Леонид Черняк - Об ИИ без мифов. Путеводитель по истории Искусственного Интеллекта

Живший в I веке н. э. греческий механик Герон Александрийский вошел в историю как создатель первых автоматонов. Так назвали самодвижущиеся существа, термин сохранился до нашего времени. Кроме них на счету у Герона автоматические двери, механический театр кукол, торговые автоматы, паровая турбина и устройства управления, где программа записывалась штырьками на вал, вращаемый намотанной на него веревкой. Это простейший способ программирования сохранялся столетиями в самых разных устройствах, а программирование достигло совершенства в компьютерах, сохраняющих прямое родство с обыкновенной шарманкой. Современники Герона отнеслись к его автоматам более чем серьезно и еще много лет спустя продолжали очеловечивали их, поэтому живший на триста лет позже Аристотель счел нужным разъяснить – только живые существа способны действовать по собственной воле, а неживые исключительно под воздействием внешней силы. Эта мысль великого философа должна бы действовать отрезвляюще на тех, кто и сегодня сохраняет веру в суперинтеллект, способный превзойти человека.

Китай тоже можно назвать родиной автоматонов. Здесь задолго до Герона, в эпоху императора Му (976–922 гг. до н. э.) мастер Ян Ши сделал для своего владыки человекоподобный автоматон, способный петь и танцевать, а почти через тысячу лет другой мастер Ма Дэйфень предложил императору Сюань-цзуну (810–859) проект автоматизированных столовых принадлежностей, но тот эту идею не одобрил.

Значительно преуспели в создании автоматонов арабские механики, жившие в эпоху расцвета арабской культуры. Наибольшую память о себе оставил Аль-Джазари (1136–1206): он изготовил человекоподобные музыкальные автоматы, разместил их в лодке, ее запускали в озеро, они вней плавали под исполняемую самими музыку. Программы движения и музыки были записана на валиках, снабженных кулачками. Кстати, в традиционных автомобилях с бензиновыми четырехтактными двигателями внутреннего сгорания газораспределительный механизм управляется программой, записанной кулачками на валу.

В XVI–XVIII веках пальма первенства в деле создания автоматонов перешла к европейским мастерам, они поставляли ко дворам царственных особ поражавшие современников шутейные машины (Frolicsome Engines). Им удалось превратить ремесло создания программируемых автоматов в искусство, но с точки зрения управления они были все так же незатейливы – удивительного внешнего вида шутейные машины имели всего одну, как бы мы сказали сейчас, «прошитую» программу. Высшим достижением в области шутейных машин стали автоматоны французского механика Жака Вокансона, созданные им в середине XVIII века, их так и называли вокансонами.

Развлекательные автоматоны были непременным атрибутом большинства европейских дворов, даже у русского царя Алексея Михайловича в Коломенском дворце имелась пара механических львов, изготовленных в 1673 году часовых дел мастером Оружейной палаты Петром Высоцким. Они были способны воспроизводить некоторые движения животных и рычать. Встреча Петра I с тем, что к тому времени осталось от игрушек его отца, описана Д. С. Мережковским в историческом романе «Антихрист (Пётр и Алексей)».

Внедрение автоматов со сменной программой началась в XVI веке во Фландрии, в то время самой процветающей части Европы. Начало положили фламандские мастера, они изобрели программируемые карильоны, входившие в состав башенных часов. Классические карильоны – колокольные музыкальные инструменты, на них играли с помощью специальной молотковой клавиатуры. Их история уходит в середину I тысячелетия н. э., при раскопках в Китае был обнаружен прототип карильона, состоящий из шестидесяти четырех бронзовых колоколов. Прежде в Европе с XII века создавали городские башенные часы со звоном, но без циферблата – они предназначались исключительно для того, чтобы созывать звоном прихожан на молитву. Такие часы называли ударными (striking clock, или chiming clock). Фламандские мастера объединили карильоны с часами и снабдили их механизмом, позволявшим исполнять с заданной периодичностью различные заранее запрограммированные мелодии. Программаторами служили придуманные Героном огромные барабаны со штифтами, а для приводов к молотам использовались веревки.

Используемый во фламандских карильонах программатор в 1805 году навел мастера-ткача Жозефа Жаккара на мысль о конструкции автоматизированного станка, способного ткать узорчатое полотнище. С тех пор подобную ткань называют жаккардом. Ткацкий станок сочетал в себе два управляющих устройства – основное, в нем, как в карильоне, программа «записывалась» на барабан, а в дополнительном, обеспечивавшим разнообразие узоров, программы записывались на изобретенные Жаккаром сменные дощечки с отверстиями, похожие на перфокарты.

Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1791–1871) перенес идею программного управления на механизацию вычислений, в этом его величайшая заслуга. Он начал с первой из двух созданных им Разностных машин (Differential Engine), реализующей всего один алгоритм расчета, но, не закончив ее, пришел к выводу, что вычислительная машина должна быть более универсальной, то есть со сменной программой. В поисках решения для записи программы он обратился к перфокартам, известным ему по машине Жаккара, но этого оказалось мало, нужно было еще каким-то образом адаптировать собственно процедуру расчета к выполнению ее на машине. На выручку пришла разработанная его современником, математиком и инженером Гаспаром де Прони (1755–1839) система распределения труда в ручных расчетных процедурах. Потребность в создании такой системы возникла, когда император Наполеон наметил переход на метрическую систему и поручил барону де Прони возглавить эту работу. Барон, предвидя необходимость выполнения огромного количества вычислений, нашел способ ускорения этого процесса посредством распределения операций между большим числом исполнителей, разделенных на три квалификационных уровня. Высшую ступень в этой иерархии занимали несколько выдающихся математиков, среди которых были Лежандр и Карно, они готовили, как бы мы сказали, математическое обеспечение. На втором уровне стояли образованные «технологи», которые организовывали процесс вычислительных работ. Последними в этой структуре были вычислители (computers), их квалификационный максимум – умение складывать и вычитать. Обычно это были девушки, которым революция позволила выбраться из социальных низов. Заслуга де Прони в том, что он нашел алгоритмический и технологический подходы для сведения сложных вычислений к простейшим операциям, не требующим от их исполнителей творческого подхода.