Кибернетика сегодня

2009-11-08 Интервью с академиком А.В. Палагиным (А. В. Палагин)

Несколько десятилетий назад наука кибернетика была одной из самых популярных наук, причем интересовались ею не только ученые, а и широкие народные массы, прежде всего молодежь. На кибернетику возлагали много надежд: от создания роботов и замены ручного труда автоматизированным до смены устаревшего способа управления общественными процессами на передовые – научно обоснованные.

Что представляет из себя кибернетика сегодня? Чтобы узнать ситуацию из первых уст, редакция нашего журнала решила взять интервью у заместителя директора Института кибернетики им. В. М. Глушкова НАН Украины академика Александра Васильевича Палагина.

- В.М. Глушков говорил, что на Западе кибернетика выродилась в computer-science. Каково современное состояние кибернетики как науки?

• Сomputer-science по-французски - informatic, т.е. computer-science и информатика - это синонимы, но сказать, что это одно и то же, невозможно.

Наука кибернетика больше отвечает задачам управления. Дружно перешли на информатику из-за ее более широкого профиля, потому что она предполагает информатизацию, а информатизация далеко не всегда связана с управлением. Хотя общественная необходимость состоит именно в автоматизации управления. Это проявляется буквально во всем, даже в такой сфере, как сфера знаний. В этом плане knowledge-management (управления знаниями) - это хорошо. Но не так примитивно, как это представляют фирмы, имея ввиду свои корпоративные знания. Они исходят из своих потребностей - потребностей рынка и простого делопроизводства: именно этим они и занимаются. Как правило, это самые примитивные знания: состав работников, адреса, телефоны. Но знания в науке - вещь более серьезная и емкая, управлять этими знаниями не так то просто.

Я сейчас занимаюсь концепцией междисциплинарных научных исследований. Написал ее в свое время с товарищами, показывал Борису Евгеньевичу Патону, он просмотрел, одобрил и посоветовал подготовить программ**у для Кабмин**а. Задача эта огромная, поэтому нужно разработать четкую методику ее реализации. По сути она зиждется на трех китах: система представления знаний, а именно некая активная среда представления знаний и некоторые методы - знания, которые могут быть общими, связующими между разными дисциплинами.

- А насколько предполагается автоматизировать эту систему?

• Концепция заканчивается приблизительно такими вещами: вот перечень разделов: - интеграция и конструктивизация системы знаний, исследование и классификация объектов, создание информационных технологий эффективного корпоративного взаимодействия (здесь сети, интеллектуально-поисковые системы), разработка технологических средств междисциплинарных научных исследований. Имеется ввиду, если мыслить терминами АРМов (автоматизированные рабочие места*, - ред.* ) и АСУ (автоматизированные системы управления*, - ред.*), автоматизация начинается от АРМов научных сотрудников, где были бы представлены персонифицированные базы знаний, его собственные, на фоне знаний данной предметной области; АРМы администраторов высокого уровня, скажем АРМ президента академии наук, у которого таким образом будет инструмент, с помощью которого можно управлять процессами научных исследований в реальном времени. Сегодня это делается на интуитивном уровне, полагаясь на опыт руководителя. Конечно, опыт руководителя очень важен, но без современных аналитических средств для принятия решений будет очень сложно. Ведь принимать решения придется вплоть до глобального уровня, ведь речь идет о многопрофильных системах знаний.

- Насколько я понимаю, современное развитие техники позволяет это сделать. Какие же проблемы не позволяют реализовать такую систему?

• Техника сегодня позволяет почти все. У нас в институте кибернетики стоит суперкомпьютерный комплекс, который имеет мощность 7,5 терафлопсов (7 с половиной триллионов операций в секунду). Он по сути позволяет решать задачи трансвычислительной сложности с применением точных моделей, а не усеченных, урезанных, в том числе и моделей таких сложных систем, как общество, управлять этим обществом. В этом смысле задача состоит в том, чтобы с одной стороны выполнить социальный заказ, а с другой - чтобы ученые начали дружно и весело работать. Я думаю, что Института кибернетики с мощным потенциалом, как я его могу оценить, может быть и не хватило бы здесь, хотя стержнем в этой работе он мог бы стать. Но вот в этих системах трансвычислительной сложности и междисциплинарных научных исследованиях, наверное, первое место должны занимать системы управления социально-экономическими структурами. По сложности это одни из самых больших задач, но можно надеяться на то, что в отдаленном будущем мы сможем построить то, к чему стремимся. Ведь если не ставить цели, то ничего не построим. Первый шаг - создание концепции, вот я написал концепцию междисциплинарных научных исследований. Думаю, концепция устойчивого развития Украины тоже должна быть написана, и желательно это делать в рамках общей концепции устойчивого развития планеты Земляи, которую инициировали в Рио-де-Жанейро в 1992 году. Я не знаю, была ли написана она в удобном виде для реализации с помощью автоматизированной системы, для разработки конкретных программ развития человечества, но, думаю, что к этому все равно придем, рано или поздно.

- Т. е. технические возможности есть. А какие политические сложности возникают (или возникли бы) при реализации такого проекта?

• В свое время у меня была встреча с руководством агентства информации и инвестиций. Им выдают достаточно приличные деньги и они меня подвигли сделать проект или программу. Они обратились ко мне с письмом, вспоминая Глушкова, его Общегосударственную государственную автоматизированную систему (ОГАС)...

У них было около миллиарда гривен, и если бы такой проект был реализован, благодарные потомки о нас вспоминали добрым словом. И, естественно, я загорелся этой идеей. Предложения были оформлены в достаточно короткий документ. Вот, цитирую: «Проблемы и трудности социально-экономического развития Украины в значительной степени связаны с недостаточным использованием информационно-технологической составляющей и самой инфраструктуры информатизации, невзирая на существование национальной программы...». Эта программа была поддержана в верхах много лет назад. Для того, чтобы не распыляться, я выделил в ней несколько главных пунктов.Хотелось прояснить, почему же не было ощутимых сдвигов, хотя уже вложены миллиарды? У меня по этому поводу есть данные на 2004 г.

Например, 4 миллиона - создание автоматизированной информационно-аналитической системы финансовых органов, столько-то пошло на создание автоматизированной информационно-аналитической системы исполнительной власти, и т. д. Эти названия просто тиражируются - чиновники узнали новое словосочетание, и добросовестно повторяют их к месту и не к месту. Если просуммировать все ведомства, то каждый год действительно выделяются миллиарды. А на саму программу информатизации страны, ведомству, которое ее курирует, выделяется всего 8 миллионов. А что такое информатизация для большинства чиновников? Как правило - покупка новых компьютеров. Если чиновник продвинутый - распорядится организовать и компьютерную сеть. Сразу же найдутся организации, которое подрядятся это сделать. А для чиновника чем больше покупок, тем лучше - здесь замешаны его личные интересы (откаты). Здесь все связано друг с другом.

Кампания общей компьютеризации оказалась малопродуктивной. Она была сосредоточена на решении задач поверхностного уровня, как правило, элементарных. На 90% информационные технологии использовали секретарши - набор текста, печать документов, базы телефонов, адресов. Максимум - это базы данных, системы, которые обслуживают некие более сложные задачи. Безусловно, важное направление, но суть самой программы информатизации состоит не в этом, а в комплексности, интеграционности,нацеленности на дальние и ближние цели.

Дальше появилась мобильная связь, в нее начали вкладывать громаднейшие деньги, тоже вроде как информатизация - доставка информации в любом месте в любое время. Но мобильная связь заслонила собой главную цель информатизации. На нее тоже начали тратить громадные средства, и государственные, и негосударственные.

- Но ведь принцип мобильной связи можно использовать не только для разговоров...

• Мы разрабатывали тему «Мобильные информационные системы». Вещь, в общем-то, очень необходимая, ее можно использовать буквально во всех областях, в том числе и в системах реального времени. За примерами далеко ходить не приходится: сегодня в Верховном Совете сидит 450 народных депутатов. Для принятия решений они должны обладать необходимой информацией. Конечно, они должны готовиться заранее, но при обсуждении законопроектов могут возникнуть вопросы, нужно будет обратится к централизованной системе данных и знаний. Для них без этого просто нельзя. Если взять все мобильные системы, которые сегодня связаны с GPS, спутниковыми каналами связи, то они должны обеспечивать максимумом информации. Например, МЧС: пока спасатели едут на объект, они должны получить как можно больше информации. Получать ее необходимо в реальном времени: к примеру, какая конструкция здания, расположение комнат в квартирах и т.п.

У нас сегодня есть такие экзотические проекты, как выращивание сельскохозяйственных культур. Прибор под названием «флоротест» измеряет содержимое хлорофилла в листе растения. Измеряет его в реальном времени, делает анализ не за недели, а за 2 часа. Система может сразу же (через полтора часа), управлять процессом полива и подачи удобрений. Такая автоматизированная система работает сейчас в Институте виноградарства и виноделия им. В.Е. Таирова.

Сотрудничество с разными отраслями выглядит таким образом: они разрабатывают методики, а мы осуществляем их в «железе», обеспечиваем все, что касается инженерной части.

В Министерстве здравоохранения ждут не дождутся таких мобильных систем. Это называется одним словом «телемедицина». Кстати, в западных странах это - как раз та самая отрасль, которая относится к понятию кибернетика. Телемедицина у них сейчас на первом месте. Как видите, без затруднений можно назвать много областей, которые требуют применения мобильных систем. В том числе вещи, связанные с использованием информации, банками знаний, базами данных, библиотеками. Вот у меня электронная книжка, она не телекоммуницированная, но, тем не менее, способна хранить громаднейшее количество информации. При включении подобных устройств в сеть возникают вообще неограниченные информационные возможности.

- В 60-х года была очень модной тема создания искусственного интеллекта. Тогда это не смогли осуществить технически, поскольку человеческий мозг состоит приблизительно из 5 миллиардов нейронов. Но в будущем, когда технологии позволят связать сотни миллиардов триггеров, то можно будет смоделировать мозг и получится искусственный интеллект. Вот сейчас, кажется, технически мы подошли к этому барьеру. Какая сейчас ситуация с созданием искусственного интеллекта, и что он из себя сейчас представляет, что под этим имеют в виду?

• Мне сам термин «искусственный интеллект» не очень нравится потому, что он как бы свое предназначение выполнил где-то пару десятков лет назад. Потом родился целый букет отдельных специальностей, отдельных направлений, таких как распознавание образов - зрительных, звуковых и любых других; многоагентные системы - взаимодействие интеллектуальных программных агентов. Это одна из центральных задач. Каждый агент имеет свою задачу, свои цели, а все они имею некую общую платформу для взаимодействия. Такой общей платформой являются метазнания, то есть знания о знаниях. Возвращаясь к междисциплинарному подходу скажу, что одна из центральных задач - создание системы метазнаний. И, кстати говоря, сегодня в этом направлении есть сдвиги не только в теоретическом плане, но и в практическом. По-моему в Европе уже создаются стандарты под эту метасистему данных и знаний. И я думаю, что ввиду этого мы тоже должны активней работать в этом направлении, несмотря на то, что решаем другие, более близкие нам задачи. Это задачи эффективного представления знаний, интеграции знаний.

Сейчас мы занимаемся такой новой вещью, ну сравнительно новой - ей не больше полтора десятка лет, - компьютерной онтологией.

- В философии «онтология» - это учение о бытии...

• А здесь - это тройка, если говорить на языке множеств. Это - множество концептов, множество отношений между концептами (концепт - это понятие) и множество соответствующих и первым, и вторым систем интерпретаций и понятий и знаний. Когда я вперые взял в руки взять Оксфордский словарь,то сначала долго смеялся из-за того, что в своих определениях они спускаются там на самые азы. Вот смотрите: «нож» это - инструмент (общая часть), а дальше через свойства уточняю - инструмент, «который имеет ручку и лезвие». Можно еще дальше уточнять - острое лезвие и т.д. Т. е. онтология - это иерархическое описание некой проблемной (или предметной) области. Для нас оно близко, так как находится на грани лингвистики и философии, - языково-онтологическое описание окружающего мира, или картина мира на уровне здравого смысла, рассудка. На первом месте здесь языковой компонент, потому что система должна охватить, по идее, все слова языка и увязать их в такую структуру, где сверху будет универсам, а далее - материальное, абстрактное... Материальное - вода, суша, фауна, флора, и т.д. Ряд можно продолжить до последнего винтика. Кончается все набором слов, которые есть у нас в словаре, а этот набор слов завершает наше представление об окружающем мире. В деталях можно и дальше копаться, делая различные синонимические интерпретации, уходя влево или вправо. Эта языково-онтологическая картина мира - наверное, верхушка общей онтологической системы знаний.

- Как я понимаю искусственный интеллект, по-вашему, это не столько его техническая структура, сколько его умение взаимодействовать с окружающим миром?

- Наверное, да. Былая хрустальная мечта прошлых поколений кибернетиков - создать автономного робота, который был бы эквивалентен человеческим возможностям. Какие задачи нужно для этого решить? Во-первых, задачи механического плана: как сделать так, чтобы он двигался. Понятно, что движение должно осуществляться под управлением компьютера - у траектории его движения шесть степеней свободы. А это громоздкая система уравнений. Вторая часть - это его интеллект или разум, хотя это - разные вещи. Ей занимался когда-то академик Н.М. Амосов. Он был и хорошим медиком, и хорошим инженером, поэтому его очень интересовала проблема сознания на таком инженерно-прагматическом уровне, тем более он работал с живой природой. Начал заниматься роботостроением . Посмотрите, какое сейчас поколение японских роботов. Вот сегодня или вчера прочитал, что сделали очки, которые имеют анализатор речи, одновременно воспринимают эту речь на том языке, на котором она говорится, фиксирует ее, потом переводит ее на язык пользователя, и он читает в очках. Хотя можно было превратить ее в звуковые сигналы, но они посчитали, что так удобнее. Удобнее, наверное, сейчас, потому, что эти интерпретаторы или переводчики еще не интеллектуализированы, то есть у них слабые семанти**ческие возможности.

Семантика - очень важный момент. То есть там можно сделать разбор, найти эквиваленты. Ведь переводчики - они что делают? Они берут и ставят в соответствие одним грамматическим правилам другие грамматические правила, и слово в слово пытаются переводить. А семантика выходит поверхностная. Есть еще вторичная семантика - глубинная семантика, теория которой, к сожалению еще толком и не создана. Она должна строиться на первичных знаниях потребителей (того, кто воспринимает информацию), его интуиции и отображении первичной информации в виде связей. С одной стороны, в любом тексте есть большая избыточность, от которой надо избавиться, и мы, люди, избавляемся автоматически, а с другой стороны, в этом же тексте - неполное представление информации, не говоря уже о том, что присутствует омонимия - многозначность. Мы от нее автоматически избавляемся, а техническая система эти вопросы должна решать, как говорят, по-честному.

- Вы затронули интересную тему - развитие робототехники. Известно, что роботы для индивидуального использования развиваются. А как насчет роботов для общественного использования, облегчающих труд человека? Например, раньше в Японии были полностью автоматические линии сбора автомобилей. Сейчас их заменили обратно на ручные по экономическим соображениям. А в каком состоянии такая робототехника сейчас?

• Есть у меня сотрудник - профессор Е.И. Брюхович. Он много лет занимался проблемами вычислительной техники, ее развития, и считает, что он познал законы научного предвидения в этой области, т. е. может с опережением говорить о том, какой будет конечная точка развития компьютерной архитектуры. Он их сформулировал в определенных категориях, исходя из анализа, как он назвал, гомологических рядов, т. е. рядов, которые имеют общих предков. Так вот, общими предками для своего анализа он взял переднюю часть коры головного мозга человека, компьютер и рынок. Все они рождены от одних и тех же предков, потому что антропогенные объекты естественны и существуют на основе человеческого сознания.

По аналогии с развитием одного ряда можно судить о развитии другого. Он сказал, что конечной точкой развития компьютера будет «компьютер сапиенс». Компьютер сапиенс, будет абиосистемой, то- есть небиологической системой. Имеется в виду создание некоего общества - абиокомпьютеров, которое будет взаимодействовать с человеческим обществом. Взаимодействие должно быть на паритетных началах, естественно, главенствующую роль должен играть человек. Т. е. сегодня возвращаются те фантазии, которые были много лет назад, и являются предметом размышлений для достаточно солидных ученых.

- А как в реальности сегодня выглядит робототехника?

• А в реальности, я думаю, для начала нужно обеспечить бытовые функции и потребности человека. И в этом смысле, естественно, будет развитие. Например, если взять сегодняшний объем информации, с которым приходится работать человеку - всякого рода информации из интернета и пр.. Там существуют свои роботы, которые осуществляют поиск определенной информации, действуя по определенным законам. Кстати говоря, на сегодняшний день хороших поисковых систем не существует. Мы занимаемся и этими вопросами, в том числе, проблемами онтолого-управляемых языковых поисковых систем. Идея простая: у меня есть начальная онтология какой-то предметной области, самая примитивная - некое представление. Я хочу расширить свои знания в этой предметной области. И эта онтология является основой поисковой системы - она дает туда свои задания, не такие простые как в Google и Meta или любая другая система, которая ищет по ключевым словам, а исходное онтологическое дерево.

- Но она ведь тоже ищет по ключевым словам...

• Да, тоже по словам, но в онтологическом дереве есть структура, связи. В сегодняшних поисковиках тоже есть примитивные связи, но не такие сильные как в онтологии. Поэтому онтолого-управляемый - означает на основе первичных знаний, а не на основе отдельных слов или сочетаний.

• В каком состоянии сейчас эта разработка?

• Работаем. Эта разработка имеет длинную предысторию. Начинается она с анализа текста, от этого никуда не денешься. А это значит что нужно построить систему, которая умеет анализировать текст, - по-честному: морфологический анализ, графемный анализ (разбивка на элементарные графические составляющие), синтаксический анализ; нужно перейти к логической структуре, или к семантике и построить некий формализм удобный для «осознания» компьютером. Вот это и является той первичной основой, «первичным бульоном», для извлечения оттуда знаний. Это ещё не знания, это на уровне семантики - информация о тех знаниях, которые там содержатся. Сначала нужно извлечь знания, формализировать, а потом уже решать, что с ними дальше делать.

Вот если у нас, идёт обмен информацией: первое - Вы мне говорите, я понял и даю свой ответ. Получается обратная связь. Таким образом, мы в процессе взаимодействия формируем нашу общую систему знаний, которая учитывает то, что Вы знаете, а чего не знаете в этой области, что я, какие мои представления, какие Ваши. Т.е. эта система даёт возможность для коммуникаций. Но есть более сложные задачи. Например, Вы мне дали какую-то установку, задание. Я должен его понять, расшифровать и выполнить это задание.

Или ещё одна задача есть. Я её называю знаменитой «формулой Брукса» (есть такой специалист в области информатики - Брукс). Формула простая: если к системе знаний, которая, как мы выяснили, представляет собой структуру - онтологоподобную структуру, добавить порцию информации, то в результате получим какую-то другую систему знаний, которая содержит уже имеющуюся структуру с какой-то «дельточкой», которая представляет собой изменение этой структуры в соответствии с новой порцией информации.

Вот, если говорить о задачах научных исследований и о задаче исследователя, так он занимается реализацией формулы Брукса. Причём порции информации поступают из двух источников. Первый - извне, в эту систему. Вот для чего интернет и служит: я к нему обращаюсь, беру эту «дэльту» информации, добавляю к этой структуре - онтологической системе, получаю видоизменённую структуру и фиксирую ее.

Второй источник, это я сам, как генератор. У меня есть первичная информация, исходная информация. Например, вечером, когда мне не хочется спать, я кручу ее в уме, а потом вдруг - идея! Добавляю ее к общей системе. Таким образом, если опять возвратиться к тому понятию АРМа, о котором я говорил выше, то это персонифицированная человеко-машинная система, которая постоянно работает.

• Динамическая система.

• Динамическая, да. АРМ-исследователь, как я его представляю, содержит персонифицированную базу знаний, ну, например, все мои, 360 статей и 80 изобретений. Они зафиксированы там не в виде названий, а в виде единой системы, потому для меня всё, что я делаю, это единая система. Даже если я занимаюсь музицированием за фортепиано или сочиняю стихи, я всё равно «питаюсь» из общего источника. Эта система творчества - единая. А если я хочу обеспечить себе еще и кусок хлеба, значит, мне нужно кое-что уметь коммерциализовать. Значит я выделяю там, в знаниях, которые у меня содержатся, ту часть, которую я не отдаю в общее пользование, а хочу продать.

Вот сегодня и существуют разрозненные знания. И, поэтому, в качестве ближайшей задачи в концепции междисциплинарных научных исследований я сформулировал создание единой системы знаний. Как надстройки над интернетом.

-В связи с этим у меня есть вопрос. Есть такая концепция GRID (или распределённые вычисления). Как Вы считаете, сможет ли она послужить новым толчком к развитию науки? Ведь это уже не будет развитие науки отдельными индивидуумами-учёными, а как бы совокупное развитие, когда каждый не начинает с начала, а непосредственно вкладывает свою лепту в общее. Как Вы оцениваете перспективу GRID?

• В Украине существует программа с таким названием. Её буквально 23 октября этого года под номером 1020 приняло правительство. «Государственная целевая научно-техническая программа внедрения и применения GRID-технологий на 2009-2013 года». GRID-технологии (от слова «grid» - решётка), это обобществление средств обработки информации. Хорошая аналогия - это электросеть. Я включаю прибор в розетку и получаю порцию энергии, не зная, на какой электростанции она выработана. В этом суть GRID. Т. е. в сеть забрасывается задача, а где и как она решается никто не знает, об этом заботится сама система - автоматически. Распределенные сети создаются для того, чтобы обеспечить обработку больших объёмов информации, типа тех, которые, Вы знаете, производятся в Большом адронном коллайдере.

Более того. Вот та самая единая система знаний, очень хорошо ложилась бы на инфраструктуру GRID. Здесь была бы единая система знаний, и здесь же - средства обработки этих знаний. И они могли бы, может быть, непрерывно работать сами по себе, а человек мог бы только обращаться к ней по мере надобности, так сказать, снимать что-то, добавлять и так далее: извлекать оттуда необходимые знания, давать настройки, управлять этим процессом. По сути, эта идея - в основе концепции программы междисциплинарных научных исследований.

• Как я понимаю, этой программы большие перспективы?

• Ее пока не утвердили как государственную программу. Начало как раз совпало с кризисом. А просто так, без финансовой основы делать такие громадные проекты невозможно. Таких госпрограмм, к сожалению, очень много. В частности,программа по GRID - одна из сотен....

Власть в этом вопросе не разбирается. Вот, например, я - премьер-министр. Объясните мне, что нужно создавать в первую очередь, а что во вторую!? Создавать ли единую национальную систему информатизации? Решать ли проблемы развития GRID-технологий? И то, и другое перспективно - в Европе все бросились создавать национальные GRID-сети! Или позаботиться о будущем человечества и решать проблемы в междисциплинарных научных исследований? Хороший вопрос. Я не берусь на него ответить, поэтому, считаю, что пока нужно работать в «камерном режиме». Но работаем, естественно, потому что здесь, выбросить знамя - не самое главное. Хотя, как я написал,что это было бы престижно для Украины, если она первая разовьет эти передовые технологии сетей знаний.

- Мне известно, что кроме Европы, в России тоже этим занялись.

• Все потихонечку. Некоторые не говорят об этом, некоторые, так сказать, уже созрели. Идея, когда она возникает, никогда не рождается в голове одного человека. Ну, а тут созрела общемировая ситуация.

• Как Вы считаете, конечный пункт развития - это общемировая система или всё же будет деление на****государственные?

• Конечно общемировая. Я считаю, что сегодня несовершенна надстройка. Надстройка, которую мы называем современной демократией. Но это уже отдельная тема.