6
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА 13
3. КАК РАБОТАЮТ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ 19
4. ЕЩЕ О ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ 26
5. ЧТО ДЕЛАЮТ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ 33 в. НЕРВНАЯ СИСТЕМА 40
7. ГОЛОВНОЙ МОЗГ 49
8. МОЗГ КАК ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА 60
9. ОБУЧЕНИЕ 6в
10. РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ 72
11. ИСКУССТВЕННОЕ МЫШЛЕНИЕ 79 13. МАШИННАЯ МУЗЫКА 88 13. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ БУДУЩЕГО 93
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга Эндрю знакомит читателя с многочисленными очень интересными проблемами, связанными с разработкой больших вычислительных машин и методов решения на них различных задач, а также с широким кругом вопросов, возникающих при исследовании живого мозга.
Проблемы, которым посвящена книга, не новы. Они широко обсуждаются в солидных монографиях, журнальных статьях, научно-популярных книгах и газетных заметках. Тем не менее читатель найдет в книге немало нового, а тот, кто хорошо знает фактический материал, заинтересуется глубокими сравнениями и далеко идущими аналогиями живого мозга и вычислительной машины.
В небольшой по объему книге, всего на нескольких десятках страниц, автору удалось довольно полно рассказать о современном положении в области техники, теории и эксплуатации вычислительных машин, с одной стороны, и дать наглядное представление о состоянии современной науки о мозге — с другой. Оба эти направления автор сопоставляет, отмечая наиболее важные тенденции в развитии современной вычислительной техники и новые методы изучения мозга в связи с развитием кибернетики.
В книге просто и лаконично рассматриваются все основные особенности, отличающие строение мозга от внутренней структуры вычислительной машины. Нельзя не отметить хорошо продуманную систематичность изложения: принцип действия и устройство вычислительной машины и мозга, описание работы машины и мозга и затем сопоставление мозга как «машины» и машины как «мозга».
Вместе с тем хотелось бы обратить внимание читателя на некоторые неточности и упущения, которые все же имеются в книге. Так, например, автор ничего не говорит об обучающихся машинах, не освещает вопрос о применении вычислительных машин в медицине, метеорологии, и наконец, совсем не упоминает об исключительной роли современной вычислительной техники в завоевании космоса.
Эндрю пишет, что современные машины выполняют операции за время порядка одной микросекунды — сегодня это уже несколько устарело. Преувеличено его утверждение, что современные программы, позволяющие машинам играть в шахматы, дадут им возможность участвовать в чемпионатах мира.
Автор в ряде случаев, к сожалению, увлекается рассмотрением внешне эффектных проблем. Например, он вполне серьезно обсуждает, что может лучше помочь современному композитору: изучение случайной последовательности нот, выбранной машиной, или городская телефонная книга!
Однако эти недочеты ни в коей мере не умаляют достоинств книги.
При всей лаконичности и популярности изложения Эндрю не избегает действительно научного рассмотрения обсуждаемой темы. Именно поэтому книга, которую с удовольствием прочтут самые широкие круги читателей, представит большой интерес и для специалистов, разбирающихся как в вычислительной технике, так и в нейрофизиологии.
Сопоставление мозга и машины Эндрю начинает с замечания, что машины воспринимают программы для решения задач с перфолент (через устройство ввода), в то время как «программа» работы мозга неотделима от него. Мозг и машины могут решать очень много задач. Это множество в настоящее время не представляется возможным очертить даже в самом грубом приближении. Еще очень
6
мало известно о том, что может сделать мозг и что машина. Теория алгоритмов, теория рекурсивных функций, теория конечных автоматов и другие разделы теоретической и технической кибернетики, нейрокибернетика и нейрофизиология дают лишь общее представление о возможностях машины и мозга. Конкретный ход решения задач различной сложности мозгом изучен еще очень слабо. Тем не менее мы научились отмечать и понимать «сложность» работы мозга, когда человек совершает даже самые обычные действия: берет со стола стакан, ходит и т. п. В то же время мы уже умеем решать на машинах многие математические задачи, которые пятнадцать лет назад казались практически неразрешимыми из-за необходимости выполнения чрезмерно большого объема вычислений. Эндрю отмечает, что наибольшей загадкой является, по-видимому, способность мозга самостоятельно находить программу для решения новых задач. Однако здесь дело не просто в том, что человек может обучаться — машины в простейших случаях тоже демонстрируют способность к обучению, — а в том, что человек способен «понять», «осмыслить» задачу, а точнее, сформулировать ее в удобном для него виде. Больше того, человек сам «придумывает» задачу, хотя, если внимательно проанализировать этот процесс, «придумывание» задачи в основном сводится к уточнению ее формулировки.
Выражение «сформулировать задачу — это значит на-, половину ее решить» стало крылатым в науке. «Формулирование» задачи есть действительно процесс ее решения. Человек стремится найти в новой проблеме нечто сходное с уже известными, дать формулировку в установленных и знакомых ему терминах, схемах и математических символах.
В настоящее время известны некоторые важные, тонкие принципы работы и механизмы приспособления, которые осуществляются в мозге и которые оказалось возможным перенести на машины. Эндрю дает интересную оцен-
ку системам поиска, обучаемым автоматам для распознавания образов, машинам эвристического программирования и машинам «творчества» (сочиняющим музыку).
Следует отметить, что во время написания книги не были опубликованы результаты работ американского ученого Самуэля, который построил первую машину, работающую по эвристической программе. Значительный интерес представляют также недавно опубликованные труды советского ученого Зарипова, который разработал действительно научный метод сочинения машинной музыки.
Вместе с тем очень многое в работе мозга пока еще остается неизвестным, и прежде всего замечательная способность самостоятельно находить программу решения новой задачи.
Другая проблема, которую ставит Эндрю, — эксплуатационная надежность машин и мозга. Мозг не нарушает своей работы при сильном химическом воздействии (например, алкоголя). Требуются очень большие отклонения в режимах работы нервных клеток, прежде чем это приведет к заметным нарушениям функции мозга как целого. В то же время уже незначительные изменения режимов работы элементов вычислительной машины служат причиной срыва ее работы. Поэтому проблемы эксплуатационной надежности и контроля нарушений, связанных с изменением режимов работы элементов машин, являются в настоящее время самыми актуальными в технике.
В машинах, построенных на электронных лампах, основные поломки имеют, так сказать, структурный характер: повреждения часто вызываются неисправностью контактов. В то же время в современных машинах — а они очень скоро станут в подавляющем большинстве полупроводниковыми — основными нарушениями будут «уходы» режимов работы отдельных элементов. Как сделать такие машины надежными? Или хотя бы научиться восстанавливать нормальный режим их работы? Понимание функциональной надежности мозга может помочь в реше-
нии этих вопросов. Кстати, одна из важнейших проблем кибернетики — придание машине гибкости мозга — также непосредственно связана с надежностью. Ведь способность мозга решать задачи при выходе из строя значительной его части (более того, при неправильной работе этой части) можно рассматривать как способность неповрежденной части научиться компенсировать нарушенные и утраченные функции. В действительности именно так и обстоит дело. Обычно сразу после повреждения мозг работает плохо, и процессы восстановления нарушенных функций развиваются постепенно.
Книга Эндрю — пример вдумчивого и серьезного подхода к одной из самых актуальных и дискуссионных проблем науки последних лет — созданию машин, по своим характеристикам близких к мозгу. Она убедительно показывает, что задачи, связанные с приближением машины к живому мозгу, можно решить только совместными усилиями инженеров, физиков, математиков, с одной стороны, и биологов, физиологов, психологов — с другой.
Эндрю подчеркивает, что эти исследования по необходимости должны иметь двоякого рода цели: с одной стороны, совершенствование машин, а с другой — раскрытие принципов работы мозга. Такие исследования уже проводятся. И сегодня они занимают центральное место в новой области знания — бионике. В Советском Союзе и за рубежом уже достигнуты первые практические успехи в области создания и эксплуатации экспериментальных систем, читающих и распознающих автоматов, машин, составляющих программу обработки деталей на конвейере. Все это говорит о том, что здесь нас ожидает новая техническая революция, которая позволит решить одну из величайших проблем современности — полную автоматизацию производственных и управляющих процессов.
А, Прохоров
Цена: 150руб.
