Верховный алгоритм. Как машинное обучение изменит наш мир

Вероятно, труд композитора находится еще выше на лестнице умений. Дэвид Коуп, почетный профессор музыки в Калифорнийском университете в Санта-Круз, разработал алгоритм, который пишет новые музыкальные произведения в стиле известных композиторов путем отбора и рекомбинации коротких отрывков из их сочинений. На конференции, в которой я несколько лет назад участвовал, Коуп продемонстрировал три пьесы: одну на самом деле написанную Моцартом, другую — композитором, имитировавшим его, и третью — сгенерированную системой. Затем Коуп попросил аудиторию проголосовать. Вольфганг Амадей победил, но имитатор-человек уступил компьютеру. Поскольку это была конференция по искусственному интеллекту, публика осталась довольна. На других мероприятиях восторгов было куда меньше. Некоторые слушатели сердито обвиняли Коупа в том, что он уничтожает музыку. Если Коуп прав, то творчество — высшее из непостижимого — сводится к аналогии и рекомбинации. Попробуйте свои силы: найдите в Google «david cope mp3» и послушайте.

Однако самый изящный трюк аналогизаторов — это обучение на проблемах из разных областей. Люди практикуют это постоянно: менеджер может перейти, скажем, из медиакомпании в компанию, занимающуюся потребительскими товарами, и не начнет с нуля, потому что многие управленческие навыки повторяются. На Уолл-стрит приглашают работать множество физиков, потому что физические и финансовые проблемы кажутся очень разными, но зачастую имеют схожую математическую структуру. Тем не менее все алгоритмы машинного обучения, которые мы до сих пор видели, пасуют, если мы натренируем их для предсказания, скажем, броуновского движения, а потом заставим делать прогнозы на фондовой бирже. Цены на бирже и скорости частиц, взвешенных в жидкости, — это разные переменные, поэтому обучающийся алгоритм даже не будет знать, с чего начать. Однако аналогизаторы могут сделать это, используя отображение структур — алгоритм, изобретенный психологом из Северо-Западного университета Дедре Джентнером. Отображение структур берет два описания, находит связное соответствие между некоторыми их элементами и соотношениями, а затем, основываясь на этом соответствии, переносит другие свойства одной структуры на другую. Например, если структуры — это Солнечная система и атом, можно отобразить планеты как электроны, а солнце — как ядро и заключить, подобно Бору, что электроны вращаются вокруг ядра. Истина, конечно, не такая прямолинейная, и уже сделанные аналогии часто приходится корректировать, но иметь возможность учиться на основе единичного примера, как этот, несомненно, ключевой атрибут универсального обучающегося алгоритма. Когда мы сталкиваемся с новым типом рака — а это происходит постоянно, потому что рак непрерывно мутирует, — модели, которые мы узнали из предыдущих случаев, оказываются неприменимы. У нас нет ни времени, чтобы собирать данные о новом типе опухоли, ни множества пациентов: может быть, пациент вообще уникальный, и он срочно нуждается в лекарстве. В таком случае надежду дает сравнение новой разновидности рака с уже известными: попытаться найти похожий случай и предположить, что сработают те же стратегии лечения.

Есть ли что-то, на что неспособна аналогия? Нет, считает Даглас Хофштадтер, когнитивный психолог и автор книги Gödel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid[96]. Хофштадтер немного похож на доброго близнеца Гринча — похитителя Рождества[97] и, вероятно, является самым знаменитым аналогизатором в мире. В книге Surfaces and Essences: Analogy as the Fuel and Fire of Thinking («Поверхности и сущности: аналогия в роли топлива и огня мышления») Хофштадтер и Эммануэль Сандер страстно доказывают, что все разумное поведение сводится к аналогии. Все, что мы узнаём или открываем, начиная со значения повседневных слов, например «мама» и «играть», до гениальных прозрений Альберта Эйнштейна и Эвариста Галуа, — это продукт аналогии. Когда малыш Тим видит, что какие-то женщины присматривают за другими детьми так же, как его собственная мама присматривает за ним, он обобщает понятие «мамочка» до мамы каждого человека, а не только его. Это, в свою очередь, трамплин к таким понятиям, как «мать-природа». «Самая счастливая мысль» Эйнштейна, из которой выросла общая теория относительности, была аналогией между гравитацией и ускорением: если вы едете в лифте, невозможно сказать, с какой из этих сил связан ваш вес, потому что результат одинаков. Мы плывем по широкому океану аналогий, манипулируем ими в своих целях, а они, не ведая того, манипулируют нами. В книгах аналогии встречаются на каждой странице (например, заголовки этого и предыдущего раздела). Gödel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid — расширенная аналогия между теоремой Гёделя, искусством Эшера и музыкой Баха. Если Верховный алгоритм — это не аналогия, он несомненно должен быть в чем-то схож с ней. 

Взойди и сияй