Кора головного мозга и ТРИЗовская картотека - неожиданные аналогии

Аннотация

Изучение книги Д.Хокинса On Intelligence (On Intelligence by Jeff Hawkins, Sandra Blakeslee. 272 pages. Publisher: Times Books (October 3, 2004). Language: English. ISBN: 0805074562. http://en.wikipedia.org/wiki/On_Intelligence Везде по тексту в скобках отсылки на страницы этой книги) привело к неожиданной, но плодотворной аналогии - кора головного мозга и ТРИЗовская картотека оказались аналогичны по структуре и функционированию.

Выявление прогнозирующего механизма коры и использование программы USESoft (компьютерная реализация Универсальной Схемы Эволюции), как аналога этого прогнозирующего механизма, показывает возможное направление разработки системы Искусственного Интеллекта.

Содержание

1. Структура взаимосвязей между подходами Г.С.Альтшуллера, А.Захарова и Д.Хокинса

2. Д.Хокинс - "встреча с чудом"

3. Разработка модели "структура и функционирование коры головного мозга"

4. Картотека как аналогия коры головного мозга

5. Модель коры головного мозга: иерархия и структура

6. Картотека как внешняя память исследователя. Кора и картотека - альтернативные системы.

7. Кора и картотека - аналогия функционирования

8. Черты системы Искусственного Интеллекта

9. Заключение

1. Структура взаимосвязей между подходами Г.С.Альтшуллера, А.Захарова и Д.Хокинса

2. Д.Хокинс - "встреча с чудом"

Есть в Теории развития творческой личности (ТРТЛ - Г.С.Альтшуллер. Теория развития творческой личности http://www.altshuller.ru/trtl) понятие - "встреча с чудом", т.е. встреча с каким-нибудь событием, явлением, человеком, книгой и т.д., оставляющим сильное впечатление на всю жизнь. Или даже больше - встреча, практически изменившая жизнь. Бывает, что достаточно одного такого события, а иногда их требуется несколько, разделенных каким-то временем, когда нарабатывается как бы "критическая масса" событий.

Именно последнее произошло с Джеффом Хокинсом, всемирно известным специалистом-компьютерщиком и предпринимателем. (Джефф Хокинc (Jeff Hawkins, 1957) - удивительно талантливый и удачливый человек. В 1996 году основанная им компания Palm выпустила карманник Palm Pilot, определивший развитие индустрии на несколько лет вперед. Сегодня Palm и Handspring выступают единым фронтом, завоевав рынок с превосходной линейкой коммуникаторов Treo. http://offline.computerra.ru/2006/623/248711). Его слова так и просятся в хрестоматию по ЖСТЛ:

... у меня есть страсть, которая предшествовала интересу к компьютерам, та, которую я рассматриваю даже более важной. Меня очень интересует мозг. Я хочу понять - как мозг работает, причем, не только с философской точки зрения, не только в общем виде, а во всех подробностях, с инженерной точки зрения.

Мое желание - не только понять, что такое интеллект и как мозг работает, а как построить машину, которая работала бы так же. Я хочу построить действительно разумные машины. (01)

Когда я, еще подростком, много лет назад впервые заинтересовался мозгом, я пошел в местную библиотеку поискать хорошую книгу, которая объяснила бы, как мозг работает. Но поиск обернулся ничем. Не было ни только плохих или бездоказательных книг, вообще ничего не было! Это было необычно... Я понял, что ни у кого нет идей о том, как на самом деле работает мозг. (08)

Потом наступил перерыв: юношеский интерес - это хорошо, но получение серьезного образования не повредит. В 1979 г. получен диплом инженера-электрика Корнуэльского университета. В этом же году я встретил то, что уже реально изменило направление моей жизни - сентябрьский выпуск (Это был один из лучших выпусков журнала за все время. Он сыграл значительную роль в карьере еще нескольких ученых) журнала Scientific American, полностью посвященный мозгу. Этот номер вновь зажег мой детский интерес. Но попытки заинтересовать Intel (обращение к Гордону Муру!) и Лабораторию Искусственного Интеллекта MIT (Massachusetts Institute of Technology) успеха не принесли... (11-13)

Снова перерыв - серьезная и успешная работа в компьютерной области. Но, в конце концов, снова возвращение к теме мозга.

Опять типовые шаги ЖСТЛ! С чего должен начать энтузиаст? Правильно, со сбора и оценки информации.

3. Разработка модели "структура и функционирование коры головного мозга"

"С 1986 года я прочитал сотни статей анатомов и физиологов, философов и лингвистов, программистов и психологов. Специалисты из многих областей упорно писали о процессе мышления и об интеллекте. Каждая область имела свой собственный круг журналов и каждый использовал свою собственную терминологию.

День за днем читая научные статьи, выстраивая свою историю интеллекта, наблюдая "развивающиеся миры" ИИ и нейросетей, я понял, что тону в деталях. Это была бесконечная вереница фактов, которые надо изучить или о которых надо прочитать, но я не получал никакого ясного понимания того, как мозг работает или даже что он вообще делает." (33) (Подставьте сюда вместо терминов "мозг, мышление или интеллект" термин "приемы изобретательства". И мы получим то, через что прошел Г.А.Альтшуллер! )

Совсем не удивительно, что после знакомства с валом фактов, их интерпретацией на множестве "языков и диалектов", Д.Хокинс пришел к категорическому обобщающему выводу: "История показывает, что лучшие решения научных проблем просты и изящны. Хотя детали могут быть неприступны и путь к законченной теории может быть трудным, но окончательная структура концепции вообще-то проста". (34)

Так Д.Хокинс своей работой фактически пришел к формулировке идеальности в ее приложении к науке. Это, по-моему, характеризует его высокий исследовательский уровень, позволяет с доверием относиться к его рассуждениям и построениям.

"При внимательном изучении мы обнаруживаем, что мозг - не случайное нагромождение. В нем много организованности и структуры, но мы не можем только интуитивно постигнуть работу целого, способом, которым из черепков, подходящих друг к другу, можно собрать разбитую вазу.

Неудача возможна не из-за того, что недостаточно данных или недостаточно правильных данных; то, что нам нужно - это изменить взгляд. При правильной структуре детали приобретут смысл и станут управляемыми". (34)

"Чтобы найти и построить новую научную структуру, необходимо искать самые простые идеи, способные к объединению и объяснению того, что было до этого большим количеством "рассыпаных" фактов". (137)

Опять идеальность "по-ТРИЗовски", перекликающаяся со словами И.Гиббса, отметившего, что "... одной из принципиальных целей теоретического исследования в любой области знания является поиск такой точки рассмотрения, с которой объект представляется в его величайшей простоте". (Science Seeks Unification Through Simplicity. http://www.chemistrycoach.com/science_mathematics_and_beauty.htm) Опять и опять - нужна правильная структура, нужен новый взгляд на то, что уже существует.

История развития науки дает нам подобные примеры во множестве:

• Птолемей→Коперник

• Ньюлендс и др.→Менделеев

• Томсон и Резерфорд→Бор

Причины успеха Г.С.Альтшуллера в создании ТРИЗ тоже в новом взгляде на эволюцию техники: в отказе от изучения психологии изобретателя и в переходе к изучению объективных законов развития техники.

Возвращаясь к теме ТРТЛ, увидим, что Д.Хокинс выбрал и тему-цель (вполне укладывающуюся в критерии Достойной Цели, См. Альтшуллер Г.С., Верткин И.М., 1990, Введение в ЖСТЛ. http://www.altshuller.ru/trtl/heretic1.asp) соответствующую - выяснить, как работает кора головного мозга, построить теорию интеллекта, а на ее основе - создать разумные машины.

В ярких красках описывает Д.Хокинс попытки разобраться, как работает мозг, как создается новая теория - работа похожа на составление гигантской1картинки-мозаики из тысяч кусочков. Причем:

• Многие кусочки могут иметь изображение с обеих сторон, но только одно нужное.

• У кусочков самые разнообразные формы, поэтому нет уверенности, удастся ли соединить их в картинку.

• Многие кусочки не войдут в окончательную картинку, но неизвестно - какие именно и сколько их.

• Каждый месяц появляются новые кусочки и некоторые старые кусочки заменяются новыми.

• Вы понятия не имеете, на что будет похож результат; хуже того, у Вас даже могут быть некоторые идеи, но они могут оказаться неправильными...(106-107) (Достойная цель и сама по себе заставляет работать. Но дополнительно вот еще какая идея может помочь не отчаяться и не бросить поиски: согласно теореме английского математика Ф.Рамсея (1903 - 1930) каждое достаточно большое множество объектов ... обязательно содержит высокоупорядоченную структуру. Лесков Л. Если этого не может быть, то почему происходит? З-С, 6/93, с. 48.)

4. Картотека как аналогия коры головного мозга

Вот какая параллель возникла при знакомстве с процессом создания новой теории интеллекта "по Хокинсу". Если обратиться к работе "ТРИЗовская картотека: история создания, сбор и обработка информации, результаты применения", (http://www.metodolog.ru/00528/00528.html) то нетрудно увидеть в сборе множества несвязанных по началу фактов и попытках найти скрытую структуру аналогию составлению картинки из кусочков.

После накопления нескольких сотен карточек начали появляться группы фактов и явлений, похожих по объекту, по способу, по цели описанного процесса и т.д. Становящиеся все более многочисленными группы требовали упорядочения, что обычно делается с помощью классификации. Потребность в классфикации появляется тогда, когда разнообразие грозит превратиться в хаос.

Карточки (факты) с одинаковыми классификационными шифрами анализировались: что же в них такого общего, почему они оказались вместе? Здесь начиналось самое интересное - проявление скрытой общности. По сути, проявление картинки-"мозаики", описывающей разнокачественные системы (техника, производство, общество, природа) вот с такими характристиками:

• единство систем и законов их эволюции - универсальность

• повышение жизнеспособности (или устойчивости) - главная цель эволюции.

Процесс сбора (факты о явлениях в природе, обществе, производстве и технике) и классификации ("воронка-фильтр") информации, а также результат обработки этой информации в виде УСЭ:

5. Модель коры головного мозга: иерархия и структура

Хочу сделать замечание насчет размера картинки, гигантской, по словам Д.Хокинса. Такая, вроде бы, безобидная характеристика рождает сильную психологическую инерцию, заставляет думать о сверхсложной системе. Но вспомним, что сам Д.Хокинс подчеркнул, что "... лучшие решения научных проблем просты и изящны".

Это значит, что выявилось противоречие! Формулируем:

• картинка должна быть действительно гигантской - вспомним о бесконечном потоке данных на тысячах кусочков;

• картинка должна быть небольшой - ведь "... лучшие решения научных проблем просты и изящны".

И решаем. С помощью подсказки И.Гиббса о "... поиске такой точки рассмотрения, с которой объект представляется в его величайшей простоте", находим типовое решение - это одна и та же небольшая картинка, но она повторяется многократно, т.е. структура должна быть иерархической.

С точки зрения принципов эволюции организации систем поняты причины иерархичности - сложные структуры с большим количеством элементов теряют устойчивость. (И.В. Булатова. О возможности применения теории СИМО к некоторым проблемам естествознания. http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001a/00160033.pdf)

Кстати, есть красивая и простая аналогия для предложенного решения - шифровальная решетка. Квадрат "10х10" с вырезанными окошками, через которые на бумагу вписываются буквы текста. Четыре поворота решетки и на бумаге нечитаемый текст. Простая структура (решетка) + иерархия (4 слоя с поворотом) = хаос!

Теперь самое время обратиться к иерархии. К вопросу - почему кора головного мозга построена как иерархия? - Д.Хокинс обращается неоднократно. Предлагаемый им ответ: "Иерархическая структура (Как подчеркивает Д.Хокинс - это одно из самых важных понятий в книге) коры хранит модель иерархической структуры реального мира. И именно только потому, что кора построила модель мира, можно представлять себе мир, двигаться в нем и прогнозировать будущее. (125, 137)

6. Картотека как внешняя память исследователя. Кора и картотека - альтернативные системы

Продолжу иерархические изыскания. И, хотя боязно, представлю сравнение строения коры мозга и ... картотеки. Да, коры мозга (самой сложной системы в природе) и сравнительно простеньких картонно-электронных карточек, несущих на себе факты, отклассифицированные по вполне обозримой и довольно простой схеме иерархически связанных понятий. Но, иерархическая структура фактов картотеки хранит модель иерархической структуры реального мира. (Воспользуемся методом Ш.Холмса: рассмотрим факты и построим такую версию, какой бы дикой она ни казалась, в которую эти факты укладываются.) Посмотрим на картотеку более внимательно.

Два первых раздела ее классификации: 100 - природа и 20000 - общество. Любой факт всегда может быть классифицирован по самому верхнему уровню каждого из разделов. В картотеке такой шифр будет выглядеть: 100.20000.300000. А вот и наглядный пример карточки с таким шифром:

3310

Общество должно стать независимым от технологии элементарных потребностей. Должны быть решены фундаментальные проблемы любой цивилизации: продовольствие, одежда, транспорт, а также начало жизненного пути, распределение благ, охрана здоровья и достояния. С.Лем. Сумма технологии. М, "Мир", 1968, http://lib.ru/LEM/summa.htm 100.20000.300000 Далеко не случайно, что самые общие вопросы триады "Природа - Общество Задача" осмысливал и приводил возможные решения Станислав Лем, один из величайших современных философов.

Теперь подробно 3-й раздел классификационной иерархии: