Роджер Пенроуз «Новый ум короля: О компьютерах, мышлении и законах физики»

Может ли компьютер заменить человека? Способна ли машина чувствовать, любить, осознавать себя? Насколько реально создать сильный искусственный интеллект? Книга Роджера Пенроуза убедительно доказывает, что ответ на эти вопросы – отрицательный. Выдающийся физик и математик Роджер Пенроуз отправляет нас в путешествие по миру открытий человеческого гения. Автор книги, понятной даже школьнику, показывает нам этапы построения современной картины мира и белые пятна на этой картине. Понимание физических основ феномена сознания, по мнению Р. Пенроуза, поможет восполнить недостающие звенья в общей картине мира.

«Более разумные вычислительные машины могут помочь решить некоторые проблемы современного мира» [1, С. 12].

Для чего написана эта книга

Приглашая нас в путешествие в мир открытий математики и физики, Р. Пенроуз предупреждает: «Но это не просто обзор научных достижений. Я еще и пытаюсь указать на целый ряд принципиальных трудностей, которые стоят перед наукой на ее пути к конечной цели. В частности, я утверждаю, что явление сознания не может быть описано в рамках современной физической теории» [2]. Автор делает акцент на проблеме понимания, которая тесно связана с проблемой описания сознания человека. Приводя в пример теоремы Геделя и Гудстейна, Р. Пенроуз предлагает читателю самому убедиться, что ни понимание, ни сознание невозможно описать известными в математике и физике способами.

Как отличить компьютер от человека

Чтобы ответить на вопрос, мыслит ли машина, Р. Пенроуз становится настоящим философом. Он ставит чисто философские вопросы:

• Что означает думать, чувствовать, осознавать?
• Что такое разум и зависит ли он от биологических структур человека?
• Можно ли разум описать законами физики?
• Что есть законы физики?

Ответы на эти вопросы автор предлагает искать в совершенно разных областях научного знания: от математики и квантовой механики до космологии, психологии и физиологии.

Как проверить, может ли машина вести себя подобно человеку? А. Тьюринг предложил специальный тест, в котором участвуют: человек, задающий вопросы, и скрытые от этого человека компьютер и человек, отвечающие на них. Многие исследователи считают, что если спрашивающий не отличит ответы компьютера от ответов человека – значит, компьютер мыслит подобно человеку. Однако при этом непонятно, осознает ли компьютер предлагаемые вопросы или его действия – всего лишь удачная имитация мышления?

Исследования искусственного интеллекта

«Область науки, получившая, может быть, не слишком удачное название «искусственный интеллект», неискушенному читателю обычно представляется сферой исследований, основной целью которых является создание устройств, имитирующих человека во всей полноте его деятельности. На самом деле специалисты, работающие в этой области, преследуют гораздо более скромную цель – выявить принципиальные механизмы, лежащие в основе человеческой деятельности, чтобы применить их при решении конкретных научно-технических задач» [3, С. 5].

Первую остановку путешествия в мир науки Р. Пенроуз делает в области искусственного интеллекта. Здесь мы знакомимся с наиболее яркими достижениями и возможностями их использования:

• в робототехнике;
• в экспертных системах;
• в психологии.

Автор описывает наиболее впечатляющие достижения. Например, черепашка Грэя В. Уолтера, способная самостоятельно подключаться к розетке, когда заканчивался заряд батареи, и затем продолжать передвигаться. Компьютер-психотерапевт, имитирующий беседу с пациентом. Шахматные компьютеры, обыгрывающие гроссмейстеров.

Можно смоделировать на компьютере ситуации получения удовольствия или боли, но эти ситуации не будут равнозначны осознанию человеком этих ощущений. Далеко не все действия человек осознает. На его реакции может влиять множество трудно учитываемых факторов.

В книге описан мысленный эксперимент Серла, с которым связана проблема понимания. Автор показывает, как без знания китайского языка можно по инструкции давать правильные ответы по-китайски. Отсюда следует, что выполнение алгоритма любой сложности само по себе не вызывает понимание в человеческом смысле.

Как работает компьютер

«В сущности, все современные общеупотребительные компьютеры — это универсальные машины Тьюринга» [2].

Чтобы неискушенный читатель понял принципы работы любого компьютера, Р. Пенроуз знакомит нас с понятием алгоритма и историей появления этого понятия. В качестве примера он приводит алгоритм Евклида, который был известен уже в античные времена. На этом примере мы убеждаемся, что алгоритм – это логическая последовательность действий и условий их выполнения.

Раскрывая понятие алгоритма, автор показывает, какие процессы вообще подлежат алгоритмизации. Затем он знакомит нас с концепцией Алана Тьюринга, которая легла в основу изобретения компьютера. Эта концепция получила название «машины Тьюринга».

Машина записывает данные с помощью двоичной системы. При этом каждая запись состоит из чередующихся в определенной последовательности нулей и единиц. Таким образом можно записать любое число и любой текст. В универсальной машине Тьюринга на основе двоичной системы записываются также команды, которые управляют действиями машины.

Путешествие в страну Тор’Блед-Нам

Сказочная страна, в которой мы оказались – множество Мандельброта. В этой стране живут комплексные числа, которые Р. Пенроуз называет одним из чудес математики. Без комплексных чисел немыслима квантовая механика. Чтобы объяснить нам, что собой представляют комплексные числа, автор знакомит нас сначала с системой действительных чисел. Вводит нас в проблему вычислимости и невычислимости в математике. Он показывает, как связаны действительные и мнимые числа и как образуются комплексные числа. Мы убеждаемся в волшебных свойствах комплексных чисел. Теперь мы сможем разобраться, как строится множество Мандельброта.

Р. Пенроуз рассматривает проблему реальности математических объектов. Он приходит к выводу, что в математике происходят открытия, а не изобретения. Множество Мандельброта – яркий пример такого открытия. «Подобно горе Эверест, множество Мандельброта просто-напросто уже существовало «там вовне»!» [2].

Интуиция и истина

«…связанные с понятием алгоритма объекты составляют очень узкую и ограниченную часть математики» [2].

В четвертой главе своей книги Р. Пенроуз показывает красоту и возможности неалгоритмической математики. Он здесь ищет решения философских проблем:

• Что такое истина.
• Как формируются наши представления о правильности и справедливости.
• Мыслим ли мы в соответствии с каким-либо алгоритмом при принятии решений.
• Возможно ли угадывать истину на основе интуиции, проницательности.

Для простоты автор рассматривает проблемы математической истины. Он пишет о великих открытиях в этой области, сделанных в ХХ столетии. К таким открытиям относятся парадокс Бертрана Рассела и теорема Геделя. Гедель ввел понятие неразрешимости в математике. Р. Пенроуз подчеркивает, что выводы Геделя «дают нам возможность, воспользовавшись интуицией, выходить за пределы любой рассматриваемой формализованной математической системы» [2].

Автор рассматривает плодотворность принципов рефлексии для выхода за рамки любой формальной системы, которые позволяют «получить новые, основанные на интуитивных догадках, представления, которые ранее казались недостижимыми» [2].

Р. Пенроуз знакомит нас с тремя основными течениями в математике: платонизмом, формализмом и интуиционизмом. Себя он причисляет к платонистам. Автор считает, что «абсолютность математической истины и платонистское существование математических понятий, по существу, тождественны» [2].

Мир классической физики

«…мы еще не знаем физику настолько, чтобы (даже в принципе) иметь возможность адекватно использовать ее язык для описания работы человеческого мозга» [2].

На этой станции в нашем путешествии мы попадаем в мир физических законов. Р. Пенроуз убеждает нас, что нам необходимы эти знания для понимания роли, которую сознание играет в природе, какое место оно должно занимать в общей картине мира.

Автор показывает нам развитие теоретической мысли физиков до появления квантовой механики и роль квантовой механики в прогрессе технологии и понимании процессов мышления. Особое значение для понимания работы мозга имеет электромагнитная теория Д. Максвелла. Эта теория первая обнаружила отклонения от динамики Ньютона.

Мы погружаемся в проблемы вычислимости и невычислимости. Эти проблемы имеют отношение к решению вопросов об алгоритмизации физических процессов.

Р. Пенроуз приводит свою классификацию физических теорий [2]:

1. ПРЕВОСХОДНАЯ
2. ПОЛЕЗНАЯ
3. ПРОБНАЯ

Примером превосходной теории автор считает Евклидову геометрию. Он относит ее, вопреки привычным представлениям, к физике как теории физического пространства и геометрии твердых тел. Превосходными являются обе теории относительности Эйнштейна, квантовая электродинамика. Все эти теории внесли изменения в представления об окружающем нас мире.

Квантовая теория и физический мир

«Не исключено, что наш разум есть не просто элемент в игре так называемых «объектов» классической структуры, а скорее представляет собой качество, сущность которого коренится в необычных и удивительных особенностях физических законов, управляющих нашим миром» [2].

Р. Пенроуз называет квантовую теорию «самой точной и загадочной из физических теорий» [2]. Квантовая теория родилась тогда, когда классическая физика показала свою несостоятельность для объяснения многих явлений, наблюдаемых экспериментаторами.

Автор сравнивает возможности в построении реальной картины мира классической и квантовой теорий. Для понимания реальной картины мира философам нужна квантовая теория. Без квантовой теории невозможно объяснить, как работает наше сознание и мышление. С этим утверждением согласуются исследования Карла Прибрама. Он пришел к выводу, что мозг работает в соответствии с голографическим принципом и создал голографическую модель мозга [4].

Р. Пенроуз задается вопросом: может ли сознание экспериментатора влиять на процесс измерения? Ответ нужно искать в квантовой теории.

Автор показывает нам роль уравнения Шредингера для точного описания квантовых состояний. Мы узнаем об экспериментах, демонстрирующих нелокальность квантовой физики.

Р. Пенроуз делает вывод, что для построения реальной картины мира нужна и классическая физика, и квантовая механика.

Время, сознание и космология

Как мы ощущаем время? Оказывается, время в физической теории совершенно не соответствует нашим ощущениям. В классической физике прошлое и будущее равноправны. Для нас – прошлое определено, а будущее вероятно. Второе начало термодинамики проливает свет на асимметрию времени. Чтобы понять второе начало термодинамики, мы попадаем в сказочный мир, в котором время может течь в прошлое. Там разбитый стакан с водой восстанавливается, наполняется водой и запрыгивает обратно на стол, с которого упал. В нашем мире ничего подобного не происходит. Причина этого – в энтропии (мера неупорядоченности системы). Возрастанием энтропии объясняется асимметрия времени.

Источником низкоэнтропийной энергии, поддерживающей жизнь на Земле, является Солнце. Дальнейший поиск источника низкой энтропии приводит нас к процессам зарождения Вселенной и теории Большого взрыва. Оказывается, никакого взрыва не было. Вселенная образовалась из горячего протошара.

Автор приходит к выводу, что по мере развития квантовой механики должна появиться «квантовая теория самой структуры пространства и времени» [2].

В поисках сознания и моделей мышления

«…сознание, в сущности, есть способность «видеть» непреложную истину; и что оно может представлять собой своеобразный контакт с миром идеальных математических идей Платона» [2].

Как связано строение мозга с нашими мыслями, чувствами? Где находится наше сознание? Р. Пенроуз рассказывает нам, как ученые искали ответы на эти вопросы. Автор объясняет, чем отличается работа нашего мозга от работы вычислительной машины. Он рассматривает различные концепции влияния сознания на работу мозга, как проявляется наше сознание при различных состояниях мозга. Р. Пенроуз приходит к выводу, что наших знаний недостаточно, чтобы адекватно описать мыслительные процессы.

Что такое математическая интуиция? Можно ли работу интуиции представить в виде алгоритмов? Дело в том, что в творческом мышлении участвуют как осознаваемые человеком процессы, так и неосознаваемые [5]. Результат работы неосознаваемых процессов выходит на сознание, когда человек отстраняется от решаемой задачи. Это часто происходит во сне, на прогулке, во время занятий хобби. Р. Пенроуз приводит пример известного математика Анри Пуанкаре, как решение проблемы пришло ему, когда он садился в автобус и о проблеме забыл.

Интеллект непосредственно связан с сознанием. Работу сознания мы не можем представить в виде алгоритмов, поэтому невозможно алгоритмически смоделировать интеллект. Неалгоритмизируемая природа сознания и мышления лишает нас возможности создать искусственный интеллект, обладающий такими же способностями, что и интеллект человека.

«Становление ноосферы в значительной мере будет зависеть от углубления гуманистической составляющей информационного пространства – от того, насколько всё оно пронизано человеколюбием, подлинной любовью к людям» [6].

Книга Р. Пенроуза начинается прологом – фантастической ситуацией запуска сверхмощного компьютера Ультроника в какой-то маленькой стране. Президент этой страны надеется, что всемогущий искусственный разум освободит его от принятия решений по управлению государством. Автор показывает раболепие публики перед новым всезнающим компьютером. Никто не решается задать вопрос уникальному машинному интеллекту, наверняка превосходящему возможности человеческого ума. Лишь мальчик – сын главного технолога проекта – поднимает руку. Только в эпилоге мальчик задает Ультронику «человечный» вопрос: «Себя чувствуешь?». Ультроник терпит поражение перед человеческим разумом: машина не понимает вопроса.

После пролога, в котором показано преклонение людей перед всемогущей техникой, Р. Пенроуз отправляет нас в путешествие по достижениям человеческого гения. Мы наблюдаем этапы развития разных отраслей науки. Но вместе с достижениями развивается и технократическая парадигма, основанная на потребительских стандартах и аморальных науке и технике. В мальчике Адаме можно увидеть прообраз науки будущего, поставившей проблемы Человека, его сознания, чувств, ценностей во главу угла.

Сегодня мы наблюдаем, как технократическая парадигма ХХ века уходит в прошлое. На первый план выдвигаются гуманитарные проблемы. Человек из средства становится целью прогресса. Идет процесс перехода человека в новое качество: от «человека разумного» к «человеку духовному», ищущему гармонию в отношениях с природой и с окружающими людьми [7]. Книга Р. Пенроуза – гимн человеческому гению, способному не только на великие открытия в познании законов природы, но и в самопознании.

Список использованных источников:

• 1. Уинстон П. Искусственный интеллект. – Москва: Мир, 1980. – 515 с.
• 2. Пенроуз Р. Новый ум короля: О компьютерах, мышлении и законах физики. Электронный ресурс. – Режим доступа: https://www.litmir.me/br/?b=219364&p=1
• 3. Поспелов Д. А. Предисловие редактора перевода // Искусственный интеллект / П. Уинстон. – Москва, 1980. – С. 5-8.
• 4. Талбот М. Голографическая Вселенная: Новая теория реальности = The holographic Universe: The revolutionary Theory of Reality. – Москва: София, 2011. – 384 с.
• 5. Соколовская Т. Б. Взаимодействие осознаваемых и неосознаваемых процессов в творческом мышлении // VI семинар по проблемам методологии и теории творчества. – Симферополь, 1989. – С. 93-95.
• 6. Семенюк Э. П. Глобализация информационного пространства и человечество // Научно-техническая информация. Сер. 1. – 2015. – №1. – С. 1-13.
• 7. Соколовская Т. Б. Сайт библиотеки – инструмент противодействия информационной войне // Всеукраїнська науково-практична конференція-брейнсторминг «Роль бібліотеки у створенні когнітивного ресурсу суспільства знань : технології, освіта, наука». - Харків, 2016. Электронный ресурс. – Режим доступа: http://lib-hduht.kh.ua/Info/Sokolovskaya.pdf

Автор: Татьяна Соколовская, специалист по информатике, программист

Редактор: Редактор: Чекардина Елизавета Юрьевна

Купить в Литрес Купить в OZON Купить в Лабиринте