История противостояния двух людей, один из которых умирает, и поиски способа создания искусственного интеллекта
Марион Тинсли, профессор математики и священник, признанный лучший игрок в шашки в мире,
находился за столом напротив компьютера и боролся с болезнью.
В течение 40 лет Тинсли удерживал звание чемпиона мира по шашкам. За это время он проиграл людям несколько партий, но ни разу не уступил в матче. Возможно, в соревновательных видах спорта и интеллектуальных играх редко встречается такой уровень доминирования, каким обладал Тинсли в шашках. Однако это соревнование было особенным — мировое первенство между человеком и машиной.
Его соперником выступала программа Chinook, разработанная Джонатаном Шеффером, профессором Альбертского университета. В тот день он управлял компьютером. Благодаря многолетней кропотливой работе над «Шинук» программа стала высококлассным игроком. Она не проиграла ни одной из последних 125 партий. С момента, когда в 1992 году «Шинук» приблизилась к победе над Тинсли, команда Шеффера провела тысячи часов на доработку программы.
Накануне матча Тинсли приснился сон, в котором Бог сказал ему: «Джонатан мне тоже нравится», что заставило его задуматься о том, что он может потерять исключительную поддержку свыше.
Они встретились в зале Компьютерного музея Бостона, который сегодня уже не функционирует. Комната была просторной, но присутствовало всего несколько десятков человек. Два участника должны были сыграть 30 партий за две недели. Это происходило в 1994 году, до эпохи матчей Гарри Каспарова с Deep Blue или Ли Седоля с AlphaGo.
Современники охарактеризовали это событие как противостояние человека и машины, интеллектуальной изобретательности и вычислительной мощности. Однако Тинсли и Шеффер считали, что это в первую очередь битва двух специалистов, каждый из которых подготовил уникальный инструмент для победы. Долгие годы доминируя над соперниками-человеками, Тинсли с нетерпением ждал возможности сыграть с противником, достойным его уровня. Он участвовал в дружеских матчах для подготовки к мировому чемпионату. Несмотря на упрямство, Шеффер стал главным защитником достижений и наследия Тинсли.
Тем не менее, в тот день Тинсли мучили проблемы со здоровьем. Он страдал от болей в животе, которые не давали ему уснуть всю ночь. После шести партий, все из которых завершились вничью, он обратился к врачу. Шеффер сопроводил его в больницу. Там ему назначили «Маалокс», но рентген показал опухоль поджелудочной железы. Тинсли осознал серьёзность ситуации.
В итоге он отказался от дальнейших игр. «Шинук» стала первой компьютерной программой, завоевавшей звание чемпиона мира по шашкам среди машин. Тем не менее Шеффер был глубоко опечален. Он посвятил годы созданию программы, способной обыграть лучшего игрока в шашки, а когда достиг цели, Тинсли прекратил участие. Через несколько месяцев Тинсли скончался, не проиграв «Шинуку».
Вслед за этим Шеффер приступил к многолетней работе, целью которой было «изгнание призрака человека». Без Тинсли единственным способом доказать превосходство программы стала попытка полностью решить игру. Итоги были опубликованы 19 июля 2007 года в журнале Science под заголовком: «Шашки решены».
«После окончания саги Тинсли в 94-95 годах, до 2007-го я, как одержимый, работал над созданием идеальной программы для шашек, – отметил Шеффер. – Причина была простой: я хотел избавиться от призрака Мариона Тинсли. Мне говорили: 'Ты не смог бы обыграть Тинсли, потому что он был идеален'. Ну, да, мы бы победили Тинсли, потому что он был почти идеален. Но моя компьютерная программа – идеальна».
* * *
Джонатан Шеффер не начинал свою карьеру с попыток решить шашки. Изначально он занимался шахматами. Его успехи были заметны, но не выдающимися. Обладая страстью к вычислительной технике и защитив докторскую диссертацию по информатике, он создал шахматную программу под названием «Феникс». Она занимала высокие позиции среди программ 1980-х годов, однако на чемпионате мира для шахматных программ 1989 года потерпела сокрушительное поражение. В то же время формировалась команда разработчиков Deep Blue, нацеленная на создание ПО, способного победить Гарри Каспарова. Шеффер понял, что ему не удастся создать чемпиона среди шахматных программ.
Тогда коллега предложил сосредоточиться на шашках. Всего за несколько месяцев работы его программа стала достаточно сильной, чтобы участвовать в компьютерной олимпиаде в Лондоне и соревноваться с другими шашечными программами. Именно тогда Шеффер познакомился с историей Мариона Тинсли — величайшего чемпиона по шашкам.
На высших уровнях шашки — игра, требующая максимального умственного напряжения. Большинство партий заканчиваются вничью. В серьёзных соревнованиях начальные позиции варьируются: после первых трёх ходов выбирается случайный дебют из ограниченного набора, предоставляя небольшое преимущество одному из игроков. Они разыгрывают дебют и меняются цветами фигур. Основная причина проигрыша — допущенная ошибка, которую соперник способен использовать.
Предполагалось, что шашки должны быть относительно легко разрешимы вычислительными методами. Эта идея зародилась ещё в 1950-х годах, когда исследователь IBM, Артур Сэмюэл, начал эксперименты с программами для игры в шашки на IBM 704. В течение следующих пятнадцати лет он публиковал несколько ключевых научных исследований в области машинного обучения, заложивших основы этой дисциплины.
МО является фундаментальной концепцией современной волны искусственного интеллекта (ИИ). Современные разработки, основанные на ранних исследованиях, обещают произвести значительные изменения в различных отраслях промышленности и на рынке труда. Однако первые программы, созданные Сэмюэлем, не смогли одержать победу в соревнованиях с человеческими соперниками. В мае 1958 года несколько участников шашечного и шахматного клуба корпорации Эндикот-Джонсон выиграли у компьютера, что было отмечено с энтузиазмом в газетах Binghamton Press и Sun-Bulletin.
«Человеческий мозг, иногда теряющийся в эпоху спутниковых технологий, замороженной пищи и электронных вычислительных машин, сегодня возвращается к своему прежнему уровню, — отмечала газета. — По словам доктора Сэмюэля, 704-й не мыслит. Он осуществляет поиск в «памяти», хранящейся на пленке, содержащей ранее встреченные позиции в шашках. Затем он исключает варианты, которые в прошлом приводили к поражению, и выбирает ходы, которые ранее приносили успех».
Данная характеристика остаётся актуальной для описания концепции обучения с подкреплением — одной из ключевых технологий машинного обучения, которая в последние годы стала основой возрождения области ИИ. Рич Саттон, один из авторов фундаментального труда «Reinforcement Learning», назвал исследование Сэмюэля «самой ранней» работой, которая напрямую связана с современным развитием искусственного интеллекта. При этом Саттон сотрудничает с коллегами из Альбертовского университета, где недавно была объявлена о создании первого международного исследовательского центра DeepMind AI компании Google .
Несмотря на революционность его идей, Сэмюэл в течение десяти лет, по собственным словам, достиг лишь «ограниченного прогресса». Он продолжал работу в IBM, сотрудничая с Массачусетским технологическим институтом и впоследствии получив грант Министерства обороны для исследований в Стэнфордском университете. Как и многие современные проекты ИИ, его разработки ограничивались недостатком вычислительных ресурсов и объёмом доступных данных, что мешало реализации полного потенциала идей.
Когда Джонатан Шеффер приступил к созданию собственного программного обеспечения, он обратился к работам Сэмюэля и пришёл к выводу, что тот путь невозможен для дальнейшего развития. Шеффер принял решение разрабатывать систему с нуля. Изначально проект носил название «Зверь», однако в конечном итоге получил имя «Шинук» — по названию тёплых ветров в канадской провинции Альберта.
Работа над проектом требовала полного погружения. В книге 1997 года Шеффер писал: «Иногда, когда мне было трудно уснуть, я представлял, насколько я буду рад, когда „Шинук“ наконец одолеет Ужасного Тинсли». Его жена нередко прерывала эти размышления словами: «Ты снова думаешь о нём?»
С течением времени программа совершенствовалась, сохраняя два ключевых элемента. Первый — «книга» конечных вычислений, представляющая собой базу всех возможных позиций на доске при небольшом числе шашек. Так, если на поле остаётся шесть шашек, программа уже знала все варианты развития игры. Позже «Шинук» расширил эту базу до семи и восьми шашек. К началу 1990-х эти вычисления требовали значительных по тем временам ресурсов.
По мере роста вычислительных мощностей и работы команды «Шинук» становился всё сильнее и начал побеждать людей. Однако разработчики понимали, что полностью просчитать все варианты невозможно.
Правила американских шашек относительно просты, однако количество потенциальных ходов оценивается примерно в 5×1020. Шеффер приводил аналогию: «Представьте, что мы осушили Тихий океан и теперь должны наполнить его обратно с помощью маленькой чашки — именно столько возможных позиций существует в игре».
Второй ключевой компонент системы был более сложным для понимания. «Шинук» должен был анализировать возможные ходы, начиная с начальной позиции, и прогнозировать исходы на несколько ходов вперёд. Как и многие подобные программы, он использовал метод перебора вариантов с оценкой их перспектив. Изначально «Шинук» мог анализировать около 14–15 ходов вперёд, но с развитием технологий и улучшением программного обеспечения этот показатель постоянно увеличивался. По словам Шеффера, «как и в шахматах, более глубокий анализ ходов всегда даёт преимущество».
В конце 1990-х Американская федерация шашек разрешила «Шинуку» участвовать в национальном чемпионате. Программа не проиграла ни одного матча, сыграв вничью шесть партий с Марионом Тинсли, что обеспечило ей право выступить против него на мировом чемпионате.
После турнира Тинсли связался с Джонатаном Шеффером и предложил провести несколько дружественных матчей.
* * *
С 1950 по 1990 год Марион Тинсли неоднократно становился чемпионом мира по шашкам, возвращаясь к соревнованиям по собственному желанию. Периоды отсутствия он посвящал математике и религиозным исследованиям, после чего вновь выходил на уровень, позволяющий одерживать победы и сохранять титул чемпиона. За четыре десятилетия он потерпел всего пять поражений и никогда не покидал чемпионский турнир.
Дерек Олдбери, считающийся вторым сильнейшим игроком в истории шашек, написал энциклопедию по этой игре, в которой высоко оценил Тинсли: «Марион Тинсли в шашках — как Леонардо да Винчи в науке, как Микеланджело в искусстве, как Бетховен в музыке».
Марион Тинсли, 1974
Оценить фигуру Тинсли с точки зрения XXI века достаточно сложно. Он воспринимается как человек из другого времени или мира, чья жизнь была целиком посвящена шашкам, математике и религиозным убеждениям. Несмотря на доброжелательный характер, стиль его игры отличался бескомпромиссностью и агрессивностью.
Часто говорят, что человек «живет разумом», но в случае Тинсли и жизнь, и мышление были нетипичными. В период учёбы и аспирантуры в Университете штата Огайо он проводил около восьми часов в день за игрой в шашки. Он никогда не вступал в брак. «Я никогда не видел, чтобы брак и шашки уживались, — заявлял он в интервью. — Редкая женщина может выйти замуж за настоящего приверженца шашек». До 1980-х годов с ним жила мать. В 1993 году газета The Philadelphia Inquirer описывала его одежду как большой синий свитер поверх рубашки с галстуком, а в качестве обеда он употреблял «кувшин молока, поляблока и бутерброд с арахисовым маслом».
Его взгляды на расовые вопросы Юга США также отличались необычностью. «Я думал поехать в Африку и стать миссионером, — рассказал он журналу Sports Illustrated в 1992 году, — но потом одна афроамериканка сказала мне, что большинство людей, желающих помогать чернокожим в Африке, даже не разговаривают с ними в Америке».
В итоге он стал священнослужителем в преимущественно афроамериканской церкви и покинул должность в математическом отделе Университета штата Флорида, чтобы преподавать в исторически чернокожем Флоридском университете сельского хозяйства и механизации. Там он проработал 26 лет. Один из фотоальбомов, относящийся к последним годам его деятельности, отражает активную жизнь студенческого кампуса, где Тинсли, вероятно, был единственным белым человеком старше 40 лет. Отзывы студентов о преподавателе и шашечном чемпионе не сохранились, однако коллега охарактеризовал вклад Тинсли в местном некрологе следующим образом: «На обеде в честь его ухода в отставку буквально все — старые и молодые, черные и белые, студенты и сотрудники института — рассказывали, как он повлиял на их жизни». Для человека его поколения, выросшего в Кентукки, его жизненный путь выглядит весьма необычным.
Одно можно утверждать с уверенностью: Тинсли обладал выдающимися интеллектуальными способностями. Его гениальность проявлялась в уникальной и специализированной области, в которой он был непревзойденным экспертом, в то время как в остальных сферах он вел обычную жизнь. Его навыки можно сравнить с искусственным интеллектом — узкоспециализированные, но чрезвычайно глубокие и эффективные, а остальные аспекты его жизни оставались простыми и человеческими.
Когда в 1993 году в Таллахасси его посетил репортер , на его участке была заметна дорожка, ведущая к двухэтажному кирпичному дому, украшенная лавандовыми азалиями. В комнате на втором этаже находилась доска для шашек и множество прочитанных книг по этой игре. Тинсли предпочитал проводить время в велюровом кресле марки La-Z-Boy. Он не мог чётко объяснить, что для него значат шашки — почему он всю жизнь изучал последовательности ходов и держал рядом с кроватью магнитную доску для тренировки новых комбинаций. Для него это было нечто близкое к важному духовному опыту.
«Шашки — глубокая, простая и элегантная игра», — однажды отметил он. В другом интервью он сравнил игру с другим сильным соперником с творческим сотрудничеством: «Это как два художника, работающих над произведением искусства».
Наиболее известная его цитата звучит так: «Шахматы похожи на наблюдение за огромным бескрайним океаном, а шашки — на взгляд в бездонный колодец».
Для Тинсли ходы в шашках были подобны цитатам из Священного Писания, над которыми он мог бесконечно размышлять и получать новые понимания. «Внезапно из ниоткуда на ум могло прийти улучшение опубликованной игры, как будто подсознание работало над этим, — сказал он Chicago Tribune в 1985 году. — Множество моих открытий появляются таким образом, из ниоткуда. Некоторые мои прозрения, касающиеся Священного Писания, появляются точно так же».
* * *
В 1991 году, когда Тинсли прибыл в Эдмонтон для проведения дружеских матчей с компьютером «Шинук», Шеффер был поражён, что чемпион мира согласился сыграть с машиной ради удовольствия.
Они расположились в офисе Тинсли, и матчи начались. Шеффер управлял «Шинуком», вводя ходы в систему. Первые девять игр завершились ничьей. В десятой игре компьютер, прогнозируя ходы на 16–17 ходов вперёд, сделал ход, который должен был дать ему небольшое преимущество. «Тинсли сразу сказал: „Ты об этом пожалеешь“, — рассказывает Шеффер. — В тот момент я не понимал, откуда он взял такое знание». Однако после этого Тинсли начал выигрывать. В своих заметках он отмечал, что просчитал все ходы до конца и был уверен в победе, — писал Шеффер.
Этот эпизод оставил сильное впечатление у программиста. После матча он провёл симуляции, чтобы понять, что произошло. Он выяснил, что с момента сделанного хода и до конца игры, при идеальной игре обеих сторон, компьютер неизбежно проигрывал. Более того, чтобы полностью просчитать ситуацию, человеку или машине потребовалось бы предвидеть до 64 ходов вперёд.
«Меня это потрясло, — признался Шеффер. — Как можно соревноваться с человеком, чьё понимание игры настолько глубоко, что он сразу осознает, что выиграет?»
Шеффер продолжает изучать феноменальные способности Тинсли. После публикации своей книги «На один прыжок впереди» [One Jump Ahead] он получил письмо от профессора, курировавшего Тинсли во время учёбы, где говорилось, что «он был исключительно талантливым человеком, способным на выдающееся достижение. И это не обязательно были шашки — вероятно, он мог бы стать гениальным математиком».
Когда мотивами человека не являются слава или деньги, возникает потребность в более глубоком объяснении его действий, поиске эмоционального импульса, который отсутствует у большинства. В статье Philadelphia Inquirer 1993 года Тинсли описал свою мотивацию следующим образом: он был интровертом, который «не ощущал любви» со стороны родителей, которые, по его мнению, уделяли больше внимания его сестре. Для получения их одобрения он участвовал в конкурсах по математике и правописанию. «И, словно изогнутая, но выросшая ветка, я рос, и продолжал чувствовать себя точно так же».
* * *
Желание быть исключительным подтолкнуло Тинсли поступить в колледж в 15 лет, где он впервые встретил страсть, которая определила всю его жизнь. Первый международный титул он завоевал в 1955 году.
В 1992 году он согласился поставить на кон свой титул чемпиона в первом международном чемпионате между человеком и машиной, где его соперником стал «Шинук». Матч проходил в Лондоне при поддержке компании Silicon Graphics. Тинсли отметил The Independent: «Я могу выиграть. Мой программист был лучше, чем у „Шинука“. У того был Джонатан, а у меня — Господь».
В течение двух недель, предшествовавших матчу, он тренировался с другим мировым игроком, Доном Лафферти, обсуждая стратегии и пересматривая позиции до поздней ночи.
Игры 1992 года проходили в отеле Парк-Лэйн, где ранее проводились международные шахматные чемпионаты и компьютерная олимпиада, которая стала дебютом «Шинука» два года назад. Комната для матчей была просторной и двухэтажной, с балконом для зрителей и компьютером размером с холодильник, на котором работал «Шинук».
Шеффер и Тинсли сидели напротив друг друга, а на большом экране отображались ходы. Тинсли одержал первую победу в пятой партии. Однако в восьмой игре «Шинук» одержал впечатляющую победу — это стало лишь шестым поражением Тинсли за 40 лет.
Несмотря на многолетние усилия и стремление к успеху, Шеффер в тот момент испытал чувство печали. «Мы всё ещё – члены человеческой расы, – писал он в своей книге, – а то, что „Шинук“ победил Тинсли в одной игре, означает, что превосходство компьютеров в шашках, а затем и в других играх – лишь вопрос времени». Хотя Шеффер и одержал победу, человечество в целом оказалось на стороне поражения.
После серии ничьих «Шинук» одержал победу в шестнадцатой партии. До этого момента ни один живой игрок не смог выиграть у Тинсли дважды. Это событие показало, что программное обеспечение начинает опережать человеческие возможности. В этот момент было ясно, что создаётся новая глава в истории компьютерных игр.
Однако последовал инцидент, который Шеффер до сих пор описывает с трудом. В «Шинуке» произошёл сбой, и программа была вынуждена покинуть партию. «Тинсли решил, что Бог ему помогает, – отметил Шеффер. – Для Тинсли это стало религиозным переживанием и одним из самых тяжёлых моментов в моей жизни».
В дальнейшем Шеффер и «Шинук» не смогли вновь превзойти Тинсли. Тинсли выиграл матч и сохранил свой титул.
«Если здоровье меня не подведёт, то не думаю, что появится компьютер, способный меня обыграть», – заявил Тинсли в интервью CNN после завершения матча.
* * *
Все эти события привели к значимой встрече в 1994 году в Бостоне.
Первым соперником «Шинука» стал Дерек Олдбери, которого компьютер смог победить. Вскоре после этого Олдбери скончался. Тинсли шутливо замечал: «Шинук» играет с Олдбери. «Шинук» побеждает Олдбери. Олдбери умирает — он, наверное, умер от шинукита!»
Для Шеффера это было далеко не смешно. Он был молодым специалистом, программировавшим компьютеры для игры в шашки — игру с давними традициями. В то время ведущие игроки постепенно уходили из жизни, а многие представители шашечного сообщества критиковали молодого программиста, который с помощью современных технологий побеждал менее опытных мастеров.
Со временем Шеффер осознал, что хотел бы лучше понять Тинсли за годы их общения. «Я вспоминаю время, проведённое с Марионом Тинсли. Тогда я не осознавал, как быстро оно пролетит и как мне понравится это общение. Я не использовал этот момент, не оценил глубину нашей дружбы, – признался он. – Сейчас, оглядываясь назад, я разочарован собой. Хотел бы поступить иначе, но когда одержим целью, видишь лишь одно направление».
Даже когда он рассказывал о том, как вёз Тинсли в больницу, Шеффер не мог избавиться от мысли, что болезнь могла повлиять на исход противостояния. Тинсли говорил: «Я готов уходить», тогда как Шеффер оставался в растерянности, не понимая всей серьёзности положения.
После того как Тинсли снялся с турнира, его место занял Дон Лафферти, который продолжил борьбу с компьютером. Однако Шеффер сосредоточился на более масштабной задаче — разработке программы, способной всегда определять правильный ход. Такая программа должна была стать непобедимой и идеальной.
В период с 1997 по 2001 год работа над этим проектом была приостановлена. При возвращении к ней команда расширила базу данных конечных позиций «Шинука» до всех случаев с десятью и менее фигурами на доске, что составило около 39 триллионов позиций.
Параллельно совершенствовалась стратегия поиска, позволяющая значительно сократить объём вычислений, необходимых для анализа всех возможных ходов в игре. Шефферу пришлось задействовать вычислительные мощности из разных уголков мира, включая Швейцарию и Национальную лабораторию Лоуренса Ливермора — ключевой объект Министерства энергетики США, который используется для симуляции ядерных испытаний.
«Там ещё работала программа под названием BOMB, а я запускал шашечные алгоритмы, – рассказывал Шеффер. – Это было необычно. Служба безопасности проявила интерес к таким вычислениям». Вскоре к нему обратились с вопросами, так как из национальной лаборатории в город Эдмонтон (штат Альберта) передавались гигабайты данных.
В течение многих лет вычислительные машины функционировали, подобно тем, что создавал Сэмюэл, и так же, как работают современные системы DeepMind. Эти узкоспециализированные интеллектуальные системы представляли собой часть длительного процесса развития искусственного интеллекта, который в ближайшем будущем должен изменить многие сферы деятельности.
Шеффер рассматривал свою работу как логическое продолжение первоначальной идеи Сэмюэла. После успешного выступления на чемпионате США в 1990 году он связался с одним из ветеранов IBM, чтобы поделиться новостями, но узнал о смерти Сэмюэла. Последний, родившийся в 1901 году в Эмпории, штат Канзас, оставался одним из старейших программистов, продолжавших работать. Его последние действия в компьютерной сети Стэнфорда датируются февралем 1990 года. Он стал свидетелем множества исторических событий — от распространения электричества до первых признаков развития машинного интеллекта.
В 2007 году Шеффер официально объявил в журнале Science о том, что после 19 лет работы над шашками задача решена. Используя комбинацию прямого поиска и обширной базы данных конечных позиций, его команда смогла доказать, что при идеальной игре результат всегда будет ничейным. Для анализа были обработаны последовательности из 19 дебютов из 300 возможных, что оказалось достаточным для подтверждения вывода.
* * *
Шашки продолжают существовать как вид спорта. Несмотря на то, что компьютерные программы официально завоевали доминирование в этой области, развитие искусственного интеллекта сместилось к более сложным задачам, оставив людям возможность соревноваться между собой на традиционных турнирах, проходящих, например, в Ханисакл Инн или Конференц-центре в Брэнсоне, штат Миссури. В этих соревнованиях по-прежнему разыгрываются денежные призы. Группа молодых итальянских игроков стремится к достижению мирового лидерства в шашках.
Шеффер считает, что оставил шашки позади, сосредоточившись на других проектах. В настоящее время он работает над книгой по истории компьютерных шахмат, запланированной к выпуску в этом году. Он занимает должность декана в Университете Альберта. «Я пытался двигаться дальше, изгнать некоторых призраков из прошлого, – отметил он. – Но они продолжают возвращаться и, вероятно, будут частью меня до конца жизни».
Тем не менее, у него остаётся одна незавершённая задача, связанная с шашками. «Я хотел бы совершить паломничество в Огайо и посетить его могилу», – говорит Шеффер, имея в виду Мариона Тинсли.
Могила Тинсли отмечена скромным надгробием с его именем — Марион Ф. Тинсли. В правом верхнем углу изображена шахматная доска, а в левом — цитата из «Послания к Евреям» 13:11: «Братолюбие между вами да пребывает». Далее следует: «Страннолюбия не забывайте, ибо через него некоторые, не зная, оказали гостеприимство Ангелам» [любви к незнакомцам – прим. перев.].
Шеффер, бывший когда-то «одним из незнакомцев», завершает своё паломничество, глядя на эту могилу, словно в колодец. Для Тинсли, человека с духовными взглядами, метафора шашек как колодца без дна была одновременно поэтичной и точной. Однако Шеффер, как инженер, осознаёт, что колодцы не бывают бездонными, и люди всегда будут приписывать им неведомую глубину.