Операционные системы будущего
Однако, наибольшие изменения, коснутся, по-видимому, самих компьютеров. По мнению Билла Гейтса, главы небезызвестной Microsoft, высказанному им на собрании совета директоров, через 10 лет 90% операционной системы будет занято решением задач распознавания образов. Таким образом, при проектировании будущих поколений компьютеров нейрокомпьютинг выдвигается на первый план.
Можно даже представить себе примерный сценарий проникновения нейросистем в компьютеры будущего, связанный с развитием глобальной сети Internet. Сейчас именно она направляет развитие компьютерных систем, постепенно превращая разрозненную сеть персоналок, рабочих станций и мэйнфреймов в единый мировой сетевой компьютер с неограниченными информационными ресурсами. Известная фирма Forrester Research, занимающаяся прогнозированием рынков, оценивает рынок услуг, связанных с Internet, в 2001 году на уровне $350 млрд. Практически все крупные компьютерные фирмы уже включились в борьбу за этот гигантский потенциальный рынок. Достаточно упомянуть ту же Microsoft, тратящую по $100 млн. в год только на исследования, связанные с Internet.
И подобно тому, как эпоха великих открытий XV века стимулировала развитие астрономии и точной механики для совершенствования навигационных приборов, освоение нового - информационного - океана требует развития новых средств навигации - ассоциативного поиска, создания адаптивных и автономных агентов. (Уже сейчас индексация Сети ведется автономными роботами.) Вспомним, каким мощным стимулом развития персональных ЭВМ был удобный графический интерфейс пользователя. Новый интерфейс пользователя для работы в Сети будет основываться на агентах, представляющих интересы пользователя в сети. Этот новый вид программного обеспечения, получивший название agentware, претендует на центральное место в будущей системе человеко-машинного общения. Между тем, первые экземпляры agentware уже появились на рынке, и что характерно, многие основаны на технологии нейросетей (см., например, http://www.agentware.com). Это, по-видимому, сегодня кратчайший путь к созданию легко обучаемых автономных электронных секретарей. Естественно предположить, что именно на этом направлении, в силу его стратегической важности, в ближайшем будущем будет достигнут наибольший прогресс.
Видимо, искусственный интеллект, о котором так долго говорили и спорили, начнет, наконец, материализовываться в этих пока что очень примитивных нейро-агентах. Вскоре электронные агенты вынуждены будут вступить в общение не только со своим хозяином и пассивными данными, но и с другими такими же агентами. В Сети возникнет новый социум с новыми правилами отношений. Разум же и личность, напомним, - понятия социальные. Агенты, учащиеся принимать решения от лица пользователя в социальном окружении, неизбежно приобретут все атрибуты личности.
Но это в будущем. Современный же нейрокомпьютинг - только первая ласточка. В наше время эта технология распознавания ситуаций и принятия решений отрабатывается в конкретных, четко очерченных областях (например, игра на бирже), не требующих знания социального контекста, пока недоступного компьютерам. До принятия действительно значимых управленческих решений нейрокомпьютерами еще очень далеко. Но дорогу осилит идущий.
Литература
А.А.Веденов. Моделирование элементов мышления. М.: Наука, 1988
Т. Кохонен. Ассоциативная память. М.: Мир, 1980;
Ф.Розенблатт. Принципы нейродинамики. М.: Мир, 1964.
Ф. Уоссерман. Нейрокомпьютерная техника. М.: Мир, 1992.
Ф.В.Широков. Введение в нейрокомпьютинг. ИНФРА-М. Электронное издание. 1995.
Arbib M., ed. The Handbook of Brain Theory and Neural Networks. MIT Press, 1995
Нейрокомпьютеры: какие они?
Как начинался нейрокомпьютинг? Как выглядят современные нейрокомпьютеры? Какова их производительность и цена? Нейрокомпьютеры и нейро-эмуляторы. Как и где используют нейрокомпьютинг? Основные парадигмы нейрокомпьютинга. Анатомия нейросетей. Классификация нейро-архитектур.
& В науке мало пользы от моделей, которые рабски подчиняются всем нашим желаниям. Мы хотим иметь модели, которые дерзят нам, модели, которые имеют свой собственный ум. Мы хотим получить из наших моделей больше, чем мы в них вложили.
Т.Тоффоли, Н.Маролус, Машины клеточных автоматов
& Хватит. Пора, наконец, рассказать правду про моего друга ЭПИКАКа. Тем более что он обошелся налогоплательщикам в 776 434 927 долларов 54 цента. Раз они выложили такие денежки, то имеют полное право узнать чистую правду. К.Воннегут, ЭПИКАК
Краткая история нейрокомпьютинга
В прошлой главе появление нейрокомпьютеров представлено как закономерный этап развития вычислительной техники. В результате, у читателя может сложиться впечатление, что и сама идея нейрокомпьютинга - недавнее изобретение. Это, однако, не так. Пути Эволюции редко бывают прямыми. Идеи нейрокомпьютинга появились практически одновременно с зарождением последовательных ЭВМ.
1 Ключевая работа Мак Каллока и Питтса по нейро-вычислениям (McCulloch and Pitts, 1943) появилась в 1943 году, на два года раньше знаменитой докладной записки фон Неймана о принципах организации вычислений в последовательных универсальных ЭВМ.
Однако, должны были пройти многие десятилетия, прежде чем радикальное удешевление аппаратуры позволило им заявить о себе в полный голос. Дело в том, что последовательная архитектура обладает весьма ценным преимуществом перед параллельной, решающим на ранних стадиях развития вычислительной техники. А именно, она позволяет получать полезные результаты уже при минимальном количестве аппаратуры. В следующей главе мы покажем, что обучение нейросетей требует больших вычислительных затрат (сложность обучения растет как третья степень размерности задачи). Поэтому нейрокомпьютинг предъявляет достаточно жесткие требования к вычислительной мощности аппаратуры. Только совсем недавно, когда рядовому пользователю PC[6] стала доступна производительность супер-ЭВМ 70-х, нейросетевые методы решения прикладных задач стали приобретать популярность. Как мы увидим далее в этой главе, даже сейчас "настоящие" параллельные нейрокомпьютеры еще слишком дороги и не получили пока широкого распространения. Что уж говорить о конце 50-х, начале 60-х, когда появились первые образцы нейрокомпьютеров.
1 Первый экспериментальный нейрокомпьютер Snark был построен Марвином Минским в 1951 году. Однако он не был приспособлен к решению практически интересных задач, и первый успех нейрокомпьютинга связывают с разработкой другого американца - Френка Розенблатта - персептроном (от английского perception - восприятие) (Rosenblatt, 1961). Персептрон был впервые смоделирован на универсальной ЭВМ IBM-704 в 1958 году, причем его обучение требовало около получаса машинного времени. Аппаратный вариант - Mark I Perceptron, был построен в 1960 году и предназначался для распознавания зрительных образов. Его рецепторное поле состояло из 400 пикселей (матрица фотоприемников 20x20), и он успешно справлялся с решением ряда задач - мог различать некоторые буквы. Однако по причинам, которые станут понятны по мере знакомства с теорией нейросетей, возможности первых персептронов были весьма ограничены. Позднее, в 1969 году Минский в соавторстве с Пейпертом дает математическое обоснование принципиальной, как им казалось, ограниченности персептронов (Minsky and Papert, 1969), что послужило началом охлаждения научных кругов к нейрокомпьютингу. Исследования в этом направлении были свернуты вплоть до 1983 года, когда они, наконец, получили финансирование от Агентства Перспективных Военных Исследований США, DARPA. Этот факт стал сигналом к началу нового нейросетевого бума.
Интерес широкой научной общественности к нейросетям пробудился в начале 80-х годов после теоретических работ физика Джона Хопфилда (Hopfield, 1982, 1984). Он и его многочисленные последователи обогатили теорию параллельных вычислений многими идеями из арсенала физики, такими как коллективные взаимодействия нейронов, энергия сети, температура обучения и т.д.
Однако настоящий бум практических применений нейросетей начался после публикации Румельхартом с соавторами метода обучения многослойного персептрона, названного ими методом обратного распространения ошибки (error backpropagation) (Rumelhart et. al., 1986). Ограничения персептронов, о которых писали Минский и Пейперт, оказались преодолимыми, а возможности вычислительной техники - достаточными для решения широкого круга прикладных задач.
Далее в этой главе мы вкратце опишем современное (правда, чрезвычайно быстро меняющееся) состояние нейрокомпьютинга: нейросетевые продукты (как специализированное hardware, так и более доступное software), их сегодняшние применения, а также основные принципы нейровычислений.
Дата добавления: 2015-04-10; просмотров: 2402;