Знакомьтесь - роботы ! - И Артоболевский

Вы, наверное, пробовали заглядывать внуирь телевизора, туда, где расположены все его коммуникации.

Сотни проводов и проволочек в самых различных сочетаниях и переплетениях соединяют десятки электронных ламп и сотни других элементов, образуя сложнейшую перепутаницу, в которой неопытный взгляд не может обнаружить никакой закономерности, никакого смысла.

А теперь представьте себе, что размеры ящика, в котором помещается прибор, в десятки раз уменьшены, число его элементов вместо нескольких сотен штук достигает десятков миллиардов, количество проводов, проволочек и паек исчисляется тысячами миллиардов; причем все они окрашены в одинаковый цвет и разглядеть их можно только через микроскоп. Добавьте к этому, что никто вам не может точно сказать, с чем вы имеете дело: с телевизором, с вычислительным автоматом, с генератором идей и изобретений или с прибором для сочинения стихов или заявлений.

Учтите также, что ни в одной книжке (даже из числа тех, в которых, как дважды два - четыре, ясно доказано, что машина умнее человека) вы не найдете самого слабого намека на монтажную схему этого устройства (не говоря уже о том, что ни один владелец, как бы хорошо он к вам ни относился, ни за что не позволит вам его вскрыть из чистого любопытства).

Вот, примерно, те трудности, что возникают перед учеными, изучающими мозг человека, его нервную систему.

Не тонкий череп, а глухая стена противостоит каждой попытке продвинуться вперед. А если удается с превеликими трудами попытка на каком-то участке пробиться сквозь нее, то за этой стеной оказывается совсем небольшое свободное пространство, а за ним еще более глухая стена. Вот почему дело так медленно движется вперед!

Но движется! Одним из действенных инструментов этого продвижения являются эвристические методы.

В их основе - глубокое изучение внешних проявлений интеллектуальной деятельности человека, наблюдение за тем, как он решает те или иные задачи, какие общие закономерности при этом действуют, попытки описать, пусть приблизительно, грубо, эти закономерности, применить их для решения самых простых задач, включающих самые элементарные интеллектуальные процедуры.

До понимания и тем более моделирования более сложных механизмов дело пока не дошло. Современная эвристика не говорит ни слова о постановке разумных целей и задач, о мотивах и движущих силах тех или иных действий и движений. Считается, что на одном из высших уровней смутные намерения, нечетко очерченные пожелания, вроде такого: "Что бы такое нужное мне сейчас сделать?" - превращаются (непонятно как!)

в четко сформулированную задачу: "Надо взять заготовку, установить ее на станок, включить станок и т. д. и т. п.". А кроме того, считаются заданными все необходимые условия ее решения. Этих условий много, они все разные и определяются тем, насколько хорошо или плохо организована среда, в пределах которой задача должна быть решена, какие дополнительные действия и движения надо совершить, прежде чем перейти к ее непосредственному решению, и как их совершить наилучшим, как говорят, оптимальным образом.

ОПТИМИЗАЦИЯ

Некогда жареные пирожки продавались в булочных.

Там они горячими хранились в большом металлическом оцинкованном ящике. Пять копеек пара пирожков - такова была цена невыразимого наслаждения. Но, как известно, счастье никогда не бывает полным, даже если вам ужасно повезло и вы стали обладателем пятака.

Целый пятак! Вот повезло так повезло! Зажав его в кулак, вы галопом мчитесь в булочную. Однако по мере приближения к цели возникает и начинает разрастаться проблема выбора. Внутрь вы входите медленным шагом и не спеша становитесь в короткую очередь, которая движется слишком быстро, не оставляя времени для размышлений.

Все дело в том, что в те времена пирожки имелись в широком ассортименте: с мясом и с повидлом, с капустой и с яблоками, с рисом и с творогом. Они были горячие и очень красивые, а главное, у кого бы из друзей ни спросили: "Какой пирожок вкуснее?" - ответ был всегда один и тот же: "Все вкуснее!" А за пять копеек можно получить лишь одну пару.

Конечно, если бы пятаки выдавались по желанию, то все было бы просто; а так, по внешнему виду, по запаху, по тому удовольствию, с каким их едят многочисленные счастливцы, или, наконец, по собственным отрывочным воспоминаниям, сохранившимся с давних пор (неделя, или месяц, или год прошел - не вспомнить!), этого вопроса не решить.

"Какой жадный мальчик! Никак не может расстаться с монетой", раздается сзади брюзжащий голос.

Если бы сзади стоял кто-нибудь из тех, кто любит при каждом случае подавать советы, то он бы сказал:

"Что ты задумался, мальчик? Купи шесть пирожков, по одному пирожку каждого сорта, попробуй их, и все будет ясно!" Откуда ему было знать, что за монетка была зажата в кулаке и при каких обстоятельствах она мальчику досталась. Он ничего этого не знал, и ему очень просто было советовать.

Вот если бы в очереди нашелся кибернетик, то он сразу бы понял, в чем дело. Он бы всем объяснил, что мальчик решает очень сложную задачу задачу оптимизации, выбора наилучшего набора пирожков из множества возможных вариантов, или, как он сказал бы, альтернатив.

Он бы растолковал очереди, что число альтернатив в данном случае зависит от ассортимента пирожков и от того, сколько штук собирается купить мальчик. И, пошевелив губами и прикрыв на минуту глаза, быстро и точно подсчитал бы, что если мальчик собирается купить шесть пирожков, а пирожки продаются шести сортов, то получается больше четырехсот альтернатив.

И даже если мальчик собирается купить всего лишь пару пирожков, то и тогда ему предстоит рассмотреть двадцать один вариант такой покупки.

Отсюда ясно, он бы сказал, что предложение предыдущего оратора - купить сразу шесть пирожков - вроде бы формально является надежным способом нахождения оптимального решения, но поскольку требует полного перебора, то оказывается практически неприемлемым в силу большого числа альтернатив.

Затем он успокоил бы очередь, сказав, что для отыскания оптимальных решений существуют специальные методы математического программирования, и, погладив мальчика по голове (чего обычно мальчики не любят), посоветовал бы ему хорошо учиться и стать кибернетиком. Но, предупредил бы он очередь, применять эти методы можно, только если известна строгая постановка задачи. А строгая постановка включает очень много:

нужно точно знать так называемую целевую функцию, знать набор переменных, по которым строится эта функция, знать ограничения, наложенные на эти переменные. Он лично в качестве набора переменных назначил бы весь ассортимент пирожков. Если бы, скажем, в ящике оказалось в наличии всего лишь два пирожка с повидлом и пусть сколько угодно остальных, то, с его точки зрения, это было бы примером серьезного ограничения, наложенного на одну из переменных. Ограничения также могли бы возникнуть при нехватке мелких денег, но этот вариант он не рассматривает.

Сложнее всего, ему кажется, обстоит дело с формированием целевой функции, которая должна строго оговаривать, как мальчик оценивает достоинства различных пирожков и зачем хочет их приобрести. К сожалению, он, кибернетик, этого как раз не знает, об этом надо спросить непосредственно мальчика.

Что касается его лично, то он решил эту задачу оптимизации для себя еще до того, как стал кибернетиком. Лично он ест только пирожки с повидлом и уверен, что три пирожка являются для каждого интеллигентного человека оптимальным вариантом (многократно проверенным) в тех случаях, когда целевая функция характеризует желание легко перекусить на ходу.

Если бы в очереди за пирожками стоял кибернетик, то он, вероятно, мог бы рассказать еще много интересного о задачах оптимизации. Но в те годы совершенно не было кибернетиков. А в очереди стоял просто старый брюзга, который, остро завидуя аппетиту и возрасту мальчика, повторил: "Какой жадный! Цепляется за свою монетку!"

Каждый человек по одинаковым правилам решает задачи по алгебре и геометрии, физике и химии, все другие задачи, для решения которых существуют формальные правила, конечно, при условии, что его учили этим правилам и он их хорошо помнит и понимает. Однако задачи, для решения которых есть правила, - это капля в море тех задач, какие приходится решать людям, не имея четких правил и руководств, в том числе задач, связанных с поиском оптимальных решений. Эти задачи каждый человек решает по-своему, руководствуясь своими собственными критериями оптимальности либо критериями, подсказанными ему коллективом, обществом, решает по-человечески, эвристически.

Это означает, что к решению задач привлекаются интуитивные соображения, опирающиеся на предшествующий опыт решения в чем-то сходных задач, на аналогии и не вполне осознанные ассоциации, являющиеся продуктом деятельности механизмов интеллекта, на объективные и субъективные оценки и критерии "затрат" и "выигрышей".