English      Русский

Обкладинка книги "Маленькi розповiдi про великих учених", за редакцiєю Бориса Малиновського

"Маленькі розповіді про великих учених"

За редакцією Бориса Малиновського

110-річчю Миколи Михайловича Амосова,
120-річчю Сергія Олексійовича Лебедєва,
100-річчю Віктора Михайловича Глушкова
присвячується:
Ювілейний збірник вибраних публікацій М.Амосова, С.Лебедєва, В.Глушкова і спогадів сучасників


К.: Гурович В.Г., 2022. -400с: іл. ISBN 978-617-8256-00-5.



"Інформація у чистому вигляді - це знання.
Справжнє джерело знання = це досвід."
Альберт Енштейн

"Геній - це один відсоток натхнення
і дев'яносто дев'ять відсотків поту."
Томас Едісон

Три життя Миколи Амосова -
хірурга-новатора, письменника-мислителя, біокібернетика-філософа

Продовження

"Моя кібернетика"

З книги М.М.Амосова "Голоси часів"

Пам'ятаю, як на нашій сцені з'явився новий персонаж з дуже великими наслідками! - Катерина Олексіївна Шкабара.

Від неї почалася моя кібернетика - просвітила, дала книжку Ешбі, потім Вінера, познайомила з академіком В.М. Глушковим. Розумна жінка. Але лідер. І, навіть, занадто. Через це потім і розійшлися - намагалася командувати.

Але саме вона створила для мене Відділ біокібернетики1 в складі Інституту кібернетики. Відділ існує до цього часу, в ньому працюють мої учні, а тепер вже просто друзі, подружжя Касаткіних, Куссуль2, Талаєв.

Кібернетику ми почали з діагностичних машин. Катя розповіла про перфокарти, я розробив форму історій хвороб, щоб були ознаки хвороб, набивай їх на перфокарти, вставляй в машину, отримаєш діагноз. Зрозуміло, до того потрібно зробити статистику - за яких ознак захворювання. Це теж моя турбота. Тут з'явився Озар Мінцер. Він обставив механічну обробку перфокарт. Скажу відразу, з цього медичного напрямку кібернетики нічого корисного не вийшло - діагнози машина ставила погано. Втім користь була, залишилася і досі діє, так звана "формалізована" історія хвороби. У ній заготовлені всі ознаки, тільки підкреслюй, проставляється цифри і зовсім мало тексту - полегшення лікарям.

Розповідь М.М.Амосова доповнює чл.-кор. НАНУ Тадеуш Павлович Мар'янович.

"Середина п'ятдесятих років минулого століття була для нас, дослідників, які ризикнули присвятити себе кібернетиці та обчислювальній техніці, дивним часом. Ми не мали книг, не мали підручників, крім "МЭСМ" не мали комп'ютерів, однак мали колосальний ентузіазм, невгамовну фантазію, наполегливість і цілеспрямованість в осягненні цієї таємничої на той час науки. Наш ентузіазм підтримували старші товариші, яких "старшими" можна назвати тільки умовно, тому що це були молоді вчені, піонери вітчизняного комп'ютеробудування, не менше захоплені і віддані цій науці.

Свідком зародження фантастичного на той час проекту мені пощастило бути. Йдеться про першу спробу довірити комп'ютеру ставити діагноз при захворюваннях серця. Ініціаторами проекту виступили академік Гнєденко Борис Володимирович, майбутній академік Амосов Микола Михайлович і фахівець-електронщик Шкабара Катерина Олексіївна, учениця С.О. Лебедєва. Ці вчені поставили перед собою мету розробити електронний пристрій, здатний сприймати, розшифровувати та інтерпретувати кардіограму, як основний інструмент отримання об'єктивної кількісної інформації про роботу серцево-судинної системи. Природно, що в якості першого кроку на цьому шляху необхідно було представити кардіограму у вигляді, доступному електронному пристрою. Це завдання доручили вирішувати моєму товаришеві Михайлу Куликову3, за роботою якого я мав можливість спостерігати. Він цілими днями просиджував за столом, вимірюючи на кардіограмі здорової людини, записаній на міліметрівці, величину всіх "зубців" і "інтервалів". В результаті виходив масив чисел, що представляють собою цифровий "портрет" нормальної кардіограми. Точно так же оброблялися кардіограми при різних патологіях. При цьому фіксувалося більша кількість параметрів кривої, ніж це доступно лікарю при візуальному вивченні кардіограми. Маючи таким чином побудовану базу даних (цим терміном тоді ще не користувалися), можна було ставити комп'ютерний діагноз захворювань серця.

Порівнювати подібний метод кодування кривих з сучасними технологіями оцифровування фізичних сигналів не доводиться. Але ентузіазм початківців слід цінувати за нинішні досягнення."

* * *

Я напишу авансом про друге використання кібернетики - фізіологію. Почалася воно суто з практики: від освоєння на собаках першого АШКа (Апарату Штучного Кровообігу) в 1957 р. Потім Володя Ліщук і Ольга Лісова створили справжню експериментальну лабораторію по дослідженню серця з повним інженерним оснащенням. Серце випробували як насос: "знімали характеристики" як змінюється продуктивність при підвищенні венозного підпору. Наші молоді дослідники досягли повної повторюваності кривих. Пізніше написали книжку. Її навіть в Німеччині видали.

Потім група працювала з камерою. Про це буде важка розмова.

На базі тієї ж лабораторії потім освоювали з хірургами операції з протезування клапанів, а ще пізніше і пересадку серця.

Теоретичні розробки по фізіології закінчилися набагато пізніше в "Моделі внутрішньої сфери організму". Заумна назва, а зміст простий: подані залежності чотирьох регулюючих систем (РС), як вони спільно регулюють функції. Я їх задумав ще в Череповці, перед війною. Команда Ліщука створила під них струнку математику. Написали ще одну книгу. На жаль, фізіологи залишилися глухими - вони не знають математики.

Загалом, була серйозна теоретична наука.

Колектив розпався в сімдесятих роках. Я хотів повернути їх на нову тему з "проблеми людини", а вони не захотіли і відокремилися. А потім розійшлися. Ліщук поїхав до Москви. Процвітає.

Про моделі Розуму

На початку шістдесятих в нашій кібернетиці почалися роботи з моделювання Розуму. Інтерес до проблеми старий, від студентства. Коли Шкабара познайомила з кібернетикою, а потім створили Відділ, почав думати. Оновив стару гіпотезу про механізми мислення і задумав модель Розуму. Тут нагодилися аспіранти - подружжя Касаткіни - Лора і Саша, інженери.

За моєю гіпотезою про мислення вони створили модель Розуму на обчислювальній машині "БЭСМ-6". Якась "розумна" істота, наділена кількома почуттями, пересувалася до мети по лабіринту з перешкодами та їжею. Цим "Розумом" я ілюстрував книгу "Моделювання мислення і психіки", яку опублікували в 1965 р.

За чверть століття хлопці зробили з десяток моделей Інтелекту. Вражав візок, який сам рухався, з Розумом на нейронних мережах: він дуже розумно пересувався по інститутському саду. Хлопці написали дві солідні монографії, на додаток до моїх книжечок по Алгоритму розуму.

Відділ існує, але на штучний інтелект вже не замахується. Як би вижити.

Ось сама суть гіпотези про мислення.

Гранично спрощуючи - розум (мозок) управляє. Чим завгодно, зовнішнім світом, власним тілом. Інструмент управління - моделі з нейронів.

Розум - це "Мозок" - вмістилище моделей - світу, самого себе, і програм поведінки. Дії з моделями в мозку - це зміна їх активності, тобто збудження нейронів.

Джерелом активності є центри відчуттів, похідних від потреб і бажань. Вони направляють рух активності за моделями дій від "входів" - подразників, до "виходів" - діям. Виходить так: Розум управляє об'єктами, а відчуття управляють самим розумом.

Нейронні моделі мають одну дуже важливу властивість: вони здатні до тренування, що підвищує їх власну активність, причому між ними торуються нові зв'язки. За рахунок цього розум (нейронна мережа!) увесь час змінюється, залежно від середовища і власних дій, перетворює себе. В цьому суть пристосування і творчості.

Еволюція виробила Загальний Алгоритм Розуму (ЗАР), який втілюється в послідовній активації "порцій управління", я назвав їх Функціональні Акти (ФА).

Типовий ФА складається з самостійних етапів: сприйняття, розпізнавання, прогнозування, оцінка, цілепокладання, планування, рішення, дії, запам'ятовування.

Всякому розуму притаманні три недоліки:

1. Обмеженість: моделі завжди простіші за складні системи, тому розум не може проникнути в усі тонкощі структур і функцій складних об'єктів. Наприклад, організму і суспільства.

2. Суб'єктивність: мінливі відчуття - критерії тяжіють над усіма операціями розуму, тому "розумні" дії настільки непостійні і дуже різні в різних розумах.

3. "Захоплюваність": вибіркове тренування моделей "живого" розуму в процесі дій позбавляє сталості його рішення.

Сторінки чорнових записів М.М.Амосова при підготовці книг "Мій світогляд" і "Енциклопедія Амосова". Сторінки чорнових записів М.М.Амосова при підготовці книг "Мій світогляд" і "Енциклопедія Амосова".

У сумі, ці недоліки пояснюють, чому не збігаються "істини" отримані різними людьми: кожен розум бачить свою істину і тільки прості явища їм здаються однаковими. Привести "істини" до єдності покликана математика. Але її можливості обмежені простими системами. Створюючи моделі, ми намагаємося розширити можливості "об'єктивного і стабільного" розуму.

* * *

В Розумі немає нічого містичного, він відтворюється засобами електроніки - Штучний Інтелект. Не треба себе обманювати, до людського розуму йому дуже далеко. Але відстань зменшується з кожним роком.

Дві сторінки чорнових записів М.М.Амосова при підготовці книг "Мій світогляд" і "Енциклопедія Амосова".

Від моделі клітини до моделі суспільства

Моделювання - це зміст усієї моєї кібернетики. Моделі клітини, організму, розуму, суспільства.

Ось наукове визначення моделі - це структури зі спрощенням і перекрученням, що відображають оригінал, його структуру і функції. Для моделей використовуються різні "коди-засоби" - малюнки, креслення, тексти, рівняння, цифри. Навіть іграшки. Моделі створюються розумом, вони зчитуються сигналами і зрозумілі тільки іншим розумам, які здатні читати сигнали і складати по ним власні моделі. Тобто тільки "грамотним".

Важлива якість моделей узагальненість. Це ступінь спрощення (схематизації) оригіналу об'єкта моделювання. Приклад різної узагальненості - зображення обличчя від кольорової фотографії до малюнка трирічної дитини.

Моделі потрібні нам для управління об'єктами. Прості дії (пересунути) - прості моделі. Тонке управління, наприклад, лікування хвороби вимагає складних моделей. Їх ще немає в медицині, тому користуються узагальненими моделями - схемами різної складності.

"Малювати кубики", моделювати прості речі просто. Моделювати клітину або суспільство надзвичайно важко. Можна намалювати простеньку схему людини, але користі від неї мало. Зробити "повну" модель неможливо. Потрібні компроміси - моделі ще доступні для виконання і вже корисні для управління, хоча б в деяких межах.

Улітку 1982 року я зробив евристичну модель суспільства і порівняв на ній соціалізм і капіталізм, в їх "чистому" вигляді.

В подальшому, вже в 90-х роках ХХ століття, я мав можливість підтвердити якісну модель статистиками.

Ось ці порівняння. Соціалізм перед капіталізмом програє що у бідних країнах, що у середніх. Багатих "соціалістів" взагалі не буває. ККД економіки, тобто скільки громадянин споживає з напрацьованого, падає до 30-40% замість 60-70% у "капіталістів". Ресурсів, матеріалів і енергії, витрачаються в 2-3 рази більше. Продуктивність праці нижча в стільки ж разів. Якщо все підсумувати, то виявляється, що особисте споживання при соціалізмі, навіть при однаковому рівні Валового Продукту на душу (ВВПд.) в три рази менше, ніж при капіталізмі. Відповідно, нижчі темпи зростання. Зрозуміло, в тих і інших реальних суспільствах не все так визначено.

Ах, як просто вийшло! Але є багато країн з капіталізмом, які століттями не можуть вийти зі злиднів. Приклади - Південна Америка. Це означає, що не так все просто, є ще щось? Потрібно думати.

М.М.Амосов - основоположник біокібернетичних технологій4

"Біблія" відділу біокібернетики

В коло інтересів видатного хірурга Миколи Михайловича Амосова входили не тільки медичні проблеми, а й проблеми пізнання людини в цілому. Загальносистемний підхід до дослідження природи людини знайшов своє відображення в наукових напрямках, ініційованих М.М. Амосовим в галузі кібернетики: моделювання фізіологічних функцій організму людини (фізіологічна біокібернетика), моделювання розумових і психічних функцій людини (психологічна біокібернетика), моделювання людини як соціальної істоти (соціологічна біокібернетика).

У 1964 р. Микола Михайлович Амосов запропонував гіпотезу про механізми переробки інформації мозком людини. В рамках цієї гіпотези були сформульовані системні уявлення про структуру та механізми мозку, функціонування яких породжують психічні функції людини. Принципово важливим було те, що об'єктом моделювання ставали не окремі структури, механізми або функції (наприклад, пам'ять, сприйняття, навчання і т.п.), а мозок людини як соціальної істоти - мозок homo sapіens. Саме в цьому і полягав пафос опублікованої в 1965 р. монографії "Моделювання мислення і психіки", яка на пару десятиліть стала "біблією" для декількох поколінь дослідників, що працюють у Відділі (і не тільки для них).

Реакцію радянських наукових кіл на появу цієї монографії в цілому можна оцінити як мляво агресивну. З одного боку, фізіологи і філософи "від фізіології" до цього часу були помітно стомлені широкою дискусією щодо непорушності основних постулатів вчення І.П. Павлова про вищу нервову діяльність, яка проходила на сторінках журналу "Питання філософії" і була ініційована відомим фізіологом О.М. Бернштейном. У цій дискусії традиційні фізіологи зазнали хоч і не нищівної, але дуже відчутної поразки. Багато що стало "можна", зокрема похитнулася теза про те, що не зводяться вищі функції мозку до нижчих. З іншого боку, психологи і філософи "від психології" були на той час вже грунтовно "заражені" загальнокібернетичними уявленнями, з'явилися роботи, що прямо трактують психічні процеси як процеси переробки інформації, були вже розхитані, хоча ще і досить сильні, ідеологічні канони, які тиснули на психологію протягом багатьох років. (Цікаво відзначити, що література по психології в ті роки ще виставлялася в книгарнях під рубрикою "Теорія марксизму-ленінізму".) У цих умовах поява монографії М.М. Амосова не викликавши офіційного відторгнення (що ще 5-10 років тому було б абсолютно неможливо) та Відділу була надана можливість спокійно працювати. Зіграла, мабуть, свою роль і та обставина, що М.М. Амосов був депутатом Верховної Ради СРСР, що на ті часи було вагомим аргументом на користь "ідеологічної прийнятності" його теорій.

Ідеї, викладені М.М.Амосовим в книзі "Моделювання мислення і психіки", отримали подальший розвиток у його наступних роботах ("Моделювання складних систем", "Штучний розум", "Алгоритми розуму", "Природа людини").

Специфіка школи М.М.Амосова

У теоретичному плані роботи школи Амосова характеризуються двома основними особливостями, пов'язаними з розумінням процесів переробки інформації мозком як безперервної взаємодії безлічі інформаційних моделей, що відображають елементи зовнішнього і внутрішнього світу суб'єкта.

Перша з них полягає в тому, що основним функціональним елементом нейромережі, її "головною дійовою особою", вважається не окремий нейрон, а особливим чином організована їх сукупність - нейронний ансамбль. Нейронна мережа при цьому постає вже як структура, складена з безлічі взаємодіючих ансамблів, кожен з яких відповідає (і це особливо важливо) деякому індивідуальному образу або поняттю з безлічі образів і понять, які беруть участь у формуванні інтеграційних психічних функцій, що реалізуються мозком, тобто в процесі мислення. Таким чином, нейронна мережа виявляється мережею з семантикою (особливим видом семантичної мережі). Витоки даного підходу відносяться до ранніх робіт відомого фізіолога Д. Хебба, основна праця якого була опублікована ще в 1949 р. Важливою характеристикою такого роду мережі є те, що всі її елементи в будь-який момент часу в тій чи іншій мірі активні. Величина цієї активності змінюється у часі, відображаючи взаємовплив понять, представлених вузлами мережі.

Друга особливість робіт школи М.М.Амосова пов'язана з введенням в науковий обіг уявлення про специфічну систему посилення-гальмування (СПГ), яка є невід'ємним атрибутом нейромережі і виконує в процесі функціонування мережі роль, яку можна порівняти з роллю функцій уваги в процесах мислення. Ідея СПГ є повністю оригінальною. Використання СПГ дозволяє ввести елемент спрямованості в процеси обробки інформації нейромережею і, що дуже важливо, використовувати при організації цих процесів ціннісні характеристики інформації.

Наявність активності всіх вузлів мережі, що змінюється, і керуючого впливу СПГ дають можливість говорити про два взаємодіючих рівня переробки інформації - підсвідомий і свідомий. На рівні підсвідомості відбувається постійна взаємодія і взаємовплив представлених в мережі інформаційних дискретів (понять). В ході цієї взаємодії рівень активності окремих вузлів мережі зростає настільки, що вони "усвідомлюються" - стають об'єктом "уваги" (СПГ), що призводить до радикального перерозподілу активності всіх інших вузлів. СПГ діє за своїми законами, що не дозволяє одному поняттю надовго залишатися в сфері "уваги". Це забезпечує "переключення уваги" на інші поняття, імітуючи тим самим хід "свідомого" мислення.

Зазначені особливості вихідної гіпотези дозволили за порівняно короткий період отримати цілий ряд нетривіальних результатів в області теоретичного дослідження ряду складних розумових функцій і практичної перевірки теоретичних висновків шляхом комп'ютерного моделювання. Часові межі цього періоду відзначені публікацією двох монографій, одна з яких ("Моделювання мислення і психіки") фіксує вихідні позиції наукового напрямку, а інша ("Автомати і розумна поведінка") підводить підсумок циклу конкретних досліджень.

Мережа інформаційних моделей (М-мережа)

Теоретичні положення М.М.Амосова про механізми переробки інформації мозком і принципи породження складних психічних функцій були використані при створенні особливого класу нейроподібної мережі, що отримала назву М мережа. М-мережа як інструмент моделювання механізмів переробки інформації була запропонована А. Касаткіним і Л. Касаткіною в 1966 р. Елементи М-мережі відповідають цілісним нейронним ансамблям і описуються як нелінійні перетворювачі аналогової інформації. Кожному елементу ставиться у відповідність певне поняття; зв'язки між елементами відображають взаємозв'язок і взаємовплив пов'язаних з такими поняттями реальних або віртуальних об'єктів, явищ, дій, станів і т.п. Таким чином, М-мережа розширює можливості нейронних мереж за рахунок привнесення ряду властивостей семантичних мереж.

Основна особливість М-мережі полягає в тому, що на безлічі її вузлів і зв'язків визначені операції передачі збудження - чисельної величини, що характеризує поточне значення актуальності або цінності представлених вузлами мережі інформаційних дискретів. У кожен момент часу стан М-мережі може бути описано розподілом збуджень її вузлів. Спеціальна процедура здійснює трансформацію і передачу збуджень від одних вузлів до інших за існуючими між вузлами спрямованими зв'язками. Кожний зв'язок має вагу і може бути підсилюючим або гальмівним. За частиною вузлів М-мережі фіксується статус вхідних (рецепторних) і вихідних (ефекторних). Центральна частина М-мережі, в якій відбувається власне обробка інформації, що надходить по рецепторних входах, відображає знання і міркування людини-фахівця в рамках предметної області, що моделюється. Істотну роль в роботі М-мережі грає система посилення-гальмування - СПГ. У кожен момент часу СПГ виділяє найбільш активний вузол, тобто найбільш актуальну інформацію, посилюючи її вплив на подальші процеси в мережі. Вибір СПГ одного з вихідних вузлів інтерпретується як прийняття рішення, що відповідає семантиці цього вузла.

Розроблені в цей період комп'ютерні моделі інтелектуальної поведінки РЕМ (1965-1967 р.) і МОД (1968-1971 р.) дозволили продемонструвати принципову можливість створення нейромереж, які імітують механізми, що породжують складні психічні функції. Зокрема, були промодельовані механізми породження і впливу емоцій на формування поведінкових актів. РЕМ і МОД створювалися як прообрази інтегральних роботів, здатних самостійно оцінювати власний стан (стан свого "тіла") і стан навколишнього середовища, планувати свою поведінку і приймати необхідні рішення для реалізації або корекції плану. Моделі РЕМ і МОД були першими серйозними спробами відобразити засобами нейромережі психологічні аспекти поведінки вищих тварин і людини.

Структура М-мережі РЕМа складалася з взаємозалежних підструктур, що реалізують функції сприйняття, понятійних узагальнень, емоційних оцінок і прийняття рішень. Це була перша спроба модельної реалізації гіпотези М.М.Амосова. Не було ясно, чи вдасться взагалі потрібним чином організувати М мережу, наскільки складне буде завдання її "налаштування" для отримання скільки-небудь розумної поведінки, чи дасть потрібний ефект робота СПГ. Відповіді на ці питання можна було отримати тільки шляхом створення функціонально не спеціалізованої моделі. Саме тому і був обраний "роботний" сюжет - пересування в умовному клітинному середовищі, що містить "небезпечні" і "корисні" для РЕМа об'єкти, тобто "побутову" поведінку. Оцінка відповідності моделі гіпотезі М.М. Амосова проводилася за двома критеріями: доцільність зовнішніх проявів поведінки (власне пересування) і доцільність "внутрішніх" реакцій, тобто спонукальних мотивів вибору тієї чи іншої дії. Зміною структури М-мережі (або тільки ваги окремих зв'язків) створювалися різні типи "особистості" РЕМа - агресивний, спокійний, боягузливий. В ході експерименту структура М-мережі не змінювалася. Експериментів було проведено досить багато, що в той час (1966-1967 рр.) було непросто - М-220 була єдиною "великою" обчислювальною машиною в Інституті кібернетики і "отримати" машинний час було досить складно. Але після РЕМа стало вже ясно, що на основі гіпотези М.М. Амосова дійсно можна створювати нейромережеві структури, які породжують розумну поведінку, і, що більш цікаво, розумну мотивацію цієї поведінки.

Наступна модель (МОД) була вже реалізована на більш потужній і швидкодіючій ЦОМ "БЭСМ-6", але оскільки і сама модель була більш складною, навіть порівняно прості експерименти з нею як і раніше вимагали від 1,5 до 2 годин машинного часу. Основна відмінність від РЕМа складалася в здатності МОД планувати своє пересування і навчатися в процесі взаємодії з середовищем.

Робототехнічний період

Початкова спрямованість робіт школи Амосова на комплексне моделювання психічних функцій в значній мірі визначила "робототехнічну" тенденцію подальших досліджень, що проводяться у Відділі.

Слід зазначити, що в 80-х роках ХХ століття робототехнічна тематика стала в СРСР дуже популярною; мали місце навіть безпосередні вказівки партії та уряду на особливу актуальність робіт в даному напрямку. Була, таким чином, створена певна ніша, в якій багато розробників проблем штучного інтелекту (ШІ) могли знайти своє місце. Згодом, однак, з'ясувалося, що промисловість країни не може забезпечити ефективне використання пропонованих наукою високоінтелектуальних пристроїв, так що робототехнічний бум поступово стих. Проте, протягом декількох років, роботи в цьому напрямку приносили дуже цікаві наукові результати.

Ознаки кризи нейрокібернетики, що насувається стимулювали роботи, спрямовані на отримання результатів, які могли б мати практичне, прикладне значення. Для Відділу М.М. Амосова такі дослідження природним чином виявилися пов'язаними зі створенням макетів автономних рухомих роботів і розробкою нейромережевих систем управління. Треба сказати, що на початковому етапі цієї "макетної епопеї" Микола Михайлович був категорично проти такого відволікання на "залізяки". Але його вдалося переконати, в результаті було розроблено і досліджено ціле сімейство таких роботів. Ініціатором і керівником робіт цього напрямку був співробітник Амосівського Відділу Е.М. Куссуль (після того як М.М.Амосов пішов з посади зав. відділом, саме він очолив відділ біокібернетики). У 1972-1975 рр. був створений перший в СРСР автономний транспортний робот "ТАІР". Його розробка завершилася успішною демонстрацією отриманих результатів на ІV міжнародній конференції з ШІ в м. Тбілісі, 1975 р. (був знятий і показаний на конференції короткометражний фільм про ТАІР). Робот демонстрував цілеспрямований рух в природному середовищі, обхід перешкод і т.п. ТАІР був триколісний самохідний візок, забезпечений системою датчиків (далекомір і тактильні датчики). Керувався він апаратно реалізованою нейронною мережею (вузли мережі - спеціальні електронні схеми, зібрані на транзисторах; зв'язки між вузлами - резистори).

Випробування ТАІРу проводилися в парку біля амосовської клініки серцевої хірургії. (Відділ біокібернетики в той час знаходився на її території і М.М. Амосов керував тоді одночасно і клінікою, і Відділом). Робот повинен був під час руху обходити перешкоди у вигляді людей, дерев, лавочок тощо. Мета руху робота задавалася координатами точки на місцевості. Експериментальне дослідження ТАІРу продемонструвало принципову можливість створення повністю автономного робота, керованого апаратно реалізованою нейронною мережею. У той же час воно показало всю складність організації взаємодії робота з природним середовищем і необхідність використання нейронних мереж, що навчаються. Дослідження можливості створення роботів, що навчаються, з нейромережевими системами управління було проведено на створеному в 1979 р. макеті МАЛЮК.

Надалі було створено ще кілька роботів, на яких перевірялися різні схеми управління рухом і взаємодії із зовнішнім середовищем. У 1980-1981 рр. був створений макет транспортного робота STAR, на якому відпрацьовувались алгоритми управління "великого" транспортного робота, створюваного на базі серійного автонавантажувача.

Дослідження і вдосконалення алгоритмів управління роботом під час руху в природному середовищі було продовжено в 1984-1986 рр. на макеті МАВР. Ця робота проводилася на замовлення Міністерства оборони СРСР і була спрямована на створення автономного робота, здатного цілеспрямовано пересуватися в умовах складної пересіченої місцевості. Оригінальні конструктивні рішення забезпечили МАВРу високу прохідність і надійний захист схем управління, які були розміщені всередині бочкоподібних коліс. Інформація про зовнішнє середовище надходила від далекомірів, оптичних і тактильних датчиків на програмно реалізовану (бортовий комп'ютер) нейронну мережу. В результаті обробки вхідної інформації приймалося рішення про напрям переміщення чи інші операції, включені до блоку прийняття рішень. Прийняті рішення активували відповідні виконавчі механізми.

Дослідження МАВРу завершили "робототехнічний" період школи М.М. Амосова. Отримані результати описані в колективній монографії "Нейрокомп'ютери і інтелектуальні роботи". Слід зазначити, що ця монографія узагальнює основні результати робіт відділу за 80-і роки і її зміст далеко виходить за рамки власне робототехнічної тематики. Зокрема, в ній знайшли відображення результати інтенсивних досліджень, спрямованих на створення методів і практичних прийомів використання нейромереж при побудові експертних систем, заснованих на формалізації оціночних експертних знань, зазвичай вельми розпливчастих і важко формалізованих. Практичним результатом цих робіт стало створення інструментальної програмної системи VESTA, що підтримує роботу експерта по автоформалізаціі власних знань у вигляді нейромережевої структури, здатної автоматично трансформуватися в систему підтримки прийняття рішень.

Нейрокомп'ютери

У ті ж роки в Відділі активно розвивався (зусиллями д.т.н. Е.М. Куссуля) оригінальний напрямок, пов'язаний з моделюванням за допомогою стохастичних методів нейроподібних мереж з ансамблевою організацією. Е.М. Куссулем запропонована і досліджена нова парадигма нейромереж, що дозволяє створювати нейроподібні структури, які володіють великою універсальністю. Ці структури відомі як асоціативно-проектні нейроподібні мережі.

В середині 80-х років ХХ століття в області моделювання мозку з'явився новий термін - "нейрокомп'ютер". Він став, по суті, прапором нової хвилі досліджень і розробок в області нейромережевих методів обробки інформації, практично повністю витіснивши термін "нейрокібернетика". Надії, пов'язані з ранніми роботами зі створення систем штучного інтелекту (ШІ), природним чином були перенесені на нейрокомп'ютери, які в широкому сенсі розуміли як прообрази "штучного мозку" - розумної системи, яка повинна будуватися і функціонувати аналогічно мозку людини. Приставка "нейро" підкреслювала відмінність такої системи від традиційного комп'ютера і функціональну близькість до мозку.

Реальний стан справ досить швидко змусив звузити розуміння терміна "нейрокомп'ютер" до ототожнення зі штучними нейронними мережами. У більшості сучасних робіт цей термін (або термін "нейрокомп'ютинг") використовується для позначення всього спектра робіт у рамках підходу до побудови систем ШІ, заснованого на моделюванні елементів, структур, взаємодій і функцій різних рівнів нервової системи. У сучасному розумінні, нейрокомп'ютер - це спеціалізований програмно або апаратно реалізований обчислювальний пристрій, що імітує роботу нейронної мережі.

Перший в СРСР апаратний нейрокомп'ютер був розроблений в 1988-1989 рр. на основі ідеології ансамблевих стохастичних нейромереж. Роботи велися під керівництвом д.т.н. Е.М. Куссуля, якому на той час Микола Михайлович уже передав Відділ.

Перший макет нейрокомп'ютера (1989 р.) був створений на вітчизняній елементній базі і являв собою приставку до персонального комп'ютера. У наступних макетах використовувалася вже більш просунута елементна база. У 1992 р спільно з японською фірмою WACOM був розроблений і експериментально перевірений на задачах розпізнавання образів останній варіант нейрокомп'ютера.

Наступні роботи Відділу були пов'язані з розробкою нейромережевих інформаційних технологій. Були створені ефективні нейромережеві класифікатори, що використовувалися в задачах розпізнавання текстур, ідентифікації особистості по голосу, розпізнавання рукописних символів, разом написаних слів і т.п. Незважаючи на прикладний характер цих робіт, Відділ зберіг прищеплений М.М. Амосовим глобальний підхід до проблематики штучного інтелекту, вміння бачити завдання в цілому і накопичувати досвід для наступних "проривів".

Моделювання в соціології

М.М.Амосов виявляв великий інтерес до суспільного устрою і взаємозв'язку людини і суспільства. Шляхом моделювання він шукав відповідь на питання, пов'язані з громадською структурою. Які переваги і які недоліки у капіталізму і соціалізму, що таке "ідеальне суспільство"? Відповіді на питання такого роду М.М.Амосов припускав знайти шляхом створення евристичних моделей.

Метод евристичного моделювання полягає в тому, що створюється математична модель складної системи на підставі гіпотези про її структуру та функції. Така модель фактично є способом пов'язати в єдину систему безліч кількісної та якісної інформації, відомої з літератури та власного досвіду. При цьому якісну інформацію також необхідно представити у вигляді кількісних оцінок.

Евристична модель, в першу чергу, дозволяє, шляхом порівняння поведінки моделі і модельованого об'єкта в різних умовах, перевірити несуперечливість закладених в модель гіпотез і, при необхідності, їх скорегувати. Крім того, дослідження об'єкта спільно з моделлю дозволяє цілеспрямовано формувати експерименти (або спостереження) над об'єктом і формувати нові гіпотези, що призводить до більш глибокому розумінню властивостей і функцій системи, що моделюється.

Існуючі моделі суспільних систем майже виключно відображають економічні взаємовідносини соціальних груп і не враховують психіку людей і ідеологічні чинники. Однак, суспільство - це складна система, що самоорганізується, і корінь самоорганізації лежить якраз в психології людей. М.М.Амосов вважав, що введення психологічних аспектів в модель суспільства дозволить більш повно зрозуміти соціальні тенденції.

В якості носіїв психологічних якостей людини в моделі суспільства М.М.Амосов запропонував використовувати узагальнені моделі особистостей, що відображають основні риси різних соціальних груп.

Була розроблена функціональна схема узагальненої моделі особистості, що показує взаємодію почуттів, трудових зусиль і "плати" за працю. Всі основні психологічні якості особистості і відповідні реакції суспільства виражені в моделі нелінійними функціями з насиченням, де враховуються обмежені фізичні можливості людини і обмежені ресурси суспільства. Налагодження моделей полягає в ув'язці балансів розподілу і руху праці і "плати" з замиканням через мотиви. Вплив ідеології задавалося за допомогою спеціально розроблених шкал: праця - плата, праця - стомлюваність, рівень домагань (криві "плата - почуття").

Учитель

Як не дивно, Микола Михайлович не любив це слово - "вчитель" і ніколи не прагнув до формального визнання своєї школи. Він високо цінував самостійність своїх колишніх співробітників і не вимагав жорсткого слідування канонам. Втім, його власні погляди теж зазнавали змін, і він охоче обговорював з співробітниками Відділу нові ідеї в області штучного інтелекту і соціології.

До останніх днів Микола Михайлович продовжував активно цікавитися роботами і долею Відділу.

Наукові семінари з його участю проводилися або в Відділі, або, набагато частіше, в неформальній обстановці - вдома у Миколи Михайловича або у кого-небудь із співробітників Відділу. Обговорювалися поточні проблеми, книги, які були у Миколи Михайловича "в роботі" або недавно вийшли, будувалися плани на майбутнє.

Останній раз Микола Михайлович відвідав Відділ у 2001 році. До цього часу Інститут кібернетики розділився на ряд самостійних інститутів, що склали Кібернетичний центр, і Відділ увійшов до складу Міжнародного науково-навчального центру інформаційних технологій і систем.

Свого часу (середина 70-х ХХ століття) академік В.М.Глушков умовно розділив всіх кібернетиків на "сухих" і "мокрих" - за ступенем використання ними строгих математичних методів. М.М. Амосов завжди був "мокрим" кібернетиком. Романтична ідея створення "справжнього" штучного інтелекту, яка так багато значила в житті Миколи Михайловича Амосова, не тільки не забута науковим співтовариством, але і почала активно відроджуватися. В обговореннях перспектив розвитку комп'ютерної техніки поруч зі словами "комп'ютер XXІ століття" все частіше вимовляється слово "розуміння" (для активної співпраці з людиною комп'ютер повинен розуміти його цілі і завдання, вміти оперувати з подібною інформацією і т.п.). А це означає, що "мокрі" кібернетичні теорії і гіпотези про психічну діяльність мозку знову стають затребуваними і на сучасному рівні розвитку комп'ютерної техніки вони можуть дати новий шанс як для розуміння роботи мозку, так і для створення його штучного аналога.

"Романтична ідея" М.М.Амосова отримує практичне втілення.


   1По суті це - біологічна (біо) кібернетика. Авт.Зб.
   2У 1990 р. переїхав до Мексики.
   3Куликов Михайло Олексійович - випускник механіко-математичного факультету Київського університету (1956 р.), кандидат біологічних наук, в 1956-1957 працював в ОЦ АН УРСР, в 1957-1965 - в Інституті фізіології АН УРСР, з 1966 р. - старший науковий співробітник Інституту вищої нервової діяльності АН СРСР.
   4Матеріал підготовлений на прохання авторів Збірника к.т.н. А.М.Касаткіним, к.т.н. Л.М.Касаткіною і к.т.н. В.С.Ольшаніковим, співробітниками відділу "Нейромережеві технології обробки інформації" Міжнародного науково-навчального центру інформаційних технологій і систем НАН України, (першими аспірантами М.М.Амосова в галузі кібернетики).
Продовження, За редакцією Бориса Малиновського "Маленькі розповіді про великих учених"

За редакцією Бориса Малиновського "Маленькі розповіді про великих учених"
К.: Гурович В.Г., 2022. -400с: іл. ISBN 978-617-8256-00-5.
© Малиновський Б.М., 2013
© Босенко Є., ілюстрації, 2013
© Малашок Т.І. переклад з рос., 2022