Теоретик логики

Logic Theorist — компьютерная программа, написанная в 1956 году Алленом Ньюэллом , Гербертом А. Саймоном и Клиффом Шоу . ^[1] Это была первая программа, специально разработанная для автоматического рассуждения , и ее описывали как «первую программу искусственного интеллекта ». ^[1]^[а] Теоретик логики доказал 38 из первых 52 теорем во второй главе книги Уайтхеда и Бертрана Рассела Principia Mathematica , а также нашел новые и более короткие доказательства для некоторых из них. ^[3]

История

В 1955 году, когда Ньюэлл и Саймон начали работать над «Теоретиком логики», области искусственного интеллекта еще не существовало. Даже сам термин («искусственный интеллект») не будет придуман до следующего лета. ^[б]

Саймон был политологом , который уже написал классические работы по изучению функционирования бюрократии , а также разработал свою теорию ограниченной рациональности (за которую он позже получил Нобелевскую премию). Изучение бизнес-организаций требует, как и искусственного интеллекта, понимания природы решения проблем и принятия решений человеком . Саймон вспоминает, как консультировал корпорацию RAND в начале 1950-х годов и видел, как принтер печатал карту, используя в качестве символов обычные буквы и знаки препинания. Он понял, что машина, которая могла манипулировать символами, могла бы с таким же успехом моделировать принятие решений и, возможно, даже процесс человеческого мышления. ^[5]^[6]

Программа, распечатавшая карту, была написана Ньюэллом, учёным из RAND, изучающим логистику и теорию организации . Для Ньюэлла решающим моментом стал 1954 год, когда Оливер Селфридж приехал в RAND, чтобы описать свою работу по сопоставлению образов . Посмотрев презентацию, Ньюэлл внезапно понял, как взаимодействие простых программируемых модулей может обеспечить сложное поведение, включая разумное поведение людей. «Все произошло за один день», — скажет он позже. ^[2]^[7] Это был редкий момент научного прозрения.

«У меня было такое ощущение ясности, что это новый путь, по которому я собираюсь идти. У меня не было такого ощущения очень часто. на зубок, но я сделал это полностью поглощенный этим - не существуя с двумя или тремя уровнями сознания, чтобы вы работали, и осознавали, что вы работаете, и осознавали последствия и значения, это нормально. образ мышления Нет. Полностью поглощен на десять-двенадцать часов». ^[8]

Ньюэлл и Саймон начали говорить о возможности научить машины думать. Их первым проектом была программа, которая могла доказывать математические теоремы, подобные тем, которые использовались в Бертрана Рассела и Альфреда Норта Уайтхеда «Принципах математики» . они заручились помощью программиста Клиффа Шоу Для разработки программы , также из RAND. (Ньюэлл говорит: «Клифф был настоящим ученым-компьютерщиком из всех троих» ^[9]).

Первая версия была смоделирована вручную: программу написали на карточках 3х5 и, как вспоминал Саймон:

В январе 1956 года мы собрали мою жену и троих детей вместе с несколькими аспирантами. Каждому члену группы мы дали по одной из карточек, так что каждая стала, по сути, компонентом компьютерной программы... Здесь природа подражала искусству, подражающему природе. ^[10]

Им удалось показать, что программа может успешно доказывать теоремы так же, как и талантливый математик. В конце концов Шоу смог запустить программу на компьютере на предприятии RAND в Санта-Монике.

Летом 1956 года Джон Маккарти , Марвин Мински , Клод Шеннон и Натан Рочестер организовали конференцию на тему того, что они назвали «искусственным интеллектом» (термин, придуманный Маккарти по этому случаю). Ньюэлл и Саймон с гордостью подарили группе «Теоретика логики». Его встретили вяло. Памела МакКордак пишет: «Свидетельством тому является то, что никто, кроме самих Ньюэлла и Саймона, не ощущал долгосрочного значения того, что они делали». ^[11] Саймон признается, что «вероятно, мы были довольно высокомерны во всем этом» ^[12] и добавляет:

Они не хотели слышать от нас, а мы уж точно не хотели слышать от них: нам было что им показать ! ... В некотором смысле это было иронично, потому что мы уже сделали первый пример того, чего они хотели; а во-вторых, на это не обратили особого внимания. ^[13]

Теоретик логики вскоре доказал 38 из первых 52 теорем в главе 2 Principia Mathematica . Доказательство теоремы 2.85 было на самом деле более элегантным, чем доказательство, кропотливо произведенное вручную Расселом и Уайтхедом. Саймон смог показать новое доказательство самому Расселу, который «отреагировал с восторгом». ^[3] Они попытались опубликовать новое доказательство в «Журнале символической логики» , но оно было отклонено на том основании, что новое доказательство элементарной математической теоремы не было примечательным, очевидно, упуская из виду тот факт, что одним из авторов была компьютерная программа. ^[14]^[3]

Ньюэлл и Саймон сформировали прочное партнерство, основав одну из первых лабораторий искусственного интеллекта в Технологическом институте Карнеги и разработав ряд влиятельных программ и идей искусственного интеллекта, в том числе « Общее решение проблем» , «Взлет » и их единую теорию познания .

Архитектура

Это краткая презентация, основанная на. ^[15]

Логический теоретик — это программа, которая выполняет логические процессы над логическими выражениями .

Выражения

Выражение состоит из элементов .
Существует два вида памяти: рабочая и запоминающая .
Каждая рабочая память содержит один элемент. Теоретик логики обычно использует от 1 до 3 рабочих воспоминаний.
Каждая память представляет собой список, представляющий полное выражение или набор элементов. В частности, он содержит все аксиомы и доказанные логические теоремы.
Выражение представляет собой абстрактное синтаксическое дерево , каждый узел которого является элементом, имеющим до 11 атрибутов.

Например, логическое выражение $\neg P\to (Q\wedge \neg P)$ представляется в виде дерева с корневым элементом, представляющим $\to$ . Среди атрибутов корневого элемента есть указатели на два элемента, представляющие подвыражения. $\neg P$ и $Q\wedge \neg P$ .

Процессы

Существует четыре вида процессов, от самого низкого до самого высокого уровня.

инструкция: они похожи на ассемблерный код. Они могут либо выполнить примитивную операцию над выражением в рабочей памяти, либо выполнить условный переход к другой инструкции. Пример: «поместите правильный подэлемент рабочей памяти 1 в рабочую память 2».
элементарный процесс: они похожи на подпрограммы. Последовательность инструкций, которые можно вызвать.
метод: Последовательность элементарных процессов. Есть всего 4 метода:
- подстановка : данное выражение пытается преобразовать его в доказанную теорему или аксиому путем замены переменных и логических связок.
- отстраненность: данное выражение $B$ , он пытается найти доказанную теорему или аксиому формы $A\to B'$ , где $B'$ урожайность $B$ после замены, затем пытается доказать $A$ путем замены.
- цепочка вперед: заданное выражение $A\to C$ , он пытается найти доказанную теорему или аксиому формы $A\to B$ , затем попытайтесь доказать $B\to C$ путем замены.
- обратная цепочка: заданное выражение $A\to C$ , он пытается найти доказанную теорему или аксиому формы $B\to C$ , затем попытайтесь доказать $A\to B$ путем замены.
Метод исполнительного контроля: этот метод последовательно применяет каждый из 4 методов к каждой доказываемой теореме.

Влияние теоретика логики на ИИ

Теоретик логики представил несколько концепций, которые будут иметь центральное значение для исследований ИИ:

Рассуждение как поиск: Теоретик логики исследовал дерево поиска : корнем была исходная гипотеза , каждая ветвь — вывод, основанный на правилах логики. Где-то в дереве была цель: утверждение, которое программа намеревалась доказать. Путь по ветвям, ведущим к цели, представлял собой доказательство — серию утверждений, каждое из которых выведено с использованием правил логики и которые вели от гипотезы к доказываемому утверждению.
Эвристика: Ньюэлл и Саймон поняли, что дерево поиска будет расти в геометрической прогрессии и что им необходимо «обрезать» некоторые ветви, используя « эмпирические правила », чтобы определить, какие пути вряд ли приведут к решению. Они назвали эти специальные правила « эвристикой », используя термин, введенный Джорджем Полиа в его классической книге о математических доказательствах « Как решить задачу» . (Ньюэлл посещал курсы Полиа в Стэнфорде ). ^[16] Эвристика станет важной областью исследований в области искусственного интеллекта и останется важным методом преодоления непреодолимого комбинаторного взрыва экспоненциально растущего поиска.
Обработка списка: Чтобы реализовать Logic Theorist на компьютере, трое исследователей разработали язык программирования IPL , в котором использовалась та же форма обработки символьных списков, которая позже легла в основу языка программирования Лисп Маккарти , важного языка, который до сих пор используется исследователями ИИ. ^[17]^[18]

Философские последствия

Памела МакКордак пишет, что «Теоретик логики» был «доказательством того, что машина может выполнять задачи, которые раньше считались разумными, творческими и исключительно человеческими». ^[3] И, как таковое, это представляет собой важную веху в развитии искусственного интеллекта и нашего понимания интеллекта в целом.

Саймон сказал выпускникам в январе 1956 года: «На Рождество мы с Элом Ньюэллом изобрели думающую машину». ^[19]^[20]и написал бы:

[Мы] изобрели компьютерную программу, способную мыслить нечисловым способом, и тем самым решили почтенную проблему разума и тела , объяснив, как система, состоящая из материи, может обладать свойствами разума. ^[21]

Это утверждение о том, что машины могут иметь разум, как и люди, позже было названо « Сильным ИИ философом Джоном Сирлом » . Это остается серьезной темой дискуссий и по сей день.

Памела МакКордак также видит в «Теоретике логики» дебют новой теории разума, модели обработки информации (иногда называемой компьютерализмом или когнитивизмом ). Она пишет, что «эта точка зрения станет центральной в их более поздних работах и, по их мнению, столь же важной для понимания разума в 20-м веке, как принцип естественного отбора Дарвина был для понимания биологии в девятнадцатом веке ». ^[22] Ньюэлл и Саймон позже формализовали это предложение как гипотезу систем физических символов .

Примечания

^ Теоретик логики обычно считается первой настоящей программой искусственного интеллекта, хотя Артура Сэмюэля программа шашек была выпущена раньше. Кристофер Стрейчи также написал программу для шашек в 1951 году. ^[2]
↑ Термин «искусственный интеллект» был придуман Джоном Маккарти в предложении Дартмутской конференции 1956 года . , конференция «общепризнана официальной датой рождения новой науки» По словам Дэниела Кревье . ^[4]

Цитаты

^ Перейти обратно: ^а ^б McCorduck 2004 , стр. 123–125, Crevier 1993 , стр. 44–46 и Russell & Norvig 2021 , стр. 17
^ Перейти обратно: ^а ^б Кревье 1993 , с. 44.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д МакКордак 2004 , с. 167.
^ Кревье 1993 , стр. 49–50.
^ Кревье 1993 , стр. 41–44.
^ МакКордак 2004 , с. 148.
^ МакКордак 2004 , стр. 157–158.
^ МакКордак 2004 , стр. 158–159.
^ МакКордак 2004 , с. 169.
^ Кревье 1993 , с. 45.
^ МакКордак 2004 , с. 124.
^ Кревье 1993 , с. 48.
^ Кревье 1993 , с. 49.
^ Кревье 1993 , с. 146.
^ Гугерти, Лео (октябрь 2006 г.). «Теоретик логики Ньюэлла и Саймона: историческая справка и влияние на когнитивное моделирование» . Материалы ежегодного собрания Общества человеческого фактора и эргономики . 50 (9): 880–884. дои : 10.1177/154193120605000904 . ISSN 2169-5067 .
^ Кревье 1993 , с. 43.
^ Кревье 1993 , стр. 46–48.
^ МакКордак 2004 , стр. 167–168.
^ Цитируется по МакКордаку (2004 , стр. 138).
^ «Библиотеки / UnivArchives: выставка моделей разума / исследования по решению проблем» . shelf1.library.cmu.edu .
^ Цитируется по Crevier 1993 , с. 46
^ МакКордак 2004 , с. 127.

Ссылки

Кревье, Дэниел (1993). ИИ: бурные поиски искусственного интеллекта . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: BasicBooks. ISBN 0-465-02997-3 . , стр. 44–46.
МакКордак, Памела (2004), Машины, которые думают (2-е изд.), Натик, Массачусетс: AK Peters, Ltd., ISBN 1-56881-205-1 , стр. 161–170.
Рассел, Стюарт Дж .; Норвиг, Питер. (2021). Искусственный интеллект: современный подход (4-е изд.). Хобокен: Пирсон. ISBN 9780134610993 . LCCN 20190474 .

Внешние ссылки

[3] Теоретик логики обычно считается первой настоящей программой искусственного интеллекта, хотя Артура Сэмюэля программа шашек была выпущена раньше. Кристофер Стрейчи также написал программу для шашек в 1951 году. ^[2]

[6] Термин «искусственный интеллект» был придуман Джоном Маккарти в предложении Дартмутской конференции 1956 года . , конференция «общепризнана официальной датой рождения новой науки» По словам Дэниела Кревье . ^[4]

[mccCrevRussNorv-1] Перейти обратно: ^а ^б McCorduck 2004 , стр. 123–125, Crevier 1993 , стр. 44–46 и Russell & Norvig 2021 , стр. 17

[FOOTNOTECrevier199344-2] Перейти обратно: ^а ^б Кревье 1993 , с. 44.

[FOOTNOTEMcCorduck2004167-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д МакКордак 2004 , с. 167.

[FOOTNOTECrevier199349–50-5] Кревье 1993 , стр. 49–50.

[FOOTNOTECrevier199341–44-7] Кревье 1993 , стр. 41–44.

[FOOTNOTEMcCorduck2004148-8] МакКордак 2004 , с. 148.

[FOOTNOTEMcCorduck2004157–158-9] МакКордак 2004 , стр. 157–158.

[FOOTNOTEMcCorduck2004158–159-10] МакКордак 2004 , стр. 158–159.

[FOOTNOTEMcCorduck2004169-11] МакКордак 2004 , с. 169.

[FOOTNOTECrevier199345-12] Кревье 1993 , с. 45.

[FOOTNOTEMcCorduck2004124-13] МакКордак 2004 , с. 124.

[FOOTNOTECrevier199348-14] Кревье 1993 , с. 48.

[FOOTNOTECrevier199349-15] Кревье 1993 , с. 49.

[FOOTNOTECrevier1993146-16] Кревье 1993 , с. 146.

[17] Гугерти, Лео (октябрь 2006 г.). «Теоретик логики Ньюэлла и Саймона: историческая справка и влияние на когнитивное моделирование» . Материалы ежегодного собрания Общества человеческого фактора и эргономики . 50 (9): 880–884. дои : 10.1177/154193120605000904 . ISSN 2169-5067 .

[FOOTNOTECrevier199343-18] Кревье 1993 , с. 43.

[FOOTNOTECrevier199346–48-19] Кревье 1993 , стр. 46–48.

[FOOTNOTEMcCorduck2004167–168-20] МакКордак 2004 , стр. 167–168.

[21] Цитируется по МакКордаку (2004 , стр. 138).

[22] «Библиотеки / UnivArchives: выставка моделей разума / исследования по решению проблем» . shelf1.library.cmu.edu .

[23] Цитируется по Crevier 1993 , с. 46

[FOOTNOTEMcCorduck2004127-24] МакКордак 2004 , с. 127.

[1]

[а]

[3]

[б]

[5]

[6]

[2]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[4]