Когнитивная психология - Роберт Солсо

Рассмотрим «простую» когнитивную задачу: решение алгебраической задачи, сформулированной словесно. Многие компьютерные программы могут сделать это быстро и точно, но они не моделируют человеческое познание. В самом начале исследований ИИ Пейдж и Саймон (Page & Simon, 1966) попытались моделировать человеческую деятельность в компьютерной программе под названием STUDENT, которая была разработана для решения словесно сформулированных алгебраических задач на основе простого синтаксического анализа. Некоторые испытуемые в их исследовании решали задачи почти так же, как STUDENT, но многие действовали иначе. Они использовали вспомогательные признаки и физические репрезентации при решении задач, так же как вы, вероятно, делали при попытке определить потерю воды в прохудившемся ведре, которое при этом наполнялось водой, — вы задумчиво делали рисунок.

Несмотря на фундаментальные различия между искусственным интеллектом и интеллектуальным клонированием, ученые достигли в этой области замечательных успехов.

Обсуждая ИИ, мы обычно обращаемся к когнитивной психологии и нейронауке. Идеи одной науки, например нейронауки, могут быть включены в аппарат другой, например искусственного интеллекта, а идеи когнитивной психологии могут быть применены в двух других. Все три области — искусственный интеллект, когнитивная психология, и особенно нейронаука, — являются основами когнитивной науки.

Между ИИ и когнитивной психологией установились своего рода симбиотические отношения, где каждый выигрывает от развития другого, поскольку для того, чтобы искусственным способом воссоздать точную копию человеческого восприятия, памяти, языка и мышления, нужно знать, как эти процессы происходят у человека. И в то же время развитие искусственного интеллекта создает новые возможности для понимания человеческого познания.

В этой главе мы предлагаем вам общее введение в ИИ, который будет обсуждаться в связи с восприятием, памятью, процессами поиска, языком, решением задач, художественной деятельностью и «роботологией».

Хотя тема ИИ связана с разработкой машин, действующих так, как если бы они были «разумны», большинство последних конструируются без всякого намерения подражать когнитивным процессам человека. Однако некоторые ученые заняты разработкой «разумных» машин, моделирующих человеческое мышление, и именно данному направлению — «компьютерному моделированию» (КМ) — будет в основном посвящена эта глава. (Когда-нибудь будет почти невозможно сказать, где кончается ИИ и начинается КМ; мы будем использовать широко принятый термин ИИ для обозначения любых результатов компьютерной деятельности, которые можно было бы счесть разумными, если бы они были произведены человеком.)

Разного рода вычислительные приборы — мозг искусственного интеллекта — существовали на протяжении всей истории человечества. Самым ранним типом таких устройств был абак, который применялся в Китае уже в VI столетии до нашей эры. Египтяне изобрели счетную машину, в которой использовалась галька, незадолго до того как Геродот (приблизительно 450 г. до н. э.) описал этот факт. Подобное устройство имели и греки, а древнеримские авторы упоминают о трех типах вычислительных машин. Большинство этих устройств использовались в сфере торговли, с их помощью производились операции сложения и вычитания. Умножение выполнялось путем повторения операции сложения. Приблизительно в 1633 году малоизвестный немецкий астроном Вильгельм Шикард (1592-1635) изобрел автоматический цифровой калькулятор, в память о котором в 1973 году была выпущена немецкая почтовая марка. Изобретение вычислительной машины чаще приписывают французскому философу Блезу Паскалю (1623-1662), «отцу исчисления». Машина Паскаля могла только складывать и вычитать, но она вызвала широкий интерес. В 1670-х годах Готфрид Лейбниц представил машину, которая могла выполнять умножение и деление. Компьютеры появились позже, когда эксцентричный Чарльз Бэббидж (1792-1871), которого иногда называют первым в мире компьютерщиком, при помощи леди Ады Лавлайс изобрел вычислительное устройство, которое выполняло программируемые операции, содержащие условные следствия. (См. Haugeland, 1989. Модель машины Бэббиджа можно увидеть в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия.)

Дж. Преспер Эккерт (на переднем плане) и Джон Моучли работают на ламповом компьютере ENIAC совместно с военнослужащими армии США и обслуживающим персоналом; 1946 год

Происхождение современной компьютерной науки можно отнести к 1940-м годам, когда для ускорения долгих и утомительных математических вычислений, обычно применяемых военными для расчета траекторий полета артиллерийских снарядов, были изобретены ламповые компьютеры UNIVAC и ENIAC. ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer — «Электронный числовой интегратор и компьютер») — тщательно засекреченный проект, спонсируемый военным ведомством США и проводимый в Пенсильванском университете — имел 17 468 радиоламп, изготовитель которых гарантировал их работу в течение 25 тыс. ч; это означало, что в среднем каждые 8 минут сгорала одна лампа! Эта чудовищных размеров вычислительная машина весила 30 т, а потребляемая ею мощность равнялась 174 кВт. Руководителями проекта были Джон Моучли и Дж. Преспер Эккерт. Эти первые бесхитростные и не слишком эффективные гиганты открыли дорогу для более компактных, более мощных и более сложных систем, которые, в свою очередь, постепенно сменились микроэлектронными компьютерами, прочно вошедшими в нашу повседневную жизнь.

В когнитивной психологии найдется немного более важных дат, чем 1956 год[103]. Летом этого года группа из десяти ученых собралась на территории колледжа Дортмут с целью обсудить возможность создания компьютерных программ, способных к разумному поведению. Среди участников этой конференции были: Джон Мак-Карти, основавший впоследствии лаборатории ИИ в Массачусетском технологическом институте (МТИ) и Стэнфордском университете и широко признанный как человек, окрестивший новую науку «искусственным интеллектом»; Марвин Минский, ставший затем директором лаборатории ИИ в МТИ; Клод Шеннон, разработавший современную модель системы коммуникации в «Беллз лабораториз»; Герберт Саймон, которому предстояло получить Нобелевскую премию по экономике; и Аллен Ньюэлл, который провел очень важные работы по когнитивной науке и ИИ в университете Карнеги-Меллон. Эта конференция имела историческое значение — намечавшийся до того курс на ИИ был взят. Его зарождение непосредственно повлияло на развитие когнитивной психологии.