Об интеллекте - Джеф Хокинс

Слишком много для простых нейронных сетей. Большинство их возможностей легко воспроизводились другими методами и в итоге шумиха в СМИ спала. Наконец, исследователи нейронных сетей перестали объявлять свои модели интеллектуальными. Ведь это были очень простые нейронные сети и делали гораздо меньше, чем ИИ-программы. Я не хочу оставить у вас впечатление, что все нейронные сети являются простыми трехслойными. Некоторые исследователи продолжали изучать нейронные сети различных конфигураций. Сегодня термин нейронные сети используется для описания различных множеств моделей, некоторые из них являются биологически более точными, некоторые — нет. Но почти ни одна из них не является попыткой охватить полностью функции или архитектуру неокортекса.

По моему мнению, большинство фундаментальных проблем с большинством нейронных сетей — это особенности, которые они разделяют с ИИ-программами. И те и другие обременены тем, что фокусируются на поведении. Называют ли они это поведение «ответами», «паттернами» или «выходными данными», и ИИ и нейронные сети полагают, что интеллект заключается в поведении, которое программа или нейронная сеть демонстрирует после обработки заданных входных данных. Наиболее важным атрибутом компьютерной программы или нейронной сети является то, выдает ли она правильные или желаемые результаты. Как навязано Аланом Тьюрингом, интеллект эквивалентен поведению.

Но суть интеллекта не только в действии или интеллектуальном поведении. Поведение — это проявление интеллекта, но не центральная характеристика или первичное определение интеллекта. Рефлексия доказывает это: вы можете быть интеллектуальным просто лежа в темноте, размышляя и понимая. Игнорирование того, что происходит в вашей голове и фокусирование вместо этого на поведении было большой преградой на пути понимания интеллекта и построения интеллектуальных машин.

* * *

Прежде, чем мы исследуем новое определение интеллекта, я хочу рассказать вам о других коннекционистских подходах, которые подошли гораздо ближе к описанию того, как работает мозг. Проблема в том, что слишком мало людей, кажется, осознали важность этих исследований.

Тогда как нейронные сети привлекли основное внимание, небольшая отколовшаяся группа теоретиков по нейронным сетям строила сети, которые не фокусировались на поведении. Названные самоассоциативной памятью, они были также построены из простых «нейронов», которые были соединены друг с другом и возбуждались, когда достигали определенного порога. Но они были соединены по-другому, с использованием большого количества обратных связей. Вместо того, чтоб передавать информацию только вперед, самоассоциативная память возвращала свои выходные данные на вход — что-то вроде того, как если б вы звонили самому себе по телефону. Эти циклы на обратных связях привели к некоторым интересным свойствам. Когда паттерн активности был приложен к искусственным нейронам, они формировали память на этот паттерн. Самоассоциативные сети ассоциировали паттерны с самими собой, отсюда термин самоассоциативная память.

Результаты такой записи на первый взгляд кажутся нелепыми. Чтоб выбрать паттерн, хранящийся в такой памяти, вы должны задать паттерн, который хотите выбрать. Это все равно, что вы пойдете к торговцу и попросите связку бананов. Когда торговец спросит вас, как вы собираетесь расплачиваться, вы скажете, что будете платить бананами. Вы можете спросить: «Какой в этом смысл?». Но автоассоциативная память обладает несколькими важными свойствами, которые обнаружены в реальном мозге.

Наиболее важным свойством является то, что вам не обязательно иметь целиком тот паттерн, который вы хотите выбрать. У вас может быть только часть паттерна, или у вас может быть немного искаженный паттерн. Самоассоциативная память может выбрать корректный паттерн, такой, каким он был сохранен изначально, даже если вы начали с искаженной версии. Это все равно, что вы придете к торговцу с наполовину съеденными коричневыми бананами и получите целые зеленые бананы назад. Или придете в банк с порванной и нечитаемой банкнотой, а кассир вам скажет: «я думаю, это испорченная 100-долларовая купюра, дайте ее мне, а я вам дам новую хрустящую 100-долларовую купюру».

Второе свойство, отличное от других нейронных сетей, это то, что самоассоциативная память может быть спроектирована для хранения последовательностей паттернов, или временных паттернов. Это свойство достигается добавлением временных задержек к обратным связям. С такими задержками вы можете подать на автоассоциативную память последовательность паттернов, похожих на мелодию, и она может вспомнить всю последовательность. Я мог бы подать несколько первых нот «В лесу родилась елочка» и память вернула бы песню целиком. Когда подставляется часть последовательности, память может вспомнить оставшуюся часть. Как мы увидим далее, люди обучаются практически любым вещам, как последовательностям паттернов. Я предполагаю, что мозг использует контуры, аналогично тому, как это делает автоассоциативная память.

Автоассоциативные воспоминания указывают на потенциальную важность обратных связей для входных данных, изменяющихся во времени. Но подавляющее большинство ученых в области ИИ, нейронных сетей, и познания игнорируют время и обратные связи.

Ученые в области нейронаук в целом не улучшили ситуацию. Они также осведомлены об обратных связях — они были теми, кто их открыл — но у большинства из них нет теории (не дальше неопределенных разговоров о «фазах» и «модуляциях»), объясняющей, для чего они нужны мозгу в таком большом количестве. А время занимает небольшую или не центральную роль в большинстве их идей о функционировании мозга в целом. Они намерены отобразить мозг в терминах того, где происходят вещи, но не когда или как паттерны возбуждения взаимодействуют во времени. Частично это предубеждение исходит из ограниченности нашей экспериментальной аппаратуры. Одна из предпочитаемых технологий декады 90-х, известной как Декада Мозга, это функциональное отображение. Аппараты функционального отображения могут получать картины мозговой активности человека. Однако они не способны отслеживать быстрые изменения. Исследователь просит испытуемого сконцентрироваться на одной задаче снова и снова, так же как если бы фотограф просил его оставаться неподвижными, только это ментальный фотограф. Результатом является множество данных о том, где возникает определенные задачи в мозгу, но очень мало данных о том, как действительно потоки данных протекают через мозг. Функциональное отображение дает возможность узнать, где что-то происходит в заданный момент, но не может ухватить, как активность мозга меняется во времени. Ученые хотели бы получить такие данные, но практически нет аппаратуры для этого. Таким образом большинство ученых в области когнитивных нейронаук попадаться на удочку парадигмы ввода-вывода. Вы подставляете фиксированные входные данные и видите, какие получились выходные. Диаграммы связей коры головного мозга имеют тенденцию отображать блок-схему, которая начинается в первичных сенсорных областях, куда сходятся зрение, слух и осязание, затем проходят в высшие аналитические отделы, отделы планирования и в моторные области и затем передают указания мускулам. Сначала вы чувствуете, затем действуете.

Я не хочу намекать, что все игнорировали время и обратные связи. Это настолько большое поле деятельности, что виртуально у каждой идеи есть свои приверженцы. В последние годы вера в важность обратных связей, времени и предсказания последовательностей находится на подъеме. Но грохот ИИ и классических нейронных сетей заглушил другие подходы и недооцененными на многие годы.

* * *

Несложно понять, почему люди — дилетанты и специалисты — считали, что интеллект определяется поведением. Несколько сотен лет люди соотносили способности мозга с часовым механизмом, с насосами и трубами, затем с паровой машиной и, в последнее время, с компьютером. Десятилетия научной фантастики плавали в идеях ИИ, от трех законов робототехники Айзека Азимова до C3PO из Звездных Войн. Идея интеллектуальных машин укоренилась в нашем воображении. Все машины, сделанные людьми или воображаемые, предназначены для того, чтоб что-то делать. У нас нет машин, которые думают, у нас есть машины, которые делают. Даже когда мы наблюдаем за людьми, мы фокусируемся на их поведении, а не на их скрытых мыслях. Следовательно, интуитивно кажется очевидным, что интеллектуальное поведение должно быть метрикой интеллектуальной системы.

Однако, смотря на историю науки, мы увидим, что наша интуиция часто является громадным препятствием на пути к истине. Система научных взглядов трудна для понимания, не потому что она сложная, а потому что интуитивные но некорректные предположения удерживают нас от того, чтоб увидеть правильный ответ. Астрономы до Коперника (1472–1543) ошибочно предполагали, что земля покоится в центре вселенной, потому что она ощущается, как неподвижная и кажется, что является центром вселенной. Было интуитивно очевидным, что все звезды являются частью гигантской вращающейся сферы, а мы находимся в ее центре. Чтобы предположить, что Земля вращается, что ее поверхность движется со скоростью около тысячи миль в час, и что Земля несется сквозь пространство — не говоря уж о том, что звезды удалены на триллионы миль — вы должны представить себя в качестве лунатика. Но это обернулось корректной системой взглядов. Простой для понимания, но интуитивно некорректной.