройством, оперирующим двоичными числами. Заслуга Маккалока и Питтса состоит в том, что их сеть из электронных «нейронов» теоретически могла выполнять числовые или логические операции любой сложности. Маккалок много лет занимался ИИ и сумел найти общий язык с мировой общественностью в вопросе о том, каким образом машины могли бы применять понятия логики и абстракции в процессе самообучения и самосовершенствования.
При значительном вкладе в мировую науку сегодня Маккалок известен в меньшей степени по сравнению с Норбертом Винером, Артуро Розенблютом и Джулианом Бигелоу.
В 1948 году Норберт Винер (1894 –1964 гг.), американский учёный, выдающийся математик и философ, основоположник кибернетики и теории искусственного интеллекта, издал труд под названием «Кибернетика». Полное название главной книги Винера выглядит следующим образом «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». Этот труд положил начало развитию теории автоматов и становлению кибернетики как науки об управлении и передаче информации.
Винеру и его сотруднику Джулиану Бигелоу принадлежит разработка принципа «обратной связи», который был успешно применен при разработке нового оружия с радиолокационным наведением. В дальнейшем Винер разработал на принципе обратной связи теории как машинного, так и человеческого разума.
Он доказывал, что именно благодаря обратной связи все живое приспосабливается к окружающей среде и добивается своих целей. «Все машины, претендующие на «разумность», – писал он, – должны обладать способность преследовать определенные цели и приспосабливаться, т.е. обучаться». Созданной им науке Винер дает название кибернетика, что в переводе с греческого означает рулевой.
Клод Шеннон (1916 – 2001 гг.) одним из первых высказал мысль о том, что машины могут играть в игры и самообучаться. В 1950 году он сделал механическую мышку Тесей, дистанционно управляемую сложной электронной схемой. Эта мышка училась находить выход из лабиринта. В честь его изобретения IEEE учредил международный конкурс «микромышь», в котором до сих пор принимают участие тысячи студентов технических вузов.
В те же 50-е годы Шеннон создал машину, которая «читала мысли» при игре в «монетку»: человек загадывал «орел» или «решка», а машина отгадывала с вероятностью выше 50%, опираясь на принцип, что человек никак не может избежать каких-либо закономерностей, которые машина может использовать.

В 1950 году Английский математик Алан Тьюринг для точного определения понятий интеллектуальности и алгоритма предложил абстрактную машину, названную машиной Тьюринга .

Резюме:
Первыми составляющими будущей науки ИИ, использованными, в дальнейшем, для создания основ теории ВМ, явились исследования двоичной системы счисления, проведенные Лейбницем (XVII век), алгебра логики, разработанная Джорджем Булем (XIХ век), абстрактная «машина Тьюринга», предложенная гениальным англичанином в 1950г., теоретические результаты Клода Шеннона, Шестакова, Гаврилова (30-е годы ХХ в.) соединившие электронику с логикой и другие основополагающие разработки и идеи великих людей своего времени.
Стремительное развитие цифровой вычислительной техники и становление науки о принципах ее построения и проектирования началось в 40-х годах ХХ-го века, когда технической базой вычислительной техники стала электроника. Уже в 50-е годы XX столетия возникли все предпосылки для благоприятного возникновения нового научного направление, связанного с машинным моделированием человеческих интеллектуальных функций – искусственным интеллектом.
На следующем этапе разработок цифровая техника сделала беспрецедентный рывок за счет интеллектуализации ЭВМ, в то время как аналоговая техника не вышла за рамки средств, предназначенных для автоматизации вычислений.

Обсудить на форуме

(c) 2009 Раздобарина Е.А.
Все права принадлежат ООО "Смарт Автоматикс" (Smart Automatics ltd).
Ссылка на www.smaut.com при использовании материалов ОБЯЗАТЕЛЬНА.