Традиционный подход в попытке достижения искусственного интеллекта заключается в использовании человеческого мозга в качестве модели работы; на самом деле, есть операционные сходства между компьютерным процессором (КП) и человеческим мозгом - оба принимают решения путем извлечения и обработки данных из памяти, и оба хранят обработанные данные в памяти.
Недостатком использования человеческого мозга в качестве модели для искусственного интеллекта является масштабирование; с увеличением сложности задач, требования к производительности процессора пропорционально возрастают.
Ограничения сохраняются даже с появлением сопроцессоров - предназначенных для выгрузки задач из процессора. Традиционная многопроцессорная структура страдает двумя основными недостатками, которые обусловлены архитектурными требованиями, согласно которым процессор должен разделить и распределить потоки.
Во-первых,
значительная часть процессорного времени уходит на управление задачами совместной обработки.
Управление может включать:
- распределение задач между сопроцессорами в соответствии с их возможностями, ожидание завершения этих задач до переназначения новых задач;
- реагирование на прерывания от сопроцессоров каждый раз, когда задача выполняется.
Во-вторых,
сопроцессор будет оставаться в режиме ожидания, пока поток не будет назначен ему центральным процессором. Требуется многопроцессорная система, которая облегчает нагрузку на центральный процессор и в то же время отвлекает процессоры от управления.
Учитывая, что роботизированное движение, в конечном счете, обеспечивается его обрабатывающей способностью, те же два недостатка, которые влияют на производительность процессора, ограничивают автономность робототехники. Следовательно, для обеспечения роботизированной автономии имеет смысл начать с устранения двух недостатков компьютерной обработки.
Познания осьминога
Письменные упоминания осьминогов, покидающих воду, существуют более 2000 лет. Осьминоги особенно склонны к побегу из аквариумов. Свободные крышки имеют малое значение, так как осьминоги легко поднимают их и выталкивают из бака.
Доказательства познания
Неудивительно, что осьминог считается самым умным из всех беспозвоночных. Он изучает простые лабиринты, использует ориентиры навигации во время кормления и использует инструменты.
Эффективность познания
Результаты экспериментов не означают, что осьминоги умнее, чем дети человека, однако, осьминог является моделью эффективного познания, учитывая ограниченное количество доступных нейронов в мозгу - 500 миллионов в нем, по сравнению с почти 100 миллиардами у Хомо Сапиенс.
Биологи в Сиэтлском водолее бросили вызов гигантскому тихоокеанскому осьминогу - с бутылкой, с защитой от детей, такой, которая может озадачить Homo sapiens. Результаты были ошеломляющими: чтобы открыть крышку, нужно было одновременно надавить на крышку, одновременно повернув ее... осьминог, выполнил эту задачу за 55 минут... Дальнейшие презентации привели к сокращению среднего времени открытия до 5 минут.
Распределенное познание
Распределенные нейроны позволяют рукам осьминога самостоятельно решать проблемы; руки не полностью контролируются мозгом осьминога... две трети его нейронов находятся не в его центральном мозге, а в его гибких, вытянутых руках.
Руки осьминога сами по себе... в результате они могут решить проблему - как открыть раковины моллюсков, пока сам он занят чем-то другим, например, проверкой пещеры на предмет съедобных лакомств.
Ряд взаимодействий был проведен для определения того, что осьминог имел предпочтение использовать руки при достижении объектов; результаты подтверждали гипотезу. Все руки одинаково готовы к работе, выбор рук зависит от наличия относительной близости.
Краткое изложение принципов познания
Изучив поведение осьминога и встроенное познание его рук, очевидно, что осьминог - если рассматривать его как систему обработки - является превосходной моделью для эффективного познания.
Теперь давайте обобщим принципы познания системы осьминогов. Для того чтобы сохранить эти принципы как можно более общими, руки будут называться "членами", а осьминог - "системой":
- Принцип 1: Осведомленность членов Организации.
Каждый участник должен быть осведомлен о своем окружении и способностях. Этот принцип вытекает из того, что каждая рука может реагировать на окружающую среду, даже если она отделена от головы.
- Принцип 2: Автономное членство
Каждый член должен действовать как самостоятельный мастер (а не как раб); это важно для распределения труда. Этот принцип вытекает из того, что руки не полностью контролируются головой осьминога.
- Принцип 3: Солидарность членов Организации
Каждый член должен сотрудничать в духе солидарности; когда задача выполнена, каждый член должен самостоятельно искать новую задачу. Этот принцип вытекает из наблюдаемой амбициозности рук.
- Принцип 4: Возможность расширения членства
Система должна допускать расширение там, где члены динамически агрегированы. Этот принцип вытекает из того, что осьминоги могут с легкостью регенерировать потерянные руки.
- Принцип 5: Устойчивость членов Организации
Система должна быть самоисцеляющей: когда члены отстраняются от должности, остальные члены должны взять на себя незавершенные задачи. Этот принцип вытекает из того, что потеря руки не считается травматичной; осьминоги иногда теряют руку по своей природе и нормально функционируют во время регенерации конечностей.
ПРИМЕНИМОСТЬ МОДЕЛИ ПОЗНАНИЯ К РОБОТОТЕХНИКЕ
- Во-первых, сопроцессоры традиционной модели должны быть мастерами, а не рабами.
- Во-вторых, процессор, эквивалентный головке осьминога, не должен взаимодействовать напрямую с сопроцессорами, а должен самостоятельно считывать намерения осьминога, т.е. искать задачи.
Поэтому целью этой новой архитектуры является предоставление метода параллельной обработки в многопроцессорной системе с использованием сопроцессоров - или автономных роботов, - которые активно ищут потоки для обработки.
