Почему Тьюринг открыл компьютерную эру?

Попытаюсь вкратце ответить на этот вопрос. Тьюринг стал тем, кто открыл человечеству глаза на одну проблему, казавшуюся совершенно не очевидной. Если некая математическая задача, в принципе, решаема, то ее решение может быть механизировано. Иными словами, можно создать машину, способную решить любую задачу, которая по силам человеку. Правда, с одной, но существенной, оговоркой: задача должна быть разбиваема на конечное число элементарных действий, т.е. представляема в виде алгоритма. Для иллюстрации этого Тьюринг сконструировал абстрактную «машину Тьюринга» — некий примитивный механизм, выполняющий только строго определенное количество простейших операций — даже более простых, чем арифметические действия над двоичными числами.

«Машина Тьюринга» — это, по сути, синоним понятия алгоритма, известного задолго до появления компьютеров (например, созданный за 300 лет до нашей эры «алгоритм Эвклида» — нахождение наибольшего общего делителя), но лишь Тьюринг показал, что можно создать механизм, которому будут подвластны любые алгоритмы, независимо от их физического смысла и математического содержания.

Впрочем, Тьюринг в этой своей работе, датируемой 1936 г., никаких компьютеров не конструировал. Это было лишь побочное следствие его главной задачи: поиска решения одной из так называемых проблем Гильберта. Данная проблема в общем виде может быть сформулирована следующим образом: «Существует ли некая механическая процедура для решения всех математических задач определенного класса?». Тьюринг доказал, что проблема не решаема и что такой процедуры не существует. Следовательно, в каждом конкретном случае задача составления работающего алгоритма решается по-своему, и невозможно заранее математически доказать, существует ли такой алгоритм и будет ли он работать или машина «зациклится»,.

Из доказательства Тьюринга много чего следовало, но с практической точки зрения самое важное лежало именно в ИТ-области. Отрицательный результат, полученный при попытке разрешить проблему Гильберта, на самом деле означает, что компьютер не всесилен и что в общем случае самостоятельно заниматься составлением алгоритмов для себя не способен. Процедура составления алгоритмов (программирование) — принципиально нефомализуемое действие, лежащее за пределами математики, или, как определил это математик и физик Роджер Пенроуз, «решение о правомерности использования алгоритмов должно приходить извне».

Может показаться, что таким образом Тьюринг сразу же автоматически закрыл направление развития «искусственного интеллекта» (ИИ), поскольку большинство задач, решаемых человеком в реальности, как раз и являются неалгоритмизируемыми, т.е. такими, которые в явном виде нельзя разложить на элементарные составляющие. Так, в течение нескольких десятилетий математики и программисты приложили немало усилий, чтобы составить алгоритм игры в шахматы на уровне гроссмейстера. Было бы куда проще и дешевле было за это время воспитать сотню хороших шахматистов. И хотя сейчас эта задача считается решенной, все-таки компьютер играет в шахматы совсем не так, как человек. Однако и в настоящее время остаются задачи, не решенные даже в первом приближениии, например, автоматический перевод с одного языка на другой или поиск заданных изображений. Человек легко рассортирует портреты на мужские и женские, но понадобятся годы упорной работы и миллиардные вложения, чтобы создать компьютерную программу, умеющую делать это с приемлемым количеством ошибок. Причем никогда не будет уверенности в том, что при другом наборе исходных изображений количество ошибок не возрастет до недопустимой величины.

Впрочем, конечно же Тьюринг не закрыл направление ИИ – его выводы (как и остальных математиков, в частности, Геделя, Черча, Поста и др., работавших в том же направлении) касались лишь существования алгоритмов в общем случае. Однако никто не опровергал возможности применять компьютеры к конкретным случаям моделирования чисто человеческих задач. Тьюринг сам же и стал основоположником обновленного ИИ, впервые сделав попытку в работе 1950 г. «Вычислительные машины и интеллект» ответить на вопрос «может ли машина мыслить?» с точки зрения рационально рассуждающего математика. Появившийся в результате «тест Тьюринга» обсуждается до сих пор. Он даже стал основой для конкурса Лебнера — ежегодного соревнования программ «искусственного интеллекта». Стоит отметить, что пока еще никто не удостоился на нем высшей награды, а вот бронзовая медаль и премия в 2-3 тыс. долл. исправно вручаются каждый год.

В принципе, не возникает сомнений в том, что те задачи ИИ, которые можно представить в математическом виде, рано или поздно будут решены. Вполне вероятно, что для этого потребуется радикально обновить аппаратную базу, далеко выйдя за пределы прогнозировавшегося в 1950 г. Тьюрингом объема памяти в 1010 бит (чуть больше 1 Гбайт). Какая вычислительную мощность, для этого потребуется, можно представить на примере решения следующей задачи. Компьютер «Ватсон», выигравший в 2011 г. американскую телевикторину Jeopardy (в России эта программа называется «Своя игра»), по вычислительной мощности входит в первую-вторую сотню самых производительных суперкомпьютеров мира. Естественно, его научили «понимать» запросы на естественном языке практически без ограничений, распознавать юмор и учитывать социокультурный контекст (что очень важно, например, в случае перевода с одного языка на другой). Но даже довольно ограниченный искусственный интеллект в рамках такой определенной задачи потребовал почти 3000 процессорных ядер и 16 Тбайт памяти — и к тому же пришлось потратить около четырех лет на разработку этого уникального программного обеспечения.