Искусственный интеллект

Астролябия, которая применялась для астронавигации на море, была следующей стадией развития вычислительных технологий. Следом появились разного рода часы: водяные, пружинные и механические. Хотя все они и были важными и гениальными изобретениями, серьезный прорыв в части конструкции вычислительных устройств произошел в 1673 г., когда Готфрид Лейбниц, немецкий юрист и математик, создал устройство, называемое «шаговый счетчик», известное в наши дни под названием арифмометра Лейбница. Арифмометр содержал набор шестерен, вращавшихся при помощи рукоятки. Как только шестерня прокручивалась через девятку к «нулевой» позиции, соседняя прибавляла единицу. Каждая шестерня была «шагом», представляющим собой приращение величиной в десятку. Эта конструкция использовалась для создания счетных машин в течение следующих 275 лет[55].

У Лейбница не было времени на арифметику, ему было нужно делать куда более серьезные расчеты. После изобретения этого механизма он произнес знаменитую фразу: «Недостойно одаренному человеку тратить, подобно рабу, часы на вычисления, которые, безусловно, можно было бы доверить любому крестьянину, если бы при этом применить машину».

Когда Жозеф Мари Жаккард представил ткацкий станок на перфокартах в 1801 г., это заставило математиков иначе подойти к представлениям о вычислительных механизмах. Жаккардовый ткацкий станок работал на основе двоичной логики: отверстие в карте означало единицу, ее отсутствие – ноль. Механизм ткал свои причудливые узоры на основе только лишь того, было ли отверстие в карте или нет.

Потребовалось несколько десятилетий для осмысления, прежде чем в 1822 г. произошел очередной прорыв, когда английский ученый Чарльз Бэббидж начал работать над разностной машиной. Она была способна выполнять приближения при помощи многочленов, то есть позволяла математикам описывать отношения между разными переменными, например, расстоянием и давлением воздуха. Разностная машина также позволяла вычислять значения логарифмических и тригонометрических функций, которые весьма неприятно высчитывать вручную. Бэббидж годами работал над механизмом. В итоге машина состояла из 25 000 элементов и весила почти 15 тонн, но так и не заработала. В 1837 г. Бэббидж обнародовал новую, лучшую идею – план создания аналитической машины. Это был проект устройства, способного интерпретировать язык программирования с условным ветвлением и циклами. Аналитическая машина обладала свойствами, хорошо опознаваемыми и в современных компьютерах, такими как способность выполнять арифметические и логические операции, а также наличие памяти. Ада Лавлейс, считающаяся первым программистом, была автором программ для этого гипотетического механизма. К несчастью, проект аналитической машины настолько опережал свое время, что так и не заработал в итоге. Ученым удалось собрать его по проектам Бэббиджа только в 1991 г., и они обнаружили, что механизм заработал бы – при наличии ряда других важных компонентов, таких как электричество.

Следующий этап в развитии вычислительной техники настал в 1854 г., когда английский математик и философ Джордж Буль предложил концепт булевой алгебры. Основываясь на идеях Лейбница, булева алгебра представляет собой логическую систему, где существуют только два числа – 0 и 1, а вычисления осуществляются посредством двух операций: И либо ИЛИ.

На протяжении XIX в. арифмометры становились сложнее. Уильям Сьюард Берроуз (дедушка писателя Уильяма С. Берроуза) сколотил целое состояние на запатентованной им в 1888 г. счетной машине. После появления первой лампочки Эдисона электричество стало общедоступным и способствовало революции в механике. Отныне развитие электромеханики означало, что каждый может складывать, вычитать, умножать и делить при помощи арифмометров. Однако для этого было необходимо быстро нажимать кнопки – весьма трудоемкая работа. Люди-вычислители все еще были ключевым элементом высшей математики.

Люди-вычислители – это служащие, разновидность клерков, которых нанимали специально для выполнения расчетов. Именно они производили вычисления для сборников математических таблиц. Без этих таблиц не могли обходиться статистики, астрономы, штурманы, банкиры, специалисты по баллистике – в общем, все, кому приходилось выполнять сложные вычисления. Ведь сложно и обременительно «на бегу» умножать или делить большие числа или возводить х в какую-то степень либо извлечь корень из большого числа. Проще было посмотреть результат в заранее посчитанной таблице. Эта система прекрасно работала годами. Египетский математик Птолемей пользовался математическими таблицами во II в. до н. э., в 1758 г. французские астрономы с помощью таких же таблиц и человеческого ума спрогнозировали появление кометы Галлея.