Я представляю небольшую группу учёных которая делала экспертную оценку для одной международной корпорации, заинтересованной в развитии искусственного интеллекта. Мы должны были ответить на вопрос, возможно ли, при современном уровне развития науки и технологий, создать живоподобные искусственные разумные существа со своей собственной волей. Мы пришли к выводу, что, в принципе, это возможно. Однако, для построения таких систем потребуются значительные ресурсы.
На основе нашего мозгового центра была создана небольшая частная научно-исследовательская фирма, которая разрабатывает искусственную живоподобную материю с функциональностью нейронных сетей мозга. Я являюсь «идейным лидером» этой компании и руковожу её научной работой. Я хотел бы создать научно-исследовательскую группу при институте, специализирующимся в разработке физики жизни, физики разума, искусственного интеллекта, и т.п. Детали моего делового предложения на английском языке находятся на отдельном интернет-ресурсе. Здесь я коротко описываю свой взгляд на возможность создания искусственной разумной жизни, излагаю план своих действий, и объясняю, что я буду делать на предполагаемом месте работы.
Образование: Ph.D. in Materials Science and Engineering from University of Washington, Seattle, WA, USA (2003); M.S. in Physics from University of Miami, Coral Gables, FL, USA (1999); Физический факультет Санкт-Петербургского Государственного Университета, Российская Федерация (1996).
Предыдущие места работы: Институт Разумных систем Макса Планка / Max-Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS), Germany; Институт Физики твердого тела Макса Планка / Max-Planck Institute for Solid State Research (MPI-FKF), Germany; Японский Национальный институт материаловедения / National Institute for Materials Science (NIMS), Tsukuba, Japan.
При создании искусственных разумных существ, первым делом надо ответить на вопрос, на какой элементной базе это можно сделать.
В настоящее время, под «искусственным интеллектом» понимается симуляция действий нейронных сетей при помощи компьютеров. Однако, биологи утверждают, что такой виртуальный мозг не похож на настоящий, так как действия живых нейронов не описываются алгоритмами.
Можно воспроизводить деятельность нейронов при помощи аппаратных средств. Однако, и это не решает вопрос. Дело в том, что каждый нейрон – это сложный живой организм, со своей собственной волей, который сам генерирует автономные действия. Биологи считают, что действия живых клеток в принципе невозможно воспроизвести при помощи неживых материальных объектов.
Живой нейрон можно только заменить другим одушевлённым организмом. И вот этот живой организм может быть искусственным.
Моей задачей и являлось выяснить, можно ли создать такие искусственные живые организмы, и можно ли их научить работать совместно, образовывая единую личность.
В первую очередь, мне пришлось дать научное определение, что такое жизнь, и как живой организм производит самостоятельные действия.
Я не проводил никаких собственных экспериментов. Я лишь анализировал научную литературу, в основном в области биологии, и пытался найти физическое объяснение биологических процессов.
В результате, мне удалось дать предельно простое и понятное определение жизни. Жизнь – это, особый класс самоподдерживающихся коллективных химических трансформаций. Более подробно, мое определение представлено ниже. Ещё более подробно, моя точка зрения изложена в публикации [1].
С точки зрения физики, живой организм — это набор электронов и ядер, которые совместно решают задачу многих тел. Взаимодействуя, они перемещают друг друга, пытаясь создать конфигурации с минимальной потенциальной энергией. Такие конфигурации создаются путём образования химических связей, когда валентные электроны покоятся на двух или нескольких ядрах одновременно.
Когда валентные электроны создают химические связи, они падают в потенциальные ямы, образуемые положительно заряженными ядрами. В процессе этого падения, заряженные частицы превращают потенциальную энергию в кинетическую и производят механическую работу. Эта работа тратится на перемещение атомов и создание упорядоченных молекулярных структур.
В неодушевлённой материи, процесс падения электронов на ядра упорядочивают вещество только внутри отдельных молекул. Это происходит потому, что в обычных веществах молекулы движутся независимо друг от друга.
Живое биологическое вещество ведёт себя по-другому: Живая клетка это, по сути, единая крупная макромолекула, в которой все мелкие молекулы упорядочены и соединены друг с другом. Соответственно, упорядоченные действия падающих электронов передаются на соседние молекулы. В результате, все молекулы двигаются согласованно, и химические трансформации происходят коллективно. Конденсированное тело живой клетки генерирует крупные механические движения (реконструкции), в которых достаточно крупные куски этого тела двигаются друг относительно друга упорядоченным образом.
В живых клетках, эти упорядоченные движения производят полезные действия. При помощи таких упорядоченных действий, организм извлекает питательные элементы из окружающие среды, распределяет их по нужным местам в своем теле, контролирует синтез нужных химических веществ, создаёт новые функциональные структуры, и встраивает их в собственное тело. Аналогично, организм избавляется от продуктов жизнедеятельности.
В общем и целом, одушевлённый организм занимается своим собственным обновлением. Он заменяет старые, использованные, элементы своего тела на новые, способные производить новую механическую работу. При этом, тело организма устроено таким образом, что его движения и реконструкции не разрушают его структуру, а напротив, восстанавливают её в некоторое исходное состояние. Созидательные и упорядочивающие действия организма также могут приводить к его росту и воспроизводству.
У этого физического определения жизни имеются достаточно значительные следствия.
Во-первых, жизнь подчиняется всем фундаментальным физическим законам. Однако, существующая термодинамика, химия, и химическая кинетика не могут описать явление жизни. Проблема в том, что современная молекулярная теория умеет описывать только тот случай, когда молекулы в конденсированных телах двигаются независимо друг от друга (например, совершают броуновское движение). Физики ещё не умеют описывать случай согласованного упорядоченного движения молекул в упорядоченных конденсированных телах.
Во-вторых, при построении физики жизни принципиально невозможно эффективно произвести сокращение переменных, т.е. свести описание системы к небольшому числу параметров. Соответственно, невозможно написать формулы, связывающие эти параметры между собой. «Формул жизни» не существует.
Это влечёт ещё одно важное следствие: даже если точно знать структуру живого тела (вплоть до положения каждого атома) невозможно заранее просчитать его поведение. В особенности, невозможно предсказать как оно будет реагировать на разнообразные внешние сигналы.
Это означает, что при создании искусственных живых тел невозможен «разумный замысел», или так называемый intelligent design. Поясню: при помощи разумного замысла можно создать проект самолёта с нужными лётными характеристиками, и затем воплотить в реальность. Но «спроектировать» живой организм с заранее заданным поведением невозможно. Это принципиально новая ситуация.
Все успешно решенные физические задачи – это случаи удачного сокращения переменных. Физика жизни будет представлять особый случай, который будет очень сильно отличаться от всей известной ранее физики.
Я придумал способ, как можно, хотя бы частично, исправить положение. Это использование модельных конденсированных сред, которые состоят из упрощенных элементов. Поведение модельных элементов более простое. И поведение квази-живой конденсированной среды, соответственно, тоже более простое. Но принцип их движения будет один и тот же. Использование модельных систем позволяет понять «принцип действия» живого организма. Этот подход используется в следующих статьях. [1, 2, 3, 4]
Теперь я сформулирую свой главный результат.
Я предположил, что в природе существуют достаточно большое количество «живоподобных» материальных систем. Эти небиологические аналоги живой материи состоят из более простых элементов, имеют более простую структуру, реализуют более простые метаболические трансформации и совершают более простые действия.
Тем не менее, мои эксперименты позволяют с высокой степенью вероятности предположить, что из такой небиологической одушевлённой материи можно создать «искусственные нейронные сети», функционирующие по тем же законам, что и биологический мозг.
Реальный организм в основном занимается тем, что добывает питательные элементы из окружающей среды, проводит над ними структурные и химические трансформации, и встраивает полученные продукты в своё собственное тело.
Я пытаюсь создать такие искусственные живые тела, которые занимались бы не собственным строительством, а получением и анализом информации из окружающего мира, распознаванием, генерацией новых действий, и адаптацией к окружающей среде.
Получение искусственного живоподобного вещества, даже самого простого, это очень сложная технологическая задача. Заниматься приходится не только выбором материальных систем и подбором метаболических и структурных трансформаций. Необходимо также найти подходящий способ манипуляции веществом. Ведь живое тело должно иметь специфическую упорядоченную структуру на атомном и молекулярном уровне.
В настоящее время я разрабатываю способы таких манипуляций. А также способы обмена информации между живоподобным организмом и окружающей средой.
Тут я испытываю сильнейший дефицит материальных ресурсов. Поэтому я могу делать только самые примитивные эксперименты. Их результаты схематично изложены в моих статьях. [1, 2, 3, 4]
Даже с самыми ограниченными ресурсами я могу сделать вывод относительно дальнейшего развития живоподобных технологий.
Невозможность спроектировать искусственный организм с заранее заданным поведением означает, что развитие искусственной жизни будет осуществляться путём эволюции и искусственного отбора. Т.е. экспериментаторы будут создавать большой набор (экосистему) разнообразных искусственных живых существ. Они будут анализировать поведение всех этих организмов в различных ситуациях, выбирать удачные образцы, затем, на их основе изготавливать новые поколения искусственных организмов.
Создание такой искусственной экосистемы потребует огромных ресурсов. По затратам, эта задача сопоставима с лунной программой. Её может осуществить только крупное государство. Чтобы искусственные разумные существа сравнились по интеллекту с человеком, они должны пройти долгий путь эволюции.
В настоящий момент, я хотел бы создать научно-исследовательскую группу при каком-нибудь профильном институте, специализирующемся на разработке физики жизни, и физики разума. Я хочу создать разумную машину, работающую по биологическим законам. Детали моего делового предложения на английском языке можно найти на данной странице.
[1] Dmitry Kukuruznyak. The Animate State of Matter Hypothesis. 2020. ⟨hal-02913591⟩
[2] Dmitry Kukuruznyak. The Physics of Life. Part I: The Animate Organism as an Active Condensed Matter Body. 2017. ⟨hal-01575989v2⟩
[3] Dmitry Kukuruznyak. The Physics of Life. Part II: The Neural Network as an Active Condensed Matter Body. 2017. ⟨hal-01575993v2⟩
[4] Dmitry Kukuruznyak. The Physics of Life. Part 3: The Artificial Animate Materials. 2020. ⟨hal-02541236⟩
Со мной можно связаться по электронной почте: d.kukuruznyak @ animcondmat.com, kukuruznyak @ googlemail.com, или через контактную форму на следующих интернет-страницах:
The Animate Condensed Matter Company (English),
Версию этого документа в формате PDF можно скачать по этой ссылке.
Copyright: Dmitry A. Kukuruznyak; 2021.