Символический и коннекционистский подходы
В исследованиях ИИ используются два различных и в определенной степени конкурирующих метода: символический (или «сверху вниз») и коннекционистский (или «снизу вверх») подходы. Подход «сверху вниз» стремится воспроизвести интеллект, анализируя познание независимо от биологической структуры мозга, в терминах обработки символов — отсюда и название «символический». Подход «снизу вверх», напротив, предполагает создание искусственных нейронных сетей в подражание структуре мозга — отсюда и название «коннекционистский».
Чтобы проиллюстрировать разницу между этими подходами, рассмотрим задачу создания системы, оснащенной оптическим сканером, которая распознает буквы алфавита. Подход «снизу вверх» обычно предполагает обучение искусственной нейронной сети, предъявляя ей буквы одну за другой, постепенно улучшая производительность путем «настройки» сети. (Настройка регулирует реакцию различных нейронных путей на различные стимулы). В отличие от этого, подход «сверху вниз» обычно предполагает написание компьютерной программы, которая сравнивает каждую букву с геометрическим описанием. Проще говоря, нейронная активность лежит в основе подхода «снизу вверх», а символические описания — в основе подхода «сверху вниз».
В книге «Основы обучения» (1932) Эдвард Торндайк, психолог из Колумбийского университета (Нью-Йорк), впервые предположил, что обучение человека заключается в каком-то неизвестном свойстве связей между нейронами в мозге. В книге «Организация поведения» (1949) Дональд Хебб, психолог из Университета Макгилла (Монреаль, Канада), предположил, что обучение заключается в усилении определенных паттернов нейронной активности путем увеличения вероятности (веса) индуцированного срабатывания нейронов между соответствующими связями. Понятие взвешенных связей описано в следующем разделе, «Коннекционизм».
В 1957 году два энергичных сторонника символического ИИ — Аллен Ньюэлл, исследователь из корпорации RAND, Санта-Моника, Калифорния, и Герберт Саймон, психолог и компьютерщик из Университета Карнеги-Меллон, Питтсбург, Пенсильвания, — обобщили подход «сверху вниз» в том, что они назвали гипотезой физической системы символов. Эта гипотеза утверждает, что обработка структур символов в принципе достаточна для создания искусственного интеллекта в цифровом компьютере и что, более того, человеческий интеллект является результатом такого же типа символических манипуляций.
В 1950-60-е годы подходы «сверху вниз» и «снизу вверх» применялись одновременно, и оба достигли заметных, хотя и ограниченных результатов. Однако в 1970-е годы ИИ по принципу «снизу вверх» стал игнорироваться, и только в 1980-е годы этот подход вновь стал заметным. В настоящее время используются оба подхода, и оба признаются, что сталкиваются с трудностями. Символические методы работают в упрощенных областях, но обычно ломаются при столкновении с реальным миром; в то же время исследователи «снизу вверх» не смогли воспроизвести нервные системы даже простейших живых существ. Caenorhabditis elegans, много изучаемый червь, имеет около 300 нейронов, схема взаимосвязей которых прекрасно известна. Однако коннекционистские модели не смогли имитировать даже этого червя. Очевидно, нейроны коннекционистской теории — это грубое упрощение реальной картины.
