книги из ГПНТБ / Сочивко В.П. Человек и автомат в гидросфере очерки системотехники

не только предмет, методы, задачи этого направления, но даже основное исходное понятие — интеллект.

Предлагаются различные определения интеллекта. Са­ мые осторожные из них, по существу, повторяют идею критерия разумности, предложенного А. Тьюрингом: система имеет интеллект, если она способна делать такие вещи, что, если бы их делал человек, то мы имели бы основание считать его умным.

На прошедших симпозиумах и конференциях, посвя­ щенных проблеме искусственного интеллекта, звучали призывы отказаться от попыток дать определение интел­ лекта, направив основные усилия на практические работы по созданию систем искусственного интеллекта. Однако представляется более правильным иное мнение, согласно которому определение интеллекта — это уже составная часть теории интеллекта. Другое дело, что сегодня такая теория еще не создана.

Можно отметить по крайней мере следующие отличи­ тельные черты интеллекта:

1)способность эффективно воспринимать, хранить и перерабатывать информацию, классифицируя и объеди­ няя ее по значимости;

2)способность совершать пробные действия, поиск и логические переходы, формально не вытекающие из на­ чальной информации, что создает впечатление скачка через разрыв, существующий на пути, ведущем от исход­ ных данных;

3)способность управлять поисковым, исследователь­ ским процессом, руководствуясь «чувством близости ре­ шения»;

4)способность рассматривать ограниченный, но доста­ точно большой ряд альтернатив.

Интеллект есть многокомпонентная система. При об­ суждении проблем искусственного интеллекта характер­ ной ошибкой является следующее. Рассматривая неко­ торое, чем-то примечательное свойство интеллекта, часто делают вывод о том, что весь интеллект полностью опре­ деляется этим свойством. Например, для интеллекта характерно опережающее отражение реального мира, протекающих в нем событий. Однако должно быть ясно, что опережение, предвидение, является замечательным

свойством интеллекта, но лишь одним из большого числа свойств.

107

Создавая системы искусственного интеллекта, мы, по существу, моделируем центральную нервную систему человека. Одновременно следует иметь в виду, что сама центральная нервная система человека, его мозг, пред­ ставляет собой мощную моделирующую установку. Это обстоятельство было отмечено исследователями еще за­ долго до наступления кибернетического периода. В послед­ ние годы построение мозгом внутренней модели внешнего мира подробно рассматривалось в ряде кибернетических работ, в частности в работах К. Штайнбуха [76].

В настоящее время становится общепризнанным так называемый эволюционный принцип проектирования авто­ матов. Как следует из названия, этот принцип исходит из аналогии с процессом эволюции органического мира. Точно так же, как органические системы, первоначально возникнув на Земле, представляли собой относительно простые образования и только в ходе эволюции достигли той'вершины, которую характеризует появление системы «человек», так и в мире технических систем должна про' изойти эволюция автоматов от устройств, принцип дей­ ствия которых предложил еще Герон Александрийский 2000 лет тому назад, до высших автоматов, способных пре­ взойти человека в решении ряда интеллектуальных задач.

Необходимо иметь в виду, что разработки систем искус­ ственного интеллекта осложнены необходимостью фунда­ ментальных знаний прообраза — психической деятель­ ности человека. Ряд математиков и техников, необосно­ ванно пренебрегая данными психологии, пытается ставить задачи конструирования систем искусственного интел­ лекта практически вне связи с психологией. Несмотря на отдельные частные удачи — разработку алгоритмов и эвристик, позволяющих решить некоторые задачи, считавшиеся ранее прерогативой человеческого мозга, такой подход не представляется перспективным.

В заключение следует сказать, что рассматриваемое направление кибернетики и системотехники все еще недо­ статочно четко оформилось, не имеет объединяющей кон­ цепции и крайне неравномерно развивается по отдельным частным направлениям — таким, как распознавание обра­

литература.

108

§ 10.

Естественные ограничения

• ■

Когда обнаружилось, что живая система содержит более чем два электрона, физики в ужасе повернулись спиной, так как математические трудности оказались непреодолимыми.

А. Сцент -Дьерди

Можно создать машину, которая будет вилять хвостом, но не может быть машины, которая ощущала бы чувство радости.

О. Кремер

В кибернетике известна теорема, утверждающая, что всякое функционирование живой нервной сети, кото­ рое можно описать логически при помощи конечного числа слов, может быть реализовано формальной нервной сетью. Из этой теоремы следует вывод, что нет таких функций мышления, которые, будучи познаны и описаны логи­ чески, не могли бы быть реализованы формальной нерв­ ной сетью и, следовательно, в принципе воспроизведены автоматом. Иначе говоря, для всякой ситуации, поддаю­ щейся описанию некоторым логическим выражением при помощи конечного числа слов, можно построить фор­ мальную нейронную сеть, имеющую описываемое этим выражением поведение. Таким образом, теория дает все основания для оптимизма. Однако современная прак­ тика автоматизации явно не реализует все предпола­ гаемые теорией возможности. Рассмотрим кратко некото­ рые причины этого несоответствия. Одновременно ука­ жем ограничения, характерные для современных авто­ матов.

Заметим прежде всего, что теория предполагает полное и однозначное, логически непротиворечивое описание того поведения, которое мы хотим реализовать с помощью синтезируемогоавтомата. Проектирование электронновычислительных машин, разработка алгоритмов, составле­ ние программ, конструирование высших автоматов и все другие попытки построения систем искусственного интел­ лекта убедительно показали, что знания, накопленные человечеством о сложных психических процессах, далеко не так полны, как можно было предполагать, и не так точны, как нам хотелось бы. Требования математической точности, логической непротиворечивости в описании

109

поведения сложных систем искусственного интеллекта трудновыполнимы в силу необычной сложности рассма­ триваемых систем. Поэтому при математическом модели­ ровании высших автоматов идут на определенный паллиа­ тив. От математических моделей психофизиологической бионики нельзя ожидать той степени точности, которая характерна, например, для законов физики. Если закон физики, сформулированный на математическом языке, претендует на строго адекватное описание явлений при­ роды, то математические модели психофизиологической бионики могут претендовать только на то, чтобы повысить в какой-то степени уровень понимания изучаемого явле­

вании.

Естественно, что легче конструировать специализиро­ ванные автоматы. Однако чрезмерная специализация авто­ мата существенно ограничивает возможности его исполь­

В настоящее время не только поставлена теоретически, но и решается практически задача создания автоматов, приспосабливающихся к изменениям условий их исполь­ зования. Это так называемые адаптивные и обучающиеся машины. Но, во-первых, пока еще обучающиеся машины являются в основном информационными системами, т. е. системами; предназначенными для приема, переработки и использования информации (примером могут служить обучающиеся опознающие системы). Во-вторых, даже в этих системах настройка, обучение, переучивание осу­ ществляются в значительной степени с участием человека, причем практически кроме человека-учителя зачастую требуется значительный коллектив людей, выполняющих работы по обслуживанию системы-подстройку, замену отдельных элементов и блоков и другие вспомогательные операции.

НО

Г л а в а п я т а я

СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕК—МАШИНА В ГИДРОСФЕРЕ

•

Отдайте же человеку — человеческое, а вычислительной ма­ шине— машинное. В этом и должна, по-видимому, заклю­ чаться разумная линия поведения при организации совмстных действий людей и машин. Линия эта в равной мере далека и от устремлений машинопоклонников, и от воззрений тех, кто во всяком использовании механических помощников ум­ ственной деятельности усматривает кощунство и приниже­ ние человека.

Н. Винер

Научное становление проблемы «человек—ма­ шина» прошло несколько этапов, которые можно проиллю­ стрировать на примере развития такой области, как гидро­ акустика. В гидроакустическом приборостроении инже­ нерная мысль долгие годы ориентировалась на человекаакустика («слухача»). Уже в годы значительных достиже­ ний кибернетики и электронно-вычислительной техники видные специалисты-гидроакустики, признавая успехи автоматизации, не считали возможным распространять ее достижения на гидроакустические системы обработки сигналов.

Затем неприятие идей кибернетики сменилось стремле­ нием к полной автоматизации. Однако скоро стало оче­ видным, что идеи теоретической кибернетики далеко не всегда технически осуществимы и что решение проблемы следует искать на пути оптимального распределения функ­ ций между человеком и машиной.

Только в самые последние годы стало ясно, что полное, устранение человека, полная автоматизация возможны лишь там, где решаемые задачи достаточно просты. Трезво оцениваются в настоящее время и ~функции человекаоператора в автоматизированных системах. Уже не ка­ жется парадоксальным мнение, что с ростом автомати­ зации возрастает и роль человека-оператора, так как очевидным стало повышение ответственности оператора, усиление напряженности работы, возрастание сложности8

управления автоматизированной системой и контроля над ней.

Теоретическую основу научной проблемы «человек— машина» составляют эргономика и инженерная психоло­ гия, т. е. те комплексные научные дисциплины, которые, сформировавшись в ходе развития наук о человеке (таких, как физиология, психология, антропология, гигиена, анатомия), исследует не человека вообще, а человека, включенного в процесс труда. Важно отметить то обстоя­ тельство, что эргономика и инженерная психология учи­ тывают достижения технических наук, имеющих пря­ мое отношение к проектированию систем человек—ма­ шина.

Истоки эргономики следует искать в ранних работах по научной организации труда. Уже первые работы Ф. Тейлора по применению временного анализа как метода изучения рабочих движений с целью выбора наи­ более рационального (с точки зрения экономии времени) выполнения операций, можно было бы считать работами по эргономике, если бы они опирались на фундамент физиологии и психологии, а не основывались на чистой эмпирике.

Долгое время идеи эргономики, высказываемые наи­ более прогрессивными учеными, казались ненужной гу­ манизацией принципов научной организации труда. Если, по мнению В. М. Бехтерева, суть дела не в интенсифика­ ции труда, а в такой его организации, которая обеспечи­ вала бы максимальную производительность при сохра­ нении максимума здоровья, то, по мнению зарубежных ученых тех же лет, в том числе таких известных, как Ф. Тейлор, главным является именно предельная интен­ сификация труда (система «выжимания пота», как охарак­ теризовал ее В. И. Ленин).

Должны были пройти годы, прежде чем достижения научно-технической революции, а также социальные за­ воевания пролетариата капиталистических стран заста­ вили буржуазных ученых приблизиться к тем позициям оптимизации труда, которые были очерчены еще в доре­ волюционных работах таких ученых России, как В. М. Бех­ терев.

Однако вынужденные заняться проблемой «человек— машина», ученые капиталистических стран в последние годы внесли существенный вклад в это научное направле­ ние. Только в США ежегодно выпускается около пяти

114

тысяч .наименований книг, статей и других документов, непосредственно относящихся к инженерной психологии. По свидетельству известного советского экономиста В. И. Терещенко, учет психологических факторов в США считают не менее важным, чем моменты чисто инженернотехнические.

Причину такого внимания легко понять из конкрет­ ных примеров, имеющих прямое отношение к обсуждае­ мой нами теме. По данным американского исследователя Н. Валлиса, 63% всех аварий судов и посадки их на мель вызваны неправильными действиями человека, которые объясняются несогласованностью конструкции техниче­ ских средств с психофизиологическими характеристи­ ками человека. Точно так же около 25% всех авиацион­ ных катастроф, по данным американской статистики, вызвано тем, что пилот неправильно прочел показания приборов, спутал органы управления или нарушил последовательность манипулирования ими и т. п. Таким образом, в основе возросшего интереса к рассматриваемой проблеме лежат не столько научные, сколько сугубо практические соображения.

Надо сразу сказать, что теории человеко-машинных систем (в строгом смысле этого слова) все еще не суще­ ствует. Основные теоретические вопросы сформулированы и развиваются в рамках таких дисциплин, как инженерная психология, эргономика, техническая эстетика и ряд других. Не останавливаясь на характеристике всех этих направлений, заметим, что возможны следующие подходы

кисследованию человеко-машинных систем:

1)кибернетический подход, при котором система рас­ сматривается с точки зрения протекания процессов управ­ ления, регулирования и связи;

2)психологический подход, при котором учитываются

особенности психической деятельности звена «человек» си­ стемы человек—машина (обязательно, с учетом реальных характеристик второй части системы — звена «машина»);

3)физиологический подход, при котором исследуются условия работы и отдыха оператора с целью их улучшения (что, естественно, сказывается на некоторых характери­ стиках человека, изучаемых в рамках психологического подхода к проблеме);

4)бионический подход, при котором в итоге анализа

функций, выполняемых человеком, оценивается возмож­ ность их все более полной автоматизации.

Все четыре направления характеризуются определен­ ными достижениями. Правда, многие из этих достижений еще плохо известны проектировщикам автоматизирован­ ных систем. Этому не приходится удивляться, так как, к сожалению, для многих'практиков еще настолько непо­ нятен предмет инженерной психологии, что ее связывают с изучением психологии инженеров.

Хотя инженерные психологи акцентируют внимание на сохранении ведущей роли человека, практика убеди­ тельно показываем, что должны разумно, интегрироваться два направления: во-первых, приспособление техники и условий труда к человеку; во-вторых, приспособление человека к технике и условиям труда (пока — средствами профессионального отбора, профессионального обучения, но в перспективе и более радикальными средствами, в том числе прямым воздействием на мозг оператора электри­ ческими сигналами, фармакологическими и другими сред­ ствами).

Для современной инженерной психологии характерен комплексный, системный подход, при котором учитывают не отдельные функциональные возможности восприятия, мышления, действий оператора, а его деятельность в це­ лом, всю обстановку, от которой зависит успех (вплоть до таких «мелочей», как оптимальная рабочая поза, рацио­ нальная организация движений и т. д.).

Основным объектом исследований в инженерной пси­ хологии является человек, его психика. Однако при рас­ пределении функций между человеком и машиной учиты­ вают тот факт, что в некоторых системах автомат может выполнять определенные операции лучше, чем человек. Как правило, это операции, требующие большой силы, высокой скорости, выносливости, методичности и относи­ тельной простоты действий.

До сих пор мы упоминали только психологические и технические аспекты проблемы. Однако любая система человек—машина является в определенной степени также и социальной системой, так как обязательно предпола­ гает те или иные межперсональные отношения. В одних случаях — это отношения между оператором и выше­ стоящим руководителём. В других случаях —■это меж­ персональные отношения в группе операторов, выпол­ няющих работу одновременно. Хотя данные вопросы и имеют прямое отношение к обсуждаемой проблеме, но их специфичность позволяет считать, что этой частью работы

116