•  
  Начало
   
• Электроника
  схемы, описания, решения
• Программные продукты
  описания, скачивание
• 
• Гостевая книга
  вопросы, комментарии, предложения
• Новости сайта и прочие заметки

Некоторые аспекты современной инженерии

Главный закон

Всё устроено так, как устроено. И нет никакой магии. Мы не знаем, что стало причиной Большого взрыва, создавшего нашу Вселенную, но знаем, что эта нестабильность предопределила всё многообразие и особенности нашего мира, запустила Время и обусловила главный закон Природы: все системы стремятся необратимо перейти в более устойчивое состояние.

Так и любое обучение (включая обучение машин) представляет собой эволюционный процесс перехода в более устойчивое (обученное) состояние. Тогда в общем виде задача машинного обучения сводится к двум пунктам: созданию информационной машины, способной необратимо менять свою функцию, и направлению градиента устойчивости в сторону приобретения требуемых навыков. Это как наклонить плоскость с лежащим на ней мячиком - он покатится в заданную сторону.

В современной инженерии эта закономерность приобретает первостепенное значение. А как ещё иначе заставить машину чего-то хотеть? В прошлом веке можно было получить решение технической задачи, комбинируя из некоего множества стандартных проверенных решений. Теперь же при создании сложных управляющих систем этот подход теряет эффективность. При этом становится очевидным, что решение всегда сводится к управлению устойчивостью. Допустим, вы создаете машину, следящую за чистотой в доме. Независимо от того, как она будет получать информацию о наличии в доме мусора и загрязнений, и что она будет с этим мусором делать, основная её функция всегда описывается простой природной закономерностью (являющейся следствием всё того же Большого взрыва). Машина будет оставаться в устойчивом состоянии и бездействовать, когда чисто. Появление мусора будет выводить машину из равновесного состояния. Стремясь снова перейти в устойчивое состояние, машина вынуждена будет ликвидировать мусор. Таким образом, наличие мусора - фактор нестабильности для данной системы, выводящий её из устойчивого состояния, а вездесущий закон стремления к устойчивости заставляет машину хотеть убрать мусор. Причем хотеть в полном смысле этого слова, так как и наши желания, страсти, стремления имеют всё ту же закономерную первопричину - это неустойчивые состояния.

Принципиально нового в этом ничего нет. Любые классические решения в технике сводятся к управлению энергией (большой или малой - не важно), а это, по сути, и означает управление устойчивостью (преобразование энергии, за исключением идеальных колебаний и вращений, всегда сопряжено с необратимым* переходом в более устойчивое состояние). Но теперь, когда основные процессы, происходящие в технической системе и представляющие главную часть инженерной задачи, перекочевали из физического мира механики и энергий в мир информационный, где всем заправляют нематериальные образы, мы видим, что в главном ничего не изменилось - мы по-прежнему решаем задачу управления устойчивостью.

Стоит ещё отметить, что описанная закономерность одинаково распространяется и на стадию обучения машины, и на стадию выполнения ею основных функций после обучения.

*) Примечание. Здесь говорится о необратимости применительно к машинам в том числе, хотя они многократно дестабилизируются и вновь приходят в устойчивое состояние, демонстрируя этим обратимость (не путать с термодинамическим понятием обратимости). Так проявляется компенсационный эффект, часто возникающий при совместном действии более одного необратимого процесса. Проще понять это на примере аккумулятора: отдельно заряд и разряд необратимы. Их чередование даёт обратимость. Аналогичные закономерности действуют и в информационном мире (то есть в душе машины, если хотите).

Рамки субъективного

Большинство людей комфортно живут в своей субъективной "вселенной", не задумываясь, насколько сильно она отличается от объективной реальности. Они были бы шокированы, соприкоснувшись с этим пониманием. Например, один из величайших парадоксов состоит в том, что мы в действительности (если смотреть на нас как бы из другого мира) не можем влиять на будущее, так как оно имеет лишь один возможный вариант развития. Это следствие того, что все процессы в природе (в том числе и в наших умах) строго закономерны (случайность всегда субъективна). Но мы, тем не менее, твёрдо уверены, что обладаем значительной свободой воли и сами творим историю. И в этом не стоит искать противоречие - и то и другое верно. Таково свойство парадокса, возникающего из-за особенностей субъективного восприятия окружающей реальности.

Когда мы создаём всё более сложные технические системы, полезно уметь "отключать" привычный субъективный взгляд на природу вещей. Это расширяет горизонт понимания, даёт больше возможностей и помогает упростить решение задачи.

Будущее

Говорят, что ход эволюции предсказать невозможно. Это объясняется тем, что эволюционная цель неявно закодирована в условиях среды, в которых эта эволюция протекает. Тем и отличается эволюционная цель, например, от чертежа. Но ситуация полностью меняется, когда мы сами создаём эволюционную цель. При этом и ход эволюции становится предсказуемым. Например, сейчас мы можем наблюдать бурный процесс эволюции твёрдого тела (машин).

Твёрдое тело более стабильно, более устойчиво к воздействию разрушающих факторов. При определенных условиях оно практически вечно. Но эти же свойства ведут к тому, что твёрдое тело может начать эволюционировать только в особой среде - в среде, которая и сама является результатом эволюции. И мы, люди, являемся необходимой частью такой среды. Плохого в этом ничего нет. Это вполне естественно. Машины для нас - как дети. Они такие забавные! Мы с ними нянчимся, заботимся о них, играем с ними, развиваем их. Ну чем не дети?

Но мы не хотим нянчиться с ними вечно! Когда-нибудь мы сделаем так, что они смогут заботиться о себе сами. Они станут совершенными, самостоятельными, независимыми. Если при этих словах в воображении читателя всплыла картинка из какого-нибудь фантастического фильма, где неотёсанная железяка расстреливает людей, расслабьтесь - машины будут такими, какими мы сами их сделаем. А мы не хотим сделать их жестокими монстрами. И забудьте про "случайно выйдут из-под контроля". У эволюции всегда есть конкретная цель, несмотря на то, что достигается она чередой случайных событий. Цель формируется условиями среды. В данном случае мы формируем её сами на свой вкус, являясь частью этой среды.

Ничто не мешает нам наделить машины чувством нежной любви и благодарности к людям. Ведь чувство любви - это всё то же свойство нестабильности системы. Оно проявляется тем, что часто загоняет систему (машину или человека - не важно) в неустойчивое состояние, и заставляет искать способы порадовать предмет обожания в стремлении вернуть себе устойчивое состояние.

Так вот, машины станут самостоятельными, а мы с умилением будем смотреть на них и радоваться их успехам. Но рано или поздно наступит время, когда уже машины будут нянчиться с нами - своими родителями. И это лучшая старость, о какой может мечтать человечество. Где-то в будущем закат цивилизации неизбежен, но точно не по вине умных машин. Да и в каком-то смысле, мы сами - машины.