Машины, которые обучают

 

 

Ученым, о котором идет речь, был русский физиолог, лауреат Нобелевской премии И. П. Павлов. Именно он ввел понятие условного рефлекса, и многие достижения, связанные с совершенствованием «обучающихся» машин, основаны на этих экспериментах.

 

Павлову удалось показать, что в ответ на вид или запах пищи собака точно так же выделяет слюну, как если бы пища и в самом деле находилась у нее в зубах. Более того, он доказал, что если провести надлежащую тренировку, слюноотделение можно вызвать и в ответ на явления, не имеющие отношения к еде. В классическом опыте Павлова непосредственно перед тем, как собаке давали пищу, звенел звонок. Эту последовательность «звонок — пища» повторяли несколько раз, в конце концов, звонок давали, а пищу — нет. Оказалось, что собака, как и прежде, выделяла слюну, в то время как до тренировки звук звонка не вызывал слюноотделения. Звонок и пища — два различных возбудителя, а выделение слюны — реакция нервной системы собаки на эти возбудители. Сначала такая реакция могла вызываться только пищей, но после тренировок она приобретала условный характер, т. е. вызывалась и в ответ на звонок.

 

Ученых привлекала перспектива моделирования условного рефлекса. К числу наиболее известных машин, построенных для этой цели, относится машина, сконструированная Г. Уолтером в начале 50-х годов (хотя такого рода модель предлагалась еще в 1913 году). Ему же принадлежит модель аксона. Первое из устройств Уолтера представляло собой электромеханическую «черепаху», которая якобы воспроизводила поведение, свойственное живому организму. На самом деле это делала вторая из двух черепах, построенных Греем Уолтером, первая же (не способная к условным рефлексам) получила название М. speculatrix, по аналогии с классификацией биологических видов.

 

Остановимся на первой, не способной к условным рефлексам черепахе, поскольку она представляет исторический интерес как «робот». Будучи прототипом черепахи с условными рефлексами, она имела много сходных с ней особенностей. М. speculatrix представляла собой трехколесное устройство с двумя встроенными моторчиками. Один из них приводил в действие два задних колеса, чтобы обеспечить передвижение, а другой заставлял поворачиваться переднее колесо, чтобы по мере передвижения черепаха могла менять направление. У этой черепахи имелось также два органа «чувств». Один из них представлял собой фотоэлемент, который всегда был направлен в ту же сторону, что и рулевое колесо, а вторым был окружающий устройство бампер, который при нажатии приводил в действие переключатель. Таким образом, черепаха Уолтера «видела» и «осязала». У нее имелись также некоторые электронные устройства «мозга». Они управляли скоростями обоих двигателей — в зависимости от сигналов, принятых «органами чувств». Идея эксперимента заключалась в следующем. Испытуемое устройство помещали на дно большого ящика, где на одной из стенок находился небольшой источник света. Побуждаемая особенностями конструкции своего «мозга», черепаха должна была искать и обнаружить свет, после чего направиться к нему. Этого от нее удалось добиться, поскольку были выполнены следующие условия.

 

Когда фотоэлемент не улавливал света, рулевой моторчик заставлял переднее колесо поворачиваться, а приводной моторчик двигал черепаху на половинной скорости. Таким образом, если в ящике было темно, это подобное живому существу создание двигалось кругами — что вполне естественно. Мозг черепахи устроен так, что стоило фотоэлементу уловить умеренный свет, как рулевой моторчик останавливался, а приводной моторчик начинал работать на полной скорости, и черепаха быстро устремлялась к источнику света. При очень ярком свете М. speculatrix продолжала двигаться на полной скорости, но руление происходило медленнее обычного. Уолтер назвал этот феномен «ослеплением». Каким образом удавалось черепахе отыскивать дорогу среди препятствий, расставленных на ее пути? Прежде всего, она ударялась о них. После этого бампер приводил в действие переключатель, что в свою очередь заставляло мозг генерировать колебания, и черепаха начинала вести себя так, как если бы она попадала попеременно то в темноту, то на очень яркий свет (на этот период фотоэлемент отключался от мозга). Короче говоря, существо сначала быстро поворачивало руль, двигаясь при этом медленно, затем руль начинал поворачиваться медленно, а скорость становилась большой, и все это повторялось снова и снова, пока ему не удавалось отойти от препятствия. Тогда автоматически включался фотоэлемент, и машина возобновляла свои «поиски» света. Однако первую черепаху нельзя было использовать для демонстрации того, что Павлов назвал условным рефлексом, — ее поведение предопределялось схемой соединений, заложенной в мозге. Вторая машина Уолтера была сложнее. Он назвал ее М. docilus и дал ей способность «обучаться». Это была та же М. speculatrix, только теперь в нее был встроен микрофон, так что черепаха могла «слышать» свист. Благодаря довольно сложной схеме, встроенной в мозг, появилась возможность учить ее реагировать на свистки.