Как компьютеры обрабатывают информацию

ОТТОЛКНЕМСЯ ОТ МОЗГА

Нейросети

Искусственные нервные сети, или нейросети, — это компьютерные программы, основан­ные на том, что мы знаем о функционировании мозга человека и подобных ему животных. Очень важно проявить в этом вопросе опреде­ленную педантичность. Было бы неверно утвер­ждать, что искусственные нейросети подобны мозгу, несмотря на то, что они более похожи на мозг, чем другие компьютерные программы. Во-первых, несмотря на впечатляющий про­гресс, достигнутый за последние пятнадцать лет, мы до сих пор не можем полностью понять, как работает даже один нейрон (клетка мозга). Еще труднее нам понять, как огромное количе­ство нейронов человеческого мозга или мозга животного передают мысль. Во-вторых, между искусственными нейросетями и мозгом суще­ствует множество различий. Наиболее важным является то, что мозг погружен в сложную и по­стоянно меняющуюся смесь химических ве­ществ, которая постоянно влияет на его функционирование. Вот почему в первом предложе­нии я использовал оборот «на том, что мы зна­ем». Я хочу еще раз напомнить читателям о том, что не следует слова «подготовка» и «обу­чение» понимать в антропоцентрическом смыс­ле. Эти слова имеют гораздо более широкий смысл, и было бы ошибкой считать, что их зна­чение ограничивается только применением в че­ловеческом обучении.

Как компьютеры обрабатывают информацию

Чтобы понять, почему исследователи искус­ственного интеллекта в поисках вдохновения обращаются к мозгу, необходимо детально об­судить, чем отличаются мозг и компьютер. Со­временные компьютеры — это практически ис­ключительно цифровые электронные устрой­ства. Слово «цифровой» не означает, что они считают на пальцах, как это проистекает из бук­вального истолкования этого слова. Просто компьютеры представляют информацию в виде цифр. На самом деле используются только две цифры — 0 и 1 (у бедных компьютеров всего один палец!), но на практике количество чисел не ограничено. Любое число можно предста­вить в виде длинной строки из нулей и едини­чек. Эти две цифры способны выразить и все то, что можно изменить.

Для того чтобы лучше во всем этом разо­браться, давайте поговорим о цифровом хране­нии музыки. Музыка — это сложное сочетание высоких и низких тонов, нот и разнообразных звуков. Однако, если мы измерим музыкальный сигнал несколько раз в течение секунды, тогда это сложное сочетание можно будет выразить циклами нулей и единиц. Запишите эти циклы на диск и поставьте диск в плейер. Оригинальная музыка будет записана и может быть воспроиз­ведена. Плейер считывает записанные сочетания нулей и единиц и получает необходимые инст­рукции для воспроизведения музыки.

Современные компьютерные программы по­добны музыке, записанной на диске. Они пред­ставляют собой сочетания нулей и единиц, содер­жащих инструкции, сообщающие компьютеру, что ему нужно делать. Как и в музыке, превра­щать длинные последовательности цифр в более интересные вещи довольно скучно и долго, но, к счастью для нас, тяжелая работа уже сделана. Процессор слов, которым я пользуюсь, присваи­вает каждому удару по клавише определенный код, проверяя цифры в разных регистрах. Обыч­но процессор посылает сигналы в ту часть ком­пьютера, которая управляет появляющимися на экране символами и местом их появления. Одна из основных причин успешной работы этого ме­ханизма заключается в том, что электроника дей­ствует очень быстро и сложный процесс занима­ет всего малую долю секунды.

Вся работа цифрового компьютера связана с обработкой последовательностей нулей и еди­ниц. Ее можно представить как переключатели «да» — «нет». Данные поступают в форме пос­ледовательности нулей и единиц и хранятся в памяти, представляющей собой тысячи и мил­лионы переключателей, занимающих опреде­ленное положение (сегодня эти переключатели очень малы). Эта последовательность обраба­тывается устройством, называемым ЦПУ (цент­ральным процессором). ЦПУ анализирует пос­ледовательность нулей и единиц и переключает определенные переключатели в необходимое положение. Когда вычисление завершено, фор­мируется итоговая строка нулей и единиц, кото­рая преобразуется затем в более интересные вещи — например, в образы или слова на экра­не или в музыку в наушниках. Поскольку этот процесс должен быть непрерывным и неразд­ражающим, быстродействие ЦПУ должно быть очень высоким. Когда говорят, что со­временный компьютер располагает двумя гига-герцевыми процессорами, то имеют в виду, что ЦПУ выполняет два триллиона операций в се­кунду. Если бы устройство выполняло одну операцию в секунду (как это делают наполь­ные дедушкины часы), потребовалось бы 63 года на выполнение того, что сейчас делается за секунду. Скажем проще: тупость работы компьютеров компенсируется невероятной скоростью их работы.

Дата добавления: 2015-11-30