Potężna mysz

Z MUZEUM

Na ziarnistym filmie nakręconym w Bell Laboratories w 1952 roku matematyk i badacz Bell Labs Claude Shannon, SM ’40, PhD ’40, stoi obok maszyny własnej konstrukcji. Zbudowana po raz pierwszy w 1950 roku, była jednym z pierwszych na świecie przykładów uczenia maszynowego: zrobotyzowana mysz rozwiązująca labirynty, znana jako Tezeusz. Tezeusz ze starożytnej greckiej mitologii nawigował labiryntem minotaura i uciekł, podążając za nitką, której użył do wyznaczenia swojej ścieżki. Ale elektromechaniczna zabawka Shannona była w stanie zapamiętać swoją ścieżkę za pomocą przełączników przekaźników telefonicznych.

Na początku filmu mysz Shannon na kółkach metodycznie bada otoczenie — labirynt o powierzchni 25 kwadratów. Shannon mówi widzom, że metalowe ściany labiryntu można dowolnie zmieniać, więc Tezeusz musi używać małej maszyny obliczeniowej, aby za każdym razem uczyć się układu od nowa. Ale mysz, małe drewniane urządzenie zawierające magnes sztabkowy i ozdobione drucianymi wąsami, jest zdecydowanie za małe, by pomieścić maszynę liczącą, mówi. Zamiast tego, maszyneria jest ukryta pod podłogą labiryntu, seria obwodów przekaźników telefonicznych, które przerobił, by zrobić coś, czego nigdy wcześniej nie robili: uczyć się.

Pod metalową podłogą labiryntu elektromagnes zamontowany na wózku napędzanym silnikiem może poruszać się na północ, południe, wschód i zachód; jak się porusza, tak samo robi Tezeusz. Za każdym razem, gdy jego miedziane wąsy dotykają jednej z metalowych ścian i zamykają obwód elektryczny, dzieją się dwie rzeczy. Po pierwsze, odpowiedni przełącznik obwodu przekaźnika przełącza się z pozycji ON na OFF, rejestrując tę ​​przestrzeń jako posiadającą ścianę po tej stronie. Następnie Tezeusz obraca się o 90° zgodnie z ruchem wskazówek zegara i porusza się do przodu. W ten sposób systematycznie przemieszcza się przez labirynt, aż dotrze do celu, rejestrując wyjścia i ściany dla każdego pola, przez które przechodzi.

Te zdjęcia, opublikowane w magazynie Life w 1952 roku, pokazują drogę, jaką obrał Tezeusz, ucząc się schematu labiryntu, oraz bezpośrednią drogę, jaką przebył podczas swojej drugiej podróży przez ten sam labirynt.

Podczas gdy Tezeusz przechodzi przez labirynt, film przechodzi do innego materiału, gdy Shannon opowiada o sieci telefonicznej AT&T. Mniej więcej minutę później widz wraca do labiryntu, gdzie Shannon, trzymając w dłoni myszkę, mówi nam, że nauka się skończyła. Shannon umieszcza go z powrotem w labiryncie, a po zwolnieniu Tezeusz i jego wbudowany magnes są prowadzone przez wózek elektromagnetyczny wzdłuż ścieżki wskazanej przez przełączniki przekaźnika pozostawione w pozycji włączonej. W ciągu zaledwie 18 sekund bezbłędnie zbliża się do celu, mosiężnego kawałka sera, który po dotknięciu miedzianymi wąsami uruchamia brzęczyk.

Przed pracą w Bell Labs Shannon zapisał się już jako student na MIT, gdzie udowodnił, że logika Boole'a może być zastosowana w obwodach elektronicznych, koncepcja, która położy podwaliny pod obliczenia cyfrowe. Wybitny kognitywista Howard Gardner nazwał później swoją pracę magisterską z 1940 r. „Symboliczną analizę obwodów przekaźnikowych i przełączających” być może najważniejszą i zarazem najsłynniejszą pracę magisterską stulecia.

W 1948 Shannon przedstawił koncepcję teorii informacji w Matematycznej teorii komunikacji, artykule dostarczającym matematycznego dowodu, że wszelka komunikacja może być wyrażona cyfrowo. Pomysł, że informacje można zredukować do: 1s oraz 0s był rewolucyjny w latach 40., kiedy duża część systemu telefonicznego była nadal uzależniona od operatorów korzystających z ręcznych rozdzielnic do wykonywania analogowych, przewodowych połączeń między telefonami. To było tak rewolucyjne, że było wielu ludzi, którzy nie zgadzali się z Shannonem, mówi Mazin Gilbert, wiceprezes ds. zaawansowanych technologii i systemów w AT&T Labs. Nie widzieli głębokiego przełomu, jaki miał. Przez dziesięciolecia wielu wątpiło, czy komunikacja może być całkowicie cyfrowa, i minęły lata, zanim ludzie zaczęli testować i rozumieć wizję Shannona. Nawet w latach 90. naukowcom trudno było zrozumieć, o czym mówił Shannon, mówi Gilbert. Wyprzedził swoje czasy o wiele pokoleń.

Tezeusz również wyprzedzał swoje czasy i zainspirował całą dziedzinę sztucznej inteligencji, mówi Gilbert. Mysz, która pojawiła się w Popularna nauka , Czas , oraz Życie czasopisma w tym samym roku, w którym powstał film AT&T, uczony wyłącznie metodą prób i błędów. Te losowe próby i błędy są podstawą sztucznej inteligencji, mówi Gilbert.

Według wielu relacji, Shannon czuł się nieswojo ze swoją rosnącą sławą; był samotnikiem, gdy był profesorem na MIT, ucząc tylko siedmiu doktorantów podczas swojej 22-letniej kadencji. Jeśli chodzi o Tezeusza, w Bell Labs zbudowano kilka wersji labiryntu w celach demonstracyjnych, w tym maszynę zamontowaną na lustrze w filmie z 1952 roku. Choć oryginalny labirynt już nie funkcjonuje, pozostaje częścią kolekcji Muzeum MIT.

Shannon stworzył oryginalny labirynt Tezeusza w domu, z pomocą swojej żony Betty, która sama jest matematykiem w Bell Labs. Czy AT&T miał warsztat, który mógł go dla niego zbudować? Tak. Ale zbudował go w domu, ponieważ chciał, mówi historyk AT&T Sheldon Hochheiser. Lubił majsterkować, lubił budować różne rzeczy… [to była] część jego geniuszu. Ale chociaż zbudował go głównie dla zabawy, labirynt samouczących się, samo poruszających się przełączników Shannona dał naukowcom z Bell Labs lepsze zrozumienie labiryntowej sieci systemu przełączania telefonów AT&T. W pisemnym opisie projektu Shannon zauważył, że jego maszyna była w stanie rozwiązać [metodą prób i błędów], zapamiętując rozwiązanie, a także zapominając o nim w przypadku zmiany sytuacji i rozwiązania nie ma już zastosowania. Informacje uzyskane w ramach projektu Theseus pozwoliły firmie AT&T ulepszyć pamięć mechaniczną i routing swojej sieci telefonicznej.

Te przełączniki przekaźnikowe pod podłogą labiryntu służą jako mózg Tezeusza, myszy rozwiązującej labirynty. Muzeum MIT

Ale nie wszystkie urządzenia Shannona miały praktyczne zastosowanie. Zawsze realizowałem swoje zainteresowania, nie zważając na ostateczną wartość lub wartość dla świata, powiedział w wywiadzie z 1992 roku. Spędziłem dużo czasu na całkowicie bezużytecznych rzeczach. Udał się tam, gdzie zaprowadziła go jego inspiracja, którą często były zabawki i gry, w tym automaty do gry w szachy, kostka Rubika, kijki pogo napędzane gazem i maszyna, która po włączeniu powoduje wyskoczenie mechanicznej ręki. pudełko i wyłączy się.

Krzywy humor Shannona pojawia się pod koniec filmu Tezeusza. Patrzy bezpośrednio w kamerę i zauważa, że ​​metoda, której używa mysz, gwarantuje matematycznie rozwiązanie każdego możliwego labiryntu. A potem, żartobliwie, łapie mysz w jednym kwadracie.

ukryć