Естествознание. Базовый уровень. 11 класс - Сергей Титов

Естественно, спрашивающий не видит своих собеседников. Если после любого количества вопросов он не найдёт способа определить, кто из его собеседников человек, а кто – машина, значит, данная машина действительно умеет мыслить.

Создание такой машины – дело будущего, возможно далёкого, но, учитывая современные темпы развития техники, не исключено, что и ближайшего.

Пока мы имеем дело с устройствами, чья работа напоминает интеллектуальную, но всё же, по сути, сводится к сравнениям и вычислениям, хотя и оперирующим огромным объёмом информации и производимым с огромной скоростью. «Думающая» машина обязательно обладает базой данных и базой знаний. В первую заносятся все факты, числа, изображения, звуки и всё прочее, что может иметь хоть какое-то отношение к области деятельности системы. В базе знаний хранятся всевозможные логические, математические и ассоциативные правила и программы, с помощью которых можно оперировать этими фактами. Полученные результаты сравниваются с другими фактами, находящимися в базе данных, или с сигналами, поступающими из внешней среды в ответ на действия, совершённые в результате работы машины. В зависимости от результата запускается новый цикл работы компьютера. Можно ли считать такую деятельность интеллектом?

Рис. 253. Матч Каспаров компьютер

Шахматы и компьютер

Для примера рассмотрим популярную тему, касающуюся шахматных компьютеров. Способен ли шахматный суперкомпьютер обыграть лучшего гроссмейстера? В своё время, находясь в прекрасной спортивной форме, тогдашний чемпион мира Гарри Каспаров (род. 1963) провёл несколько серий матчей с шахматными компьютерами (рис. 253). В 1980-х гг. он легко выигрывал все партии. Но через десять лет чемпион мира впервые проиграл матч компьютеру. Последующие матчи сводились в основном к ничейным результатам. Можно ли на этом основании говорить, что интеллект компьютера превышает или, во всяком случае, равен интеллекту Каспарова? Сомнительно, учитывая, что программа, с которой играл Каспаров в 2003 г., способна оценить 3–4 млн позиций в секунду. Обладай Каспаров такой же скоростью счёта, у машины вряд ли были бы шансы. Ведь программу для машины составлял человек, вероятно, талантливый шахматист, но всё-таки уступающий чемпиону мира. Так что, скорее всего, мы имеем дело не с искусственным интеллектом, а с такими техническими преимуществами, как лучшая память и большая скорость.

Вот если бы компьютер догадался стащить с доски ферзя в то время, когда Каспаров отвернулся, это уже можно было бы назвать проявлением интеллекта.

Есть ли у компьютера дедукция

Вообще, по мнению многих исследователей, искусственный интеллект должен обладать способностью к дедукции, т. е. к предсказанию таких фактов, событий и решений, которых не было в его базах. Писатели-фантасты часто обсуждают тему полного отсутствия у роботов чувства юмора. Это понятно: суть юмора сводится к тому, что рассказ о каком-либо эпизоде завершается не путём ожидаемой, а путём особенной, нестандартной логики. Если такая логика не заложена создателем программы, то робот завершит рассказ в соответствии с нормальной логикой, и в этом не будет ничего смешного.

В последнее время широко обсуждается и исследуется проблема сращивания естественного и искусственного интеллектов, т. е. возможность создания некоего гибрида живого мозга человека и компьютера, обладающего огромным объёмом памяти и способностью к молниеносному проведению логических и математических операций. Это направление может иметь большие перспективы, учитывая, что в опытах на животных уже получены некоторые интересные результаты. Мы ещё вернёмся к этой теме в последнем параграфе учебника.

Проверьте свои знания

1. Кто является автором слова «робот»?

2. В чём заключается тест Тьюринга? Попробуйте придумать такие вопросы, по ответам на которые, по вашему мнению, можно различить человека и компьютер. Объясните, какую разницу вы ожидаете услышать в ответах.

3. Почему выигрыши шахматного компьютера у чемпиона мира необязательно свидетельствуют о более высоком интеллекте у компьютера?

4. Сравните понятия «робот» и «искусственный интеллект». Почему между ними нельзя поставить знак равенства?

5. Где, по вашему мнению, использование искусственного интеллекта особенно актуально? Объясните свою точку зрения.

Задания

1. Вспомните и приведите примеры из художественных произведений описаний искусственного интеллекта. Проанализируйте, можно ли это считать действительно проявлениями интеллекта.

2. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте сообщение на тему «Искусственный интеллект. Настоящее и перспективы».

3. Приведите примеры использования роботов. В каких областях народного хозяйства они в настоящее время применяются наиболее широко?

4. Подготовьтесь к дискуссии на тему «Мозг человека и ЭВМ».

§ 75 Наночастицы и перспективы нанотехнологий

– Если бы, – говорит, – был лучше мелкоскоп, который в пять миллионов увеличивает, так вы изволили бы, – говорит, – увидать, что на каждой подковинке мастерово имя выставлено: какой русский мастер ту подковку делал.

Н. С. Лесков. Левша

Нанотехнология – это относительно новая область теоретических и прикладных междисциплинарных исследований, объектом которой являются частицы, имеющие размеры от 1 до 100 нм. Это больше, чем размер атомов или неорганических молекул, но значительно меньше, чем размеры объектов, которыми принято оперировать в обычной технике (рис. 254). Такие частицы обладают целым рядом свойств, отличных как от свойств атомов и небольших молекул, так и от свойств крупных частиц.

Для практических целей важно, чтобы наночастицы располагались в строго определённом порядке и образовали структуру с требуемыми свойствами. Мы уже рассматривали естественные наноструктуры, когда говорили об устройстве живой клетки. Клетка состоит из огромного числа атомов и молекул, и при этом недостаточно, чтобы просто соблюдалось общее количество атомов и молекул каждого вида и пропорциональное соотношение между ними. Для того чтобы клетка могла жить, требуется, чтобы все атомы в молекулах были расположены с строго определённом порядке. Достаточно поменять местами несколько нуклеотидов в молекуле ДНК, и клетка окажется нежизнеспособной. А поскольку размеры крупных органических молекул в клетке как раз соответствуют размерам наночастиц, то процессы самоудвоения ДНК, синтеза белка и деления клетки, по сути, являются нанотехнологиями, осуществляемыми самой природой.

Другим рассмотренным нами примером нанотехнологии, но уже осуществляемой искусственно, является создание электронных интегральных микросхем, где расположенные в строгом порядке элементы имеют размеры порядка нескольких десятков нанометров, т. е. как раз представляют собой наночастицы.

Рис. 254. Размеры некоторых биологических объектов и молекул (логарифмический масштаб)

В настоящее время нанотехнология считается одним из самых перспективных направлений научно-технического развития человечества.

Рис. 255. Ричард Фейнман (1918–1988) – американский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1965 г.

История появления нанотехнологии

Впервые термин «нанотехнология» употребил в 1974 г. японский физик Норио Тани гути. Однако о возможности применения нанотехнологий заговорили гораздо раньше. В 1959 г. американский физик Ричард Фейнман (рис. 255) опубликовал работу, в которой оценил перспективы уменьшения размеров производимых вещей. Он научно обосновал, что с точки зрения фундаментальных законов природы нет препятствий для того, чтобы собирать предметы из отдельных атомов и использовать их, например, для записи информации. Лекция Фейнмана «Там, внизу, много места» («There’s Plenty of Room at the Bottom»), прочитанная им в Калифорнийском технологическом институте, стала легендарной. Вот отрывок из этого выступления: «По моим оценкам, в 24 миллионах книг размером с Британскую энциклопедию содержится 1015 бит информации. Думаю, что для хранения бита информации достаточно 100 атомов. Выходит, что вся собранная человечеством информация может храниться в кубе с гранями всего по полмиллиметра, т. е. в крохотной частичке пыли, едва различимой человеческим глазом. Так что внизу много места!»

Тогда многие восприняли его слова как фантастику. Ведь в то время ещё не существовало ни самих технологий, ни даже их проектов, позволяющих оперировать с отдельными атомами.

Главная проблема нанотехнологии заключается в том, чтобы найти способ заставить молекулы выстраиваться в определённом порядке, т. е. самоорганизовываться требуемым способом. Для решения этой проблемы был даже создан особый раздел химии – супрамолекулярная химия. Часто в нанотехнологии используют биологические крупные молекулы, по самой своей природе способные к самоорганизации. Известен, например, приём, используемый для соединения двух молекул в требуемый комплекс. Назовём эти молекулы А и В. Берётся молекула ДНК и разделяется на две взаимно комплементарные цепочки. К концу одной цепочки присоединяют молекулу А, а к другой – В. Затем оба компонента смешивают, комплементарные цепочки ДНК соединяются водородными связями, и в результате молекула А оказывается точно возле молекулы В. Между ними происходит взаимодействие, и образуется комплекс А. После этого молекулу ДНК можно удалить.