Предисловие
Давно интересуюсь проблемой сознания и его связи с
Суть
В 1980-м году философ Джон Серл впервые представил свой мысленный эксперимент в статье «Minds, Brains, and Programs» журнала «The Behavioral and Brain Sciences». Эксперимент вызвал множество споров среди людей занимающихся проблемами философии сознания и искусственного интеллекта. Заявленная цель статьи состояла в том, чтобы доказать два утверждения: 1) Интенциональность человека (и животных) есть результат каузальных свойств
Три десятилетия до выхода статьи Серла, Алан Тюринг сформулировал свой известный критерий для разумной машины, известный также как Тест Тюринга: компьютер, способный поддерживать диалог (текстовый) и сойти, таким образом, за человека, должен считаться разумным. К концу 70-х годов компьютеры и программы ИИ достигли того уровня, когда некоторые из их разработчиков стали заявлять, что их машины способны понимать английский язык. Статья Серла, содержащая описанный ниже эксперимент, стала во многом реакцией на подобные утверждения и общее мнение, что компьютер в принципе способен понимать человеческую речь.
В чем же заключался эксперимент? Серл предложил представить комнату, в которой находится человек. Внутрь комнаты можно подавать карточки с нарисованными на них китайскими иероглифами. Человек, находящийся внутри комнаты, совершенно не говорит и не читает на китайском, поэтому смысл иероглифов ему не понятен. В то же время, человеку даны подробные инструкции о том, как оперировать поступающими карточками и какими карточками отвечать. Таким образом, человек снаружи комнаты может задавать различные вопросы с помощью карточек и получать вразумительные ответы. У человека, задающего вопросы, должно сложиться впечатление, что человек внутри комнаты владеет китайским и понимает смысл их диалога, но на самом деле он лишь бездумно выполняет инструкции и не понимает ни слова. Более того, человек в комнате даже не способен постепенно выучить язык, поскольку бессмысленные для него карточки на китайском – это единственный способ связи с внешним миром.
В данном примере легко увидеть параллель с компьютером. Компьютер так же оперирует данными в двоичном коде, который не несет для него совершенно никакого смысла, машина просто выполняет арифметические и логические операции согласно заложенной в нее инструкции.
По мнению Серла, компьютер (или китайская комната) не способен достичь понимания, т.к. оперирует лишь синтаксическими конструкциями. Человек же в свою очередь воспринимает и оперирует смыслами, а не только лишь самими символами, на что компьютер не способен. Если суммировать идеи Серла изложенные в статье, он не против идеи существования искусственного интеллекта как такового. Основная его идея заключается в том, что для существования сознания не достаточно формальной программы, но необходим носитель обладающий свойствами, которые порождают интенциональность, формальная же программа не несет смысл и не может служить носителем понимания или сознания: «… only a machine could think, and only very special kinds of machines, namely brains and machines with internal causal powers equivalent to those of brains… Intentionality in human beings (and animals) is a product of causal features of the brain… Instantiating a computer program is never by itself a sufficient condition of intentionality » [1]. Таким образом Серл говорит, что интенциональность является необходимым свойством для возникновения
«The aim of the Chinese room example was to try to show this by showing that as soon as we put something into the system that really does have intentionality (a man), and we program him with the formal program, you can see that the formal program carries no additional intentionality. It adds nothing, for example, to a man's ability to understand Chinese». [1]
(Цель примера с китайской комнатой состояла в том, чтобы попытаться отразить это, показав, что как только мы помещаем в систему нечто, действительно обладающее интенциональностью (человека), и программируем его формальной программой, то можно убедиться, что эта формальная программа не несет никакой дополнительной интенциональности. Она не прибавляет ничего, например, способность человека понимать китайский язык).
Идеи, изложенные Серлом, нельзя назвать завершенными, что вызвало вокруг них не мало споров. Тем не менее, эти споры так и не привели к окончательному выводу. Ни противники Серла, ни его сторонники ни сам философ так и не пришли к решению важных вопросов, ответы на которые должны лежать в основании размышлений о сознании и ИИ: «Какие свойства
В данной статье я постараюсь дать ответы на эти вопросы.
Прежде всего, стоит разобраться с интенциональностью – внутренне присущим свойством
Биологическую эволюцию можно рассматривать как продолжение эволюции химической, которая в свою очередь является продолжением физической эволюции. Согласно современным космологическим представлениям, после большего взрыва высвободилось огромное количество энергии/вещества, которое по мере расширения и остывания вселенной сконденсировалось в огромное количество разнообразных частиц. Время жизни большинства частиц, ввиду их нестабильности, оказалось чрезвычайно мало, и по прошествии времени остались лишь наиболее стабильные частицы, которые стали основой для формирования атомов известных химических элементов. Атомы вещества взаимодействовали, образовывая различные соединения. Наиболее стабильные из них копились, нестабильные распадались и объединялись в стабильные. В результате сложившихся уникальных условий на Земле появились соединения, которые были не только достаточно стабильны, но и могли производить дупликаты своих молекул, то были предки ДНК. Постепенно такие реплицирующиеся молекулы, путем случайных рекомбинаций, эволюционировали до состояния, когда они смогли не только воспроизводить себе подобных, но и создавать вокруг себя благоприятные условия для стабильного существования и размножения. Такая создаваемая благоприятная среда стала внутренней средой бактерий и одноклеточных организмов, а управляющие молекулы, которые уже можно назвать ДНК, приобрели функцию поддержки динамического равновесия организма (внутренней среды) — гомеостаза. Дальше были мутации и естественный отбор, которые создали тот живой мир, который мы знаем. Идея о том, что все живущие организмы являются лишь сложными механизмами для распространения молекулы ДНК, не нова, и подробно рассмотрена, например, Ричардом Докинзом [2]. Таким образом можно проследить, как происхождение жизни вытекает из фундаментальных законов существующей Вселенной. Грубо говоря, вся эволюция Вселенной – это лишь хаотичное движение энергии, подчиняющееся вероятностным законам. Происходит то, что наиболее вероятно, остается во времени то, что наиболее стабильно. Живую клетку, мельчайшую единицу жизни, можно рассматривать как огромный химический завод с множеством сложных химических процессов, которые сами по себе каждый в отдельности не имеют никакой внутренней цели, но все вместе осуществляют поддержание стабильной внутренней среды клетки, которая необходима для существования и репликации ДНК. Мы говорим, что целью всего живого является выживание и размножение, это несомненно так с точки зрения биологии, но необходимо заметить, что человек сам «присвоил» эти цели живому, чтобы описать общий характер поведения живых организмов. Если же быть последовательным с вышеописанными размышлениями об эволюции, то надо признать, что никакой цели или внутренне присущей интенциональности у живых организмов нет в принципе, как нет никакой цели у падающего яблока – оно падает подчиняясь фундаментальным физическим законам (мы можем говорить, что яблоко стремится упасть, но это не значит, что стремление упасть обусловлено какими-то внутренне присущими намерениями яблока). Живой организм – способ существования вещества обусловленный лишь фундаментальными физическими законами, нет никакой нужды в дополнительной магии. Я пишу об этом, чтобы показать, что в плане интенциональности между живым и неживым нет фундаментального различия. ДНК — это молекула, у нее нет и не может быть целей, только направления – физические и химические законы, следуя которым, она существует и управляет клеткой.
Далее в этой статье, когда будут использоваться слова цели, потребности, интенциональности в отношении живых организмов, необходимо помнить, что данные понятия лишь удобные абстракции, используемые для описания поведения, за которым стоят реальные процессы обусловленные фундаментальными объективными законами, а не туманными субъективными факторами.
Как уже было сказано, главное отличительное свойство живых организмов от неживых физических структур заключается в способности первых к репликации и поддержании стабильной внутренней среды – гомеостазе. Это именно свойства(!), но для удобства будем называть эти свойства целями и вернемся к тому, что целями живых организмов является размножение и поддержание гомеостаза. Рассмотрим стандартную схему поведения живого организма.
Живой организм не может пассивно существовать ожидая милостей от внешнего мира, ему приходится активно воздействовать на окружающую среду, чтобы достигнуть своих целей – выжить и размножиться. Именно эти цели являются отправными точками для его поведения. Но как именно себя вести? Главный вопрос, который стоит перед любым живым организмом в каждый момент времени – «Что делать дальше?». Рассмотрим гипотетический простейший одноклеточный организм. В схеме его работы есть три основных элемента: внешняя среда, внутреннее состояние и программа(1). Каждый из них может быть инициатором движения. Например, чтобы ответить на Главный вопрос, происходит проверка внутреннего состояния организма, которая определяет текущие потребности (например, питание). В клетке эта проверка происходит за счет хаотичного движения молекул вещества внутренней среды. Отдельные органеллы и ДНК взаимодействуют с химическими веществами и реагируют соответствующим образом. В ответ на внутреннее состояние запускается программа, которая определяется ДНК, а в более сложных многоклеточных организмах программа определяется нервной системой. Программа запускает процесс, который изменяет внутреннее состояние, которое в свою очередь меняет внешнюю среду (например, организм движется в пространстве). Внешняя среда воздействует на внутреннее состояние, и цикл замыкается. Эта схема приложима как к самым простым организмам, так и к самым сложным, включая человека. Более того, эта схема применима к различным частям организма, различным его системам разного уровня."
(1)
Запомним рассмотренную схему и вернемся к китайской комнате. Как я уже сказал, принцип ее функционирования, по сути, идентичен устройству стандартного компьютера, а сам эксперимент прекрасно демонстрирует ограниченность возможностей машины для понимания окружающего мира. Но погодите, разве
Дело в том, что метод постановки мысленного эксперимента лишил человека внутри комнаты одной принципиально важной возможности – человек не может задавать вопросы вовне. Условия эксперимента говорят, что он может принимать карточки, манипулировать ими согласно инструкциям и таким образом отвечать на поставленные перед ним вопросы, хотя сам человек и не понимает что это за вопросы, он даже не понимает, что это вообще вопросы. Помимо этого, человек, оперируя внутри китайской комнаты, не преследует своими манипуляциями никаких целей – отсутствует интенциональность. Карточки никак не воздействуют на состояние человека внутри комнаты, они не полезны и не вредны, например, для выживания. Хоть и можно сказать, что карточки влияют на внутреннее состояние комнаты в целом, так как заставляют совершать манипуляции, но это влияние нейтрально, оно не приближает систему к цели и не удаляет ее, так как никакой цели изначально нет, кроме манипуляции ради манипуляции, как нет и обратной связи. Если же рассматривать работу нервной клетки и принимаемые ею сигналы (химические, по своей природе), то становится очевидным, что они непосредственно влияют на работу клетки. Они меняют ее внутреннее состояние. В то же время, нервная клетка имеет оптимальные для нее режим работы и внутреннее состояние, оптимальный химический состав. Поэтому сигналы не просто меняют работу клетки, но и смещают ее внутреннее состояние относительно целевого (оптимального) значения. Целевое внутреннее состояние задается программой, которая записана в ДНК. ДНК находится в положении схожем с
Можно сказать, что сама программа является носителем интенциональности. Но откуда интенциональность там взялась? Как уже было сказано, ДНК существует и функционирует по физическим/химическим законам. Репликация и прочие функции, связанные с поддержанием гомеостаза, являются свойствами ДНК, вытекающими из этих законов, а не целями или потребностями ДНК. Так же как краснота является свойством красного яблока, а не его намерением. Отсюда следует, как я уже оговаривал в начале статьи, что то, что мы называем интенциональностью живых организмов, по сути своей ею не является. Поэтому вопрос «откуда появляется интенциональность?» не имеет смысла. Интенциональности там нет, как нет ее нигде. Есть только цепочка причин и следствий, которая следует универсальным физическим законам. Интенциональность – человеческая выдумка и удобная абстракция, впрочем, это я тоже уже писал. Но мы продолжим пользоваться этим понятием, поскольку оно удобно для описания сложного поведения организмов. Чтобы немного суммировать написанное, выстроим логическую цепочку возникновения «интенциональности»:
Физические законы → Химические законы → ДНК + эволюция → Репликация и Гомеостаз → Целевое внутреннее состояние → Интенциональность (целевое поведение)
Вернемся к вопросу о «понимании». В чем оно состоит? Когда мы можем сказать, что китайская комната «поняла»? Где проходит граница между понимающей системой, и системой не способной к пониманию? Способна ли единичная клетка обладать каким-либо «пониманием»? И если способна, то чем отличается клетка понимающая от непонимающей?
Можно рассматривать животных, по мере уменьшения и упрощения их ЦНС и задаваться вопросом, способно ли данное животное к пониманию? Лично для меня крайне сложно нащупать границу между пониманием и непониманием таким способом, поэтому я решил пойти снизу вверх, начиная с единичной нервной клетки.
Нервная клетка, в отличие от «китайской комнаты», способна не только пассивно реагировать, принимая сигналы, но и активно воздействовать на их источник. Методами такого воздействия может быть, например, изменение количества рецепторов медиатора на постсинаптической мембране клетки, или изменение частоты и силы (количества молекул медиатора) генерируемых сигналов. Последний метод тем более очевиден, чем проще рассматриваемая нейронная сеть. На основе универсальной схемы функционирования живых организмов (1) рассмотрим простейшую нейронную сеть (2), осуществляющую работу этой схемы.
(2)
Допустим, внешний раздражитель, на данной схеме, это источник света, рецептор (Р) – это световой рецептор на сетчатке глаза, (Н) – управляющий нейрон, а актуатор (А) – мышца отвечающая за сужение зрачка. Очевидно, что схема работает следующим образом: свет попадает на рецептор; тот генерирует импульсы, поступающие на управляющий нейрон; который в свою очередь генерирует управляющие импульсы на сужение зрачка; зрачок уменьшает количество попадающего на рецептор света; в результате чего изменяется частота генерируемых рецептором импульсов и так далее по кругу. Управляющему нейрону в данной схеме ничего не известно о внешнем мире, он с ним не контактирует напрямую. Все, что «известно» данному нейрону это то, как его «поведение» влияет на его внутреннее состояние, т.е. генерируемые на выходе импульсы влияют на характер получаемых импульсов на входе. Нейрон, как и
Просто для Программы доступна информация только о внутреннем состоянии организма. Достижение целевого внутреннего состояния и является условием для выживания и/или размножения. Целевое состояние не является чем-то постоянным, но зависит от внешних условий и личного опыта клетки. Стоит также отметить, что для самого нейрона не стоит задачи единоличного выживания и размножения, т.к. он является лишь частью целого организма. Однако, преследовать какие-либо другие цели кроме «личных» нейрон (как и любая другая клетка организма) не способен, вследствие ограниченности получаемой им информации. Поэтому залогом успешного функционирования целого организма является то, что «личные» цели отдельных его составляющих согласованны, и их достижение отдельными клетками приводит к выживанию организма в целом.
Для того, чтобы показать, как клетка может что-то понимать или не понимать рассмотрим еще один пример. Представим нейрон, на который воздействуют два химических вещества: А и В. Оба вещества влияют на внутреннее состояние нейрона. Вещество А является нейромедиатором, на который нейрон способен реагировать, т.к. обладает соответствующими рецепторами и программой записанной в ДНК. Вещество А деполяризует мембрану, возникает потенциал действия, часть ионов натрия заходит в клетку, часть ионов калия выходит из клетки, затем баланс ионов восстанавливается с помощью натрий-калиевых насосов, которые приводятся в действие с помощью АТФ синтезируемой внутри клетки. Помимо этого, происходит элементарное обучение, т.е. изменение синаптической проводимости и некоторые другие процессы, являющиеся актом адаптации к внешним воздействиям. Это обычный процесс жизнедеятельности нейрона, все в рамках программы ДНК. Произошло воздействие, воздействие изменило внутреннее состояние, ДНК запустила соответствующую программу, внутреннее состояние вернулось к целевому. Нейрон готов к подобного рода воздействию и знает как себя вести, чтобы вернуться к целевому состоянию.
В случае с веществом В ситуация несколько иная. Допустим, что это ионы тяжелых металлов, которые постепенно проникают внутрь клетки, и клетка не обладает молекулярными механизмами для распознавания и выведения данных ионов. В свою очередь, эти ионы, накапливаясь внутри клетки, мешают нормальной работе ионных каналов и тем самым нарушают баланс веществ.
Существующих внутриклеточных механизмов оказывается недостаточно, чтобы поддержать баланс на должном уровне, избегание воздействия тоже не происходит, клетка не способна адаптироваться к воздействию, вернуться в целевое состояние. Отсутствие адекватной реакции адаптации можно расценивать как «отсутствие понимания» клеткой данного вида воздействия. В ходе эволюции клетки способны приобрести это «понимание», если подобное воздействие будет оказывать существенное эволюционное давление.
Подведем итоги. Что представляет собой система (например, живой организм) способная к пониманию? Система должна обладать следующими свойствами:
1. Интенциональность. То есть функционирование системы должно иметь цель – достижение и/или поддержание некоего внутреннего состояния;
2. Каузальность. Система способна воспринимать только такое воздействие, которое влияет на внутреннее состояние системы таким образом, что оно смещается от целевого состояния;
3. Адекватная реакция. После того, как воздействие вызвало изменение внутреннего состояния, система должна попытаться вернуться к целевому состоянию. Достигается это за счет изменения внешнего воздействия, т.е. происходит обратное воздействие на внешнюю среду (простейший пример – избегание).
4. Реакция подразумевает наличие Программы, которая запускает поведение в ответ на соответствующее воздействие. В Программе хранятся целевые состояния и порядок действия/реакции в различных ситуациях. Нужно заметить, что такая Программа обладает некоторого рода предвидением, поскольку чтобы запустить адекватное поведение, необходимо знать, что результатом этого поведения (с некоторой вероятностью) станет достижение целевого состояния.
Такое знание или предвидение живые организмы приобретают в ходе фило- и онтогенеза.
Не трудно убедиться, что любой живой организм обладает перечисленными свойствами. А как насчет «китайской комнаты»? Как правильно заметил Серл, у нее отсутствует интенциональность. Из наших рассуждений это следует из отсутствия целевого внутреннего состояния. Соответственно все остальные пункты тоже отсутствую, потому как они базируются на первом. Сигналы (воздействие) передаваемые в КК, воздействуют на внутреннее состояние, но не смещают его от целевого, они нейтральны. А если нет смещения, то и адекватной реакции не может быть. Правда КК обладает Программой, но эта программа не удовлетворяет описанным требованиям, а именно, не запускает адекватное поведение.
Способна ли формальная программа наделить классический компьютер
Термостат – это прибор для поддержания постоянной температуры. Схема и принцип функционирования термостата могут быть очень просты. Элементарный термостат имеет датчик, который срабатывает при заданном пороговом значении температуры и передает управляющий сигнал на включение/выключение нагревательного элемента. Допустим, такой термостат поддерживает температуру в комнате на уровне 25 град С. Изначально, обогреватель работает и повышает температуру в комнате. Когда температура поднимается до 25 градусов, датчик срабатывает и отключает обогреватель. Комната начинает постепенно остывать. После того, как температура опустилась ниже определенного порогового значения (например 23 градС), датчик срабатывает и включает обогреватель. Цикл повторяется.
Проверим, обладает ли термостат 4-мя свойствами мыслящих (семантических) систем. Первое – целевое состояние и интенциональность. Термостат «стремится» поддерживать температуру датчика в районе 25 градС. Это вполне попадает под определение целевого внутреннего состояния системы. Второе – внешнее воздействие. Термостат способен воспринимать температуру и только ее, таким образом, система одномерна, к тому же обладает всего двумя состояниями, грубо говоря, «Вкл» и «Выкл». Диапазон «ощущений» так же сводится к двум – температура выше или ниже порогового значения. Третье – адекватная реакция. Поведение термостата адекватно воздействию и направлено на восстановление целевого внутреннего состояния – заданной температуры датчика. При этом термостат воздействует на внешнюю среду, которая в свою очередь воздействует на датчик. Все в рамках описанной концепции. Четвертый пункт – программа. Можно сказать, что программа задана самой конструкцией термостата и параметрами датчика.
Выходит, что термостат способен мыслить и понимать. Кому-то это покажется смешным, кому-то безумным, а кто-то согласится с ходом моих размышлений. К тому же, я не первый, кто пришел к подобным выводам [3]. Конечно, уровень понимания термостата совершенно иной чем тот, которым обладает человек или даже мышь, это элементарнейший уровень. Поэтому попытки проводить параллели между человеком и термостатом могут показаться притянутыми.
Человеческое
Важно всегда помнить при исследовании структур
Таким образом, смысл любой информации (воздействия) заключается в том, какое влияние она оказывает на внутреннее состояние, и какое ответное воздействие организм (структура) может оказать, чтобы изменить это влияние. Говоря еще проще, смысл информации заключается в ответе на вопрос «Что делать в связи с полученной информацией?». Назначение
Заключение
В заключение, вернемся к тезисам, которые выдвинул Джон Серл в своей статье.
1) Интенциональность человека (и животных) есть результат каузальных свойств
Данное утверждение верно лишь отчасти. Если тщательнее разобраться, корни интенциональности уходят глубже. Носителем интенциональности всего живого является ДНК. Это сложная молекула, обладающая ключевым свойством – способностью к саморепликации. Именно это свойство сделало возможным эволюцию ДНК, в ходе которой молекула строила вокруг себя все более и более сложные живые организмы. Именно ДНК определяет структуру, развитие и поведение живого организма. ЦНС появляется несколько позже в процессе эволюции. Она необходима для управления большим и сложным многоклеточным организмом и способна значительно расширить поведенческий репертуар.
Внутреннее состояние
2) Выполнение компьютером программы не может быть достаточным условием появления интенциональности.
Как было показано, носителем интенциональности в живых организмах является именно закодированная в структуре ДНК, программа. Сам физический носитель в данном случае не принципиален, главное чтобы он был способен взаимодействовать с внутренней средой и обладать достаточной структурной емкостью, чтобы вместить программу. В этом смысле, ДНК ничуть не предпочтительнее полупроводниковых элементов, из которых сделан компьютер. Любой организм – это, в конечном счете, машина, талантливое инженерное решение эволюции. Любая машина является физическим носителем программы, которая записана в самой структуре машины. В то же время, любая программа нуждается в физическом носителе для того, чтобы быть запущенной.
Каким образом все вышесказанное относится к способности компьютера понимать человеческую речь? Любое внешнее воздействие обретает смысл только будучи встроенным в цепочку причинно-следственных взаимодействий Внеш. Среда (воздействие) → Внутр. Состояние → Программа → Внутр. Состояние → Внеш. Среда (воздействие). Это применимо и к словам, с единственной оговоркой, поскольку слова являются абстракциями высокого уровня, причинно следственная цепочка для них будет выглядеть сложнее, хоть и сохранит общую структуру и смысл. Другими словами, слово, как и все остальное, имеет смысл только в том случае, если способно повлиять на внутреннее состояние так, что сместит его от целевого состояния. Для человека слово «красный» имеет большое значение. Например, красные ягоды – спелые, а зеленые – нет. Это полезная для выживания информация. Для компьютера, чтобы слово красный обрело значение, притом схожее с человеческим, ему необходимы сенсоры, воспринимающие красный цвет, цель и взаимосвязь красного цвета и достижения цели. В одном Серл был совершенно прав, современные компьютеры лишь симулируют понимание, т.к. их «знания» о словах опираются не на реальный опыт, а на другие слова, что в теории может породить некоторую степень понимания, но совершенно отличную от человеческой. К тому же современные компьютеры и программы не наделены внутренними целевыми состояниями, что делает невозможным появление смысла.
P.S. Цепь размышлений в данной статье идет снизу вверх, от элементарных понятий и объектов, к более сложным и абстрактным. Размышления следуют логике эволюции и в целом опираются на эволюционную парадигму. Такой подход видится автору наиболее научным. Терминология также развивается снизу вверх. В результате, современные понятия получают новую трактовку. Автор не ставил себе целью подмену терминов, и тем более нет у него желания использовать это в качестве хитрого приема, для облегчения задачи объяснения феномена
Можно заметить, что в статье понятие
Ощущение → Восприятие → Понимание →
Строго говоря, то, что я называю здесь актом
1. Searle J. Minds, Brains, and Programs. The Philosophy of Artificial Intelligence / Boden M (ed.) Oxford. 1990. Впервые опубликовано в журнале: «The Behavioral and Brain Sciences», 1980, № 3, pp. 417–424.
2. Докинз, Ричард. Эгоистичный ген. — Пер. с англ. М.: АСТ:CORPUS, 2013
3. Чалмерс Д. Сознающий ум: В поисках фундаментальной теории. М.: URSS, 2013
Автор: IvanBannikov