О возможности синтеза универсального алгоритма проектирования

      Основная задача данной работы - сформулировать некоторые общие принципы, которые могут быть положены в основу решения проблемы искусственного интеллекта.
      Искусственный интеллект - это новая и весьма перспективная область познания, в рамках которой уже достигнуты определенные успехи. В литературе приводится множество примеров, иллюстрирующих те или иные системы искусственного интеллекта. К сожалению, все эти системы страдают одним и тем же недостатком - они имитируют лишь отдельные стороны интеллектуальной деятельности человека. О полном успехе в решении проблемы искусственного интеллекта можно было бы говорить лишь после создания систем, имитирующих общеинтеллектуальные процедуры (метапроцедуры). Но последнее возможно только в результате осмысления лежащих в основе мышления общих закономерностей переработки информации, самой сущности интеллектуального процесса.
      Осуществимо ли это в принципе? Да, если исключить из системы рассуждений одно распространенное заблуждение.Суть его сводится к тому, что поиски наиболее общего принципа интеллектуальной деятельности ведутся, по сути, в очень узкой, ограниченной области, буквально "под фонарем", т. е. исключительно среди механизмов высшей нервной деятельности. При этом как-то даже не предполагается, что самые общие принципы интеллектуальной деятельности могут (и должны) быть общими не только для этой деятельности, но для всего сущего. Иначе не было бы возможным не только эффективное функционирование, но и само возникновение и развитие мозга человека.
      Трудности, возникающие при изучении работы мозга и применения этих знаний для построения систем искусственного интеллекта могут быть преодолены только на основе построения и использования абстрактной теории. Таковой является ФЕР - физика единой реальности, теория, использующая системно - вакуумный теоретический конструктор. Свойства этого конструктора позволяют создать предельно общий язык, пригодный для описания всех без исключения явлений действительности. Только в рамках этой концепции возможно создание полноценной теории интеллекта человека, без чего сложно говорить о решениии проблемы интеллекта искусственного.
      Проблему искусственного интеллекта можно рассматривать как одно из прикладных направлений ФЕР. Но в данной конкретной работе будет затронут лишь один из аспектов этого прикладного направления - универсальная технология автоматизированного проектирования различных систем и их комплексов. Планируемая степень автоматизации - полное решение задачи проектирования системы или комплекса (включая подготовку данных в формате соответствующих технологических устройств и данных для выпуска технологической и конструкторской документации) в течение одного непрерывного рабочего цикла. Участие человека предусматривается лишь на этапе постановки задачи, хоть не исключены версии, построенные на диалоге.
      На базе предлагаемого метода возможно создание целого семейства программных продуктов. Например, можно создать экспертную систему, в функции которой входили бы синтез какой-то новой технологии, проектирование на ее основе производства, создание его имитационной модели и далее прогнозирование функционирования этого предприятия в самых различных режимах и ситуациях. Причем конечным результатом цикла работы этой системы мог бы быть полноценный комплект проектной документации.
      В действительности диапазон применимости предлагаемого метода намного шире. Ведь термин "проектирование" мы обычно связываем с определенным этапом в изготовлении каких-то технических или промышленных объектов. Но этот термин характеризует вполне определенный этап любого другого творческого акта человека. На практике этот этап не везде имеет четко очерченные границы, даже не всегда осознается, но без него нельзя получить ни законченное техническое изделие, ни художественное или музыкальное произведение.
      Существует также мнение, что процесс проектирования невозможно представить в виде определенной, четкой схемы, потому что этот процесс - творческий. Тем самым утверждается тезис о неалгоритмизуемости творческого процесса. Попробуем не согласиться с этим утверждением, а в качестве аргументов выдвинем следующие рассуждения.
      Как бы ни был сложен и ненаблюдаем творческий процесс, мы понимаем, что его продукт не может быть результатом хаотического перебора каких-то элементарных комбинаций. Скажем, решение задачи проектирования для профессионального конструктора - повседневная работа.Но если бы он решал эти задачи указанным выше способом, то довольно скоро ему пришлось бы искать другое занятие, попроще. Любой занимающийся творческой деятельностью человек непременно использует какой-то набор правил, т. е. алгоритм для решения своих задач. Считается, что этот алгоритм у каждого такого конструктора свой, неповторимый. Скорее всего это так. Но, может быть в разных таких алгоритмах присутствуют и какие-то общие моменты? И если да, то в чем они могут заключаться?
      Рассудим так. Порождение собственного алгоритма творчества каждым из творцов представляет собой не что иное, как решение творческой задачи. Необходимо понять, что всякий раз действительно решается одна и та же задача, используется один и тот же алгоритм, хотя результаты решения этой задачи в каждом из конкретных случаев могут быть оригинальными (что не противоречит свойству массовости алгоритма). Это как-то свидетельствует в пользу того, что творческий процесс все-таки алгоритмизуем. Просто этот алгоритм реализуется на таком уровне мышления, который недоступен сознательному логическому анализу. И тем не менее, сомневаться в его существовании бессмыссленно.
      Но что же такое алгоритм, какой глубинный смысл содержится в этом понятии? Насколько верны наши представления о том, что связано с этим термином? По определению, алгоритм - это схема действия, конечный набор правил, позволяющий чисто механически решать любую конкретную задачу из некоторого класса однотипных задач. В этом определении алгоритм предстает как некий статический фактор.
      Алгоритм, реализуемый на том или ином физико - химическом субстрате (скажем, на ЭВМ) имеет определенную структуру, организацию, он как бы составляет некую специфическую целостность, имеющую "собственную жизнь". И в этой своей ипостаси алгоритм напоминает динамическую систему или процесс. Так что же, активный алгоритм - это процесс? Но справедливым и будет обратное утверждение, а именно, что процесс - это алгоритм? Существует ли между этими понятиями отношение эквивалентности? И если это так, то какую роль тогда играет статическая компонента алгоритма?
      Обратимся еще раз к определению. Алгоритм - это схема, организующая решение задачи. Здесь решение задачи - процесс, а схема алгоритма - фактор, формирующий структуру этого процесса. Но такими свойствами обладает закон! Термин "алгоритм" мы обычно связываем с протеканием информационных процессов. Но кроме информационных в природе существует масса других процессов, каждый из которых протекает по вполне определенному закону. Имеем ли мы право, исходя из этого сделать вывод о том, что термины "алгоритм" и "закон" синонимы? (Естественно, под термином "закон" здесь подразумевается именно закон природы). Но если так, то отсюда уже рукой подать и до предположения, что лежащие в основе мышления закономерности переработки информации и фундаментальные законы природы имеют одну и ту же основу. И это должен быть какой-то очень общий принцип, один из самых общих, иначе нельзя будет объяснить универсальные познавательные возможности мозга. На основе сказанного определим алгоритм как фактор, формирующий структуру процесса, как матрицу процесса.
      Таким образом мы обнаружили, что существует органическая связь между алгоритмом и процессом, а процесс очень плотно связан с понятиями движения, изменения. В свою очередь эти понятия (в силу действия постулата системной организации действительности) не могут определяться вне понятия системы. Поэтому центральным понятием данной работы станет понятие системы, а также связанные с ним понятия изменения, движения, потока. Предлагаемая системная интерпретация явлений действительности позволит привести все задачи к единому типу. Именно этот момент обусловит возможность построения универсального алгоритма проектирования.
      Конкретным результатом нашей работы должен стать универсальный алгоритм проектирования систем. На данном этапе мы займемся постановкой задачи, решение которой и позволит реализовать свойство универсальности. Нам придется обратиться к понятиям проектирования, алгоритма, универсальности и найти такой уровень их отношений, который, будучи описан на универсальном языке ФЕР даст ему как качественно новое видение проблемы, так и возможности ее разрешения.
      Из общепринятого определения нам известно, что алгоритм - это система правил, позволяющая чисто механически решать любую задачу из определенного класса задач. Следовательно, универсальный алгоритм должен представлять собой схему, обусловливающую решение любой задачи из любого класса задач. Мы уже говорили, что использование универсального языка описания ФЕР позволит свести все задачи к единому типу. Но для выработки метода решения такой "типичной" задачи, нам необходимо определиться, что представляют собой и алгоритм и проектирование в аспекте человеческой деятельности.
      Поведение человека содержит один очень важный момент, который резко отличает его от поведения остальных животных. Этот момент - целенаправленное воздействие человека на среду, целеполагающий характер его деятельности. Деятельность человека можно разделить на две основные фазы, которые определяются соответственно как внутренняя, скрытая, латентная, информационная и внешняя, открытая, энергоструктурная. Конечным результатом второй фазы является какое-то изменение окружения, новое его состояние. Поэтому вторую, структурную фазу человеческой деятельности можно рассматривать как процесс перевода его окружения из одного состояния в другое.
      Конечным продуктом первой, информационной фазы человеческой деятельности является цель - некий вектор изменения, начало которого совпадает с состоянием системы до изменения, а конец - с состоянием системы после изменения и схему (алгоритм) перевода этой системы из состояния в состояние. Но деятельность латентной фазы носит чисто информационный характер, следовательно, продукты этой фазы могут иметь лишь чисто информационную сущность. Через какие понятия наиболее адекватно можно выразить как характер этого продукта, так и характер процесса его производства?
      Выскажем утверждение, что содержание латентной фазы человеческой деятельности есть информационное моделирование действительности и процессов ее преобразования. Если отталкиваться от сущности явлений, а не от их формы, то окажется, что понятия информационного моделирования и проектирования практически совпадают. Но отсюда следует несколько неожиданный вывод о возможности свести интеллектуальную деятельность к информационному моделированию, т. е. своего рода проектированию. В этом случае завершенный продукт первой фазы - это проект, логическая модель совокупности процессов, характеризующих некое искомое состояние какой-то системы и способ его достижения - технологию.
      Уже здесь можно увидеть признаки некой важной особенности. Как будет показано ниже, это всеобщий принцип, который в феномене человеческой деятельности имеет лишь частное проявление. Оно заключается в том, что человек действует опосредствованно - он использует для преобразования действительности какие-то средства, инструменты, изготовление которых в свою очередь также является преобразованием окружения.
      Для нас здесь особенно важно то, что в деятельность человека (это относится к обеим ее фазам) всегда присутствуют два фактора - объект воздействия и инструмент воздействия. И одно и другое является результатом человеческой деятельности, и одно и другое проходит стадию проектирования, т.е. на каком-то этапе существует в форме логической модели. Зададим следующие вопросы (это важные вопросы): какая связь существует между процессами проектирования объекта воздействия и инструмента воздействия? От чего следует отталкиваться при проектировании структуры инструмента? Для того, чтобы ответить на эти вопросы, надо рассмотреть как бы "чистое" взаимодействие объекта и инструмента. Но понятие "объект" и "инструмент" существуют лишь в понятийном поле человеческой деятельности. А человек связан лишь с незначительной частью изменений в природе. В изменении же взятом само по себе нет объекта и нет инструмента воздействия - там взаимодействуют изменяемый и изменяющий факторы. А у нас появляется возможность говорить об этих факторах в следующем контексте.
      В силу действия постулата о системной организации действительности и изменяемый и изменяющий факторы имеют структуру. Процесс изменения (независимо от нашей возможности его наблюдать) всегда носит совершенно конкретный характер и тоже имеет законченную структуру. И эта структура процесса изменения целиком и полностью определяется структурой изменяющего фактора. Самая главная для нас особенность взаимодействия структуры изменения и изменяющего фактора заключается в их гомеоморфизме, т.е. взаимно-однозначном соответствии. Это означает, что в структуре изменения, преобразования в неявном виде заключена, запечатана структура изменяющего фактора, преобразователя.
      Суть предлагаемого метода сводится к тому, чтобы, опираясь на свойство гомеоморфности использовать структуру процесса изменения в качестве клише, штампа, матрицы для формирования структуры преобразователя. И первым шагом к получению универсального алгоритма проектирования должно стать обучение его умению синтезировать структуру планируемого изменения (а эта задача кажется вполне разрешимой). На базе этой системы изменений можно построить систему функций преобразователя, а уже на ее основе подбирать систему элементов.
      В контексте человеческой деятельности построение универсального алгоритма будет означать построение инструмента, который бы проектировал нужные человеку инструменты преобразования среды, отталкиваясь каждый раз от структуры планируемых изменений. В качестве исходной информации для такого алгоритма достаточно описания двух крайних состояний изменяемой системы - до изменения и после него.
      Реализация этого подхода обусловит появление кардинально новой стратегии разработки систем. Одним из следствий его применения станет резкое повышение экономической эффективности этого процесса.

г. Запорожье, 1993 г.