Jak si kdysi povšiml pozdější zakladatel společnosti Intel Gordon Moore, rychlost počítačů, respektive počet tranzistorů uložených na křemíkovém čipu o dané ploše se za určité časové období zdvojnásobuje. Zpočátku byla perioda zdvojnásobování jeden rok, v současnosti je zhruba 18 měsíců. A třebaže vyjádření "zdvojnásobení" na první pohled připomíná lineární funkci, časová závislost je v tomto případě samozřejmě exponenciální.
Tento matematický vztah je ve skutečnosti zajímavý z řady důvodů. Exponenciální růst může vést k na první pohled nepředvídaným důsledků, o čemž se ve známé bajce přesvědčil král, který chtěl odměnit mudrce za předvedení šachu. Mudrc si přál jedno zrnko obilí na první políčko šachovnice a na každé další políčko dvojnásobný počet zrnek. Ačkoliv se králi téměř do poloviny šachovnice zdál mudrcův požadavek nepřiměřeně skromný, v určitém okamžiku pochopil, že požadované množství obilí není ani ve všech sýpkách na Zemi.
Mohli bychom se i my dočkat podobného překvapení způsobeného exponenciálním rozvojem některých technologických odvětví? Jednu z možných odpovědí na tuto otázku představuje koncept tzv. technologické singularity.
Rychlost skoků
| Informace na webu: |
| Vernon Vinge |
| Vernon Vinge: Singularita |
| Ray Kurzweil |
| Kurzweilův životopis |
| Nicholas Negroponte |
| Negropontovo interview pro Business Week |
| Sedm výzev pro počítačovou vědu |
| Článek na toto téma v The Register |
| Tony Hoare |
| Hoareho stránka na Microsoft Research |
Blízkost přelomu?
| Analogie Moorova zákona |
|
Moorův zákon či přenosové rychlosti počítačových sítí jsou bohužel veličiny použitelné pouze pro popis vývoje civilizace disponující počítači. Existují nějaká univerzálnější kritéria srovnání platná i pro minulá období? Antropolog Leslie White se v opozici proti kulturnímu relativismu (který zhruba řečeno tvrdí, že jednotlivé kultury prostě nelze srovnávat) pokusil vyspělost různých kultur a civilizací kvantifikovat podle stupnice zahrnující efektivnost využívání energie. Whitovy závěry jsou publikovány např. v česky vyšlé knize Roberta Wrighta "Víc než nic" (anglicky pod jménem Nonzero, knize je věnována stránka www.nonzero.org). Vývoj kultury je podle Whita přímo spojený s produktivitou lidské práce a efektivita využívání energie má pak přímý vztah i ke komplexitě té které kultury. Účinnost využití energie ovšem není (podobně jako komplexita) stále veličinou, kterou třeba na základě archeologického průzkumu můžeme přímo určit. Whiteův žák Robert Carnerio v 60. letech přišel s dalšími měřitelnými veličinami. Předpokládal, že podobnou roli jako stupeň využívá energie má i "množství společenských rolí", tj. škála specializovaných profesí související s dělbou práce. Zde máme ostatně i bezprostřední paralelu s biologií - složitost organismu také souvisí s diferenciací, tedy třeba s počtem typů buněk, které v organismu můžeme nalézt. Z hlediska konstrukce umělé inteligence se tak opět dostáváme k systémům organizovaným zdola - např. k systémům, které vzniknou složitými interakcemi velkého množství různých specializovaných softwarových agentů. |
Nechme teď pokračovat matematika Vernona Vingeho: "Až se nadlidská inteligence stane hybnou silou, bude další rozvoj ještě mnohem rychlejší. Není vlastně žádný důvod, proč by tento rozvoj nevedl v ještě kratší době k vytvoření ještě inteligentnějších bytostí. Nejlepší analogie, která mě napadá, je evoluce v minulosti: Zvířata se mohou přizpůsobit problémům, ale inovace pracuje jen tak rychle jako přirozený výběr - v případě přirozeného výběru je svět svým vlastním simulátorem. My lidé jsme schopni obsáhnout svět a ve své hlavě analyzovat "co se stane když..."; mnoho problémů jsme díky tomu, že pracujeme ne přímo se světem, ale s jeho reprezentací, schopni vyřešit efektivněji. Vytvoříme-li nyní [počítačové] prostředky, které budou takové simulace provádět ještě mnohem rychleji, dostáváme se do režimu, který se od naší lidské minulosti bude lišit stejně jako my od zvířat."
Vinge napsal článek, ve kterém pro tento hypotetický fázový přechod v dějinách civilizace zavedl označení singularita. Termín se ujal a aby se nepletl s jinými druhy singularit (ve fyzice např. stav vesmíru v okamžiku velkého třesku nebo oblast v nitru černé díry), používá se pro něj často výrazu "technologická singularita".
Klíčovou myšlenkou singularity v pojetí, které Vinge shrnuje, je existence jakési superinteligence. Vychází z předpokladu, že inteligence na určité úrovni dokáže vytvořit inteligenci nějakým způsobem dokonalejší než je sama. Postupně tak vzniká vyšší a vyšší inteligence v procesu označovaném jako bootstrapping. I rychlost těchto skoků se neustále zvyšuje - opět před sebou máme výše popsané pravidlo exponenciálně rostoucích křivek.
Kyborgizace
| Ray Kurzweil |
|
Vynálezce, podnikatel a autor. V průběhu svého života založil několik firem, které přinesly zásadní inovaci v oboru nebo rovnou vytvořily obor nový. Zabýval se mimo jiné počítačovým komponováním hudby, rozpoznáváním písma (v obou těchto oborech spolupracoval např. se svým přítelem, slepým zpěvákem Stevie Wonderem) nebo počítačovou syntézou a rozpoznáváním řeči. Je autorem knih The Age of Intelligent Machines a The Age of Spiritual Machines, v nichž předvídá nástup inteligentních strojů již v průběhu několika příštích desetiletí. V poslední době se Kurzweil věnuje studiu technologických trendů a zejména akcelerace technologického rozvoje. Ray Kurzweil v nedávné době také uzavřel sázku, že již do roku 2029 se objeví počítač, který úspěšně projde Turingovým testem. Sázku zastřešuje organizace Long Bets Foundation (podrobnosti viz www.longbets.org/1) a druhou stranou sporu je Mitchell Kapor z Electronic Frontier oundation. |
K nejznámějším propagátorům myšlenky, že se blížíme k přelomovému okamžiku dějin - k technologické singularitě -, patří vynálezce a podnikatel Ray Kurzweil. Vychází přitom ze stejných předpokladů, totiž že technologický vývoj je pokračováním biologické evoluce jinými prostředky a jeho rychlost se zvyšuje.
"Úvodní krok, vznik prvních živých systémů, započal paradigma biologie. Následně se objevila DNA a poskytla digitální médium pro záznam výsledků evolučních experimentů. Pak následoval vznik druhu schopného racionálního myšlení, která způsobila změnu paradigmatu z biologického na technologické. Nadcházející posun paradigmatu bude opět od biologického k technologickému, tentokrát se však tato proměna bude týkat přímo samotného procesu myšlení. Když zkoumáme časový průběh těchto změn, vidíme, že se tento proces průběžně zrychluje. Ke změnám paradigmatu nyní dochází každých několik let. Třeba síť World Wide Web před deseti lety ještě vůbec neexistovala," napsal Kurzweil v roce 2001.
Ověření teorie
Je však možné technologický pokrok nějak měřit a potvrdit či vyvrátit Kurzweilovu teorii? Ray Kurzweil sám se zaměřuje na několik oblastí, které jsou podle něj pro směřování k technologické singularitě klíčové, a ukazuje, že jejich vývoj skutečně probíhá exponenciálně.
V úvodu tohoto článku jsme zmínili růst výpočetního výkonu a Moorův zákon. Exponenciální trend sleduje ale i kapacita pamětí (za danou cenu); to platí jak pro magnetický záznam, tak pro RAM. U RAM začala exponenciála už ve 40. letech minulého století v době elektronek a pokračuje a do současnosti. Další sledovanou oblastí jsou komunikace. Konkrétně Kurzweil dokládá vývoj rychlosti připojení za danou cenu, vývoj rychlosti modemů, přenosovou kapacitu páteřní sítě internetu nebo maximální dosažitelnou přenosovou rychlost jako takovou.
Extrapolací údajů o růstu našich výpočetních kapacit se Kurzweil snaží dobrat předpokládaného okamžiku, kdy budeme mít k dispozici hardware výkonem ekvivalentní lidskému mozku. Samotný výkon lidského mozku odhaduje přitom následovně: 100 miliard neuronů - krát 1 000 spojení na neuron - krát 200 operací za sekundu (s tím, že operace probíhají na spojeních). Výsledkem je zhruba 2 x 10 exp 16 operací za sekundu.
V kombinací s trendovými křivkami dochází pak Kurzweil k závěru, že výkonu jednoho lidského mozku za cenu 1 000 dolarů dosáhneme kolem roku 2023. Spekuluje i o dalším pokračování těchto křivek, tedy např. o dosažení výkonu lidského mozku za cenu 1 dolaru, eventuálně o cenách strojů odpovídajících svým výpočetním výkonem celému lidstvu. Proti tomu se dá ale namítnout, že přímo z definice technologické singularity vyplývá, že od určitého bodu se budoucnost stává nepředpověditelnou.
Kritika
Uvedenou Kurzweilovu úvahu lze samozřejmě kritizovat z mnoha směrů. V první řadě je to samotný odhad výpočetního výkonu lidského mozku. Vychází z představy mozku jako bioelektrického digitálního počítače. Ve fungování lidského mozku a nerovové soustavy obecně spatřuje mnoho odborníků ale také výrazné prvky počítačů analogových. Objevily se i spekulace, že mozek je ve skutečnosti počítač kvantový - jehož výkon by pak byl dramaticky větší. I v případě, že kvantové jevy nejsou třeba, může být výkon mozku vyšší například o několik řádů - v současnosti to zkrátka nedokážeme přesně určit.
Pointa Kurzweilovy argumentace spočívá ale v něčem trochu jiném. I kdyby byl výkon lidského mozku o několik řádů vyšší, díky exponenciálnímu růstu výkonu hardwaru by to ve skutečnosti znamenalo prodloužení předpokládaného termínu pouze o několik let.
Pro platnost Kurzweilových prognóz se zdá být tedy klíčová především otázka, zda exponenciální tempo technologického růstu vydrží i v budoucnosti. Kurzweil např. tvrdí, že ještě před koncem platnosti Moorova zákona pro klasické křemíkové čipy budou k dispozici technologie, které pokračování exponenciálního rozvoje zajistí. Sází např. na konstrukci prostorových čipů oproti současným víceméně plochým. Na obzoru jsou snad i úplně nové technologie, např. elektronické prvky založené na nanotrubičkách.
Chybí software
Nakonec nejvážnější námitka proti výše uvedeným úvahám se týká softwaru. Samotná ekvivalence výkonu lidského mozku totiž ještě neznamená, že dosáhneme i ekvivalentu jeho funkčnosti. Cožpak neusilujeme o vytvoření inteligentních počítačů již po desetiletí? Zdá se, že umělá inteligence spadá spolu s termojadernou fúzí do kategorie technologických problémů, jejichž vyřešení se pokaždé předpokládá v průběhu příštích dvaceti let, splnění prognózy je však pokaždé třeba odložit. Skeptici se tedy domnívají, že pokud nenastane zásadní změna v oblasti softwaru, budou nám milionkrát výkonnější počítače dobré leda ke spouštění ještě nabobtnanějších textových editorů.
Lze však oponovat, že dosavadní zkoumání na poli umělé inteligence bylo kupodivu docela úspěšné. Existuje spousta efektivních specializovaných metod a algoritmů, které dosahují určité "inteligence" ve své vymezené oblasti. Vtip je v tom, že jakmile se tyto systémy dostanou do praxe, rychle si na ně zvykneme a přestaneme je vnímat jako něco zvláštního. Docela všedně dnes působí zprávy o porážkách šachových velmistrů počítači, ačkoliv tomu není tak dávno, co to někteří odborníci pokládali za zcela nemožné. Turbíny tryskových motorů se doslova šlechtí pomocí genetických algoritmů, bankovní systémy se samy učí, jak rozpoznat defraudace.
Kurzweil se s problémem softwaru vypořádal návrhem na okopírování výpočetních procedur, které nám v podobě našeho mozku dala k dispozici příroda. K tomu jsou třeba dvě věci: důkladně prozkoumat, jak mozek funguje, a vytvořit analogický systém pomocí dostupné technologie. Ray Kurzweil ukazuje, že přitom také v oblasti neinvazních technik zobrazování lidského mozku funguje exponenciální růst - jak co se týče rozlišovací schopnosti stávajících metod, tak i co se týče rychlosti vlastního snímání. Za předpokladu, že se na činnosti mozku nepodílejí jevy související s kvantovým počítáním, z toho vyvozuje, že brzy bychom měli být schopni porozumět mozku s dostatečnou podrobností, abychom pochopili principy důležité pro proces myšlení a eventuálně dokázali tuto funkčnost napodobit.
Organizace zdola
| Nicholas Negroponte |
| Zakladatel a vedoucí Media Laboratory na univerzitě MIT a vedoucí sesterské Media Lab Europe v irském Dublinu. Autor bestselleru Being Digital, který byl přeložen do více než 40 jazyků a v češtině vyšel pod názvem Digitální svět. Negroponte založil internetový magazín Wired a finančně podpořil několik desítek technologických startupů. Je členem dozorčí rady společnosti Motorola. |
"Peer-to-peer je klíčem. Mám tím na mysli všechny možné podoby této technologie... Dočkáme se bezdrátových mikrosítí, ve kterých budou běžná, denně užívaná zařízení sloužit k přeposílání a směrování zpráv, které s nimi samotnými nebudou mít nic společného. Příroda je velmi dobrá v síťování a samoorganizujících se systémech. Oproti tomu sociální systémy bývají obvykle hierarchické, z čehož nabýváme dojmu, že organizace a řád může vzejít pouze z centralismu."
Tony Hoare, významný vědec pracující toho času pro společnost Microsoft, předpovídá, že v roce 2020 bude na světě stokrát víc počítačů než dnes, budou stokrát výkonnější a vybavené stokrát větší pamětí - a všechny budou navíc navzájem propojené. Neměli bychom o nich přemýšlet jako o oddělených zařízeních, ale jako o globálním všudypřítomném počítači (GUC - Global Ubiquitous Computer). Přesněji řečeno bychom měli překonat klasický model izolovaného počítače, který sekvenčně vykonává deterministický program tak, jak kdysi proces výpočtu popsal Alan Turing.
| Sir Tony Hoare |
|
Objevitel známého třídícího algoritmu Quicksort, který umí rychle seřadit posloupnost prostřednictvím jejího dělení na menší posloupnosti (1962). Hoare se podílel na vzniku Programming Research Group na univerzitě v Oxfordu, kde také po mnoho let pracoval jako profesor počítačových věd. Právě za zásluhy o jejich rozvoj obdržel v roce 2000 šlechtický titul. Po odchodu do důchodu pracuje jako výzkumník pro Microsoft Research. |
Spolu s dalšími experty navrhl Hoare sedm velkých výzev pro informatický výzkum. Patří mezi ně mj. koncepce architektury pro hypotetický systém GUC a teoretický model, který by umožnil popsat a emulovat funkce mozku a mysli. Podle Hoareho je stále obtížnější pokračovat tradičním způsobem, kdy pořád výkonnější, ale izolované stroje sekvenčně zpracovávají instrukce. Budoucnost spočívá v masivní distribuci a paralelizaci, kdy těžiště distribuované inteligence bude ležet právě v komunikaci jednotlivých zařízení (respektive na úrovni softwaru půjde o specializované agenty).
Ztráta kontroly
Cenou, kterou za popsanou změnu zaplatíme, bude ztráta pocitu kontroly při ovládání strojů. Popisované systémy budou podobně jako interakce živých organismů značně nedeterministické. Na druhé straně se zdá, že inspirace přírodními procesy představuje zřejmě jedinou cestu, jak vytvořit systémy umělé inteligence. Zkušenosti s dosavadním vývojem AI se zdají nasvědčovat, že podle všeho není v lidských silách navrhnout a naprogramovat univerzální umělou inteligenci přímo.
Autor: Dalibor Šrámek, redaktor Computerworldu
Zveřejněno se souhlasem týdeníku Computerworld.
