Имена Тьюринга, Мински и Маккарти, основателей информатики и искусственного интеллекта на Западе, сейчас известны всем. Однако мало что известно о разработках ИИ за Железным занавесом СССР, хотя иногда конкуренция между двумя системами была не менее острой, чем в космосе. Ниже представлена забытая история советского ИИ через призму жизни героев тех событий, Андрея Лемана и его коллег.
1955 год можно считать началом советского ИИ, когда группа математиков получила доступ к компьютеру М-2 и начала разработку программного обеспечения для решения научных задач и математических головоломок.
Андрей Леман (1940–2012), который теперь известен своим соавторством алгоритма Вейсфейлера-Лемана и вкладом в первую советскую базу данных ИНЕС и первого чемпиона мира по шахматам Каисса, был одним из первых участников группы Кронрода, которая в то время разрабатывала первые программы ИИ.
Его жизнь, от побед на математических олимпиадах в школе до работы в лаборатории ИИ и последующей эмиграции в Силиконовую долину, является символом поколения талантливых советских инженеров и математиков.
Математические олимпиады
Андрей Леман получил образование, типичное для умного молодого человека тех времен: хорошие оценки по математике, участие в математических олимпиадах и учеба в лучшем университете страны. В эпоху без интернета математические олимпиады были источником вдохновения для профессиональной карьеры в математике, и Андрей естественно увлекся этим.
Источник изображения. Можно сказать, что интерес к головоломкам сопровождал Андрея на протяжении всей его жизни, и он продолжал решать сложные проблемы сначала как математик, а затем как программист. Позже он собрал такие проблемы в книгу, которая многие годы была основным источником подготовки среди советских студентов.
В возрасте 17 лет Андрей стал студентом первого курса ведущего вуза СССР, Московского государственного университета. Он учился вместе с Борисом Вейсфейлером, с которым продолжал работать до его эмиграции в 1975 году. Он окончил Московский государственный университет в 1962 году и присоединился к «первой лаборатории ИИ» в СССР.
Лаборатория искусственного интеллекта
Источник изображения. Если бы можно было назвать одного человека основателем советского ИИ, то это был бы Александр Кронрод, руководитель лаборатории. Кронрод имел очень интересный путь как ученый, начиная как перспективный молодой математик, работающий над комплексным анализом и дифференциальными уравнениями, он добровольно пошел служить в армию в начале Второй мировой войны, что принесло ему несколько медалей за храбрость, но также привело к двум ранениям, которые не позволили ему продолжить службу. В 1945 году он присоединился к институту Курчатова, работая над численной математикой, пока не понял, что вычисления могут быть более плодотворными, чем «чистая» математика.
Институт теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ). Источник изображения. Четыре года спустя он стал руководителем математического отдела нового Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) с целью возглавить инновации в области ядерной физики (расчет ядерных реакторов и ускорителей элементарных частиц, обработка результатов наблюдений в туманных камерах и т. д.) — направление, которое было огромным приоритетом для страны. Если бы не твердая вера Кронрода в ИИ, лаборатория занималась бы только численными моделями, и ИИ, вероятно, не появился бы в этом институте. Однако высокая репутация Кронрода позволила ему и его группе также работать над интеллектуальными системами, которые могли играть в карточные игры и шахматы.
В то время актуальной темой в информатике была вычислительная сложность дискретных алгоритмов, и команда Кронрода также внесла свой вклад в это. Два члена команды, Г. Адельсон-Вельский и Е. Ландис, предложили первое самобалансирующееся двоичное дерево поиска, теперь известное как AVL-дерево.
Первые понятия полиномиально разрешимых задач и NP-полноты были введены, и лаборатория заинтересовалась поиском быстрых алгоритмов для различных задач.
Большинство задач быстро были отнесены либо к классу P, либо к множеству NP-полных, но две практически важные задачи, линейное программирование и изоморфизм графов, вышли из этой классификации.
Позже другой советский математик, Леонид Хачиян, сконструировал полиномиальный алгоритм для линейного программирования, но проблема изоморфизма графов до сих пор неизвестна, принадлежит ли она к классу P.
Естественно, члены лаборатории Кронрода, включая Андрея Лемана и Бориса Вейсфейлера, интересовались проблемой изоморфизма графов. Их первый значительный результат сегодня известен как алгоритм Вейсфейлера-Лемана (1968).
Недавно интерес к алгоритму Вейсфейлера-Лемана возрос в связи с развитием машинного обучения на графах, где он заложил основу для графовых нейронных сетей.
Эта работа над изоморфизмом графов в конечном итоге привела к первой диссертации Лемана в 1971 году под руководством Кронрода; однако личная вражда председателя Высшей аттестационной комиссии (ВАК) с научным руководителем Андрея привела к отказу в защите диссертации с формулировкой, что «это не математика».
«Я не математик, я программист», — горько ответил Андрей.
Затем он сменил интересы с комбинаторики на более программистские проблемы и защитил свою вторую диссертацию в 1973 году под руководством В. Арлазарова по управлению базами данных. Его вклад в первую советскую базу данных ИНЕС, которая широко использовалась в стране, принес ему премию Совета Министров СССР.
Андрей не ограничивал себя программированием баз данных и работал над другими проблемами программной инженерии. Одной из таких была разработка играющих в шахматы ИИ, которые стали первыми чемпионами мира.
Игра в шахматы ИИ
Через несколько лет после того, как Алан Тьюринг изобрел свою «универсальную машину Тьюринга», была предпринята попытка научить компьютер играть в шахматы отцом теории информации, Клодом Шенноном. Эта идея затем приобрела популярность, и возникли параллельные инициативы, одна в США и другая в Советском Союзе, по разработке алгоритма, который мог бы научиться играть в шахматы.
В США это была программа, разработанная Джоном Маккарти и его студентами в Массачусетском технологическом институте. Джон Маккарти, среди прочих, придумал термин «искусственный интеллект» в разговоре с Тьюрингом в 1952 году и был пионером этой новой области.
В СССР это была программа, разработанная группой Кронрода в ИТЭФ. Разработка началась в 1963 году в лаборатории Кронрода, куда входили многие талантливые математики, такие как Г. Адельсон-Вельский, В. Арлазаров и Андрей Леман. Читатели советской газеты «Комсомольская правда», которые сыграли против нее, решили назвать ее Каисса — богиня шахмат.
В 1965 году Дж. Маккарти посетил СССР и договорился с Кронродом о проведении первого международного шахматного матча между двумя программами, который состоялся в 1967 году. В матче из 4 партий Каисса продемонстрировала сильные начальные знания и аналитические навыки, выиграв серию 3:1. Но это была лишь разминка перед мировым кубком.
В 1969 году Кронрод и другие математики подписали письмо в защиту другого советского математика Есенина-Вольпина, который был несправедливо осужден. Такие движения были строго запрещены в университете, и, к сожалению, Кронрод был уволен, а его лаборатория расформирована.
В. Арлазаров возглавил группу Каисса на первом турнире по шахматам. Члены его лаборатории присоединились к Институту проблем управления (ИПУ); однако Кронрод не присоединился к новой лаборатории, и В. Арлазаров стал руководителем команды, которая разрабатывала Каиссу для первого мирового кубка игроков в шахматы ИИ.
В 1974 году в Стокгольме 13 программ из 8 стран соревновались за титул чемпиона мира. Матчи проходили пять вечеров в концертном зале крупнейшего отеля города. Шесть игр проходили одновременно. Каисса выиграла все четыре игры и завоевала золотую медаль, опередив американских соперников Chess-4, Chaos и Ribbit, у каждого из которых было по 3 очка. Это был триумф для всей нации, видеть, как их ученые завоевывают первую золотую медаль в шахматах ИИ.
Затем Кронрод сказал: «Шахматы — это дрозофила искусственного интеллекта». Это превосходное экспериментальное животное, на котором исследователи могут проверять свои гипотезы.
Силиконовая долина
Андрей продолжал работать с друзьями по ИИ из лаборатории Кронрода: сначала в ИПУ в 1968–76 годах, затем в Институте системного анализа в 1976–90 годах, пока не рухнул Железный занавес. В 1990 году Андрей присоединился к «десантной группе» группы в Силиконовой долине.
В созданном там стартапе, Cognitive Technology Inc, они разработали системы оптического распознавания, которые стали лидерами в распознавании отсканированного текста на разных языках. Их решение Cuneiform OCR использовалось многими ИТ-гигантами, такими как Oracle, IBM и Samsung.
С 1995 по 2012 год Андрей работал программистом в различных хай-тек стартапах. Его последним работодателем была генетическая компания Invitae, где он разрабатывал инфраструктурные системы, которые до сих пор активно используются сотрудниками. Он был новичком в биоинформатике, но его любопытство к решению сложных проблем помогло ему добиться успеха и в этой области.
Андрей Леман в США. Источник изображения: личный архив Игоря Фараджева. Андрей скончался в 2012 году, но остается в памяти как надежный коллега и верный друг, обладающий отличным чувством юмора и всегда готовый помочь.
Его вклад, как и вклад его коллег, помог развить ИИ из подразделения математики в одну из наиболее влиятельных областей науки, и их работы теперь являются частью истории советского ИИ.