Подход к искусственному интеллекту Алана Тьюринга: Энигма


В предыдущей статье цикла, посвященной начальному этапу биографии Алана Тьюринга, мы остановились на 1935 году, который был знаменателен для ученого тем, что именно тогда, после окончания Королевского колледжа Кембриджа, он впервые сформулировал концепцию "машины Тьюринга", основные принципы работы которой в наиболее простой и популярной форме излагались ранее . Профессионально прокомментировал эту тему и Борис Смилга на нашем форуме. К его сообщению можно добавить только то, что изначально чисто теоретическая модель машины Тьюринга была неоднократно реализована на практике, и любой желающий может с ней пообщаться.

Тьюринг, 1935Нельзя сказать, что идея "мыслящей" машины была абсолютно новой в 30-х годах двадцатого века. Достаточно вспомнить Раймонда Луллия, который еще в 1272 году предложил создать устройство, способное произвести все возможные знания, составляя слова случайным образом. Другой работой Луллия было логическое доказательство истинности христианства - задача того же масштаба и той же степени невыполнимости. Позднее, в 1726 году, эта идея Луллия была высмеяна Джонатаном Свифтом в его "Путешествии Гулливера", где была описана попытка сумасшедшего профессора привести в действие усилиями сорока студентов "машину размером 20 футов в каждом измерении", которая должна была произвести все знания о мире, складывая слова всех языков, написанные на обрывках бумажной ленты.

Машина Тьюринга тоже должна была оперировать с бумажной лентой. Но все же одна машина Тьюринга представляется достаточно примитивным устройством, и в "мире Тьюринга" возникает "Всемирная Машина", способная читать записи всех остальных машин, которые являются моделями скорее рефлексов, чем интеллекта. "Всемирная Машина" и есть то, что, в принципе, может собрать все возможные знания о мире Тьюринга. Отметим еще одну аналогию с механизмом Луллия - логическое обоснование Бога, как всеведущего существа. Всемирная Машина должна была являться своеобразным всеведущим и почти всемогущим Богом в мире Тьюринга.

Тьюринг, 1939Собственно, сам термин "компьютер" (computer) до Тьюринга означал человека, который выполняет вычисления. Впервые его применительно к техническому устройству использовал именно Тьюринг в 1936 году: "Таким образом, можно сказать, что специализированная машина может выполнять вычислительную работу (computing), если бумажная лента содержит соответствующие инструкции и правила".

Однако самым главным в работе Тьюринга было определение интеллекта именно через его способность к самообучению. Сейчас это кажется очевидным. Но из наблюдения за поведением человека отнюдь не следует, что способность к самообучению является неотъемлемой частью сознания. Вспомните такие принципы, как "оставаться верным себе в любых обстоятельствах", "оставаться самим собой". Похоже, что если не большинство, то по крайней мере значительная часть "человеческих существ" не являются носителями интеллекта, по крайней мере, в части его неотъемлемой возможности к самосовершенствованию. Что, впрочем, не лишает их права оставаться "человеческими существами". Можно предположить, что упомянутая функция человеческого сознания должна присутствовать по крайней мере в детстве. А вот потом взгляды на ее необходимость и на то, является ли она положительной чертой человеческого характера, разделяются. Но Тьюринг из всех проявлений многогранного процесса (и одновременно - явления), каковым является человеческое сознание, выделил именно "самообучаемость" как основное характеристическое свойство.

ТьюрингВ науке не обязательно решить задачу, иногда именно постановка задачи является самым главным, так как это определяет направление развития на многие годы, в то время как результат, обладая законченной ценностью, уже не несет в себе возможности к развитию. Существует небезосновательное мнение о том, что человек способен привыкнуть и приспособиться к любым условиям жизни. Если физические условия меняются на протяжении одной жизни незначительно, то информационная среда, а следовательно, и правила игры и свойственные им "выигрышные стратегии" гораздо более изменчивы. Те из них, которые были признаны общественным мнением безусловно правильными в период детства и воспитания конкретного человека, всего лишь через несколько десятилетий могут оказаться совершенно бесперспективными, что находится в явном противоречии с необходимостью выживания. Или выживание не является такой уж необходимостью? Ответ на этот вопрос многое бы прояснил в решении конкретных жизненных ситуаций и особенно классической проблемы "отцов и детей", но, боюсь, единого мнения здесь сформировать не удастся. Каждый принимает решение о степени своей возможной адаптации сам. И каждый прав, но только для себя, какое бы он решение ни принял. Скорее всего, речь идет о неизбежной реализации предопределенной схемы поведения, заложенной генетически и функционирующей в соответствии с биологическим отсчетом времени на протяжении развития индивидуума, либо о "жестком ядре" личности и изменчивой, адаптирующейся внешней оболочке, причем граница между первым и вторым опять-таки определена генетическими особенностями на "аппаратном" уровне.

Но для Тьюринга, самостоятельно изучавшего квантовую физику и теорию относительности еще в школе, этот вопрос был решен однозначно. Он спроецировал на машину свое собственное отношение к миру, а принципы обработки информации, заложенные в нее, несомненно являются результатом интроспекции. То есть машина Тьюринга - это, прежде всего, модель самого Тьюринга, своеобразный "памятник нерукотворный" собственному интеллекту. Иными словами - особенности мировосприятия Тьюринга наиболее точным образом представляются его машиной.

Подтверждением этому является странное ощущение, остающееся от чтения статей и записей Тьюринга. Текст очень конкретен и целеустремлен. Каждое слово выполняет свою роль однозначно. Поэтому в этой статье вы почти не найдете цитат из оригинальных работ Тьюринга. Фразы настолько функциональны и на своем месте, что, будучи вырваны из контекста, либо теряют смысл, либо становятся никому не интересными общими местами и очевидными утверждениями.

Наилучшее практическое применение конструктивизм и практицизм Тьюринга, совмещенные со способностью к глубокому абстрактному мышлению, нашли в криптологии.

"Бомба" для "Энигмы"

В 1939 году, после начала второй мировой войны, Тьюринг был приглашен для работы, а точнее - службы в Британской школе кодов и шифров, расположенной в Блечли Парк (Bletchley Park) в Оксфордшире. Тьюринг согласился легко и быстро. Дело здесь было не столько в патриотизме или наследственной готовности служить империи. Служба в Блечли гарантировала "бронь" от других, менее привлекательных, видов выполнения патриотического долга. Тьюрингу было 27, он был молод, здоров, с отличной спортивной подготовкой. Классический пример "джентльмена-спортсмена" - если не учитывать занятий математикой и нетрадиционной сексуальной ориентации. Но это не было главным. Его, в первую очередь, привлекла сама задача взлома немецких военных кодов. Интеллектуальное противоборство - своего рода игра. Шахматы и другие абстрактные игры с реальным противником всегда привлекали его, хотя в своих занятиях спортом он избегал коллективных игр, отдавая предпочтение бегу, гребле и езде на велосипеде. Задача, стоявшая перед "школой", а на самом деле - военной секретной лабораторией, входившей в ведомство Британской Intelligence Service, касалась, в первую очередь, конкретной разновидности криптограмм, создаваемых при помощи "Энигмы" - специального электромеханического устройства, применявшегося в германской авиации и, особенно, военно-морском флоте для шифровки радиограмм.

ЭнигмаАзарт добавляло сознание того, что в этих "шахматах" роли фигур и пешек выполняли бомбардировщики Люфтваффе и немецкие подводные лодки, начинавшие позиционную войну в Атлантике, с одной стороны, и королевские ВВС и конвои союзников - с другой. Война на интеллектуальном поле шла по всем правилам, с поочередным нанесением ударов, обманными маневрами и ловушками, требующими для своего раскрытия самого бесценного - времени. Не нужно объяснять, что "читаемость" радиограмм противника во многом определяла успех боевых действий - особенно в воздухе и на море. За научным приоритетом стояли человеческие жизни.

Особенность немецкой системы шифрования при помощи "Энигмы" заключалась в том, что даже обладание образцом самой машины не обеспечивало расшифровки. Основным узлом "Энигмы" являлся набор барабанов, образующих огромное количество возможных комбинаций, что давало немецким специалистам возможность длительное время считать такой метод кодирования принципиально не поддающимся расшифровке даже при захвате самого устройства или восстановлении его из обломков на месте падения сбитых самолетов.

БомбаТьюринг испытывал небывалый эмоциональный подъем и удовлетворение от напряженной работы ума. Совместно со своими коллегами, среди которых было много талантливых ученых, он разрабатывает "Бомбу" (the Bombe) которая позволяет уже с середины 1940 года расшифровывать все кодированные сообщения Люфтваффе. Более сложный вариант "Энигмы", применявшийся в немецком военно-морском флоте, сопротивлялся дольше. Но с весны 1941-го и все шифровки, передававшиеся немецким подводным лодкам, стали "читаемыми" в Блечли. Помогло этому то, что 9 мая 1941-го три британских эсминца атаковали и заставили сдаться немецкую U-110. При этом "Энигма" и книги кодов были захвачены абордажной командой.

ДелайлаПрошло около года, прежде чем немцы поняли, что причиной провала многих операций является расшифровка "принципиально не читаемых" радиограмм. С 1 февраля 1942-го на "Энигмах" устанавливается четвертый барабан, на порядки увеличивающий количество возможных комбинаций. Но 30 октября 1942 года пять британских эсминцев в Средиземном море повреждают и захватывают U-559. При попытке обнаружить "Энигму" с четырьмя роторами на быстро погружающейся поврежденной лодке погибло два английских моряка. Однако англичане успели найти новую книгу кодов, которая и дала недостающие ключи. На этот раз Тьюринг не был непосредственно занят в очередном раунде "войны мозгов". С задачей успешно справились его ученики и коллеги, но на это потребовалось еще два месяца. В общей сложности союзники не имели возможности расшифровывать немецкие коды одиннадцать месяцев.

Тьюринг являлся руководителем группы, работавшей с "Энигмой" до 1943-го, и оставался главным консультантом позднее, хотя уже с ноября 1942-го и до марта 1943-го он находится в США, консультируя американских специалистов по вопросам декодирования. Его консультации и непосредственное участие в работе американских коллег в Дейтоне (Огайо) позволили наладить американцам производство "Бомб", аналогичных созданным в Блечли. В американских источниках этот период в его деятельности почти не отражен. Это вполне естественно, так как американцы создали свой миф о том, что именно их усилиями были раскрыты шифры "Энигмы". Факты драматической игры оставались секретными до 1996-го, хотя на этот сюжет написано несколько книг, поставлены пьеса и несколько кино- и телефильмов. В американском изложении во главу угла ставился не поединок умов, а крепкие американские парни, которым удалось захватить немецкую субмарину U-571 с секретным оборудованием, что нашло свое отражение в не очень достоверной экранизации. На самом деле, U-571, потопившая советский транспорт "Мария Ульянова" и несколько судов союзников, была сама потоплена австралийским самолетом в 1944-м вместе с кодами и "Энигмой". Позднее, в 1946 году, описывая роль американцев в декодировании, Тьюринг отметил, что они первоочередное значение придавали не творческой мысли, а механизации.

Однако в Англии роль Тьюринга была оценена по достоинству. О его работе был осведомлен сам Черчилль, и в 1945 году Тьюринг был награжден Орденом Британской Империи (O.B.E.) "за жизненно важный вклад в военные усилия".

КолоссУже начиная с августа 1944 года он ведет работу с первыми электронными устройствами. Еще в "Бомбах" для повышения быстродействия кроме электромеханических реле применялись ключи на электронных лампах. Более совершенная машина "Колосс" (The Colossus) работа над которой началась в Блечли в 1943-м, состояла уже из тысяч электронных ламп и по своим размерам соответствовала названию. Электронным был и один из первых "скремблеров" - "Делайла" (Delilah) - устройство для кодирования голосовых сообщений. Эта работа проводилась отделом MI6 британской Intelligence Service на базе в Хенслоп Парк (Hanslope Park) в Букингемшире. Но больше всего Тьюринга привлекало в ней то, что новая элементная база открывала реальную возможность для создания Всемирной Машины.

Тьюринг, 1946Говоря о послевоенном периоде, интересно отметить, что хотя Тьюринг не мог не знать о работах Норберта Винера и даже некоторые преподаватели (например, Бертран Рассел) являлись их общими знакомыми, причем Тьюринг работал несколько лет в США, а Винер часто бывал в Англии - они никогда не встречались и не ссылались друг на друга в своих работах. Вероятно, отторжение двух людей, сделавших наибольший вклад в развитие кибернетики и теорию вычислительных машин, было взаимным. Дело здесь скорее не в личной неприязни, а в том, что философские взгляды и системы мировоззрения этих двух гениальных ученых принципиально отличались. Рассеянный профессор из Кембриджа (штат Массачусетс), полностью закрывшийся от окружающей реальности в мире математических абстракций и защищенный оболочкой своей семьи - в первую очередь, любящей и заботливой женой, - не мог принять мир таким, каким он его видел. А математик из английского Кембриджа, не чуждый самым абстрактным построениям, оставался с этим миром один на один и вынужден был искать в нем радость и удовлетворение, наблюдая за природой и общаясь со своими "друзьями", разделяющими его гомосексуальные наклонности. Да и задачу перед собой он ставил гораздо более конкретную, непрерывно продолжая работу над концепцией Всемирной Машины.

Сохранилось свидетельство того, как в Нью-Йорке в кафе Белловских лабораторий однажды в 1943-м на фоне тихого гула невнятных разговоров хорошо воспитанных сотрудников, мечтающих о повышении, неожиданно громко раздался высокий голос Тьюринга: "Нет, меня не интересует создание мощного разума. Все что меня интересует - это создание заурядного ума, что-то вроде президента Американской телефонной и телеграфной компании (ATT)".

Реализм Тьюринга не мог разрешить скрытого конфликта, а энтузиазм и переоценка возможностей только отодвигали его развязку. Принятие и познание мира во всей его прекрасной и страшной реальности, символизированное яблоком познания из библейского мифа, было неизбежно. Но об этом в следующей статье цикла - "Яблоко Тьюринга".

Библиография работ о Тьюринге очень обширна, поэтому приводятся ссылки только на наиболее исчерпывающие исследования, использованные нами при подготовке материала:

  1. Alan Turing - Home Page by Andrew Hodges
  2. The Alan Turing and Computer History / Philosophy Book Page
  3. Biography of Alan Turing (1912-1954)
  4. Biographical Notes
  5. Tom Sullivan's Essay File
  6. Collection record of Turing's papers at Kings College, Cambridge
  7. Biographical entry in the FOLDOC




Сайт "Искусственный интеллект" - программирование ИИ от разработчика: общение, статьи, ссылки.

Copyright "OBRAZEC.RU", 2002-2017. Последние изменения внесены October 31 2010 11:36:56.
С предложениями и замечаниями обращайтесь на форум.



         Дата предыдущего изменения 13 февраля 2007 года.