Kitabı oxu: «Искусственный интеллект. Детская энциклопедия»

Name: Искусственный интеллект. Детская энциклопедия
Author: Катерина Дронова
ISBN: 9785002500307

Катерина Дронова

Şrift:

Научный редактор Валерий Артюхин

Серия «Чевостик»

Публикуется впервые

* * *

Давайте знакомиться!

Здравствуйте, ребята! Меня зовут Чевостик. Я живу на книжной полке в библиотеке у дяди Кузи. Не удивляйтесь: я небольшого роста, а нижняя полка в книжном шкафу дяди Кузи очень высокая и просторная, поэтому мне на ней хорошо и удобно. Какой я? Похож на обыкновенного мальчишку, волосы рыжие, характер весёлый. Дядя Кузя в шутку зовёт меня Чевочкой с хвостиком. Но никакого хвоста у меня нет, зато есть ушки на макушке. Больше всего на свете я люблю узнавать новое, поэтому всё время задаю дяде Кузе всякие вопросы. О чём бы я ни спросил, он всё знает и мне рассказывает. Это потому, что дядя Кузя очень умный. Он прочитал много-много разных книг. А ещё мы с ним любим путешествовать! В путешествиях нам помогает времяскок. Это такой прибор, его дядя Кузя изобрёл. Набираешь на времяскоке место и время, куда хочешь попасть, раз, два – и уже там! Сегодня мы наверняка тоже куда-нибудь отправимся!

Путешествие начинается!

– Привет, Чевостик! Уборкой занимаешься?

– Здравствуй, дядя Кузя. Я пыль вытер, игрушки собрал, посуду помыл – и так устал. Вот бы за меня какой-нибудь робот всё делал!

– И что именно ты поручил бы такому роботу?

– Ну-у-у… Он бы прибирался, ходил в магазин, готовил еду, мультфильмы показывал, с уроками помогал. И мы бы с ним дружили!

– Но ведь ты уже используешь дома роботов-помощников: стиральную и посудомоечную машины, кофеварку, робот-пылесос, верно?

– Да, дядя Кузя! Но со стиральной машинкой не поговоришь, а пылесос за продуктами не сходит…

– Иногда ты разговариваешь с умной колонкой.

– Она умеет разговаривать, но не двигается, в футбол с ней не поиграешь… Вот бы изобрели такого робота, который умеет разговаривать, как умная колонка, и двигаться, как человек! С ним и поболтать тогда можно было бы, и поиграть, и погулять!

– Я понял. Ты мечтаешь о роботе с мозгом, как у человека! Ближе всего к такому «мозгу» подошла сегодня технология искусственного интеллекта. В твоей умной колонке используется как раз эта технология. Но для таких сложных действий, как покупка продуктов в магазине, помощь с уроками или приготовление еды, нужен очень сложный робот, который должен быть гораздо умнее колонки.

– Что вообще такое искусственный интеллект, дядя Кузя? Это такой мозг из пластика?

– Давай разбираться! Но для этого нам придётся отправиться в большое путешествие по странам и эпохам. Для начала мы переместимся на несколько тысяч лет назад. Настраиваю времяскок. Древняя Греция!

Задание
Нарисуй своего робота! Какой образ ты выберешь: птицу, животное, человека? Возможно, у тебя получится робот-дельфин или робот-тюлень. Таких роботов-шпионов используют учёные-натуралисты для наблюдения за животными в дикой природе.

Две научные задачи. Механическое тело и программа для него

– Дядя Кузя! Что это за место?

– Мы в древнегреческом городе Таренте, в мастерской учёного Архита, Чевостик. Видишь, как много на столах и на стенах разных приборов, шестерёнок, весов. Архит – изобретатель. Он очень занят. Сегодня первое испытание его нового изобретения – механического голубя.

– Вижу, дядя Кузя! Он поднимает над головой деревянную птицу, что-то подкручивает, из птицы вырывается пар. Ой, полетел, полетел! Машет крыльями! Как он летит, на батарейках?

– Нет, электричества люди две с половиной тысячи лет назад не знали. Голубь летит при помощи пара и системы маленьких противовесов. Гораздо позже, в XVIII веке, первые пароходы и паровозы, как ты понимаешь из названия, тоже двигались на энергии пара. Но их двигатели были гораздо сложнее.

– Летающая деревянная птица – это поразительно, дядя Кузя! Но как связаны этот древний голубь и современный робот с искусственным интеллектом, о котором я мечтаю?

– Люди в древности, как и ты сейчас, тоже хотели облегчить себе жизнь. Они мечтали о механических помощниках, которые собирали бы урожай, строили дома, защищали города – в общем, вели себя, двигались и думали как живые, но при этом никогда не уставали, не ели и не спали. Для этого человечеству предстояло решить две серьёзные научные задачи: создать искусственное «тело», которое могло бы двигаться само, а также искусственный «разум», который мог бы управлять этим телом.

– Понимаю… Архит пытался решить первую задачу?

– Точно! Голубь Архита – одна из первых попыток создать механизм, который может двигаться без участия человека. Как видишь, попытка удалась! Такие механизмы позже стали называть автоматонами. Сейчас я покажу тебе один из самых известных автоматонов, Чевостик. Настраиваю времяскок. XV век, Италия, мастерская Леонардо да Винчи!

– Вот это да, дядя Кузя! Побывать у знаменитого изобретателя и художника Леонардо да Винчи – это же моя мечта!

– Леонардо да Винчи нарисовал чертёж знаменитого автоматона – механического рыцаря, который должен был двигать руками, поворачивать голову и поднимать забрало шлема. Вот он, этот чертёж, на стене!

РЫЦАРЬ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ

– Это уже не какая-то птичка, дядя Кузя, а тот самый робот, о котором я мечтаю! Я бы с таким рыцарем поздоровался за руку!

– Робот, внешне похожий на человека, называется андроидом. Мы не знаем, удалось ли Леонардо воплотить свой чертёж в жизнь, но он точно повлиял на инженерную мысль своего времени. В XVI веке вся Европа увлеклась автоматонами – эти заводные куклы двигались, кланялись, открывали рот.

– Здорово! Но заводные куклы не помогут с уборкой. С них самих нужно пыль вытирать.

Андроид
Человекоподобный робот.

– Да, Чевостик, первые автоматоны были дорогими игрушками и служили для развлечения. И всё же это ещё один шаг человечества к воплощению большой мечты – робота-андроида. Инженеры, изобретатели и учёные постепенно создавали всё более хитрые механизмы, которые позволяли автоматонам совершать всё более сложные и точные движения.

– Понимаю, дядя Кузя! Робот-помощник должен в первую очередь двигаться как человек.

– Точно, Чевостик! В наше время инженеры с этой задачей частично справились.

– Неужели есть робот, который может двигаться как мы?

– Не совсем, но он довольно близко к этому подошёл! Я покажу тебе его. Настраиваю времяскок. Штат Массачусетс, США, наши дни!

– Тут что-то строят, дядя Кузя? Повсюду строительные леса, люди в касках, инструменты…

– Это не реальная площадка, а её реконструкция, Чевостик! Она была создана для испытания робота Атласа компании Boston Dynamics. Это робот-андроид. Видишь, у него есть туловище, руки, ноги, голова.

– Точно, он похож на нас, но всё же видно, что это не человек!

– Сейчас начнутся испытания, за роботом внимательно наблюдают инженеры и съёмочная группа. Учёные работали над Атласом много лет. Посмотрим, что он умеет.

– Дядя Кузя, он задвигался! Шагает, поворачивает голову!

– Смотри, инженер на втором этаже через планшет отправил ему команду принести сумку с инструментами. Робот получил команду, нашёл сумку, оценил расстояние, взял доску и положил её на леса, как мостик, чтобы подняться.

– Ух ты! Он так ловко поднялся, передал тяжёлую сумку и спрыгнул обратно вниз. Да ещё и сделал сальто в воздухе! Супер! Вот бы мне такого робота, дядя Кузя! Это и есть робот с искусственным интеллектом?

– Движениями Атласа действительно управляет искусственный интеллект, но до создания таких бытовых роботов-помощников ещё далеко, Чевостик.

– Ну вот… А я думал, у меня теперь будет такой…

– Ходящий или танцующий робот – очень сложный механизм, Чевостик. И даже инновационный Атлас двигается гораздо хуже, чем любой первоклассник.

– Да он даже сальто делает!

– Делает, но только в специально созданных условиях эксперимента. Андроиды не могут мгновенно реагировать на неожиданные препятствия или спонтанные изменения вокруг. Например, такой робот не успеет поймать падающее со стола яблоко и, скорее всего, врежется в человека, который внезапно проедет прямо перед ним на самокате.

– Но почему, дядя Кузя? Ведь у него уже есть искусственный интеллект, то есть мозги!

– Искусственный интеллект работает не так, как человеческий мозг, Чевостик.

– А как?

– Сейчас расскажу, но для этого нам нужно снова отправиться в прошлое. Настраиваю времяскок. Англия, поместье графа Лавлейса, XIX век.

– Что за чудесный сад, дядя Кузя?

– Это замечательное место, Чевостик, поместье мужа нашей героини – Ады Лавлейс, первой женщины-программиста.

– Женщина-программист, которая жила двести лет назад? Вот это да!

– Как ты помнишь, инженеры с древности работали над тем, чтобы создать самодвижущиеся механизмы. В XIX веке существовало уже много машин и станков, которые двигались благодаря пару или электричеству, выполняли механическую работу и помогали людям. Это, к примеру, ткацкие или стеклодувные станки. Но они не могли работать по программе, то есть выполнять задание человека самостоятельно, шаг за шагом. Как думаешь почему?

Станок
Машина, которая используется для обработки материалов или для изготовления чего-либо, например на фабрике или заводе.

– Для этого нужно услышать или прочитать задание, запомнить и потом уже выполнять… А у станка ведь нет ни ушей, ни мозга, ни памяти…

– Верно, Чевостик. Перед учёными стояла задача создать искусственный мозг и память, в которую можно поместить программу – последовательность шагов. Эта последовательность должна была быть очень точной, без погрешностей. Учёные XIX века задались вопросом: какая наука самая точная?

– Конечно математика!

– Верно, Чевостик! В математике всё логично: если ты сложишь два и два, то всегда, при любых обстоятельствах, в любой точке планеты и в любое время получишь четыре. Учёные решили взять математику за основу программирования и научить первые машины считать и производить сложные вычисления.

– Так они создали искусственный интеллект?

– Нет, но они создали прапрапрапрадедушку искусственного интеллекта, который называется «алгоритм», для механических вычислительных машин – прапрапрапрабабушек современных ноутбуков. Современный искусственный интеллект – очень сложная программа, по которой работает компьютер. И мы сейчас увидим миссис Лавлейс – она сильно помогла в составлении первой такой программы.

Алгоритм
Точный набор инструкций, которые компьютер должен выполнить, чтобы решить ту или иную задачу.

– Какая молодец!

– И друзья у неё молодцы. В их числе был английский изобретатель и математик Чарльз Бэббидж, которого можно считать одним из пионеров информатики. В 1822 году Бэббидж представил миру экспериментальную модель малой разностной машины. Она умела считать гораздо быстрее человека, используя при этом огромные числа. И никогда не ошибалась. Вот для неё-то и помогала делать программу Ада!

– Смотри, дядя Кузя, Ада сидит на скамейке в конце аллеи и перебирает какие-то бумаги! Вот бы посмотреть, что там написано!

– Давай подойдём и посмотрим. Вижу, под рисунком написано: «Чертёж большой разностной машины».

БОЛЬШАЯ РАЗНОСТНАЯ МАШИНА

– Так вот как выглядела прапрапрабабушка моего ноутбука!

– Ада рассматривает устройство машины, для которой писала программу. Машина выдавала точные вычисления, потому что чётко следовала шагам-указаниям этой программы.

– А что она считала?

– Её вычисления пригодились бы в строительстве и навигации, то есть с помощью этих расчётов строители возводили бы крепкие дома, а моряки – вычерчивали на карте верный путь. Астрономы с её помощью могли бы вычислить сложные пути движения планет. К сожалению, дальше модели дело не пошло, большая разностная машина так и не была построена, но алгоритмы Ады Лавлейс пригодились следующим поколениям программистов.

– Алгоритм и программа – это одно и то же?

– Да, Чевостик, это последовательность простых шагов: задание и объяснение, как его выполнить. Компьютер-носитель + программа – примерно так можно представить «мозг» того самого робота-андроида, универсального думающего помощника, о котором ты мечтаешь. В основе его работы лежало бы то же, что и в основе вычислительной машины Бэббиджа, – математика. Только вычисления он производил бы гораздо быстрее.

– Почему же Бэббидж не поместил свою машину в голову какого-нибудь механизма? Вот и получился бы умный робот!

– Программы Бэббиджа и Лавлейс были слишком просты для этого. Давай-ка переместимся на сто тридцать лет вперёд, ты сам всё поймёшь! Настраиваю времяскок. Англия, 1940-е годы, поместье Блетчли-парк.

Задание
Если бы у тебя дома или в школе был персональный робот-андроид, в чём бы он помогал? Составь список дел, которые ему можно поручить!

Почему робот не ведёт себя как человек. Искусственный мозг против человеческого

– Какая огромная машина, она закрывает всю стену в зале! И как у неё много разных проводов и лампочек. А кто эти люди, которые не сводят с неё глаз, переключают рычажки и что-то записывают?

– Эта группа учёных – главные шифровальщики Великобритании. Во время Второй мировой войны англичане работали здесь, в поместье Блетчли-парк, над расшифровкой сложнейшего кода нацистов, на котором были записаны их секретные приказы и донесения. Возглавлял британскую группу математик Алан Тьюринг, который создал эту машину-декодер. Видишь, он что-то объясняет своей группе.

– Им удалось вскрыть немецкий код?

– Да, Чевостик, и это был огромный прорыв в области прикладных вычислений и компьютерных программ. Идеи Тьюринга пригодились и после войны: по его проекту был создан один из первых в мире компьютеров с записанной в памяти программой.

ЭВМ
Электронно-вычислительные машины – автоматические устройства для сложных вычислений и обработки информации.

– И он был таким же большим?

– Ещё больше, Чевостик. Первые ЭВМ – электронно-вычислительные машины – занимали целые здания. На них работали в научных лабораториях, в институтах. Их программы были уже гораздо сложнее, чем программы Ады Лавлейс, но всё же не такие сложные, как программы внутри твоего смартфона, например.

– Когда же появились маленькие настольные компьютеры?

– Эра домашних компьютеров началась в 1980-х годах, когда учёные придумали, как уменьшить мозг компьютера – процессор. Они изобрели микропроцессоры. Это и другие достижения науки позволили сделать компьютеры небольшими, настольными.

Процессор
Устройство в компьютере, отвечающее за обработку информации.

– И что же умел делать первый домашний компьютер, дядя Кузя?

– По сравнению с твоим смартфоном – не так уж много, Чевостик. Он мог хранить несколько страниц текста или одну, очень размытую фотографию – его память составляла всего шестьдесят четыре килобайта. Объём памяти стандартного смартфона сегодня в сто тысяч раз больше. Зато первый компьютер очень быстро считал и анализировал данные по формулам.

– А как учёные объясняют компьютерам, какие программы им нужно выполнять? Ведь у компьютера нет ни глаз, ни ушей…

Pulsuz fraqment bitdi.