Перевод этой книги подготовлен сообществом "Книжный импорт".
Каждые несколько дней в нём выходят любительские переводы новых зарубежных книг в жанре non-fiction, которые скорее всего никогда не будут официально изданы в России.
Все переводы распространяются бесплатно и в ознакомительных целях среди подписчиков сообщества.
Подпишитесь на нас в Telegram: https://t.me/importknig
Фей-Фей Ли
«Миры, которые я вижу. Любопытство, исследования и открытия на заре ИИ»
Оглавление
Глава 1. Булавки и иголки в Вашингтоне
Вестибюль отеля был прост и непритязателен, что отражало маршрут, в котором близость ценилась выше роскоши, а обстановка была мягкой: вежливые разговоры гостей с консьержем, гул колесиков чемоданов, периодическое жужжание открывающихся и закрывающихся стеклянных дверей. Но я чувствовал беспокойство, и торопливое цоканье моих ботинок по тонкому ковру словно вторило моему настроению. Как человек, всю жизнь занимающийся наукой, направляющийся давать показания в Комитете Палаты представителей по науке, космосу и технологиям по теме искусственного интеллекта, я полагаю, что нервы были вполне ожидаемы. Но им не способствовали ни перелет с Западного побережья "красными глазами", ни почти полное отсутствие сна накануне, ни напряженная репетиция моего выступления - снова, и снова, и снова - которая заполнила все предыдущие часы. Это было 26 июня 2018 года, и каждая минута приближала меня к первому в карьере событию: выступлению на слушаниях в Конгрессе.
Когда я вышел на тротуар, на улице стояло бледное утро. Улица была густо усеяна федеральными зданиями, тупыми и монохромными, вдали от пейзажа, к которому я привык в Калифорнии, где в изобилии стояли дома и модные офисные парки, изредка украшенные вкраплениями архитектуры в стиле миссий. Здесь даже каменная кладка казалась тяжелее и, безусловно, старше. Столица - это место, которое носит свою историю на рукаве.
Я вспомнил свой первый приезд сюда, до появления искусственного интеллекта, академических кругов и Силиконовой долины, когда вся моя личность - во всяком случае, в том смысле, что она была связана с миром, - укладывалась в рамки одного-единственного слова: "иммигрант". Поездки для семей с ограниченными средствами и минимальными знаниями английского языка - дело непростое; большинство мероприятий делятся на две категории - "бесплатные" и "непомерно дорогие" - и многое затуманено дымкой второго языка, которая, кажется, никогда не рассеется. Несмотря на это, мои воспоминания о посещении Национального музея авиации и космонавтики по-прежнему искрятся. Его экспонаты в натуральную величину демонстрировали масштаб и галантность аэрокосмической истории, переполняя мои чувства и зажигая воображение. Мне напомнили, что даже будучи девочкой-подростком, живущей далеко за пределами общества, я больше всего хотела жить в мире науки.
Как бы маловероятно это ни казалось в то время, в последующие годы я нашел свой путь в самые отдаленные уголки этого мира. Не аэрокосмическая, а наука о разуме и еще только зарождающееся изучение интеллектуальных машин. А когда прорывная техника под названием "глубокое обучение" вошла в историю всего за десять лет моей карьеры, ИИ стал очень, очень важным делом.
Хотя для создания необходимых предпосылок потребовалось более полувека - исторические вехи в развитии алгоритмов, масштабных данных и вычислительных мощностей сошлись на заре 2010-х годов, - потребовалось менее полудесятка лет, чтобы открывшиеся возможности изменили мир. Бизнес преобразился, миллиарды долларов были инвестированы, а все - от отраслевых аналитиков до политических обозревателей и философов - бросились на поиски смысла технологии, которая, казалось, в одночасье превратилась из академической ниши в силу глобальных перемен. Если не считать всего остального, то скорость и масштабы появления ИИ, возможно, беспрецедентные во всей истории, заслуживали внимания законодателей, подобных тем, с которыми мне вскоре предстояло столкнуться.
Конечно, это была не просто история. Всего за несколько лет ликование технологической индустрии было сдержано растущей обеспокоенностью журналистов, групп защиты и даже правительств. Нарастающий вред необъективных алгоритмов, опасения по поводу массового сокращения рабочих мест и тревожные видения слежки стали достоянием средств массовой информации, подточив общественное мнение об искусственном интеллекте до такой степени, которая обычно не встречается в мире технологий.
Я попытался обобщить эти противоречия в статье, опубликованной несколькими месяцами ранее в газете The New York Times. Хотя объем статьи не превышал восьмисот слов, я сделал все возможное, чтобы сбалансировать свое волнение по поводу будущего моей области с многочисленными обоснованными опасениями, которые высказывали ее критики. Я писал, что истинное влияние ИИ на мир будет во многом определяться мотивами, которыми руководствуются при разработке технологии, - тревожная мысль в эпоху расширяющегося распознавания лиц и целевой рекламы. Но если мы расширим наше видение ИИ и включим в него позитивное влияние на людей и сообщества - если наше определение успеха может включать такие вещи, - я был убежден, что ИИ может изменить мир к лучшему. И до сих пор убежден.
Эта вера в будущее, похоже, сыграла свою роль в моем приглашении дать показания. Недавно я стала соучредителем AI4ALL - образовательной некоммерческой организации, призванной способствовать более широкому вовлечению в STEM (наука, технологии, инженерия и математика) путем открытия университетских лабораторий для девочек, цветных людей и других недопредставленных групп, причем на уровне средней школы. На самом деле, мои усилия по диверсификации области были названы одной из ключевых причин заинтересованности комиссии в моем участии. Учитывая небезопасный характер темы, было приятно, что меня ассоциируют с чем-то, не вызывающим никаких надежд.
Мой шаг ускорился. Здание Капитолия теперь находилось в центре моего горизонта и было таким же живописным, как и вживую, хотя я все еще не до конца осознал, что это и есть мой пункт назначения. Однако я заметил заметное отсутствие бумажных карт, которые играли такую важную роль во время моего подросткового путешествия, - напоминание о том, насколько сильно смартфоны изменили повседневную жизнь, включая туризм, за прошедшие годы. Но и смартфоны начали демонстрировать свою темную сторону, поэтому 2018 год - не самое подходящее время для представителя мира технологий, чтобы проповедовать оптимизм, ориентированный на человека.
К лучшему или худшему, но моя статья появилась в самый разгар "техслэша" - растущего мнения о том, что амбиции Кремниевой долины достигли чрезмерных, даже хищнических пределов. В любой другой момент моей карьеры подобная полемика казалась бы далекой от малоизвестного академика вроде меня. Однако случилось так, что я находился в середине двадцатиодномесячного академического отпуска от профессорской деятельности в Стэнфорде и занимал должность главного научного сотрудника по искусственному интеллекту в Google Cloud, то есть находился в эпицентре событий. Google был моим первым работодателем, не связанным с академической деятельностью, со времен химчистки, которую я держал вместе с семьей, и до возвращения в университет на полный рабочий день оставались считанные месяцы. Но в тот день нельзя было изменить оптику.
Парадоксально, но мои опасения по поводу того, что меня примут за инсайдера в отрасли, шли параллельно с моей многолетней борьбой за статус аутсайдера. Как и многие иммигранты, я чувствовал себя скованным культурными разрывами, которые пересекали мою жизнь - от невидимых до очевидных. Большую часть каждого дня я проводила, говоря на втором языке. И я была женщиной в сфере, где доминировали мужчины, настолько постоянно символизируемой теперь архетипическим образом "парней в балахонах", что эта фраза потеряла всякий след иронии. После стольких лет, проведенных в раздумьях о том, где я нахожусь - где бы то ни было, - Конгресс казался маловероятным местом, где я могла бы ослабить бдительность.
Если у комитета были опасения по поводу будущего этой технологии, это лишь подтверждало, как много у нас общего. Я тоже. Я всегда был оптимистом в отношении силы науки и оставался им, но бурные годы, предшествовавшие этому дню, научили меня, что плоды оптимизма не стоит принимать как должное. Хотя будущее действительно может быть светлым, оно не будет таким случайно. Мы должны заслужить его вместе, и пока не совсем ясно, как это сделать.
Пока я прокладывал путь через город, на душе было неспокойно. Менее чем за двадцать четыре часа до этого я был рядом с матерью в больнице в Пало-Альто, как и в течение нескольких недель. На протяжении десятилетий она сталкивалась с бесчисленными угрозами своему здоровью, как хроническими, так и острыми, и мы все еще оправлялись от последней. Большая часть моих письменных показаний, по сути, была составлена на тесном стуле рядом с ее палатой в отделении интенсивной терапии, в окружении синих халатов и белых халатов. Я даже участвовал в совещаниях по подготовке к слушаниям дистанционно, наши разговоры сжимались в экран ноутбука, противостоя суете санитаров и прерывистым гудкам больничной пейджинговой системы.
Поскольку я была единственным ребенком и единственной финансовой опорой двух родителей - не говоря уже о том, что я была переводчиком между английским языком наших воспитателей и их родным мандаринским - невозможно было избавиться от ощущения, что неправильно даже думать о подобной поездке. Однако болезнь не сравнится с гордостью матери-иммигрантки: возможность увидеть, как ее дочь выступает в Конгрессе США, спустя чуть более двух десятилетий после приезда в эту страну, была слишком велика, чтобы упустить ее. Она была неизменным источником поддержки на протяжении всей моей карьеры и, как я и ожидал, настоятельно требовала, чтобы я присутствовал на мероприятии.
Ее поддержка убедила меня пойти, но этого было недостаточно, чтобы успокоить мои страхи. Что, если я ей все-таки понадоблюсь? Что, если мне позвонят, которого я боялся с того момента, как сел на рейс, доставивший меня сюда? Что, если по причинам, не имеющим отношения ни к технологиям, ни к культуре, ни к политике, все это окажется ужасной ошибкой?
И тут, словно заставляя меня отбросить размышления, я впервые увидел место проведения слушаний: огромный серый экстерьер здания Палаты представителей Рэйберна. Его облик не такой знаковый, как ротонда здания Капитолия, возвышающаяся над Молом через дорогу, но он в той же степени соответствует неоклассическому стилю города, который я оценил еще на первых уроках американской граждановедения. И оно не менее внушительно для посетителя, приближающегося к его фасаду с возвышающимися колоннами и фронтоном, украшенным орлом.
Внутри, за похожими на металлические ворота двойными дверями, я занял свое место в медленно движущейся процессии посетителей. Регистрация, бейджи и проверка безопасности. Вихрь, приведший меня сюда, - поспешные приготовления к поездке, беспокойная подготовка, невроз гиперактивного воображения - казалось, наконец-то утих; оставалось только ждать, когда начнется процедура. Я сел в кресло и впервые с момента пробуждения полностью выдохнул, повернув шею к сводчатым потолкам и флагам, которые, казалось, свисали отовсюду, куда бы я ни посмотрел. Даже вестибюль создавал ощущение национальной экстравагантности.
Моя мать была права, требуя, чтобы я посетил это мероприятие. Я был уверен, что будущее ИИ будет зависеть от институтов, выходящих далеко за рамки науки, включая образование, активизм и, конечно же, правительство. Каким бы причудливым ни казался Вашингтон со стороны Кремниевой долины, подобные места будут иметь такое же значение, как Стэнфорды и Гуглы в мире. Основополагающие идеалы этой страны, как бы несовершенно они ни воплощались в жизнь на протяжении веков, казались мудрым фундаментом, на котором можно построить будущее технологий: достоинство личности, неотъемлемая ценность представительства и вера в то, что человеческие начинания лучше всего осуществляются под руководством многих, а не немногих.
Мысль о том, что ИИ формируется такой коалицией - государственной и частной, технологической и философской, - зарядила меня энергией, а прогулка по городу сменилась волнением. Заметив, что вход в палату открыт, я не удержался от возможности оглядеться, пока слушания не завладели моим вниманием. Поэтому, бросив лукавый взгляд в обе стороны, чтобы убедиться, что берег чист, я шагнул внутрь.
В дверях я обнаружил величественный интерьер с окнами от пола до потолка, деревянными ставнями и занавесками с кистями. Здесь были ряды зрительских мест и места для прессы, а на стенах висели портреты в рамах. Над всем этим возвышался богато украшенный помост, мягкие сиденья которого были оснащены микрофонами и табличками с именами членов комитета, которым предстояло их занять. В центре комнаты стоял стол для свидетелей, ожидая меня. Меня позабавило, что мое имя, ДР. LI, бесцеремонно напечатанное шрифтом Times New Roman на листе бумаги размером 8,5 на 11 дюймов и вставленное в многоразовую табличку с моим именем. Это было очаровательно - даже немного обнадеживающе - найти что-то столь скромное посреди такой пугающей сцены.
Тишина повисла еще на несколько секунд, прежде чем ее нарушил рокот заполняющегося зала: представители и их помощники, представители СМИ и, наконец, мои коллеги-свидетели - доктор Тим Персонс, главный научный сотрудник Управления правительственной отчетности, и Грег Брокман, соучредитель и главный технический директор недавно основанного стартапа под названием OpenAI. Это было.
Я занял свое место и, сделав несколько глубоких вдохов, попытался сохранить спокойствие, чувствуя, как во мне зарождается первый прилив адреналина. Это не моя аудитория, напомнил я себе; это не студенты, и я здесь не для того, чтобы читать лекцию. У меня была одна идея, которой я хотел поделиться сегодня, и я повторял ее в мыслях, как мантру. Важно, что мотивирует развитие ИИ, как в науке, так и в промышленности, и я считаю, что эта мотивация должна быть направлена на благо человека. Я постарался выбросить из головы все остальное - темную сторону ИИ, технофобию, даже на несколько минут вспомнил о состоянии своей матери. Вернемся к этой мантре. Важно, что движет разработкой.
"Комитет по науке, космосу и технологиям приступает к работе". Это были первые слова, которые я услышал через систему громкой связи в зале, вернув меня в текущий момент. "Доброе утро, добро пожаловать на сегодняшние слушания под названием "Искусственный интеллект - великая сила влечет за собой великую ответственность"".
Я выбросил все тревоги из головы. Что бы меня ни ждало, я был уверен в одном: эта технология способна изменить мир к лучшему. Вопрос о том, как именно мы достигнем этого будущего, оставался открытым, но уже тогда было ясно, что беседы, подобные той, которая должна была начаться, - наш лучший шанс ответить на него. Я пролетел через всю страну и покинул постель больной матери, чтобы быть здесь, и я не мог уйти, не дав понять это.
Какой бы ни была повестка дня комитета, я начинал понимать свою. Зал заполнился, камеры вели запись, микрофоны раскалились добела. За несколько минут до выступления перед самой важной аудиторией в моей карьере я, как в замедленной съемке, решил поделиться всем: своими надеждами и страхами, убежденностью и неуверенностью. Всем. О том, что сила науки как никогда достойна нашего оптимизма, но для того, чтобы по-настоящему использовать ее - безопасно, справедливо и устойчиво, - потребуется гораздо больше, чем просто наука.
Я считаю, что наша цивилизация стоит на пороге технологической революции, способной изменить жизнь, какой мы ее знаем. Однако игнорировать тысячелетнюю человеческую борьбу, которая лежит в основе нашего общества, - просто "нарушить" ее с той бледностью, которая сопровождает большую часть инноваций этого века, - было бы недопустимой ошибкой. Революция должна строиться на этом фундаменте. Она должна уважать коллективное достоинство мирового сообщества. И она всегда должна помнить о своих истоках: беспокойное воображение ничем не примечательного вида гоминидов, настолько озадаченных собственной природой, что теперь они пытаются воссоздать ее в кремнии. Поэтому эта революция должна быть однозначно ориентирована на человека.
Более двух десятилетий назад началось путешествие, которое определило, кем я стал. Это был невероятный, часто необъяснимый путь, который привел меня через океаны, из среднего класса в нищету и обратно, в аудитории Лиги плюща и залы заседаний совета директоров Кремниевой долины. Постепенно он сформировал все, что я понял об этой технологии - вдохновляющее, сложное и пугающее - и то, куда, по моему мнению, она пойдет дальше. Самое главное, она послужила двадцатилетним уроком о важнейшей роли человечества в технологическом поиске, который, как я уверен, определит нынешнее столетие.
Глава 2. За чем охотиться
Высоко над нами колыхался лиственный полог, обрамляя чистой тенью портрет ночного неба. Вместе с горсткой одноклассников, разбросанных поблизости, я, застыв, смотрел, как наш гид указывает на созвездия. Мы были восторженной аудиторией, настолько тихой, что даже его почти шепот, казалось, проносился в каньоне внизу, хотя волна "охов" прокатывалась по нам всякий раз, когда падающая звезда отвлекала наше внимание.
"Над нами - романтика пастуха и ткачихи", - сказал он. Не зная, что ответить, мы просто продолжали смотреть вверх.
"Видите вон там?" - спросил он, обводя вытянутым указательным пальцем сверкающую горстку звезд. "Это Жина, ткачиха и богиня. Сегодня астрономы называют ее самую яркую звезду Вегой. А это Niú láng, смертный пастух, в созвездии которого находится звезда Альтаир. Но их любовь была запретной, и они были изгнаны на противоположные стороны небес".
Через несколько дней мы отправились в поход по дикой местности под руководством моего учителя рисования. Это был грозный поход, но в нем были удивительные условия для десятилетних искателей приключений вроде нас: вместо того чтобы разбивать лагерь, мы останавливались в семьях, которые строили свои дома прямо там, в горах, и воспоминания об их гостеприимстве никогда не покидали меня. Они предоставляли теплое место для сна и еду, действительно приготовленную с нуля, включая щедрые порции ароматного риса и вяленой свинины, похожей на прошутто, под названием là ròu, по которым я скучаю до сих пор. Даже ручьи доставляли тонкое наслаждение, мягко журча прозрачными стоками с высоты, вдали от промышленных загрязнений, которые местные жители собирали через сеть бамбуковых труб. Я отчетливо помню вкус воды, настолько чистой, что она была почти сладкой.
"Теперь, разделяя Zhī nǚ и Niú láng, есть звездная река. Видите, как она течет между ними?" Он указал жестом на мягко светящуюся дорожку, прокладывающую себе путь по небу, словно колонны небесных облаков. "Это наша галактика".
В регионе, где пасмурное небо было нормой, такие ясные ночи, как эта, были особенными, они разжигали мое любопытство и очаровывали природой. С самых ранних воспоминаний простой опыт восприятия вещей - чего угодно - занимал меня так, что я глубоко переживал, но не мог выразить. Куда бы я ни посмотрел, везде меня ждало что-то новое, чтобы вызвать новый отблеск удивления, будь то неподвижность растения, осторожные шаги насекомого или туманная глубина далеких вершин. Я еще мало что знал об этом мире, но уже мог сказать, что это место стоит исследовать.
"А, смотрите, вот один из моих любимых".
Он указал выше.
"Эти семь звезд образуют основание běi dǒu qī xīng - Большой Медведицы. Теперь проведите линию вверх, вот так", - сказал он, указывая жестом направо. "Видите ту яркую? На протяжении веков она была, пожалуй, самой важной звездой на небе. Běi jí xīng. Северная звезда".
Я родился единственным ребенком в семье, переживавшей тихие потрясения. Я чувствовала атмосферу неопределенности на протяжении всех своих ранних лет и с самого раннего возраста ощущала, что что-то - возможно, многие вещи - заставило моих старших замолчать. Со временем в их недовольстве проявлялись все новые и новые слои: нереализованные мечты, сожаление, граничащее с волнением, и стойкое ощущение, что даже то место, которое мы называли домом, не было по-настоящему нашим. Эту картину я складывал постепенно, соединяя точки подслушанных разговоров и случайных замечаний, как это обычно делают дети.
Хотя я родился в Пекине, я вырос более чем в тысяче миль от него, в Чэнду, столице провинции Сычуань. Номинально это был дом семьи моей матери, хотя они приехали туда недавно. Родом из Ханчжоу, расположенного недалеко от прибрежного Шанхая, они, как и тысячи других, бежали из своих городов, разрушенных Второй китайско-японской войной в 1930-х годах. Они были благодарны за то, что выжили, но у них осталось неизбывное чувство перемещения, которое не покидает их и спустя поколение.
Мой дедушка по материнской линии был особенно склонен к болезненным размышлениям о жизни до потрясений; будучи звездным студентом с многообещающим будущим, он был вынужден бросить учебу, чтобы поддержать свою семью, даже когда они погрузились в многолетнюю нищету. Это неразрешенное напряжение он будет носить в себе десятилетиями и передаст своим детям. Со временем оно охватило и меня: тупое, бессловесное чувство, что дом - да что там, сама жизнь - лежит где-то в другом месте.
Хотя Чэнду - древний город с богатым наследием, город моего детства был одой центральному планированию советского образца, построенный на ряде концентрических, кольцеобразных дорог, служащих своего рода муниципальными лесами, простирающимися во всех направлениях к сельской местности. Рост был и вертикальным: здания однообразного дизайна, но постоянно растущие в высоту, устремлялись все дальше и дальше в багровое небо, покрытое почти постоянным туманом, и были зажаты окружающим бассейном.
Архитектура, простиравшаяся от горизонта до горизонта, отличалась плотностью масштаба, но банальностью духа; это был мир, построенный из кругов, прямоугольников и дисциплинированной палитры серых и коричневых тонов, которую с ритмичной предсказуемостью подчеркивали смелые красные цвета пропагандистских плакатов, грубо вплетенные в отчетливый индустриальный стиль. Конечно, корни города все еще можно увидеть в узких улочках с низкими крышами, покрытыми черепицей, в окружении открытых двориков и зеленых насаждений. Тем не менее, с высоты птичьего полета тенденция была очевидна. Как будто утилитаризм был возведен в ранг городского искусства, а строгость его поверхности скрывала неуемные амбиции, которые еще только зарождались.
Но даже в стране, стремящейся к современной картине 1980-х годов, в городе, построенном для того, чтобы расширяться, детский взгляд на мир провинциален по своей природе. Его горизонты близки и круты, допускают лишь намеки на то, что лежит за пределами. Чтобы увидеть дальше, к тем границам, которые ждут впереди, необходимо особое влияние.
Самый высокий комплимент, который я могу сделать своему отцу, одновременно является и самой уничтожающей критикой: он именно такой, каким бы он получился, если бы ребенок мог сконструировать своего идеального родителя в полном отсутствии контроля со стороны взрослых. Хотя он был красив и аккуратен, в очках в роговой оправе, которые соответствовали его образованию инженера-электрика, и с густыми волнистыми волосами, придававшими ему вид молодого актера или поэта-битника, его внешность скрывала черту, которая определяла его больше всего: аллергию на серьезность, которую можно описать только как патологическую. В нем жил неприкаянный подростковый дух, и он не столько отвергал обязательства взрослой жизни, сколько казался искренне неспособным их воспринять, как будто ему не хватало какого-то основного чувства, которое естественно для всех остальных. Он был достаточно причудлив, чтобы представить себе, как он везет свою дочь по забитым улицам в велосипедной коляске, достаточно безрассуден, чтобы построить ее с нуля, и достаточно проницателен, чтобы заставить ее работать, позволяя мне сопровождать его в частых поездках в городские парки или за город за его пределами. Там мы часами занимались его любимым делом: охотились за бабочками, наблюдали за водяными буйволами, отдыхавшими на затопленных рисовых полях, или ловили таких существ, как дикие грызуны и насекомые-палочники, чтобы потом ухаживать за ними дома в качестве домашних питомцев.
Даже на расстоянии было очевидно, что традиционная иерархия родителей и детей между нами отсутствует, поскольку он вел себя скорее как сверстник, чем как отец, не обремененный отцовскими неврозами. И хотя я мог сказать, что он с радостью делится со мной впечатлениями от наших прогулок, по его сосредоточенности - как радостной, так и близорукой - было ясно, что именно так он и проводил бы свои дни, будь у него дочь, сын или вообще нет детей. Но это делало его пример еще более убедительным. Сам того не зная, он демонстрировал мне любопытство в его чистом виде.
Эти поездки не были особенно познавательными - мой отец был любителем природы, а не знатоком ее, - но они заложили семена философии, которая сформировала мою жизнь больше, чем любая другая: неутолимое стремление к поиску за пределами своих горизонтов. Они показали мне, что даже в таком месте, как Чэнду, лабиринте из мостовых и бетона, всегда можно открыть для себя больше, чем то, что лежит передо мной.
Ни один момент не демонстрирует характер моего отца - в равной степени игривый и раздражающий, легкомысленный и умный - лучше, чем его роль в моем рождении. Это был трудный день, как мне потом рассказали, он находился за тысячу с лишним километров от Чэнду на втором этаже больницы в Пекине (недалеко от дворца Запретного города), где жила его семья. Но он прибыл с опозданием - до абсурда поздно - не из-за пробок на дорогах или каких-то непредвиденных обстоятельств, а потому что был настолько поглощен импровизированным днем наблюдения за птицами в местном парке, что совершенно потерял счет времени. Однако среди его многочисленных причуд была склонность к игре слов, и это испытание заставило его вспомнить мандаринское слово fēi, означающее "летать". Его причудливые коннотации, усиленные его птицеподобным изображением на упрощенном китайском языке, сделали "Фей-Фей" естественным выбором для моего имени. Оно было унисексовым, что отражало его безразличие даже к такой фундаментальной для культуры идее, как пол, и было достаточно редким среди моего поколения, чтобы понравиться его нестандартным чувствам. Но это был и его первый родительский вклад, незатейливый и милый. И хотя его собственная взбалмошность не завоевала симпатию моей матери, она признала, что ей тоже нравится это имя.
Если мой отец был ответственен за размах моего любопытства, то именно моя мать задала ему направление. Как и его, ее личность возникла из напряжения между тем, кем она была, и тем, кем мир ожидал ее видеть. Но если он был ребенком, затерявшимся в теле взрослого, то она была интеллектуалом, попавшим в ловушку навязанной посредственности. Рожденная с яростным умом в явно интеллектуальном роду - ее родная бабушка была среди первого поколения женщин, посещавших колледж в конце правления династии Цин, - она с детства стремилась не просто учиться, но и применять полученные знания по назначению. Быть частью мира, исследовать его границы и оставить в нем свой след. Эта энергия помогла ей стать лучшей в классе и обещала блестящее будущее в любом университете, который ей понравится.
Но у истории были другие планы для таких людей, как моя мама. Пока бушевала Культурная революция, она оставалась по ту сторону разделявших поколения политиков и общества. Она происходила из семьи, связанной с Гоминьданом, побежденной оппозицией ныне правящей Коммунистической партии Китая, и эта принадлежность обрекла ее на провал задолго до того, как ее собственная политическая идентичность успела созреть.
Как это часто бывает с предрассудками, ее поражение было медленным, невысказанным. Не было ни угрозы насилия или тюремного заключения, ни заговора или скандала, просто статус-кво, который проявлялся в пассивно-агрессивных замечаниях учителей и администраторов, вежливо, но твердо отговаривавших ее, даже на пике ее успеваемости, от поступления в лучшие школы. Их отказ, постоянно присутствующий и удушающий, был болезнью, которая нависла над ее подростковыми и молодыми взрослыми годами, усугубляя чувство обиды моего деда и превращаясь в бремя, которое теперь придется нести и ей. И это огрубило некогда пылкую юность, превратив ее чувство удивления в зеркальное отражение чувства моего отца: такое же любознательное, но лишенное невинности, отточенное до грозного острия. Даже когда она выросла в фотогеничную женщину с ярко выраженными скулами и выразительными глазами, за ее миловидностью скрывался прирожденный отступник, которому суждено было вечно ерзать при мысли об ограничениях или обязательствах приличий.
С годами разочарование моей матери росло, заслоняя эрудицию чем-то более простым и первобытным: желанием сбежать. Оно горело в ней, сжимая ее осанку, делая ее нетерпеливой и медлительной. Как бы она ни представляла себе побег от обстоятельств своей работы, своей страны или даже своего века, она была уверена, что ее судьба ждет где-то в другом месте. А пока она чувствовала себя обреченной на безутешное беспокойство, оттягивая время, пока не откроется путь к какому-то неизвестному горизонту. Она знала, что ждать придется долго.
Понимая, что ее воображение не имеет таких ограничений, она с ранних лет погрузилась в книги. Они стали для нее окном в запредельные места, жизни и времена, и она делилась со мной своей любовью к ним так же охотно, как мой отец делился своей любовью к миру природы. Она с радостью брала в руки любую книгу, но чем дальше простирались их истории, тем больше заражался ее энтузиазм. Поэтому, хотя я был знаком с произведениями Лу Сюня или даосскими писаниями, такими как "Дао дэ цзин", я поглощал китайские переводы западной классики, такой как "Второй пол", "Повесть о двух городах", "Старик и море" и "Граф Монте-Кристо".
Я еще не мог понять, чем было вызвано желание моей матери сбежать, но чем больше я читал, тем больше разделял ее любовь к воображению миров за пределами моего собственного. Истории оставались в моих мыслях еще долго после того, как я прочитал их последние слова, как альтернативные реальности, конкурирующие с той, в которой я жил. Будь то поход в школу, поездка на велосипеде в парк или даже поход в продуктовый магазин, на мое представление о повседневной жизни накладывался калейдоскоп далеких образов: мощеные улицы Англии Диккенса, суматоха океанов Хемингуэя, романтические приключения европейских берегов Дюма. Каждая вспышка цвета повествования заставляла меня чувствовать себя особенным, как будто мама отодвинула какой-то тайный занавес и показала мне возможности, которые я никогда бы не представил себе иначе. Для подростка, уже склонного к тому, что проводит больше времени в своих мыслях, чем среди друзей, это было неотразимым приглашением.
Нельзя отрицать, что мои родители были неловкой парой, но между их темпераментами существовал танец, который позволял им сохранять равновесие, хотя и шаткое. В дурашливости моего отца таилась искра настоящей изобретательности, и стремление моей матери использовать ее по дому можно было расценить как косвенное проявление восхищения. Конечно, эта химия все еще оставалась нестабильной, ее часто подталкивала к горению ее склонность внимательно изучать его работу или непоследовательность его собственного терпения, которое давало выход спорадическим приступам воинственности. Но когда пыль оседала и ее не было слышно, он часто признавался мне, что она - самый умный человек, которого он когда-либо встречал.
Однако истинной основой их брака была связь, которую, как они знали, не мог понять никто другой в их жизни. Они оба по-своему потеряли веру в институты своего мира, и это сделало их партнерами, даже соучастниками, в ежедневной практике неповиновения. Возможно, ему не хватало амбиций во всех, кроме самых детских, делах, но она упивалась его неприятием социального восхождения, которое занимало столь многих их сверстников. И хотя она могла быть осуждающей, даже элитарной, он был очарован ее бесстрашием, когда она пренебрегала нормами, которые их окружали. В то время как их друзья устраивали для своих боссов роскошные званые обеды, покупали им подарки в надежде заслужить расположение и бесконечно говорили о статусе в той или иной форме, мои родители гордо сидели в стороне. Даже их работа - его в компьютерном отделе химического завода, а ее - учительница средней школы и офисный работник - казалась скорее фасадом, чем карьерой. В отношениях моих родителей таилось бесчисленное множество подводных камней, но были и достоинства. Может быть, редкие, но значимые.
Неудивительно, что их воспитание было таким же неортодоксальным, как и их брак. В обществе, помешанном на привитии детям уважения - успех измерялся не столько оценками как таковыми, сколько репутацией человека, соблюдающего правила, внимательно слушающего и заслужившего похвалу учителей, - мои родители были беспечны и даже непочтительны. Моя мать, в частности, гордилась тем, что тонко исказила тогдашние родительские нормы: От меня ожидалось, что я буду усердно работать и реализовывать весь свой потенциал, конечно, но не ради кого-то или чего-то другого. Она никогда не говорила об этом прямо, но я чувствовал, что такие понятия, как "примерный ученик" и "достойный член общества", кажутся ей снисходительными. Мои усилия, учила она меня, не были направлены на службу учителям, идеологии или даже какому-то бесплотному чувству принципа. Они были для меня.
Несмотря на культурные различия, любовь моих родителей ко мне была искренней. Оба были трудолюбивыми кормильцами, хотя моя мать часто доводила свои обязанности до перфекционистских крайностей, что неловко контрастировало с беззаботностью моего отца. И несмотря на их склонность к ссорам, я редко становился объектом ее гнева; она знала, как направить свою энергию в продуктивное, даже творческое русло, когда речь шла о наших отношениях. Она стремилась научить, ободрить и вооружить меня всем необходимым, чтобы я мог противостоять миру, и даже превратила свой растущий интерес к шитью в самодельные шляпы, платья и брюки для меня - простые, но удивительно хорошо сделанные вещи для любителя.
Для внешнего мира философия моих родителей была почти незаметным отличием. По любым меркам мы выглядели весьма типичными представителями формирующегося среднего класса Китая, еще не вовлеченными в вихрь грядущего потребительства и в значительной степени избавленными от лишений предыдущих поколений. Тем не менее, было бы ошибкой воспринимать их сдержанную маску как капитуляцию или даже апатию; они знали, что так или иначе грядут перемены - исторические перемены, - и были готовы проявить терпение.
Наша семья жила в квартире на четвертом этаже в комплексе из трех одинаковых башен, расположенном на самой внешней кольцевой дороге Чэнду. Это был передний край расширяющегося мира, с промышленностью в одном направлении и сельским хозяйством в другом. Как и сам город, дизайн нашего здания больше тяготел к функциональности, чем к форме, с флуоресцентным освещением и цементными полами, которые выглядели бы особенно спартанскими для современных глаз. Личные штрихи несколько разбавляли монотонность: все больше домов с окрашенными стенами и фанерными полами, имитирующими текстуру паркетной доски или цветной плитки, но советское влияние было не скрыть.
Помимо матери и отца, мои бабушка и дедушка по материнской линии были самыми важными людьми в моей жизни. Каждое воскресенье мы проводили в их квартире, расположенной в полумиле от нашей, где толпились вокруг круглого обеденного стола, достаточно большого для всей семьи, и щедро готовили рис, свиное брюхо, запеченное в соевом соусе, тофу с луком-шафраном и особенно сложное овощное блюдо под названием "десять сокровищ". Каждый визит к ним становился главным событием моей недели, несмотря на то, что они незаметно укрепляли нашу идентичность как чужаков. Готовка моих бабушки и дедушки была свидетельством стиля прибрежного региона, который они покинули, - богатые, слегка сладковатые вкусы, которые разительно контрастировали со знаменитой остротой сычуаньской кухни Чэнду. По сей день я больше всего ностальгирую именно по этим вкусам, как это ни необычно для уроженца Чэнду.
Странно, но в моих воспоминаниях о детстве не осталось и следа о дедушке и бабушке по отцовской линии. Я знал, что дед умер, когда мой отец был еще подростком, а бабушка, хотя и жила в Пекине с моей тетей, страдала от тяжелых физических и психических заболеваний, связанных с травматичным воспитанием в военное время. Однако в каком-то смысле их отсутствие казалось уместным, соответствующим потустороннему характеру моего отца. В этом был некий поэтический смысл: человек, настолько неспособный вести себя как родитель, должен был испытывать недостаток в собственных детях.
Тем не менее, родители моей матери служили продолжением тех ценностей, которые она разделяла с моим отцом, когда дело касалось моего воспитания. Несмотря на то что они были теплыми и заботливыми, я никогда не принимала их доброту за пассивность; они одинаково принципиально относились ко мне как к человеку в первую очередь и как к девочке во вторую, повторяя то, как моя семья поощряла мое воображение, и отвергая тенденцию их поколения отдавать предпочтение мальчикам. Как и моей матери, они в изобилии покупали мне книги, изучая такие разнообразные темы, как морская жизнь, робототехника и китайская мифология.
Конечно, моя мать и две ее сестры были единственными детьми у бабушки и дедушки - три одинаково строптивые дочери и ни одного сына, поэтому возможности для шовинизма были ограничены задолго до моего появления. Но их привязанность сохранилась с рождением моего двоюродного брата - наконец-то мальчика, - и я никогда не сомневался в этом. Только повзрослев, я понял, что мир за порогом нашего дома может оказаться более сложным.
Все школы, которые я посещал в Чэнду, вращались вокруг учеников, в буквальном смысле слова. Каждый из нас с утра до вечера сидел на одном, закрепленном за ним месте, и на него сменялись учителя, которые приходили, чтобы прочитать очередную лекцию. Схоластический талант распознавался с первых признаков его появления и методично поощрялся, и, по крайней мере, поначалу не имело значения, принадлежит ли этот талант мальчику или девочке. Уже в детстве мне было очевидно, что наши учителя искренне заинтересованы в нашем развитии. Они были неизменно трудолюбивы и первыми членами общества, помимо моих родителей, бабушек и дедушек, которые, казалось, были заинтересованы в моем благополучии.
Наши занятия были обширными и увлекательными: математика и естественные науки дополнялись гуманитарными - от географии до древней поэзии и истории, уходящей на тысячелетия в прошлое. Мне было интересно узнать, что мой родной город, например, был столицей Шу Хань, одного из легендарных трех царств Китая. В лучшем случае школа казалась продолжением книг, которыми делилась моя мама, и исследований, которые поощрял мой отец.
Это было время довольства, но оно внезапно закончилось - по крайней мере, для меня - в один прекрасный день. В один ничем не примечательный день в конце моего последнего года обучения в начальной школе наша учительница закончила урок с необычной просьбой - попросить мальчиков посидеть еще несколько минут, пока девочки разойдутся по домам. Мгновенно охваченный любопытством, я завис у двери, стараясь оставаться незаметным, но в пределах слышимости. Я никогда не забывал, что услышал.
"Я попросил девочек уйти, потому что пришло время сказать вам, что ваше выступление как группы неприемлемо. Как мальчики, вы биологически умнее девочек. Математика и естественные науки являются основополагающими составляющими этого, и нет никакого оправдания тому, что ваши средние баллы на экзаменах ниже, чем у них. Я глубоко разочарован в вас всех сегодня".
Затем, возможно, почувствовав, что не обойтись без ободрения, преподаватель смягчил тон в конце лекции.
"Но я не хочу, чтобы вы теряли надежду. Когда вы станете подростками, вы увидите, что девочки среди вас, естественно, становятся глупее. Их потенциал угаснет, а баллы снизятся. Тем не менее я жду, что вы все будете усерднее работать и реализовывать свой потенциал как мальчики. Отставание от девочек недопустимо. Вы поняли?"
Потребовалось время, чтобы эти слова вызвали во мне хоть какой-то отклик. Тем временем у меня возникло множество вопросов. Действительно ли моя учительница верила, что мальчики "биологически умнее"? И что мы, девочки, естественным образом становимся глупее? Неужели все мои учителя видели меня именно такой? Неужели они всегда так считали? И как я должен был отнестись к тому, что человек, говорящий такие вещи, был... женщиной?
Прошло еще мгновение, и вопросы отступили на второй план, уступив место новому чувству. Оно было тяжелым и неровным и пробивалось когтями из той части меня, о существовании которой я даже не подозревал. Я не чувствовал себя обескураженным или даже обиженным. Я был зол. Это был незнакомый мне гнев - тихий жар, возмущение, которое я видела у своей матери, но которое было безошибочно похоже на мое собственное.
Со временем я начал понимать, что этот инцидент был не первым признаком того, что инклюзивность моей семьи не была само собой разумеющейся вне дома. Большинство признаков были едва заметными, если не сказать неосязаемыми, например, закрадывалось подозрение, что учителя охотнее поощряли мальчиков, когда речь шла о математике и естественных науках. Другие были явными, как в тот раз, когда я вызвался играть в футбол в первом классе - не в "команде мальчиков", а в школьной команде - и мне сказали, что девочкам просто не разрешают играть.
Как ни шокировали меня слова учителя, я не разуверился. Они лишь усилили наказ моего воспитания: воображать нечто большее, чем окружающий мир, независимо от того, что может стоять на моем пути. Теперь я хотел не только видеть дальше, но и достигать дальше. Если такие области, как математика и естественные науки, были мальчишескими играми, то так тому и быть. Но это был не футбол. На этот раз они не могли помешать мне играть, и я был полон решимости победить.
В последующие годы, когда я поступила в магнитную среднюю школу для высокоуспевающих учеников по всему городу, мое нетерпение по поводу предположений, связанных с тем, что я девочка, вышло за рамки школьной работы. Я уже была тем, кого мое поколение назвало бы сорванцом, но слова моей учительницы, которые до сих пор звучат в моей памяти, превратили то, что начиналось как причуда, в нечто большее, чем личная миссия. Я стригла волосы так коротко, как только могла, отказывалась носить платья и с головой уходила в интересы, которые, как я знала, бросали вызов ожиданиям, особенно в аэрокосмическую науку, проектирование гиперзвуковых самолетов и даже паранормальные темы вроде НЛО.
Как и любому подростку, склонному воспринимать жизнь как мелодраму, мне было легко убедить себя в том, что я одинока в своей борьбе с китайскими гендерными нормами. Даже горстка друзей, к которым я тяготела все эти годы, казалось, не волновала меня так, как я волновалась, возможно, потому, что я уже привыкла общаться с преимущественно мужской компанией, которая каталась на велосипедах, любила грубые шутки и болтала об истребителях, а не о сплетнях на школьном дворе. Кроме того, у меня были соотечественники - каким бы изможденным я ни был, мои родители всегда были на моей стороне, и я это знал.
Мой отец был в восторге от тонких актов контраргументации, и эта традиция началась с наших общих генов - благодаря его самому заметному наследственному дару я уже выделялась как единственная девочка в классе с волнистыми волосами. Он постоянно искал возможности заявить о себе, переступая грань между глупостью и подрывной деятельностью. Одна из таких возможностей появилась во время моего обучения в начальной школе, когда каждой семье было предложено подготовить своих детей к предстоящему общешкольному спортивному мероприятию с помощью белой рубашки на пуговицах определенного фасона. Он подробно ознакомился с инструкциями, и на его лице расплылась коварная ухмылка, когда он убедился, что следует им в точности. Когда настал день, мои волосы уже не были моей единственной отличительной чертой; я был единственным учеником в море белых рубашек с пуговицами цвета радуги.
Однако в отличие от поддержки отца, в маминой поддержке не было ничего игривого. Если он был шутником, то она была защитницей и не стеснялась вмешиваться, когда чувствовала, что ее ценности - наши ценности - под вопросом. Этот урок один из моих учителей средней школы усвоил на собственном опыте во время особенно памятной встречи с ней.
"Миссис Ли, несомненно, ваша дочь - умная девочка, но я беспокоюсь, что она не относится к своему будущему так серьезно, как могла бы. Например, никогда не рано начинать готовиться к выпускным экзаменам, поэтому я часто прошу каждого ученика поделиться с классом книгами, которые он читает. Большинство ссылается на учебники, пособия по подготовке к экзаменам и подборки из утвержденного школьного списка литературы. Однако ответы Фей-Фей на этой неделе меня обеспокоили, и..."
"Моя дочь всю жизнь была заядлой читательницей, - вмешалась мама, не пытаясь скрыть своего презрения.
"Ну, да, конечно. И, конечно, она перечислила больше книг, чем кто-либо в классе..."
"Так в чем проблема?"
Учительница вздохнула. Было ясно, что этот разговор складывается не так, как она ожидала.
"Это то, что она читает. В смысле, "Невыносимую легкость бытия"? Сестер Бронте? И все эти журналы, на которые она подписана. Морская жизнь, истребители, что-то об НЛО... список можно продолжать. Она просто не отдает предпочтение литературе, которая отражает ценности и идеи учебной программы".
"Да? И?"
Я сидел рядом с мамой в наступившей тишине и изо всех сил старался, чтобы ликование, бурлящее в моих венах, не отразилось на лице. Напряжение висело в воздухе еще минуту или две, прежде чем учительница наклонилась вперед и сделала последнюю попытку, в ее голосе появилась новая суровость.
"Буду откровенен, миссис Ли. Ваша дочь может быть умной, но в ее классе много умных учеников. Поэтому интеллект - лишь одна из составляющих успеха. Другая - дисциплина, позволяющая отбросить личные интересы в пользу учебы, которая окажется наиболее полезной в ближайшие годы".
Я не уверен, что то, что мама сказала дальше, должно было быть ответом. Она опустила глаза и заговорила мягче, чем прежде. "Этого ли хочет Фей-Фей? Этого ли я хочу для нее?"
"Что это было, миссис Ли?" Учительница наклонилась ближе, явно смущенная не меньше меня.
Мама тихо вздохнула, а затем снова посмотрела на учительницу, и на ее лице появилось решительное выражение. Этого взгляда будет достаточно. Ей надоело бросать уколы. Она встала, поблагодарила учительницу за уделенное ей время и жестом показала мне, что мы уходим.
"Возможно, я слишком хорошо тебя учила, Фей-Фей", - смиренно сказала она, пока я старался не отставать от нее на выходе. "Тебе здесь не место, как и мне".
Все изменилось в 1989 году.
Все началось с обязательных отлучек из школы, с перерывов, которые растягивались на несколько дней и становились все длиннее и длиннее, что еще больше дезориентировало нас из-за отсутствия объяснений. Когда занятия наконец возобновились, поведение наших учителей изменилось. Нотки патриотизма звучали на каждом уроке, причем не только на уроках литературы, истории и обществоведения, но даже на математике и естествознании.
Еще более странным был контраст между школьной и домашней жизнью, так как таинственное настроение, казалось, захватило моих родителей - не менее позитивное. Они стали говорить загадочно и тихим тоном о чем-то на горизонте, зловещем, но волнующем. Мой отец казался менее рассеянным, чем обычно, а в мамином отношении появилась новая надежда. Насколько я разбирался в политике - а в том возрасте это было не так уж и много, - я знал, что мои родители вынашивают идеи, которые не совсем совпадают с мнением других взрослых. Было ли это странное новое явление как-то связано? Что бы ни происходило, это не укладывалось в голове двенадцатилетнего ребенка. Но одно было ясно: мой мир был гораздо сложнее, чем я предполагал.
Затем, в один из ярких летних дней, веселье испарилось так же внезапно, как и появилось. Открытость нашей семьи - необычно "демократичная" по меркам семей друзей - сменилась нехарактерными разговорами за закрытыми дверями, явно предназначенными для того, чтобы исключить меня. Торжественность, которая теперь висела над всем, была очевидна, но ее было недостаточно, чтобы удержать меня от любопытства. Поздним вечером, подслушивая на цыпочках, я смог разобрать лишь самую малость, но и этого хватило, чтобы навострить уши. "Образование"... "Возможности"... "Свобода"... "Лучшая жизнь для нее"... и чаще всего - мое имя. Я никогда не видел их с другой стороны и вернулся в постель еще более растерянным.
"Фей-Фей, нам нужно поговорить".
Видимо, пришло время моим родителям наконец поделиться. Мы собрались за столом, где раньше так часто проявлялся демократический дух нашей семьи.
"Твой отец собирается переехать на некоторое время. В Америку".
Мои мысли на мгновение помутились. В голове возникло слишком много вопросов, чтобы я мог понять, с чего начать. Правильно истолковав мой изумленный взгляд как требование разъяснений, они продолжили объяснять, что это решение на самом деле было лишь первым шагом в большом плане. На начальном этапе, который, как я быстро понял, возглавляла моя мать, отец должен был найти работу и обеспечить себе жилье. На втором этапе, который должен был последовать вскоре после этого, мы присоединимся к нему.
Голова шла кругом. Все это не имело смысла, и я не мог осознать, как быстро все это происходит. Все в моем мире в один миг перевернулось с ног на голову, и, казалось, никому не было дела до того, что я думаю по этому поводу. Всего через несколько недель отца не стало, забрав с собой целую треть домашней жизни, которую я знал с рождения. Все стало казаться другим.
Только в зрелом возрасте я смог оценить, сколько мужества потребовало путешествие моего отца на Запад. Для моего подростка все это было неочевидно. Когда мир, который он оставил, начал увядать, мне не хватало перспективы, не говоря уже о стойкости, чтобы интерпретировать его отсутствие как нечто большее, чем брошенность. В то же время мою мать постепенно охватывало уныние, которое казалось необычным даже для нее. Она становилась все более вялой, все чаще нуждалась в отдыхе в течение дня, а бунтарство ее поведения переросло в нечто, больше похожее на безнадежность. Что-то было очень плохо.
Я тоже менялась. Близился подростковый возраст, и к природной угрюмости, которую мне суждено было выплеснуть на семью, добавилось смятение от того, что каждый день я просыпался в неполной семье по непонятным мне до сих пор причинам. К чести моей матери, она изо всех сил старалась выполнять обе родительские роли. Она хорошо понимала, в какие перепады подростковых эмоций я впадаю, и всегда выслушивала меня, когда мне требовалось выговориться. Но это не заменило мне полноценной семьи. Я не мог избавиться от ощущения, что родители предпочли мне какую-то необъяснимую мечту.
Что еще хуже, предполагаемая вторая фаза плана - та, на которой мы с мамой должны были присоединиться к отцу в Америке, - постоянно откладывалась из-за бюрократических препятствий, налагаемых миграционными процедурами обеих стран. Хотя моему отцу удалось получить визу относительно быстро, у нас дела обстояли совсем иначе. Прошло более трех лет, прежде чем мы увидели его снова.
В то же время я терял свою способность к обучению. Это был седьмой класс, год моего первого урока физики, и я был в восторге от мысли применить свои навыки в новом предмете. Но с самого первого дня что-то пошло не так. Моя интуиция сбилась с пути, лишив меня той беглости, которую я демонстрировал на уроках математики, и сбивая с толку все попытки понять. Мне не удавалось визуализировать даже самые простые понятия, включая такие основы, как сила и скорость, и после года осечек я с уязвленным самолюбием и падающими результатами тестов переступил финишную черту.
Была ли это эмоциональная нагрузка, связанная с переездом отца? Или нарастающее беспокойство из-за загадочного истощения моей матери? Или - и у меня свело живот при этой мысли - неужели та учительница начальных классов все это время была права? Неужели такая мрачная судьба ожидает интеллект каждой девочки? Хуже всего - даже хуже, чем моя успеваемость на уроке, - было то, что ответа не было.
Приближалось очередное лето, и хотя в обычной ситуации я бы поморщился при мысли об уклонении от вызова, особенно когда на кон поставлено так много, год неудач в сочетании с неработающей системой поддержки дома деморализовал меня. Это был самый низкий уровень, который я когда-либо испытывал, и выбор между передышкой и месяцами навязчивого самообучения был прост. Я выбрал передышку.
Это был долгожданный период спокойствия, но я чувствовал себя скорее оцепеневшим, чем расслабленным. Не было никаких мерцаний новых миров, танцующих на периферии моего зрения. Я не стремился представить себе какую-то великую мандалу реальностей, окружающую мою собственную. Была лишь повседневная жизнь: объятия семьи, болтовня друзей, металлическое жужжание велосипеда с фиксированной передачей и шум переполненной улицы. Тяжесть книги в руке, шум мамы в коридоре. Утро, полдень, вечер.
Неизменным оставалось то, как сильно я скучал по отцу, и расслабленный график между школьными годами только усугублял его отсутствие. Никто в моей жизни, казалось, не понимал фундаментальную природу радости так, как он, и без него моя собственная способность чувствовать то же самое была словно ослаблена.
Как ни странно, чем больше я горевал о его отсутствии, тем больше понимал, что то, чего мне не хватало в нем, - это то, чему меня пыталась научить физика. То, как естественно он воспринимал мир в терминах света, скорости, крутящего момента, силы, веса и напряжения. То, как он импровизировал устройства из шестеренок и шкивов, чтобы решить проблемы по дому. Как он использовал электричество с помощью мультиметра и паяльника. Физика всегда была скрытым фундаментом ума моего отца, и только сейчас, когда я больше всего скучал по нему, я понял это. Но само осознание было уже чем-то особенным. Пусть он был далеко от меня, но меня осенило, что он уже дал мне все, в чем я нуждался.
Так же быстро, как появился ментальный блок, он исчез. Я почувствовал новое измерение физики, нечто, что я могу описать только как романтику, которую я не признавал раньше. Как будто в комнату хлынул дневной свет, и я увидел ее так же, как мой отец видел мир природы: как источник чистого чуда. Концепции не просто имели смысл - они были прекрасны. Когда вернулась школа, я вновь обратился к физике, словно заново родился. Я уставился в учебник, снедаемый жаждой изучить его содержание, которую не испытывал раньше. Неужели в прошлом году все было именно так? Как я мог пропустить это? Мое сердцебиение участилось.
Это было не просто чувство. На первом экзамене я получил высшую оценку в классе. На втором я получил еще более высокую оценку. Потом третий, и четвертый, и пятый. Ньютоновская механика. Оптика. Электричество. С первого дня занятий и до финального экзамена полоса не прекращалась. Это заметили все, включая учителя. То, что раньше казалось головоломкой, теперь стало своего рода языком, и языком, на котором я мог говорить.
Но даже когда эти новые навыки, казалось, вытекали из меня, я был смирен - правда, в восторге от того, как много еще предстоит узнать. В физике я видел не столько сложность, сколько величие. Она предлагала элегантность и определенность математики, осязаемость химии и, что самое удивительное, то, что я никогда не думал, что науки могут предложить: чувство человечности, которое ощущалось так же поэтично, как литература, на которой я вырос. Его история читалась как драма, богатая и яркая, проникающая сквозь века, и я не мог насытиться ею.
Я представлял себе Архимеда, бегущего голым по улицам Сицилии, радостно обезумевшего от восторга открытия, за которым тянулась вода из ванной и нахмуренные брови соседей. Я представлял себе Ньютона, запертого в своей спальне в Вулстхорпе, пока чума опустошала Европу, и с монашеской преданностью следящего за каждым неистовым росчерком чернил на рукописи, которая станет "Принципиа". И я представлял себе Эйнштейна, скромного клерка в швейцарском патентном бюро, пока он не стал использовать свой интеллект с такой яростью, что он увлек его в глубины космоса дальше, чем кто-либо из когда-либо живших, разгадывая пространство и время, словно открывая упаковку, и проникая внутрь, чтобы получить вид на Вселенную, который когда-то принадлежал только богам.
Моя любовь к литературе осталась, но физика стала тем объективом, через который я смотрел на мир, куда бы я ни пошел. Словно в постоянном дневном сне, я размышлял об изменении степени ускорения и углового момента, когда огибал угол на велосипеде, о гравитационной силе, действующей, когда наша кошка прыгала с самого высокого шкафа на кухне, и о силе, с которой ее масса столкнется с полом. Я изучал, как солнечный свет отражается от моего окна, от стен и от моей подушки. Я думал о теплопередаче между всеми поверхностями в моем доме, в моем районе и во всем мире. И я представил себе энтропию, неумолимую и вечную, медленно разрушающую все вокруг меня.
К концу следующего учебного года пришло новое осознание: физика стала чем-то большим, чем подростковая попытка заполнить пустоту, которую оставил в моей жизни отец. Я полюбил ее просто и чисто, как мои родители любили занятия, которые они разделяли со мной с самого раннего детства. Они показали мне, что на свете есть что-то большее; они подарили мне приключения, истории и воображение, которые определяли мою жизнь до этого момента. Но это были вещи, которые нужно было видеть. Физика была первой вещью, которую я открыл для себя самостоятельно, и она ощущалась по-другому. Это было что-то, за чем можно было гнаться.
Наконец, в 1992 году, вскоре после того, как мне исполнилось пятнадцать лет, мы получили визы. Наступили последние месяцы нашего пребывания в Китае - период эмоционального смятения, который колебался между вспышками волнения и тревоги. Иногда я фантазировал о том, что может ждать меня в такой стране, как Америка, где, насколько я знал, меня ждет жизнь, полная гламура и возможностей. Некоторые мои одноклассники, похоже, думали именно так. И кто мог сказать, что они не были правы? Мой отец потратил годы на подготовку к нашему приезду, и, как и любой другой студент, я получил базовое образование по английской грамматике и лексике. Возможно, вся эта нелепая затея действительно имела смысл. Но в иные моменты масштаб того, что я мог потерять - друзей, бабушку и дедушку, все, что я знал, - поражал меня одним ударом.
Из Чэнду не было прямых рейсов в Нью-Йорк, поэтому наше путешествие началось с поездки в Шанхай. Учитывая, что нам предстоят часы ожидания, я настоял на том, чтобы мы прогулялись до Бунда - набережной и исторического места, привлекающего туристов. Это самый известный район города, привлекающий фотографов со всего мира своей колониальной архитектурой и живописными видами на реку Хуанпу, но меня больше всего интересовали легенды, связанные с отелем Pujiang, известным англоговорящим как Astor House. По разным сведениям, Альберт Эйнштейн останавливался здесь на ночь в 1922 году, либо незадолго до, либо сразу после того, как ему была присуждена Нобелевская премия. Это был именно тот вид эскапизма, в котором я нуждался, чтобы поддержать свое настроение, и его связь с городом показалась мне хорошим предзнаменованием. Может быть, все будет не так уж плохо, подумал я. В конце концов, Эйнштейн тоже был иммигрантом.
Я не теряла оптимизма, не отходила от мамы по мере приближения нашего отъезда. Каким бы немыслимым ни казался наш переезд в Америку, какой бы абсурдной ни казалась мне мысль о том, что мы сможем построить там жизнь - не как цель, а как некая далекая абстракция, - и как бы страшно ни было столкнуться с масштабами неизвестности, простирающейся перед нами, она знала об этом лучше, чем я. Это была кульминация ее жизненного неповиновения, поступок столь же радикальный, сколь и неизбежный, и я должен был восхищаться ее решимостью.
Когда мы пробирались через извилистую очередь к воротам, она выглядела как всегда уверенной в себе, шаг ее был решительным, подбородок поднят, взгляд - невозмутимым. Если уж на то пошло, я должен был утешиться тем, что побег, которого она ждала всю жизнь - иногда с надеждой, иногда со злостью, но всегда с преданностью, - наконец-то здесь. Я не разделял ее восторгов, но был благодарен ей за уверенность.
И тут я увидел это. Что-то, что изменило момент. Это был всего лишь взгляд, но его хватило, чтобы заметить деталь, которой не было за все годы, что я провела, стараясь следовать примеру матери. Это было мгновенно дестабилизирующее зрелище, и мне захотелось закрыть глаза и стереть его из памяти. Под пальто, скрытые, но несовершенные, дрожали ее руки.
Толпа пассажиров обступила нас, пока мы пробирались к самолету, поглощенные ревом его вспомогательной силовой установки и грохотом реактивного мостика под ногами. Мы сделали последние шаги через порог и попали в салон, который оказался меньше, чем я представляла себе для судна, которое должно было доставить нас так далеко. Мне, дочери семьи медлительных кочевников, которых судьба из поколения в поколение толкала по Китаю, даже новая жизнь на другом конце планеты казалась странно уместной. В то же время для подростка, все еще не определившегося со своим местом в мире, это казалось невозможным.
Усевшись и уставившись на спинку сиденья перед собой, я оценила все, что у меня было. У меня были бабушка и дедушка, которых я очень любила, хотя наш отъезд означал их потерю, по крайней мере на данный момент. У меня был отец, которого я с нетерпением ждал, чтобы снова увидеть, хотя раны от его отсутствия продолжали болеть. У меня была мать, в которую я верил, даже если я больше не был уверен, что она верит в себя. Я еще не мог сказать, что у меня есть собственная личность - в конце концов, я был еще подростком, - но, если уж на то пошло, у меня была физика. Остальное, как я полагал, можно отдать на волю судьбы.
Глава 3. Сужающаяся пропасть
Моя жизнь началась на Востоке, в полушарии от науки, которую я полюбил. Эта пропасть не могла быть намного шире, по крайней мере, с земной точки зрения, когда двери нашего самолета 747 захлопнулись, заглушив двигатели и начав медленное движение по асфальту. Наш пункт назначения, о котором никто из нас не знал, был "нулевой точкой" молодой области, все еще пытающейся утвердить хотя бы часть легитимности традиционных дисциплин, но в конечном итоге призванной возвестить о революции. Однако этот момент оставался в десятилетиях будущего, а для меня - за тысячи миль. А пока, с первыми порывами подъема под нами, пропасть только начала сужаться.
Два величайших изменения двадцатого века произошли в конечных точках моего путешествия. В то время как Китай переживал болезненную столетнюю трансформацию своей культуры и экономики, в Америке произошла революция иного рода - цифровая. В то время как мои бабушка и дедушка были поглощены хаосом военного времени, а мать и отец - потрясениями Культурной революции, свободное сообщество ученых и инженеров в США и Великобритании - от Кембриджа до Бостона и Северной Калифорнии - уже несколько десятилетий занималось научными поисками, которые однажды станут одними из самых глубоких в истории нашего вида.
Подобно тому, как Ньютону хватило проницательности увидеть часовой механизм за миром материи и энергии, и как Эйнштейн заглянул еще дальше, чтобы переосмыслить связь между временем и пространством, провидцы компьютерных наук середины XX века были настоящими мечтателями. Воодушевленные тем же духом беспечности, они увидели новый рубеж, скрывающийся у всех на виду, и сделали первые шаги к его открытию.
В то время, когда для выполнения арифметических действий по последнему слову техники требовались целые комнаты аппаратуры, ученые-первопроходцы, такие как Алан Тьюринг, английский взломщик кодов, прославившийся тем, что помог закончить Вторую мировую войну, уже проводили параллели между машинами и мозгом. Это был настоящий подвиг воображения, ничуть не менее дерзкий, чем у физиков, сформировавших предшествующие научные революции. И, подобно Эйнштейну, Бору и Шредингеру, вопросы, поставленные Тьюрингом и его современниками, вызвали дискуссии, которые остаются провокационными и по сей день. Что такое интеллект? Можно ли его деконструировать в количественных, механистических терминах? И, возможно, самый смелый вопрос: можем ли мы создать машины, которые воплотят его в себе?
Видение Тьюринга разделили его коллеги-компьютерщики в Америке, которые в 1956 году закрепили свое любопытство в знаменитом исследовательском предложении Дартмутского колледжа, в котором был придуман термин "искусственный интеллект". Под названием "Предложение для летнего исследовательского проекта Дартмутского колледжа по искусственному интеллекту" он призывал к проведению неформального семинара по изучению программирования компьютеров для выполнения человекоподобных действий по рассуждению, восприятию и обобщению знаний. Руководителями проекта были Джон Маккарти и Марвин Мински, математики, давно интересовавшиеся мозгом, а также Натаниэль Рочестер, разработчик компьютера IBM 701, и Клод Шеннон, основоположник теории информации.
Подобно Эйнштейну, оттачивавшему свои идеи после долгой работы в патентном бюро, эти ранние мыслители делали первые шаги к новому миру на обочине напряженной карьеры, исследуя первые дни ИИ с подлинным чувством приключения. Эта связь с физикой, на самом деле, была не только тематической; хотя многие из основателей ИИ в дальнейшем будут изучать эклектичный спектр областей, включая психологию и когнитивные науки, их образование было почти исключительно связано с математикой, электротехникой и физикой. Однако это был обоюдоострый меч: хотя они были хорошо подготовлены к строгому мышлению и исходили из первых принципов, они были склонны относиться к этому занятию почти как к чисто теоретическому. Они рассматривали человеческую способность рассуждать как аналог компьютерной программы: не более чем продукт логических правил. Как только наше понимание этих правил будет доведено до совершенства, полагали они, любая машина, которая будет следовать им, естественно, сможет распознавать содержание фотографий, понимать человеческий язык, исследовать абстрактные идеи и даже решать новые проблемы творческими способами. Это была доблестная попытка, особенно для своего времени, и трудно не восхититься их уверенностью. Но она была сильно упрощена.
Дартмутская команда быстро поняла, что, хотя некоторые аспекты нашего поведения действительно можно описать простыми терминами, ни один конечный набор правил или критериев - по крайней мере, практического размера - не может даже близко подойти к тому, чтобы отразить глубину и многогранность человеческого мышления в реальном мире. Удивительно, но в заявке это начинание описывалось как "летний проект", без всякой явной иронии, требующий не более пары месяцев времени и горстки аспирантов. В оригинале документ гласил:
Мы предлагаем провести двухмесячное исследование искусственного интеллекта в составе 10 человек летом 1956 года в Дартмутском колледже в Гановере, штат Нью-Гэмпшир. Исследование будет проводиться на основе предположения, что каждый аспект обучения или любой другой характеристики интеллекта в принципе может быть настолько точно описан, что машина может быть создана для его моделирования. Будет предпринята попытка выяснить, как заставить машины использовать язык, формировать абстракции и концепции, решать проблемы, которые сейчас доступны только человеку, и самосовершенствоваться. Мы считаем, что можно добиться значительного прогресса в решении одной или нескольких из этих проблем, если тщательно отобранная группа ученых будет работать над ней вместе в течение лета.
Однако, когда стало ясно, что "значительное продвижение" в воспроизведении глубины и масштаба когнитивных способностей человечества может занять больше восьми недель, ощущение неизбежности начало улетучиваться. Пришлось занять более терпеливую позицию, и то, что начиналось как своего рода академическая забава, превратилось в первые шаги в поисках, которые останутся далекими от завершения более полувека спустя. Тем не менее родилось нечто преобразующее.
Хотя задача разработки искусственного интеллекта быстро оказалась намного сложнее, чем предполагали ее основатели, идеи проекта оставались интересными и привлекали все большее число участников. В 1959 году Маккарти и Минский основали в Массачусетском технологическом институте проект "Искусственный интеллект", который превратился в Лабораторию искусственного интеллекта Массачусетского технологического института. В 1963 году Маккарти переехал в Стэнфорд, чтобы перенести исследования в области искусственного интеллекта на Западное побережье, и основал Стэнфордскую лабораторию искусственного интеллекта, или SAIL. К концу 1960-х годов обе лаборатории стали всемирно признанными центрами активности в этой области, каждая из которых способствовала развитию теории, экспериментов, оживленных дискуссий и творческих разработок в области аппаратного и программного обеспечения, а также робототехники.
Уроки были извлечены и из чрезмерных амбиций, которые были свойственны ранним этапам развития этой области, особенно в SAIL. К 1960-м годам интерес к цифровым представлениям небольших абстрактных виртуальных миров, часто населенных простыми объектами вроде блоков, позволял исследователям сосредоточиться на основах интеллекта, не перегружаясь деталями повседневной реальности. Одним из самых известных примеров такого подхода стала программа, созданная в Массачусетском технологическом институте докторантом Терри Виноградом, которая позволяла пользователю манипулировать коллекцией виртуальных цветных блоков с помощью команд на простом английском языке. Ниже приводится отрывок из особенно запоминающегося обмена:
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ: Найдите блок, который выше, чем тот, который вы держите в руках, и положите его в коробку.
КОМПЬЮТЕР: Под "ним", я полагаю, вы подразумеваете блок, который выше того, что я держу в руках.
ХОРОШО.
Пользователь: Что находится в коробке?
КОМПЬЮТЕР: Синяя пирамида и синий блок.
Пользователь: На чем держится пирамида?
Коробка.
Пользователь: Сколько блоков нет в коробке?
Четыре из них.
Даже сейчас, в эпоху беспрецедентно человекоподобных разговорных моделей ИИ, трудно не почувствовать, что это стенограмма диалога пользователя с полностью реализованным разумом. Неудивительно, что программа Винограда была воспринята как прорывное достижение и убедила многих наблюдателей в неизбежности революции ИИ. Более сложная реальность заключалась в том, что очевидная беглость и гибкость программы, по иронии судьбы, была продуктом ее ограничений. Хотя она могла красноречиво говорить на тему блоков, она могла делать это только на эту тему. Даже незначительные отклонения от ограниченного набора возможных вопросов и ответов рисковали сломать программу и выдать нелепый результат. Тем не менее, узкая направленность программы, похоже, действительно оправдала себя: программа делала не так много, но то, что она делала, было поразительно мощным.
Более глубокое исследование этой идеи было предпринято в 1970-х годах Эдом Фейгенбаумом, другим профессором Стэнфорда, исследователем SAIL и частым сотрудником Джона Маккарти. Вместо того чтобы попытаться расширить программы, подобные программе Винограда, что, скорее всего, снова попало в ловушку попыток раннего ИИ создать общий интеллект с нуля, он просто переместил его в другую область. В конце концов, почему бы ту же самую способность к языкам и рассуждениям не применить к чему-то в реальном мире, например к медицинскому обследованию или финансовому анализу? Что, если вместо того, чтобы отвечать на вопросы о наборе геометрических фигур, машина могла бы делать то же самое с базой данных симптомов заболеваний и атрибутов пациентов, или с записями транзакций и квартальными отчетами?
Инновация Фейгенбаума положила начало подпрограмме, получившей название "инженерия знаний", в которой факты о конкретной области - медицине, фармацевтике, финансах или почти обо всем другом - были организованы в библиотеки машиночитаемых данных, которые можно было анализировать подобно геометрическим фигурам Винограда, в виде естественно написанных вопросов и ответов, автоматизирующих опыт консультаций с человеческим экспертом.
Эти программы, получившие название "экспертные системы", стали самым убедительным за многие годы доказательством того, что ИИ может выполнять полезные задачи в реальном мире, и показали, что он может стать основой бизнеса - даже целой отрасли. Их очевидное коммерческое применение в сочетании с историческим снижением стоимости вычислений вдохновило создание многочисленных компаний в 1970-х и 1980-х годах, которые стремились вывести на рынок мощь инженерии знаний.
Одной из самых ранних и известных экспертных систем была программа INTERNIST-I, которая работала с библиотекой из пятисот описаний болезней и трех тысяч их проявлений. Первые испытания были обнадеживающими, и программа правильно диагностировала состояние пациента на основе наблюдений за симптомами, предоставленных пользователем, врачом-терапевтом, генерируя полезные результаты даже в сложных случаях. Среди других ранних примеров - MOLGEN, которая помогала молекулярным генетикам планировать эксперименты с ДНК; VM, сокращение от "Ventilator Management", консультировала врачей, наблюдающих за пациентами, которые находятся на искусственной вентиляции легких; и SECS, которая расшифровывалась как "Simulation and Evaluation of Chemical Synthesis" и давала ранний взгляд на потенциал ИИ в области открытия лекарств.
Несмотря на волну первоначального энтузиазма, разработка экспертных систем часто упиралась в логистические трудности, связанные с простой организацией таких огромных объемов информации. Все чаще разработчики сталкивались с проблемой ввода содержания медицинских учебников, научных работ, фармацевтической литературы и даже интервью с практикующими врачами. Хуже того, даже когда такие системы оказывались достаточно вооруженными данными, они часто не могли работать на уровне, сравнимом с человеческими экспертами в реальном мире. Несмотря на огромные объемы информации и сверхчеловеческую скорость ее поиска и обработки, их рассуждения оставались нечеткими и поверхностными, они слишком строго следовали формально определенным правилам, были лишены здравого смысла и постоянно сбивались на неожиданные "слепые пятна".
По мере того, как спадал коммерческий интерес и исчезало финансирование, многие приходили к выводу, что идея разумных машин интересна, но несостоятельна - в очередной раз. Каким бы ни оказалось будущее ИИ - как оно будет выглядеть, когда наступит и как мы к нему придем, - становилось все более очевидным, что путь будет нелегким.
Как будто для того, чтобы вырвать меня из дневных грез, наш самолет задрожал, когда его колеса коснулись взлетно-посадочной полосы в аэропорту Кеннеди. Большую часть предыдущих четырнадцати часов я провела за чтением - последняя попытка убежать в сказки, которые так долго меня успокаивали. Теперь же появилась новая грубая реальность, которая отнимала у меня внимание, как бы я ни сопротивлялся. Приятный, но чужой голос по внутренней связи напомнил мне, что я больше не на знакомой территории. Это не был отпуск или какое-то приключение; это был резкий, необъяснимый конец единственной жизни, которая имела для меня смысл, и начало новой, которую я даже не мог себе представить. Несмотря на облегчение от долгого и тесного путешествия, я вряд ли радовался высадке.
Напряжение только возросло, когда мы добрались до выдачи багажа. Наш план воссоединиться с отцом у выхода на посадку, наконец-то, был единственной счастливой мыслью, которую я мог выработать, но прошло несколько часов, а он все не появлялся. Солнце садилось, вокруг нас сплеталось и расплывалось пятно незнакомых людей, и растерянность сменилась ужасом. Когда близкий человек пропадает надолго, разум забирается в темные места, а наши мысли еще больше усугублялись обстоятельствами: у моей мамы в кармане было ровно двадцать долларов США, у нас не было обратного билета, и я быстро убедился, что те несколько лет, которые я потратил на изучение базового английского в школе, на практике оказались практически бесполезными.
Позже мы узнаем, что у моего отца сломалась машина - случай, который вскоре станет обычным для нас, семьи иммигрантов, полагающихся на изношенные, подержанные автомобили, - и что несчастье случилось посреди туннеля. Над таким невезением можно было бы посмеяться дома, но не в такой день. К тому моменту, когда он ворвался в двери, запыхавшийся и бешеный, мы были слишком измотаны, чтобы радостно встретить его.
Пока мы ехали по незнакомому шоссе, проезжая знак за знаком, которые я с трудом читал, меня начала осенять реальность происходящего. Я стал постоянным жителем этого места, как бы нелепо это ни казалось. Каким бы непостижимым ни было наше новое окружение, это утверждение теперь каким-то образом было правдой. Вот оно, - неохотно признал я. Америка.
Нашим пунктом назначения был городок в Нью-Джерси под названием Парсиппани, выбранный моим отцом из-за его многочисленной иммигрантской общины и близости к близлежащим автомагистралям. Это было мое первое знакомство с американской идеей пригорода, и оно произвело мгновенное впечатление после жизни, проведенной на другом конце планеты. Китай отличался ненасытной плотностью, поглощающей все оси: автомобили и велосипеды заполонили улицы, люди - тротуары, а здания тянулись в дымке так высоко, как только могли, даже если пространство между ними было сведено к абсолютному минимуму. Это создавало атмосферу шума, жары и суеты, которая не желала утихать и придавала городам характер.
В сравнении с этим Парсиппани казался чистым пространством: пустые тротуары, неторопливых водителей на дорогах, и столько места между всем. Заросшие травой участки окружали односемейные дома в один-два этажа. Небольшие предприятия располагали огромными парковками, где одно место за другим оставалось неиспользованным. Деревья и сады процветали. Даже пахло по-другому, как будто сам воздух был более свежим, без индустриального привкуса, который я помнил.
Однако время для размышлений было недолгим: меня выдернули из раздумий, как только мы подъехали к нашему новому дому, столкнувшись с перечнем задач, которые нам предстояло решить, чтобы начать свою американскую жизнь. Первой из них была адаптация к резко сократившимся жилищным условиям: мы заселились в тесную комнату с одной спальней на втором этаже многоквартирного дома из красного кирпича, далеко от живописных улиц, по которым мы добирались сюда. Осознавая, что пространство слишком мало для семьи из трех человек, нам оставалось только неуклюже импровизировать, разместив мою кровать в узком проеме между кухней и столовой, где она и оставалась все время, пока мы там жили. Чтобы обставить то пространство, которое у нас было, мы стали самоотверженно искать выброшенную мебель, оставленную на подъездных дорожках и на обочинах. Следующее дело ждало меня едва ли через сорок восемь часов: мой первый день в школе.
Для китайского студента, выросшего в школах Чэнду, мои первые дни в средней школе Парсиппани стали настоящей атакой на чувства. Настроение было маниакальным и неустойчивым, а все вокруг было ярче, быстрее, тяжелее и шумнее, чем в том мире, который я оставил позади. Неважно, куда я смотрела, ничего не фиксировалось, как будто сама природа света и звука здесь была какой-то другой.
Одни только цвета были ошеломляющими. Одежда, которую носили и студенты, и преподаватели, была ярче, чем все, что я видел раньше, палитра варьировалась от земляных тонов до простых и флуоресцентных, однотонных или с полосками и узорами, украшенных надписями, иллюстрациями, абстрактными рисунками и логотипами. Их подчеркивали шляпы, солнцезащитные очки, серьги, сумочки, фирменные рюкзаки, не говоря уже о макияже девушек - такого я еще ни разу не видел на подростках.
Необходимость рюкзаков стала очевидной, когда мне выдали новые учебники, которые превосходили по размеру свои скромные китайские аналоги в мягкой обложке. Несмотря на то, что большинство экземпляров были потертыми и потрепанными по краям, их качество потрясло меня: к каждому уроку прилагался переплетенный том с яркой обложкой и сотнями полноцветных страниц. А их вес казался нереальным.
Еще большее впечатление произвело то, как все вокруг двигалось. После жизни, проведенной в вечно неподвижном кресле китайского студента, срочность, с которой вся школа, казалось, перетекала из комнаты в комнату, вызывала недоумение. Мои воспоминания о Китае казались покорными по сравнению с ритуалом, который разделял классы здесь, когда громкие звонки разбудили еще более громкие толпы, которые пронеслись по коридорам, как вспышки подростковой энергии.
Наконец, были и сами люди. Бесцеремонность и непочтительность казались нормой среди детей. Даже находясь за все еще мощным языковым барьером, я знал, что никогда не видел, чтобы ученики разговаривали с учителями так, как это делают американцы. Но больше всего меня поразило то, что неформальное общение было обоюдным. Их динамика часто была состязательной, но в то же время шутливой. Даже теплой. В первый день, который в иных обстоятельствах был бы впечатляющим, я сразу же понял одно: я полюблю американских учителей.
Жизнь в нашей квартире стала более близкой к узнаваемой - во всяком случае, в некоторой степени, - но от этого не менее утомительной. Мое внезапное погружение в англоязычный мир означало, что даже на самые простые домашние задания уходили часы, поскольку почти каждый шаг был сопряжен с обескураживающим обращением к одному из двух огромных словарей - одному для перевода китайского на английский, а другому - для обратного. Казалось, что беглость, с которой я подходил к учебе в китайской школе, и уж тем более мой начинающийся роман с физикой, придется отложить в сторону, чтобы смиренно вернуться к исходной точке. В обозримом будущем центром моей интеллектуальной жизни станет простое восстановление способности выражать свои мысли.
К счастью, мои родители были так же заняты, как и я, что придавало нашим дням ритм рутины. Вскоре после приезда отец познакомился с тайваньским бизнесменом и, используя свои инженерные способности, устроился на работу по ремонту фотоаппаратов в магазин, принадлежавший этому человеку. Зарплата была мизерной, а часы - тяжелыми, но этого было достаточно, чтобы выжить. Моя мама тоже нашла работу, устроившись кассиром в сувенирный магазин в Ньюарке, которым управляла жена мужчины. Дополнительный доход был желанным, но мне было тяжело наблюдать, как начинающая интеллектуалка обречена на работу, которая игнорирует все ее таланты. Поскольку их смены затягивались до вечера, а денег на еду на вынос не хватало, приготовление ужина превратилось в спешное дело, за которое мой отец брался каждый вечер, как бы сильно он ни был измотан.
Когда выдавались свободные минуты, я предпочитал проводить их так же, как мой отец в последние три года, - писать письма родным и друзьям. Каждое написанное от руки послание было просьбой напомнить, что люди и вещи, которые я любил - в частности, бабушкина стряпня, - все еще существуют в мое отсутствие. Каждое ответное письмо, как бы радостно ни было видеть его в почтовом ящике, было горько-сладким подтверждением. Впервые в жизни далекий мир, о котором я мечтала, не был экзотической местностью или неизведанным рубежом. Это было место, которое я знал лучше, чем любое другое.
Оглядываясь назад, я задаюсь вопросом, можно ли было справиться с тоской по дому, осознав, что теперь я как никогда близок к революции в современной науке, пусть даже и географической. Дом в Парсиппани означал, что пропасть между моим происхождением и моим будущим не просто сократилась, а сократилась настолько, что я проведу остаток своего подросткового возраста менее чем в часе езды от творящейся истории - всего в нескольких милях по Гарден-Стейт-Парквей - и даже не буду знать об этом.
Янн ЛеКун однажды станет главным научным сотрудником Facebook по искусственному интеллекту, но его карьера в области исследований только начиналась в лаборатории Bell Labs в Холмделе, штат Нью-Джерси, , когда моя семья приехала в Америку. Непритязательный, но амбициозный, он в последние годы наделал много шума, продемонстрировав поразительные возможности алгоритма под названием "нейронная сеть" для точного распознавания человеческого почерка. Этот метод, еще относительно новый и далекий от популярности, которой он однажды достигнет, был радикальным отходом от предшествовавших ему десятилетий традиций ИИ. Вместо того чтобы пытаться описать почерк в виде дискретных правил - прямой край "1", кривая "2", симметричные половинки "3" и так далее, - нейросеть была разработана только для того, чтобы выводить закономерности в данных.
В случае с ЛеКуном это означало показать сети тысячи примеров реального человеческого почерка, охватывающих различные стили, текстуры и даже распространенные ошибки - всего более 7200 сканов рукописных почтовых индексов, предоставленных Почтовой службой США, - чтобы она выучила соответствующие шаблоны, как это делает человек. В результате был создан набор интуиции, который, хотя и трудно сформулировать в виде традиционной компьютерной программы, позволил алгоритму разобраться в беспорядке реального мира, как ничто другое, что было раньше.
Работа ЛеКуна имела впечатляющий успех. Его работа была настолько точной, что уже через несколько лет он стал использоваться в банкоматах по всей стране для считывания цифр, написанных на чеках. Спустя десятилетия после того, как Дартмутское исследовательское предложение представило миру идею искусственного интеллекта, эта область, наконец, заявила о своем самом практическом достижении.
Он также предвещал смелое будущее: после поколений жестких алгоритмов, пытавшихся исчерпывающе описать интеллект в терминах правил, которые часто называли "символическим ИИ", в конце 1980-х и начале 1990-х годов начался перелом в пользу этого более естественного подхода. Все большее внимание уделялось алгоритмам, которые решали задачи, обнаруживая закономерности на примерах, а не будучи явно запрограммированными - другими словами, учились делать, а не получали указания. Исследователи дали этому явлению подходящее название: "машинное обучение".
Среди наиболее поэтичных аспектов эволюции науки - период созревания идей. Не существует естественного закона, гарантирующего, что озарения появляются только тогда, когда их можно реализовать на практике, и история изобилует искрами вдохновения, появляющимися за годы, десятилетия или даже столетия до своего часа. Что действительно вдохновляет, так это стремление этих первых мыслителей отказаться от своих открытий; каким бы непрактичным ни казался путь вперед и какими бы маловероятными ни были перспективы экспериментального успеха, великими учеными движет врожденная жажда исследования, которая процветает даже в самых неблагоприятных обстоятельствах. На протяжении десятилетий именно такой была природа машинного обучения.
История машинного обучения - это, пожалуй, самая малоизвестная половина истории ИИ, остающаяся относительно нишевой, даже несмотря на то, что одно из первых признаний в ее адрес прозвучало из уст самого Алана Тьюринга. В работе 1950 года под названием "Вычислительные машины и интеллект" Тьюринг кратко противопоставил "ИИ на основе правил", в котором с нуля создается полноценный агент, способный к разумному поведению, и машинное обучение, в котором такому агенту позволяется развиваться самостоятельно, спросив: "Вместо того чтобы пытаться создать программу, имитирующую разум взрослого человека, почему бы не попытаться создать программу, имитирующую разум ребенка?" Действительно, с момента своего появления машинное обучение в той или иной степени черпало вдохновение в человеческом познании, в немалой степени благодаря современному развитию таких областей, как нейронауки.
Смутное функциональное представление о мозге существовало еще в XIX веке, но только в XX нейронаука начала формироваться в том виде, в котором мы знаем ее сегодня. Однако даже тогда состояние наших знаний было примитивным. Подобно первым астрономам, пытавшимся понять смысл небесных траекторий, нанесенных на карту неба, ученые тех дней мало что знали о мозге, кроме того, что они видели - потоки электрических импульсов и химических выбросов, пульсирующих в слоях влажной, таинственно сложенной ткани.
Однако если в периоды такой непрозрачности, когда мир кажется практически закрытым для научного поиска, и есть какая-то положительная сторона, то любопытные среди нас становятся наиболее изобретательными. Гипотезы рождаются практически из ничего. Даже незначительные достижения могут стать преобразующими. А последующий эффект снежного кома может быть головокружительным. В середине двадцатого века нейронаука стояла на пороге определения своих фундаментальных принципов - основы, на которой можно было бы строить истинное понимание, один слой за другим. Это была эпоха, не похожая на рассвет современной физики, когда первые намеки на фундаментальную природу физического мира - частицы и силы, которые будут служить строительными блоками для всего, что мы видим, - произвели революцию в нашем понимании природы.
Большой шаг вперед был сделан в 1943 году, когда исследователи Уоррен С. Маккалох и Уолтер Питтс опубликовали новое исследование фундаментальной единицы мозга - нейрона, которое упростило биологию до почти математической сущности. Ключом к их пониманию была абстракция; отбросив электрохимические причуды реального мозга, они свели нейрон к сравнительно простому обмену сигналами. Это был чисто транзакционный анализ - что входит, что выходит и как они соотносятся друг с другом, - и его последствия были очень глубокими. В отличие от любой другой части тела или любой другой известной на сегодняшний день природной структуры, мозг оказался уникально приспособлен для обработки информации.
В каком-то смысле это был нейронаучный эквивалент расщепления атома, выявивший фундаментальную закономерность, которая с удивительным постоянством повторяется во всем мозге: распределяя сложное поведение по большой сети простых элементов, связи между которыми могут меняться со временем, мы можем выполнять практически безграничные задачи, постоянно обучаясь новым, даже на поздних этапах жизни.
Сложность человеческого мозга превосходит сложность всего остального в известной нам Вселенной, но это почти не отражается на элегантности его конструкции. В отличие от того, что находится под капотом автомобиля или в мобильном телефоне , мозг не представляет собой сборку четко разграниченных компонентов - по крайней мере, не в той форме, которую любой человеческий дизайнер счел бы интуитивной. Вместо этого мы видим паутину из почти 100 миллиардов нейронов - крошечных, тонко сфокусированных единиц электрохимической передачи - соединяющихся друг с другом в огромные сети. И хотя поведение нейронов во всем мозге определяется схожими концепциями - по крайней мере, на уровне модели Маккаллоха и Питтса, - расположение и местоположение сетей, которые они образуют, может способствовать решению таких разнообразных задач, как зрение, слух, ходьба и даже абстрактное мышление. Более того, структура этих сетей почти полностью изучается или, по крайней мере, совершенствуется в течение длительного времени после первоначального формирования мозга в утробе матери. Именно поэтому, хотя наше серое вещество может казаться анатомически неразличимым, наши личности, навыки и воспоминания уникальны.
Имея на руках такую наглядную модель, было лишь вопросом времени, когда технологический прогресс подхватит любопытство исследовательского сообщества. Один из таких моментов наступил в 1958 году, когда исследователь психологии из Корнельской аэронавтической лаборатории Фрэнк Розенблатт разработал механический нейрон, который он назвал "перцептроном". Хотя его идеи были достаточно просты по своей концепции, Розенблатт реализовывал их в эпоху, которая все еще была в значительной степени доцифровой. Смешивая свои знания в области психологии с пониманием электротехники и машиностроения, он месяцами трудился над тем, чтобы превратить математическую модель в функциональное, реально работающее устройство.
Еще более дерзким был тот факт, что работа Розенблатта была не просто реализацией идей Маккаллоха и Питтса. В нее была включена дополнительная гипотеза гарвардского психолога Б. Ф. Скиннера, расширившая базовую модель нейрона представлением о том, что определенные сигналы имеют тенденцию оказывать большее влияние на его поведение, чем другие, аналогично тому, как у читателей новостей может развиться различный уровень доверия и скептицизма по отношению к публикациям, которые они читают. Если позволить этим воздействиям меняться со временем, усиливаясь или ослабевая в ответ на успех или неудачу в выполнении задачи, сеть нейронов может, по сути, обучаться.
Розенблатт применил этот принцип к массиву из четырехсот световых датчиков, расположенных в форме камеры размером 20 на 20 пикселей. Подключив выход каждого датчика к перцептрону, он смог научиться определять визуальные паттерны, например, фигуры, нарисованные на картонных карточках, которые он держал перед собой. Поскольку начальное влияние каждого датчика было задано случайным образом, попытки системы классифицировать увиденное также были случайными. В ответ на это Розенблатт, выступавший в роли учителя перцептрона, использовал переключатель, чтобы сообщить ему, когда его поведение было правильным или неправильным. Это позволило системе определить, какой вклад вносит каждый датчик в ее ответ, и соответственно усилить или ослабить его влияние. Повторяя этот процесс, перцептрон постепенно пришел к надежной способности отличать одну форму от другой.
Перцептрон Розенблатта был воспринят как значительный шаг на пути к воссозданию зачатков познания в машинах, и исследовательское сообщество с нетерпением ждало результатов его работы. Но воодушевление рассеялось, когда в глаза бросились ограничения перцептрона: исследователи усомнились в масштабах проблем, которые они могли решить даже теоретически, а технологии того времени ограничивали эксперименты лишь простейшими реализациями.
Интересно, что именно Марвин Мински, один из организаторов летнего проекта в Дартмуте, стал одним из самых запоминающихся критиков перцептрона, опубликовав в 1969 году книгу "Перцептроны", написанную в соавторстве с пионером компьютерных наук Сеймуром Пейпертом. Признавая элегантность перцептрона, книга в то же время была его критикой, сетуя на отсутствие строгой теории, лежащей в основе его конструкции, и перечисляя недостатки, которые, казалось, исключали возможность его использования во всех, кроме самых узких, областях. Хотя мало кто считал аргументы Мински последним словом в этом вопросе, а многие его современники предлагали опровержения, ущерб был нанесен. Перцептроны в частности и машинное обучение в целом будут обречены на прозябание в глубинке ИИ еще не одно десятилетие.
Общаться на кухне было практически невозможно. Шум был настолько сильным, что даже крики не были гарантированно зарегистрированы, и, хотя меня нанял менеджер, говорящий на мандаринском языке, повара, в основном беженцы, говорили только на кантонском, диалекте, который я не мог ни говорить, ни понимать. Будучи новичком, неуклюжим и склонным мешать, я забился в угол и попытался отвлечься от почти театрального хаоса: ревущих вентиляторов, шипящих котелков и всевозможных металлических краев, лязгающих и скребущих друг о друга. Открытое пламя озаряло всю комнату вспышками чистого оранжевого цвета, а струи воды рикошетили от кастрюль и сковородок.
С ворчливым "Эй!" и жестом в мою сторону повар торопливо положил передо мной выполненный заказ. Ну вот и все, подумала я. Работая так быстро, как только могла, я завернула коробки в сумку, положила салфетки, посуду, соответствующее количество печенья с предсказаниями и пакетиков соевого соуса, а затем завязала ручки узлом. Обхватив пакет обеими руками, я перевела дух и выскользнула из кухни в столовую. Мои торопливые шаги ускорялись, сначала постепенно, но потом волнение взяло верх, и я прибавила шагу.
"Фей-Фей!" Я услышал, как управляющий задыхается.
Я тут же остановился и вздохнул, осознав, что натворил.
"Сколько раз я тебе говорил? Не бегай в столовой. Твоя работа - доставлять заказы на стойку регистрации, а не раздражать наших клиентов. Не заставляй меня повторять это снова". Черт побери. Я кивнула, пролепетала извинения и прошла с сумкой остаток пути размеренным, обдуманным шагом.
Самым утешительным напоминанием о доме были наши ежемесячные звонки бабушке и дедушке. Я скучала по ним больше, чем по кому-либо или чему-либо еще, и, услышав их голоса, сразу же отодвигала все свои проблемы на второй план. Но тарифы на межгород были непомерно высоки и придавали каждому разговору срочность, которую я считал жестокой. Мне казалось неприличным считать минуты, проведенные с людьми, которых мы так любили, и сердце разрывалось каждый раз, когда я слышала, что темп маминых слов нарастает по мере приближения к пределу. Через несколько месяцев мне надоело. Я просто не могла мириться с некоторыми неудобствами. Если деньги были единственным способом ослабить наши строгости, я решил заработать их сам.
Объявления указали мне на мою первую работу - в узком, тускло освещенном китайском ресторане, расположенном в торговом центре. Это была нестандартная должность, свободная от посторонних глаз трудового законодательства и минимальной зарплаты в Нью-Джерси, и условия отражали это: два доллара в час за двенадцать часов в день, когда в школе не было занятий, с 11 утра до 11 вечера. Окружающий район, как предупредили меня местные жители, с наступлением темноты казался пугающим. Мне настоятельно рекомендовали каждый вечер подвозить меня до дома, и я так и делала, без исключения.
Нестабильность подработки побуждала меня искать и другую работу, и объявления продолжали поступать. На протяжении всей школьной карьеры я совмещала работу в ресторане с еженедельными обходами в качестве домработницы - работа, которая оплачивалась лучше, но давала меньше часов, - и выгулом собак, который был, пожалуй, моим наименее прибыльным, но наиболее приятным предприятием - и которому мой отец был особенно рад.
Поездки в опасные районы города и обратно были достаточно простыми, если я соблюдала график. И хотя зарплата была неизменно низкой, у меня не было трудового стажа, с которым можно было бы сравнить ее, и было удивительно, как сильно изменилась наша жизнь даже на гроши. Длинные часы тоже были терпимы; это просто означало, что у семьи стало больше денег.
Работу выматывала неопределенность, которая нависла над иммигрантским опытом. Меня окружали дисциплинированные, трудолюбивые люди, у каждого из которых была история, похожая на мою, но ни один из них не вырвался из замкнутого круга нехватки и рутинного труда, на который мы, казалось, были обречены. Мы приехали в эту страну в надежде получить возможности, которых не было в других странах, но я не видел пути, ведущего к ним.
Однако, как бы ни были деморализующи наши обстоятельства, отсутствие поддержки в нашем обществе зачастую было еще хуже. Особенно это проявлялось на работе, где давление, связанное с необходимостью держать голову над водой, заставляло нас смотреть на любое отклонение от нормы с резким скептицизмом. Я узнал об этом из первых рук в ресторане, где каждый день после обеда посвящал единственный перерыв в своей смене тому, чтобы перечитать китайские переводы западной классики, которыми делилась со мной мама. Богатство прозы привлекало меня даже тогда - особенно тогда, когда я с трудом говорил по-английски, отчаянно пытаясь вновь обрести уверенность в себе, - и перелистывание каждой страницы возвращало меня в то время, когда мое место в мире казалось более определенным.
По крайней мере, так было до тех пор, пока мой менеджер не стал прямо заявлять, что я трачу время, которое можно было бы лучше потратить на уборку ванной. Оглядываясь назад, я не думаю, что он хотел проявить снисходительность - он сам был иммигрантом, - но это было еще одно обескураживающее напоминание о том, что воображение таких людей, как мы, было лишним в нашей новой жизни.
И все же усилия окупились. Мы открыли счет в банке и завели еженедельный ритуал, когда я отвожу заработанные деньги - всегда наличными, конечно, - к кассиру, чтобы положить их на депозит, расширяя небольшую, но долгожданную свободу. Впервые мы смогли откладывать понемногу каждый месяц. Покупки продуктов стали чуть менее ограниченными. И самое главное - моя мать обрела чувство собственного достоинства, когда звонила домой. Это было наградой, которую я слышал в ее голосе; ее разговоры с бабушкой и дедушкой, хотя и оставались краткими, несли в себе следы того неторопливого тона, который я помнил по их обеденному столу в Чэнду.
История науки часто бывает извилистой, ироничной и суровой. Идеи открываются, теряются и вновь открываются. Парадигмы, которые считались основой для поколений , переворачиваются, иногда в одночасье, часто благодаря наблюдениям такой очевидной простоты, что их не замечают даже самые вдумчивые светила в этой области, создавая условия для того, чтобы кто-то посторонний все изменил. Но именно этот неровный ритм, в равной степени склонный к гармонии и диссонансу, делает погоню столь драматичной.
Как ни странно, озарение, которое объяснило бы, почему перцептрон так и не оправдал возложенных на него надежд, и как его преемники могли бы это сделать, произошло как раз в то время, когда Розенблатт разрабатывал его, но исследователями в другой области. В 1959 году нейрофизиологи Дэвид Хьюбел и Торстен Визель провели в Гарварде эксперимент, который позволил заглянуть в мозг млекопитающих - в частности, в зрительную кору кошки. Проецируя рисунки основных фигур на стену в темной комнате, исследователи могли контролировать, что именно видит кошка - линии, промежутки и другие простые детали, - и внимательно изучать, как в ответ на это срабатывают ее нейроны.
Хьюбел и Визель прозрели, что восприятие происходит не в одном слое нейронов, а во многих, организованных в иерархию, которая начинается с распознавания поверхностных деталей и заканчивается сложным, высокоуровневым осознанием. Например, первые слои нейронов могут замечать мелкие визуальные особенности, такие как края, ориентированные под определенным углом, отчетливая текстура или всплеск цвета, причем каждый из них сосредоточен на узкой области общей сцены, известной как "рецептивное поле". Сами по себе эти проблески мало что значат. Но когда они переходят на следующий слой, то интегрируются в более сложные формы и особенности, охватывая все более широкие рецептивные поля, как кусочки паззла, соединяющиеся вместе, чтобы открыть более крупные фрагменты картины.
В конце концов, эти постепенно интегрируемые детали передаются в последние слои, и тогда мы воспринимаем такие значимые вещи, как лица, предметы, местоположение и т. д. А поскольку сетевая архитектура мозга позволяет этим мириадам этапов разворачиваться одновременно, параллельно, наш опыт - это непрерывное, яркое осознание. Работа Хьюбела и Визеля изменила наше представление о сенсорном восприятии и принесла дуэту Нобелевскую премию в 1981 году.
Хотя открытие Хьюбела и Визеля, казалось бы, специально создано для тех, кто только начинал осваивать искусственный интеллект и искал образец для подражания, ему потребовались годы, чтобы добраться до этого мира - в это время жизнь Розенблатта оборвется в результате несчастного случая на лодке в возрасте сорока трех лет. Но его появление в 1980 году стало преобразующим. Кунихико Фукусима, японский исследователь, работавший в Научно-исследовательской лаборатории телерадиовещания NHK в Токио, разработал алгоритм, состоящий из нескольких перцептронов, теперь реализованных в программном обеспечении и объединенных в иерархию. Поскольку каждый слой был чувствителен к чуть более сложным паттернам, чем тот, что находился под ним, алгоритм в целом мог распознавать множество уровней деталей, а также взаимосвязи между ними.
Результат, который он назвал "неокогнитроном", был особенно устойчив и терпим к отклонениям в исходных данных, что позволило ему достичь прорывных результатов в точной интерпретации почерка - особенно сложной проблемы из-за его крайней нерегулярности и разнообразия стилей.
Однако, как это часто бывает в науке, успех неокогнитрона лишь выявил новое препятствие. Хотя алгоритм был мощным и универсальным, его архитектура была настолько сложной, что его нельзя было практически обучить с помощью методов, разработанных для его более простых предшественников, у которых не было плотно связанных внутренних слоев неокогнитрона. Прогресс снова застопорился, пока всего несколько лет спустя не появился следующий кусочек головоломки машинного обучения.
В 1986 году небольшая группа исследователей под руководством профессора Калифорнийского университета в Сан-Диего Дэвида Э. Румельхарта опубликовала в научном журнале Nature письмо, в котором представила методику, позволяющую алгоритмам, подобным неокогнитрону, эффективно обучаться. Они назвали ее "обратным распространением", по имени ее определяющей особенности: каскадный эффект, при котором каждый случай обучения - в частности, степень правильности или неправильности реакции сети на заданный стимул - изменяется от одного конца к другому, слой за слоем.
Однако по-настоящему глубокое значение для обратного распространения информации имели изменения, которые происходили в структуре сети с течением времени. По мере того как сеть подвергалась воздействию все большего количества примеров, таких как коллекция фотографий или звуковых сигналов, связи между ее нейронами изменялись под воздействием увиденного и несли на себе отпечатки все более детального характера. Подобно стенам каньона, вырезанным веками текущей реки, сеть стала представлять особенности, которые ее обучали распознавать. После долгих лет борьбы нейронные сети вдруг стали обучаться в невиданных ранее масштабах и с беспрецедентной точностью, предвещая настоящий переломный момент.
Хотя Румельхарт был ведущим исследователем, именно Джефф Хинтон, один из двух его соавторов, стал фигурой, наиболее ассоциирующейся с обратным распространением. Хинтон, в то время профессор Университета Карнеги-Меллон, с ранних лет был очарован загадкой интеллекта и посвятил свою карьеру поиску новых методов его воспроизведения. Он неустанно работал, изучая множество новых подходов к машинному обучению и внося огромный вклад в период, который стал ранним ренессансом для этой области. Это было время постоянно растущих сетей, содержащих все больше слоев и сложно связанных между собой нейронов, обученных с помощью все более совершенных методов. Наконец, Ян ЛеКун, один из первых студентов Хинтона, знаменито применил все это к впечатляющей практической задаче: чтению рукописных почтовых индексов. Менее чем за десять лет машинное обучение превратилось из неосуществимой мечты в триумф в реальном мире.
Мой отец изучал все вокруг, а я - его. На его лице было выражение удивления, которое, должно быть, казалось неуместным - непропорциональное проявление энтузиазма, учитывая наше окружение. Это выражение было мне знакомо еще со времен наших первых совместных вылазок в дикую природу, но даже я был удивлен, увидев его в таком месте. Это был воскресный день, и мы уже несколько часов как отправились в поездку, посвященную любимому занятию моего отца с момента приезда в эту страну - гаражным распродажам.
Каждые выходные мы проезжали мили и мили в поисках чужого подъезда или лужайки перед домом, и часто за одну поездку попадались сразу несколько. Тот факт, что мы всегда приезжали к одной и той же сцене, его, похоже, не беспокоил. Стопки устаревших журналов и книг в мягких обложках десятилетней давности, обложки выцветшие и помятые. Колонки Hi-Fi с матерчатыми решетками. Детские роликовые коньки, недавно переставшие быть роликовыми. Старинные настольные игры. Экшн-фигурки. Использованные чемоданы. Потертые, но еще вполне пригодные кастрюли и сковородки. Кемпинговое снаряжение, давно вышедшее из моды. Картонные коробки с картриджами для игр Atari. Видеомагнитофоны и стопки фильмов на VHS. Тренажеры. Для моего отца это была новая разновидность дикой природы, и она требовала, чтобы ее исследовали.
Гаражные распродажи были также одним из немногих мест, где я видел, как мой отец использовал свои почти несуществующие знания английского, поскольку он достаточно хорошо владел языком, чтобы совершить покупку и, в некоторых случаях, даже немного поторговаться. Я был рад, что у него есть возможность участвовать в этом, но я знал, что его трудности с английским - это нечто большее, чем просто практическая неудача. Разговор был для него искусством, и он гордился своим мастерством; он любил китайскую игру слов задолго до того дня, когда назвал меня, и часто использовал ее как способ выражения юмора и привязанности. Зная отцовский ум, я особенно тяжело переживал, когда он ограничивался такими простыми словами. Но его волнение было заразительным, и за то время, что ему потребовалось, чтобы перейти к другому изображению на карточном столе, я забыл обо всем, кроме того, как он выглядел довольным.
Особенно забавной была его одержимость всем, что имело итальянское происхождение, особенно кожаными изделиями. При его знании английского языка трудно было отличить итальянское название бренда от любого другого, но у него был ястребиный глаз, чтобы заметить три манящих слова: MADE IN ITALY. Это добавляло элементы поиска сокровищ в бесцельную погоню, и его глаза загорались от вида подержанных вещей, которые зачастую стоили меньше, чем деньги на бензин, потраченные на дорогу, просто из-за их связи со средиземноморской страной, которую он никогда не посещал. Но у меня были свои навязчивые идеи, и я не осуждал его.
Это был настоящий талант моего отца - не инженерный, не ремонт фотоаппаратов и даже не каламбуры. Он обладал виртуозным умением находить счастье, которое ждет своего часа в любой ситуации, какой бы обыденной она ни была. Мы были здесь, подстегнутые идеологией путешествовать по миру, погрузились в нищету и теперь сталкиваемся с ежедневной борьбой за выживание. Но, глядя на него, рассматривающего лыжные очки или кофеварку какой-нибудь семьи с таким чистым удовлетворением, что я и сам чувствовал его, почти забывая обо всем остальном.
Я даже почувствовал что-то вроде скрытого интеллектуального путешествия. Как и дома, он стремился понять окружающую обстановку по одной детали за раз, наслаждаясь каждой и добавляя ее в постоянно растущую базу данных мелочей, которые он хранил в глубине своего сознания. И хотя выгодные покупки могли быть жизненно важной частью нашего семейного выживания, я быстро поняла, что не только экономия денег была мотивом этих походов. Он как будто хотел составить каталог мира - не по формальным признакам и даже не по какой-то определенной причине, а просто потому, что находил в этом удовольствие.
Будучи иммигрантом, легко почувствовать, что все его проблемы вызваны вторжением внешнего мира. Но, как это было в Китае и как это происходит практически с любой семьей в любой точке Земли, наши самые большие проблемы часто возникали изнутри.
Больше всего я беспокоился за маму, которая, казалось, ухудшалась на глазах. Какое бы недомогание ни постигло ее в последние годы жизни в Китае, оно усугубилось здесь, в Америке, несомненно, усугубленное давлением ее новой жизни. Каким бы утомительным ни был день, проведенный за кассой, домой она возвращалась в тумане усталости, гораздо более тяжелой, чем могла объяснить ее смена.
Затем, когда казалось, что жизнь уже не может быть сложнее, мой отец потерял работу - хотя, наверное, правильнее было бы сказать, что его уволили. Я никогда не слышал полной истории, но смог предположить, что у него возникли разногласия с владельцем магазина фотоаппаратов, которые переросли в крики и, наконец, в предложение уйти и никогда не возвращаться. Подробности, конечно, не имели значения; для семьи, едва сводившей концы с концами, это был экзистенциальный вопрос.
"На какой странице это было? Проблема, о которой вы только что говорили".
"Страница 134. Рядом с желтой коробкой, в самом низу".
"А, теперь я понял. Спасибо."
Я учился с тремя другими студентами, изучающими английский как второй язык - "ESL", как нас обычно называли, - девочкой из Тайваня, мальчиком из Северного Китая и мальчиком из Южной Кореи. В какой-то степени это было облегчением - сидеть с группой сверстников, с которыми я мог общаться лучше, чем с кем-либо еще, но трудно было не чувствовать, что мы были новинкой, выставленной на обозрение остальным студентам в библиотеке, особенно когда проскальзывало предложение или два на одном из наших родных языков.
Прозвенел звонок. Мы затолкали свои бумаги и книги в рюкзаки, закинули их за плечи и направились к выходу, когда толпа втиснулась в двойную дверь. Это была обычная толпа спешащих учеников, плечо к плечу, локоть к локтю, но в тот день была перейдена какая-то невидимая черта. Один из ESL-мальчиков нечаянно вступил в малейший физический контакт с американским студентом - наступил на ногу, поцарапал молнию рюкзака или сделал что-то еще, настолько мимолетное, что никто из нас этого не заметил. Но что бы это ни было, это имело значение.
Реакция была безжалостной и мгновенной. За долю секунды ярости мальчика ESL протащили через выход и повалили на пол в коридоре, а поток студентов инстинктивно образовал заслон вокруг суматохи. Затем, еще раз оглянувшись, я заметил, что один агрессор каким-то образом размножился: двое мальчишек выкрикивали оскорбления, не переставая пинаться, а их цель свернулась калачиком, отчаянно пытаясь защитить голову - кровь лилась из его носа и размазывалась по полу.
Мысли приходили слишком быстро, чтобы их можно было классифицировать. Меня охватило чувство сопереживания, настолько сильное, что у меня свело живот, но также беспомощность, которая остановила меня. Я был до смерти напуган - и за мальчика на земле, и, насколько я знал, за себя; возможно, остальные члены учебной группы будут следующими. Я хотел что-то сказать, даже если это будет не более чем односложная мольба о прекращении насилия, но заметил нечто странное: в смятении момента я не знал, какой язык использовать.
Мое чувство беспомощности разделили и родители, когда я вернулся домой в тот вечер, и, возможно, даже в большей степени. Хотя их отвращение было столь же очевидным, как и мое собственное, я чувствовал, что изолированность их жизни здесь только усиливает бессилие, которое мы все ощущали перед лицом такой непосредственной угрозы насилия. Не владея английским языком даже для такого пустяка, как звонок директору школы, они не могли ничего сделать, кроме как жить со страхом, что безопасность их ребенка не может считаться чем-то само собой разумеющимся.
После избиения мы не видели нашего друга несколько недель. Когда он наконец вернулся, после, должно быть, особенно одинокого выздоровления, восстанавливаясь после сломанного носа и сотрясения мозга, сразу стало ясно, что того мальчика, которого мы знали, больше нет. На смену присущим ему жизнерадостности и юмору, проявлявшимся даже в его ломаном английском, пришел настолько замкнутый дух, что он мог бы быть и другим человеком. Каким бы жестоким ни было нападение в тот момент - боль, унижение, простое телесное нарушение - именно эта трансформация казалась наиболее дегуманизирующей: кража чего-то врожденного.
Остальные тоже изменились. Наша некогда сплоченная группа ESL стала еще теснее, ее сближало не столько товарищество, сколько нервный воздух, которым мы теперь дышали. Он пропитал нас. При всех моих трудностях с адаптацией вопрос о физической безопасности никогда не приходил мне в голову. Теперь же я боялась в одиночку выйти в туалет или кафетерий, не говоря уже об образах, вызываемых видом двойных дверей библиотеки.
И все это в то время, когда я начинал сближаться с новым окружением. Хотя я продолжал тяготеть к математике и физике, как ученик Парсиппани, третий предмет неожиданно стал конкурировать за мой интерес: американская история. Чем больше я узнавал, тем больше история основания страны напоминала мне о том, что я больше всего любил в физике. Здесь была еще одна маловероятная группа мыслителей, собравшихся вместе, чтобы предложить миру радикальную идею задолго до своего времени. А в случае с Бенджамином Франклином, который сам был практикующим ученым, сравнение было не просто метафорическим.
Пожалуй, самое главное - я начал понимать, как удивительно дух таких документов, как Билль о правах, перекликается с фразами, которые я слышал от матери в месяцы, предшествовавшие уходу отца в 1989 году. Я начал понимать, что именно из-за этих идеалов мы и затеяли все это.
Я еще глубже погрузился в учебу, отчаянно нуждаясь в каком-то отвлекающем и стимулирующем средстве, чтобы стабилизировать свои мысли. Я торопился восстановить хотя бы часть того уровня знаний, который был у меня в Китае, но язык был барьером, который мешал мне на каждом шагу. Разочарование нарастало, когда я в мучительном темпе выполнял каждое задание, редко доходя до конца предложения без обращения к словарю. Постепенно я восстановил словарный запас знакомых понятий, поскольку такие термины, как "скорость", "ускорение", "угловая", "сила" и "потенциал", открывались мне заново. Но все это давалось нелегко. Каждый вечер, когда я ложился в постель, закончив, наконец, выполнение дневных заданий, на меня наваливалась усталость от рутинной работы, а не от свершений. Для студента ESL каждый урок - это урок английского.
Еще более досадная неудача постигла меня, в частности, при изучении математики, и я вынужден был признать, что язык не может служить оправданием. Снова и снова я обнаруживал, что делаю чисто числовые ошибки - искренне недоумевающие, без видимой закономерности, на которой можно было бы учиться. К счастью, я был не единственным, кто это заметил, и мой учитель попросил меня остаться после уроков, чтобы обсудить эту проблему. Было очевидно, что что-то не так, но даже его моя работа скорее смутила, чем обеспокоила.
"Не возражаете, если я взгляну на ваш калькулятор?" - спросил он. Я положил его на стол и стал наблюдать, как он нажимает на кнопки.
"Ага!" - воскликнул он. "Тангенс! Фей-Фей, это кнопка тангенса! Видите?"
Он поставил свой калькулятор рядом с моим, чтобы продемонстрировать. Конечно, несмотря на одинаковый ввод данных на обоих калькуляторах, моя кнопка TAN выдавала совершенно разные результаты.
"Вы все это время работали со сломанным калькулятором! Приятно слышать, да? Эй, вы не против, если я спрошу, откуда эта штука взялась?"
Внезапно все приобрело смысл. Как только он задал вопрос, я понял, почему ответ имеет значение.
"Гаражная распродажа", - пробормотал я, немного стесняясь и пытаясь вспомнить точный английский термин.
"Ха", - ответил он. У меня сложилось впечатление, что это был не тот ответ, которого он ожидал. "Что ж, мы попробуем подобрать вам машину на время, хорошо?"
Постепенно обретая уверенность в себе, я стал легче ориентироваться в жизни в целом. Мы с родителями продолжали проводить большую часть свободного времени вместе, к лучшему или худшему, бегая по делам, занимаясь уборкой и время от времени собираясь на диване, чтобы посмотреть взятую напрокат кассету с чем-то смутно узнаваемым, например тайваньским ситкомом. Все было далеко не идеально, и моя мать по-прежнему находилась во власти едва заметного, но усугубляющегося недуга, который мы все еще не понимали, но впервые стабильность показалась нам досягаемой.
По мере того, как тянулись месяцы, у нас появилась новая традиция - посвящать часть выходных исследованию штата. Однажды мы отправились в университетский городок Принстона, расположенный чуть более чем в часе езды к югу. Не имея представления о его истории и происхождении, я был впечатлен его ландшафтом и архитектурой, но не нашел ничего интересного. Так было до тех пор, пока я не наткнулся на бронзовый бюст со знакомым лицом. Я тут же остановился. Казалось, мир вокруг меня исчез, когда я узнал того, на кого смотрел. Затаив дыхание, я прочитал надпись, выбитую на высоком мраморном постаменте:
Альберт Эйнштейн родился в Ульме, Германия, 14 марта 1879 года, и стал жителем Принстона в 1933 году, проживая на Мерсер-стрит до своей смерти в 1955 году.
Прежде чем стать профессором Института перспективных исследований, Эйнштейн уже успел прославиться благодаря своей Специальной теории относительности 1905 года и Общей теории относительности 1915-1916 годов, которые объясняли фундаментальные законы Вселенной. Его имя стало синонимом гениальности.
Нобелевский лауреат по физике, философ, гуманист, педагог и иммигрант, Альберт Эйнштейн оставил неизгладимый след в мире и выразил огромную признательность Принстону.
Я практически дрожал от каждого слова, как будто меня лихорадило. Я перечитал надпись, потом еще раз. Это было внезапное напоминание о том, о чем я забыл, проведя большую часть своей жизни, зацикленной на выживании: о физике. Моя страсть к этому предмету потеряла свою окраску, даже когда я изучал его в школе, превратившись в одну из бесчисленных галочек, которые нужно было поставить, чтобы пережить каждый новый день. Но, оказавшись лицом к лицу с памятником моему величайшему герою, я почувствовал, как она возвращается.
Я подумал о доме Астор в Шанхае и о том проблеске оптимизма, который я почувствовал перед посадкой на самолет, отделявший меня на тысячи миль от всего, что мне было дорого. Может быть, я был прав. Может, все это было добрым предзнаменованием, просто отсроченным. Возможно, любопытство, которое я испытывал с детства, было подавлено новым окружением, но оно не исчезло.
Мне снова было за чем гоняться.
"Знаете, в этом классе много умных детей".
Мистер Сабелла имел репутацию сурового человека, что сразу же проявилось его высоком росте и отрывистом тоне, но я не ожидал такой реакции, стоя на краю его стола. Мое знание английского языка все еще оставляло желать лучшего, но я мог сказать, что меня списывают, и, похоже, довольно грубо.
Мой младший школьный год был также моим вторым годом в Америке, и его появление сопровождалось новой энергией, направленной на то, чтобы показать себя в математике и физике. Это был естественный инстинкт; оценки - хорошо известная цель для иммигрантов, отчаянно пытающихся обеспечить себе хоть какую-то надежду на достойное будущее. Но для меня то, что начиналось как способ реабилитации моей самооценки, быстро превратилось в чрезмерную коррекцию. Нестабильность, которая лежала в основе моей жизни вне школы, превращала простую цель - успех в учебе - в навязчивую идею.
Я только что сдал свой первый в этом году тест по математике, и хотя я сохранил некоторую уверенность в своей способности решать чисто числовую часть, там были еще и задачи на слова, и я не был так уверен в своей интерпретации текста. Я почувствовал, как кровь запульсировала в ушах, когда бумаги были переданы обратно. Перевернув свою, я затаил дыхание, надеясь, что хотя бы не превысил 90-процентный порог, позволяющий получить пять с минусом. На мгновение я уставилась на оценку, прежде чем опуститься на свое место. 89.4.
Разочарованный, я занял свое место среди учеников, столпившихся вокруг стола мистера Сабеллы после уроков. Я не искал поблажек - даже тогда я понимал, что округление оценки ради своего эго ничего не изменит, - но я надеялся, что существует возможность получить дополнительный кредит. Порог между "А" и всеми остальными оценками приобрел для меня религиозную серьезность, и я просто хотел получить шанс перешагнуть его. К моему несчастью, мистер Сабелла в тот день был не в настроении давать поблажки.
Я вышел из комнаты недовольным, но моя интерпретация смягчилась, когда я прокручивал его слова в голове в течение дня. В то время как учителя в Чэнду, казалось, хотели, чтобы я просто слился с толпой, я начал чувствовать, что мистер Сабелла бросает мне вызов по-другому. Он хотел, чтобы я выделился. Никто тебе ничего не должен, - казалось, говорил он . Если ты так сильно хочешь получить пятерку, то в следующий раз можешь потрудиться еще больше. Не могу сказать, что я был готов к подобной мудрости, но мне пришлось нехотя признать, что в этом, вероятно, что-то есть.
Мистер Сабелла не был обычным учителем. У него была самая высокая степень на факультете, благодаря чему он занимал отдельный кабинет и носил титул главного преподавателя математики. И он был настоящим знатоком этой дисциплины, обладая обширной коллекцией учебников и справочников, которая создавала радугу из разноцветных корешков, выходящих на каждую стену. Как и многие его ученики, я начал посещать его кабинет после уроков, задавая вопросы и получая фору в выполнении домашнего задания. Вскоре это превратилось в ежедневную привычку.
Неофициально названный "Математической лабораторией", кабинет стал для него убежищем. Когда дни превращались в недели, а недели - в месяцы, его репетиторство помогало компенсировать препятствия, связанные с необходимостью одновременно заниматься математикой и расшифровывать новый язык. А поскольку нападение в библиотеке все еще иногда всплывало в моей голове, это было место, где я действительно чувствовал себя в безопасности. Кроме того, это был шанс заново открыть для себя радость общения - роскошь, которой так не хватало ботаническому подростку-иммигранту.
По иронии судьбы, будучи студентом ESL, мне было легче говорить. Мне нужно было объяснить так много слов и англоязычных понятий, что отдельные вопросы превратились в непрерывный диалог. Чем больше мы разговаривали, тем больше я понимала, что он совсем не похож на учителя, который, как я слышала, пренебрежительно отзывался об интеллектуальных способностях девочек в Китае, или на обескураженного босса ресторана, который просто высмеял мою любовь к чтению. Он мог быть резким и грубым, но он никогда не списывал меня со счетов, как это делали другие. Он бросал мне вызов, и это работало.
У нас было гораздо больше общего, чем любовь к цифрам. Однажды, выходя из его класса, я задал, как мне показалось, простой вопрос:
"Мистер Сабелла, не могли бы вы порекомендовать мне несколько книг?"
"Вы имеете в виду учебники по математике?"
"Нет, любой. Чтение помогает мне в изучении английского".
Видно было, что просьба пришлась ему по душе. Мистер Сабелла был из тех, кому есть что сказать, когда ему дают зеленый свет. Он на мгновение задумался, а затем улыбнулся.
"Вы знаете, кто такой Артур Кларк? Это один из моих любимых авторов научной фантастики. Думаю, тебе он тоже может понравиться".
"Ах, научная фантастика! Да! Я также люблю... эээ..."
Я попытался произнести имя автора, которым восхищался. Я знал, что получившаяся мешанина англосаксонских слогов - что-то вроде "Ров Ванна" - не передаст того, что я имел в виду.
"Э-э, Роов...?" - спросил он, наклонив голову и нахмурив брови, но вежливо пытаясь понять, к чему я клоню.
"Вы знаете книгу о тысячах километров? Под океаном".
Мистер Сабелла на мгновение задумался, а затем, казалось, остановился, когда его осенило.
"Фей-Фей, вы имеете в виду Жюля Верна?"
"Да! Да! Юх-лес... э-э... Верн-а", - неуклюже повторила я, смеясь. "Я не могу произнести его имя, но я обожаю его книги!"
Его глаза загорелись. Как я узнал позже, мистер Сабелла был пожизненным любителем научной фантастики, в частности Жюля Верна.
"Знаете ли вы других западных авторов?"
"Да, много! Я люблю Марка... э-э, Тах-вейна, Джека-а Лондона, о, и Хеминга, и Диккенса, и..." По какой-то причине мне лучше удавалось произносить эти имена.
"Подождите, подождите, подождите - вы хотите сказать, что уже прочитали все это?"
"Не на английском. Китайские переводы. Моя мама поделилась со мной этими книгами в Китае".
Казалось, он был застигнут врасплох, а затем упал обратно в кресло, хихикая от чистого, ошеломленного восторга. Думаю, это был первый момент, когда американец увидел во мне нечто большее, чем китайскоговорящего иммигранта. Наши разговоры становились все более обширными и менее формальными. Он не замечал моей национальности, моих языковых трудностей и даже моего потенциала как студента, а видел ребенка, одинокого и пытающегося вписаться в общество, но стремящегося к самовыражению. Со временем я перестала обращать внимание на его статус учителя и увидела неожиданного друга.
В последующие месяцы визиты в кабинет мистера Сабеллы стали центральным событием моего дня. У него всегда было готово что-то интересное для обсуждения, он продолжал делиться предложениями по книгам - я согласился на изучение Кларка, хотя язык по-прежнему казался мне трудным, - и даже начал просить меня присылать свои собственные названия. По мере того как расширялось мое чтение, расширялось и его; по моей рекомендации он прочитал китайскую классику, такую как "Сон в красной палате", "Романс о трех царствах" и "Путешествие на Запад". Но все это не отвлекало меня от учебы. Наоборот, помогая мне мыслить более целостно, он напомнил мне, что в учебе можно найти радость. Он вернул меня на путь полноценного студента. Постепенно мои оценки стали приходить сами собой.
Я был не единственным студентом, который приходил в математическую лабораторию за помощью после занятий, но вскоре я стал ее самым частым посетителем, и мистер Сабелла, похоже, уважал мой аппетит к учебе. Кроме того, я оценил его терпение: завоевать доверие иммигранта - задача не из легких, но его преданность делу покорила меня. Неделя за неделей лекции становились все более абстрактными, а задачи все более сложными - касательные векторы, длина дуги, частные производные, правило цепочки, - но я чувствовал свободу довериться ему так, как никогда не думал, что это возможно с американцем. Он был первым человеком, которому я открылась о финансовых трудностях моей семьи или о подростковом раздражении на родителей. Со временем он, казалось, естественным образом вжился в роль учителя, советника и друга. Это была отдушина, без которой я слишком долго жил.
Во многом благодаря ему в моих отношениях с обоими родителями появился недостающий элемент. Моя мать всегда вдохновляла меня, но она не разделяла моих интересов, когда дело касалось математики и физики, а проблемы, связанные с ухудшением ее здоровья, с годами осложнили нашу связь. И хотя влияние отца было ближе всего к моему сердцу - он первым поощрял мое любопытство к миру природы и знакомство с физикой, - мне пришлось признать, что я уже давно перерос его пример. Мистер Сабелла увидел во мне нечто такое, чего не видел никто другой, - потенциал, который я сам еще не осознавал, - и обладал достаточным опытом, чтобы помочь мне его развить.
Интересно, что мое присутствие произвело на него такой же обезоруживающий эффект, и я начал узнавать о нем все больше и больше. Я с удивлением обнаружил, что для человека, который, казалось, так комфортно чувствует себя в своей шкуре и так хорошо устроился в американском порядке вещей, мистер Сабелла вырос без того, что я всегда считал само собой разумеющимся: без поддержки семьи. Ребенок итальянских иммигрантов, которые высмеивали его склонность к книгам и любовь к научной фантастике, он чувствовал себя изгоем даже среди своих братьев и сестер. Со временем это подтолкнуло его к поиску убежища в своих мыслях, все дальше и дальше уходя в уединенный мир своего интеллекта. Мы были похожи, хотя и больше по духу, чем по деталям.
Как и остальные мои сверстники, я провел свой выпускной год, поглощенный мыслями об окончании школы, хотя мои взгляды были направлены скорее на государственные школы и муниципальные колледжи, чем на что-то близкое к Лиге плюща. Но была одна школа высшего уровня, о которой я не мог перестать думать: Принстон. Судьба привела меня в Нью-Джерси, в часе езды от места, которое Эйнштейн называл домом, и моя однодневная поездка в университетский городок до сих пор часто всплывает в моей памяти. Как бы глупо ни было представлять, что та же семья, которая выживала на гаражных распродажах и сломанных калькуляторах, вдруг может оплачивать обучение в Лиге плюща, я не смог удержаться от подачи заявления, каким бы символическим ни был этот жест. Даже это казалось особенным.
Однако, когда ответ пришел особенно прохладным декабрьским днем, оказалось, что деньги не станут для меня препятствием к посещению. Я зашел за почтой после школы, копаясь в куче грязного снега, который почти похоронил почтовый ящик, когда я остановился и резко вдохнул. Заглянув внутрь, я сразу же узнал эмблему на конверте, лежавшем на самом верху стопки. Оранжево-черный щит. Принстон. Я знала, чего ожидать: письма о приеме в колледж рассылались по почте в толстых, тяжелых пакетах, наполненных ознакомительными материалами и последующими инструкциями для поступающих. Было ясно, что конверт в моем почтовом ящике был другого рода.
Мне не нужно было читать его, чтобы знать, каким было их решение, но я решил закрыть эту главу раз и навсегда. Я бесцеремонно вскрыл конверт. Первое слово, которое бросилось мне в глаза, было "Да!", напечатанное жирным шрифтом. Пришлось еще немного посканировать, чтобы понять смысл прочитанного; оказалось, что моя заявка была включена в цикл раннего приема, во время которого все ответы отправляются в тонких конвертах. Если я все правильно поняла - а я далеко не была уверена в этом, - то я поступила.
На этом сюрпризы не закончились. К письму также прилагался документ под названием "Финансовая помощь", написанный с таким уровнем юридических подробностей, к которому мои навыки чтения на ESL были не совсем готовы. На следующий день я взяла письмо с собой в школу и показала его мистеру Сабелле... который, похоже, тоже ничего не понял. Он сделал паузу, прищурившись и пристально вглядываясь в страницу. Я наблюдал, как менялось выражение его лица по мере того, как он читал дальше, пока он наконец не поднял глаза, вздохнул и спросил, можно ли ему немного подождать.
"Мне кажется, я знаю, что это значит, - сказал он, - но я хочу быть уверенным".
Я была ошеломлена. Как могло случиться, что он был в таком же замешательстве, как и я?
Мистер Сабелла предложил отнести его директору, чтобы тот высказал свое мнение. Как раз в этот момент письмо, похоже, произвело на него тот же эффект, по крайней мере поначалу. Он отреагировал таким же недоуменным взглядом, а затем, опустившись на свое место, устремил взгляд вдаль, не обращая внимания ни на кого из нас. Затем, после минутного молчания, он объяснил, что меня действительно приняли, но это еще не все. Судя по всему, к моему приему прилагалось нечто дополнительное: почти полная стипендия.
Пройдут годы, прежде чем серьезность этого момента полностью осознается мной и даже моими родителями. Но, несмотря на то, что моя мать, узнав эту новость, держалась спокойно, я понимал, как много это для нее значит. Каждая веха ее жизни была напоминанием о том, что она находится по ту сторону разделения, преодолеть которое у нее не было никакой надежды, и десятилетиями заставляла ее притворяться уверенной в себе, которую, как я знал, она никогда по-настоящему не чувствовала. Теперь, впервые, может быть, за все время, у нее появились основания полагать, что в этой истории может быть что-то большее. Для нее, после всего, во что она играла, это было облегчением, которое я вряд ли когда-нибудь смогу оценить в полной мере.
В последние месяцы выпускного класса я, пожалуй, впервые почувствовал хоть что-то похожее на уверенность в себе с тех пор, как приехал в Америку. Наставничество мистера Сабеллы помогло мне вновь обрести чувство собственного достоинства и напомнило, что дружба и доверие возможны и для чужаков. Я даже познакомился с его женой, Джин. Они оба были поразительно высокими и преподавали математику в средней школе, но если он был замкнутым и задумчивым, то она была общительной и радостно разговорчивой. Очевидно, он стал регулярно вспоминать наши разговоры после уроков дома, что побудило ее пригласить меня к ним на ужин, когда год подошел к концу. Это был мой первый взгляд на семейную жизнь в пригородной Америке.
В интеллектуальном плане я оставался таким же приверженцем математики и физики, как и прежде, - в конце концов, они были моей первой страстью и вторым необходимым условием для поступления в колледж. Но после трех лет круглосуточной работы над школой, работой и борьбы с английским, которую я только начал преодолевать, я впервые, возможно, за всю свою жизнь, почувствовал, что сбавляю обороты. Это был горько-сладкий мир, момент долгожданного спокойствия, но вместе с ним пришло тревожное осознание того, что я не могу быть протеже мистера Сабеллы вечно. Я задавался вопросом, увижу ли я его когда-нибудь снова, когда закончу школу.
Словно зная, что эта мысль пришла мне в голову, он подошел ко мне однажды, нехарактерно робея. Я редко видел его со стороны: он не нервничал внешне, но был необычно многословен, как будто знал, что хочет сказать, но не мог заставить себя вымолвить слова. Ему было просто любопытно - ну, знаете, если это не слишком важно или что-то в этом роде, - может быть, я захочу поддерживать связь с ним и его семьей после окончания учебного года?
Я не могла удержаться от смеха. На этот вопрос трудно было ответить небрежно. Он явно не понимал, что стал моим самым близким, глубоким и, полагаю, единственным американским другом, а Сабеллы уже чувствовали себя моей американской семьей. Вопрос заключался не в том, хочу ли я поддерживать связь. Вопрос заключался в том, как я смогу выжить в этой стране без его присутствия в моей жизни.
Потоки ветра шипели между ветвями, вырывая шепот согласных из хрупких листьев. Бледные цементные дорожки разрезали зеленые лужайки на многоугольные фрагменты. Стены из коричневого кирпича молча наблюдали за происходящим, на их поверхностях виднелись следы многовековой истории. А над всем этим было такое чистое небо, что порой мне даже трудно было поверить, что оно настоящее. В такие осенние дни, как этот, Принстон казался мне сном. Мне приходилось напоминать себе - иногда неоднократно, - что я не просто гость в этом месте.
Я провел идиллическое детство в среднем классе Китая, юность - в американской бедности, выучил второй язык - более или менее, во всяком случае, - и, получив недавно грин-карту, сделал шаг к гражданству. В то же время я жил в иммигрантской общине, полной ярких, трудолюбивых людей, которые никогда не поднимались на ступеньку выше по лестнице экономического благосостояния. И мне пришлось беспомощно наблюдать за тем, как одного из моих сокурсников избивали до потери сознания за то, что он не вписывался в общество - зрелище, которое я так и не смог разглядеть.
Это были мрачные моменты, но они заставили меня еще больше оценить то богатство человечности, которое я обнаружил на этом пути. Община, которая предоставила семье иммигрантов место, пусть и скромное, чтобы построить свою жизнь. Учителя, которые поддерживали студентку, едва говорившую на английском, один из которых сделал ее борьбу своим личным приоритетом. Школа Лиги плюща, которая предложила ей образование. И страна, которая, хотя и казалась чужой, начинала казаться знакомой. Даже мои языковые навыки, хотя они все еще оставались на высоте, изменились. У меня снова появился голос. Он был неровным, но он был моим. Если я и посвящу свою жизнь науке, то в какой бы форме это ни происходило, то только по милости людей, которых я встретил в свои самые низкие и запутанные дни. Все чаще я чувствовал то, чего не испытывал уже давно: Я был благодарен.
Какой бы ни была история моей семьи в итоге, она еще не была написана. Мы все еще были бедны, мы все еще были аутсайдерами, и ничто в нашем будущем не было определенным. Но мы больше не были одиноки.
Глава 4. Познание разума
В лаборатории было совершенно темно, и все взгляды были прикованы к светящемуся шестнадцатисекундному черно-белому видеоклипу, проецируемому на стену. Большинство этих глаз были человеческими, но два из них - два самых важных - принадлежали анестезированной кошке, лежащей на столе перед нами, и массив электродов деликатно прощупывал ее мозг. Завершала сцену паутина проводов, тускло освещенный клубок металлических полосок, соединяющих электроды с усилителем, который преобразовывал всплески активности в зрительной коре кошки - части мозга, отвечающей за зрение, - в аудиосигнал. По мере того, как видео продолжало воспроизводиться снова и снова для своей кошачьей аудитории, из пары громкоговорителей доносились потрескивающие звуки, наполняя комнату нестройной звуковой текстурой.
Что видела кошка, то слышали мы.
Шел 1997 год, и хотя я пришел в лабораторию, будучи студентом физического факультета - точнее, второкурсником, - я чувствовал, как что-то меняется во мне по мере того, как разворачивался эксперимент. Я оказался лицом к лицу с тайной, которая казалась больше, чем сам космос, но при этом бесконечно более хрупкой. Всего через несколько лет она поглотит меня целиком.
"Ну как? Как жизнь студента колледжа?"
Это был мой первый звонок мистеру Сабелле с момента поступления в Принстон.
"С чего бы мне начать? Кампус похож на что-то из сна, в кафетерии больше вариантов еды, чем я когда-либо видела в своей жизни, и - о! о! - у меня есть соседка по комнате! Но, правда, вы не поверите, что сегодня подали на обед".
"Значит, ваши первые впечатления почти все... связаны с едой?" Он рассмеялся. "А как насчет общежития?"
"Забавно, но многие жаловались на то, что комнаты для первокурсников маленькие. Честно говоря, моя комната на пару квадратных футов больше, чем наша квартира в Парсиппани".
Я прибыл в мир, который едва ли казался реальным. В течение, наверное, двадцати минут мистер Сабелла терпеливо слушал, как я рассказывал о многочисленных чудесах Лиги плюща - по крайней мере, о тех, с которыми я познакомился за первые пять дней - от подлинной роскоши вроде обширной художественной коллекции кампуса до удобств, способных произвести впечатление на тех из нас, кто учится на милость финансовой помощи, вроде того, что в наших общежитиях были установлены индивидуальные телефоны и почтовые ящики.
Кроме того, здесь царило научное волшебство. Когда я шел на свой самый первый семинар по биологии, я проходил мимо двери в лабораторию со стеклянным стеклом, которое можно было принять за окно в мои дневные сны: исследователи в защитных очках и белых халатах, ассистенты, переправляющие образцы к оборудованию, настолько сложному, что оно выглядело как что-то из фильма, и стены, увешанные плакатами с кратким изложением результатов и выводов.
Здесь было так много интересного, но именно многочисленные библиотеки кампуса по-настоящему захватили мое сердце. Флагманская библиотека Файерстоун возвышалась над всеми, как по росту, так и по духу, обладая масштабом и красотой, в которые просто невозможно поверить. Но именно библиотека математики и физики, расположенная на цокольном этаже, притягивала меня чаще всего. То, чего ей не хватало в архитектурном величии, она с лихвой компенсировала научными изысками. Начиная со студентов, занимающихся круглосуточно, и заканчивая впечатляющей коллекцией текстов, я понимал, что нахожусь в присутствии чего-то трансцендентного. Это был дом, причем мгновенно.
Принстон стал для меня первым глотком по-настоящему свежего воздуха с тех пор, как я приехал в Америку, хотя втягивал я его постепенно. Будучи иммигрантом, я не мог избавиться от ощущения, что от меня ждут - даже обязывают - рассматривать мою стипендию как экономический спасательный круг: вход в прибыльную область, такую как медицина, финансы или инженерия, и, таким образом, спасение от жизни на задворках общества. С логикой спорить было невозможно. Возможность бескомпромиссно обеспечивать своих родителей было трудно отбросить.
В противовес этому хору прагматизма внутри меня звучал голос, не громче шепота, но неутомимый, умолявший меня побороть искру любопытства, которую я чувствовал с детства, изучая физику в школе, возможно, самой главной в ее современном наследии. Это был чисто эмоциональный призыв, непрактичный по своей сути, но от его влияния было не уйти. Независимо от того, что может ждать меня за пределами следующих четырех лет, я не мог представить, что проведу их как-то иначе.
Мой внутренний голос был не единственным источником уверенности. Несмотря на почти убогую жизнь моей матери в Америке и рутинную работу, которая, казалось, занимала все ее свободное время с момента нашего приезда, она оставалась тверда в том, что мою страсть к науке нельзя игнорировать. Годы лишений не изменили ее. Она была все той же невоспетым интеллектуалом, который в детстве поощрял меня читать классику, скромным, но непоколебимым, даже в трясине неизбежной, как казалось, бедности. Мой отец, в свою очередь, согласился без колебаний. Это была поддержка, которая не имела смысла ни для кого, кроме нас, - конечно, не для друзей, которых мы завели в общине иммигрантов Парсиппани и которые рассматривали мое решение как пустой лотерейный билет, - но этого было достаточно.
Если бы я нуждался в дополнительной поддержке, то нашел бы ее в окружающей обстановке, особенно когда сделал первые шаги в лекционный зал по физике. Он был просторным, с впечатляюще высоким потолком, поддерживаемым мягко изогнутыми стропилами. Скамьи из твердых пород дерева спускались от моего места в дверном проеме к месту, где, как на сцене, ожидающей своего исполнителя, вскоре должен был стоять профессор. Стену покрывали доски, намного больше тех, что я видел в школе, все еще измазанные призраками уравнений предыдущих лекций. И на все это смотрели окна, освещавшие комнату бледными колоннами естественного света.
Сердце колотилось в ритме, примерно вдвое превышающем скорость моих шагов, пока я пробиралась к свободному месту. Куда бы я ни посмотрел, я видел студентов, которые, казалось, знали что-то, чего не знал я. Они сидели, стояли и разговаривали так, словно им принадлежало это место. Наконец, как только я нашел место, где можно было сесть, появился профессор. В зале воцарилась тишина.
Добро пожаловать на курс "Физика 105: Продвинутая механика". Это будет сложный курс, но для тех, кто готов потрудиться, он будет еще и познавательным". Профессор выглядел соответствующе: наспех причесанные седые волосы, твидовое пальто, наброшенное на стул, и та уравновешенность, которая бывает только после десятилетий, проведенных за освоением своего ремесла.
"Некоторые студенты, как мне сказали, называют это "механикой смерти", - добавил он с ухмылкой. "Полагаю, это справедливая оценка уровня отсева".
Я откинулся на спинку кресла и сделал неглубокий вдох, испытывая не только тревогу, но и ликование.
"Те из вас, кто интересуется историей, возможно, оценят тот факт, что в этой комнате - Палмер-холле - проходили многие лекции Эйнштейна во время его пребывания здесь. Именно здесь".
Что? Я сел.
"На самом деле, недалеко отсюда находится Институт перспективных исследований, расположенный по адресу Эйнштейн-драйв, 1. Говорят, что это место было выбрано специально для него, поскольку он любил прогуливаться среди окружающих деревьев, размышляя... ну, о тех вопросах, которые требуют такого уединения".
Это было почти слишком. Как будто я и так не была очарована многовековой историей школы и парящей готической архитектурой. Как будто мне нужно было еще одно подтверждение того, что физика - это правильный выбор. Как будто я уже не была влюблена.
Все вокруг, казалось, усиливало мое ощущение очарованности. Запахи страниц учебников, кирпича и свежескошенной травы. То, как преподаватели лениво вышагивали взад-вперед по заполненным залам, небрежно покачивая головой, когда останавливались, чтобы прислониться к столу. Как они носили свои свитера. Как они держали мел. Знания, накопленные в течение жизни, подкрепляли каждое их слово. Их глаза светились, даже когда они читали лекции, которые наверняка давно выучили наизусть. Я всегда считал, что моя страсть определяет меня, но эти люди жили ею до такой степени, что я и представить себе не мог.
Особенно запомнился Эрик Висхаус, профессор, который вел семинар по генетике, знакомящий первокурсников с передовыми достижениями в этой области. Он был экспертом среди экспертов, но именно его тон произвел на меня самое сильное впечатление: его голос был мягким, даже кротким, но вечно взволнованным. И держался он без намека на элитарность: в свободной клетчатой рубашке, с лохматыми волосами и кустистыми усами, больше похожий на плотника, чем на ученого. Это наводило на мысль, что даже самыми сложными идеями нужно делиться, причем любезно, а не хранить секреты. Затем, одним осенним утром, он превзошел самого себя.
"Мне очень неприятно это делать, но я боюсь, что сегодняшняя лекция закончится на тридцать минут раньше, потому что... ну, я думаю, некоторые из вас уже слышали..."
Несколько студентов нервно переглянулись между собой.
"Сегодня утром мне позвонили и сообщили, что Кристиана Нюсляйн-Вольгард, Эдвард Б. Льюис и я... в общем, нам присуждена Нобелевская премия по медицине за этот год".
Коллективный вздох был ощутимым, как и последовавшая за ним тишина.
"Крик одного из студентов нарушил тишину, после чего раздалось несколько хлопков. В одно мгновение аплодисменты разнеслись по комнате и в конце концов достигли рева.
"Расскажите нам, что вы сделали!" - добавил другой голос, еще больше снизив напряжение и вызвав волну смеха по всей комнате.
"Можете быть уверены, я буду учить вас этому в этом семестре!" Визхаус ответил застенчивой улыбкой.
Класс ответил игривым стоном разочарования.
"Ну ладно, хорошо", - согласился он, когда стоны вновь перешли в одобрительные возгласы.
"Все началось с попытки каталогизировать аномальные фенотипы плодовых мушек-дрозофил. Мы искали примеры, связанные с генами, которые вызывают фатальные осложнения. Но мы наткнулись на то, чего не ожидали. На нечто грандиозное. Оказалось, что многие из этих генов экспрессируются и в организме человека и потенциально ответственны за всевозможные заболевания.
"Вы должны понимать, - продолжил он, - это была огромная работа. Мы проверяли тысячи генов, чтобы найти очень, очень маленькое подмножество, которое приводило к врожденным дефектам у плодовых мушек. Не самый удачный карьерный шаг, особенно в те дни. Но что я могу сказать? Легко быть бесстрашным, когда ты молод. Думаю, это принесло свои плоды".
И наконец, был тогда еще никому не известный астрофизик по имени профессор Тайсон - Нил де Грасс Тайсон, каким его позже узнает весь мир. Его эпатажный стиль преподавания был заразителен, что еще больше усиливалось приветливостью, которая стала его визитной карточкой. Раз в неделю он приезжал на поезде из Нью-Йорка, где его недавно назначили директором планетария Хейдена, и его присутствие мгновенно завораживало зал, когда он входил в дверь. Затем он устраивал почти театральное шоу из своего ритуала перед занятиями, чтобы занять как можно больше места: церемониально снимал пиджак, галстук и часы, вынимал бумажник из кармана и клал его на стол, а иногда даже выходил из туфель. Было очевидно, что он не хотел, чтобы хоть один отвлекающий фактор встал между ним и одержимостью астрофизикой, которой он пришел поделиться с нами.
Особенно запомнилась заключительная лекция занятия. Он опустил свет, проецировал ставшую знаменитой фотографию далекой Вселенной, сделанную телескопом Хаббл, и заговорил с нами таким звучным голосом, что это было похоже на зов из глубин космоса.
"Сделайте вдох, все. Просто... позвольте этой фотографии омыть вас". Его слова были тщательно подобраны и мягко произнесены. "Эти крошечные искорки света - не звезды и даже не звездные системы. Это целые галактики. Сотни тысяч. Это масштаб, который наш тщедушный мозг не в состоянии даже обработать. Но благодаря таким инструментам, как "Хаббл", мы - как вид - получаем первые проблески. Вот почему я показываю вам это изображение в последний день нашего путешествия - потому что я не хочу, чтобы вы когда-нибудь забыли это чувство. Оставайтесь любопытными. Оставайтесь смелыми. Будьте всегда готовы задавать невозможные вопросы. Эта спекулярная экспозиция - глубокое поле Хаббла - является свидетельством того, насколько прекрасными могут быть ответы".
Формировались два мира. Это была реальная жизнь, в которой я продолжал беспокоиться о здоровье матери, о нашей финансовой способности и о своем статусе аутсайдера (хотя и все более удачливого). Затем был Принстон. Место, которое я мог описать только как рай для интеллектуалов.
Между ними были мистер Сабелла и Джин. Когда средняя школа осталась позади, я мог относиться к ним так же, как к любым другим друзьям (хотя моя мама придерживалась прозвища для мистера Сабеллы, одновременно ласкового и формального: dà hú zǐ shù xué lǎo shī - "большой бородатый учитель математики"). Будучи единственными взрослыми в моей жизни, которые действительно пережили американский колледж, они стали бесценными доверенными лицами в первые неуклюжие месяцы моей жизни. Мы с мистером Сабеллой поддерживали связь еженедельными телефонными звонками, которые продолжались без исключения, а посещение дома его семьи было желанным отдыхом от новой жизни, которую я любил, но часто находил подавляющей.
Дети Сабеллы быстро росли, старший уже был подростком, и вся семья, похоже, сблизилась из-за общей любви посмеяться над моей рассеянностью; моя склонность забывать перчатки даже в самые холодные дни была любимой, как и моя очевидная неспособность носить одинаковые носки. Но за телефонными звонками, приглашениями на ужин и дурачествами они были моими первыми американскими примерами для подражания. Они были скромными, преданными своему обществу и неизменно добрыми.
Однако моей попытке жить в разных мирах одновременно не суждено было продлиться долго, и они столкнулись еще до того, как я закончила первый курс. Как ни загадочно, но давний недуг моей матери, чем бы он ни был, ухудшался так постоянно и на протяжении многих лет, что теперь это был кризис. Как я вскоре узнаю, это была судьба, которую мои родители предвидели уже давно - возможно, всю мою жизнь, - но не были готовы к ней. Теперь, похоже, у них больше не было выбора. Пришло время рассказать мне.
В подростковом возрасте моя мать перенесла долгую ревматическую лихорадку, которая разрушила ткани сердечных клапанов и привела к хроническому ухудшению состояния сердечно-сосудистой системы в зрелом возрасте. Врачи даже предупредили ее, что рождение ребенка - меня - слишком опасно, чтобы быть целесообразным с медицинской точки зрения. Эта деталь одновременно и согревала, и ранила мое сердце: я и так многим обязана ее духу-отступнику, и было уместно добавить к этому списку и свое существование. Однако теперь тяжесть ее состояния рисковала перерасти из неприятного хронического заболевания в острую и, в конечном счете, смертельную угрозу. Без операции каждый новый день мог стать для нее последним.
"Мне... очень жаль". В тоне мистера Сабеллы прозвучала ранимость, которую я не привыкла слышать.
"Что мы будем делать? Врачи говорят, что ей нужна эта операция, чтобы выжить".
Тишина на линии длилась всего мгновение, но этого хватило, чтобы мое сердце опустилось. Даже у него не было ответов.
"... Хотел бы я знать, Фей-Фей".
Началась паника.
На периферии моего сознания забрезжила картина немыслимого: жизнь без мамы. Эта мысль была настолько мрачной и дезориентирующей, что я не мог ее полностью осознать. Это была чистая, первобытная тяжесть, бесформенная, но ледяная и удушающая. Она зарывалась в яму моего желудка, все глубже и глубже. Это было одиночество, к которому я просто не был готов.
Хуже того - как ни гротескно это признавать, - к нашему горю добавились еще и неловкие практические заботы. Мы думали, что мы так много сэкономили, объединяя наши зарплаты и навязчиво экономя в течение многих лет, но узнали, что расходы на операцию были как минимум на порядок больше, чем содержимое нашего расчетного счета. По мере того как мы пытались понять наши возможности - или их отсутствие, - становилось все яснее и яснее, что одни только расходы на послеоперационные обследования и восстановление, скорее всего, разорят нас.
Видения будущего нашей семьи без мамы поглотили меня. Я вспоминал, как трудно было держаться на плаву даже с ее скромной работой, и насколько ближе к невозможности это было бы без нее. При всей теплоте моего отца, он не был прирожденным кормильцем; он оставался тем же вечным ребенком, каким был всегда, и нуждался в серьезности моей матери в качестве противовеса. И вот я здесь, в Принстоне, изучаю физику. Домино за домино готово было упасть. Я даже не мог представить, на что будет похожа жизнь, когда пыль осядет.
И тут нам повезло. Хотя мистер Сабелла лично не знал, как обойти стоимость операции, через несколько недель эта ситуация всплыла в разговоре с коллегой по факультету - моим школьным учителем рисования, - чей сосед знал о лечебном учреждении под названием Deborah Heart and Lung Center. Дебора не только специализировалась на операциях, в которых нуждалась моя мать, но и предлагала программы, рассчитанные на малообеспеченные семьи. Он даже находился недалеко от Принстона.
Я сразу же взяла трубку, но мой пыл немного поутих из-за того, что я обычно выступала в роли переводчика, на этот раз между администратором и моими родителями. Тем не менее прошло всего несколько мгновений, прежде чем меня осенило нечто удивительное: здешние люди действительно могли помочь. Они могут провести операцию, и, как оказалось, мы подходим для того, чтобы они полностью ее субсидировали. Я горячо поблагодарил их, и рука моя дрожала, когда я снова положил трубку на крючок.
Дата операции совпала с выпускными экзаменами первого семестра, но благодаря Кодексу чести Принстона - системе правил , в соответствии с которыми проводятся все экзамены, - мне удалось договориться о сдаче тестов в клинике Деборы. Я сидела непосредственно за пределами стерильной зоны операционной и переводила во время и после процедуры.
Признаться, было приятно отвлечься на время ожидания. Хотя процедура была минимально инвазивной и избавила нас от страха потерять ее до того, как ее удастся оживить, нам сказали, что от ее результатов зависит весь ее прогноз. Если по каким-то причинам процедура окажется не столь эффективной, как мы надеялись, плана Б не будет. У нас был один шанс на узнаваемое будущее, и он уже начался.
Пока я заканчивал экзамен, а отец расхаживал по коридорам, я размышлял о нашем месте в Америке. В последний год нам так везло, но это лишь прикрывало наше полное отсутствие корней в этой стране. Я задавался вопросом, что ждет нас, когда полоса везения закончится. Пока что мы находились по правую сторону от края пропасти, но тем не менее это был край. И под всем этим скрывалась самая простая и глубокая правда: я просто не был готов попрощаться с мамой. Я жалела, что у меня нет больше тестов.
Наконец появился доктор и жестом пригласил нас присоединиться к нему на скамейке.
"Нам предстоит многое обсудить, но начнем с самого главного: операция прошла успешно".
Впервые за этот день я выдохнул полной грудью. Я знал, что отец не участвовал в разговоре, но по языку моего тела исход был очевиден еще до того, как я успел перевести. Я почувствовал, как его охватила та же волна облегчения.
"У нее впереди еще много лет, но только если она и впредь будет уделять своему здоровью первостепенное внимание".
"Хорошо, хорошо, конечно", - ответила я, мой голос все еще был задыхающимся и слабым. "Как она может это делать?"
"Стресс - главный враг такого состояния, как у нее. Как психический, так и физический. Итак, сначала о главном: работает ли она в настоящее время?"
"Да, полный рабочий день", - сказал я несколько осторожно.
Выражение лица доктора стало суровым.
"К сожалению, это придется изменить. Максимум - работа на полставки. И даже в этом случае я призываю к крайней осторожности. Вы должны понимать: эта операция, конечно, очень помогла, но ее сердце все еще работает со сбоями, и оно очень хрупкое. Ей просто нельзя напрягаться".
Даже испытывая благодарность, я не могла не чувствовать разочарования. Не на доктора, конечно, - он говорил хорошо, и я не сомневался, что его совет был обоснован с медицинской точки зрения. Но тем не менее я чувствовал его.
"Я понимаю, но надолго ли?" спросил я.
Доктор сделал небольшую паузу, внезапно осознав, насколько велика пропасть между нашими ожиданиями. "До конца ее жизни, Фей-Фей".
Через две недели моя мама вернулась на работу на полный рабочий день.
Я не сомневался, что ее бунтарская жилка была рада новому указу, который можно было нарушить, но не было смысла романтизировать ситуацию. Наши семейные перспективы все еще оставались открытым вопросом, а значит, ее работа оставалась риском, на который ей приходилось идти ежедневно - тем более что она с еще большей убежденностью, чем раньше, настаивала на том, чтобы я остался в Принстоне. Они с отцом зашли слишком далеко и слишком многим рисковали, чтобы отказаться от этого, чего бы это ни стоило.
Операция, к счастью, помогла. У нее появилось больше энергии, чем раньше, и она, похоже, избавилась от болей в груди, которые мучили ее годами. И уже через несколько недель я понял, что больше не застаю ее задыхающейся, когда возвращаюсь домой на выходные. Тем не менее было ясно, что нужно что-то менять, и, пока мое образование не стало предметом обсуждения, у нас не было возможности принимать полумеры.
Этот вопрос возник во время поездки домой вскоре после операции. Мы собрались вокруг подержанного обеденного стола, который нашли на обочине вскоре после приезда в Америку, - места бесчисленных разговоров, споров и обедов, которые я готовил с отцом в перерывах между выполнением домашних заданий на протяжении многих лет.
"Фей-Фей, как ты знаешь, мне все труднее и труднее работать в магазине подарков полный рабочий день. Пришло время что-то менять".
"Какие изменения?" спросил я.
"Нам нужен лучший способ выжить, чем полагаться на кого-то еще. Мы подумываем о том, чтобы открыть собственный небольшой бизнес".
Эта идея казалась абсурдной на первый взгляд, но чем больше мы ее обсуждали, тем больше она приобретала смысл. Годы реагирования привили нам желание встать и предпринять что-то свое. И в отличие от маминой операции, на которую не хватило бы даже всех наших сбережений, бизнес - это то, что мы действительно могли купить. Кроме того, мы могли бы занять у друзей, которых завели в иммигрантской общине Нью-Джерси, если бы наше предприятие приносило хоть какой-то доход. На этот раз мы были единственными, кто делал шаг вперед.
Нашей первой идеей было открыть продуктовый магазин, специализирующийся на китайских продуктах питания и ингредиентах, за которыми мы часто ездили за много миль. Это был разумный план, поскольку многие наши соотечественники-иммигранты сталкивались с той же проблемой, но обещание популярного магазина было обоюдоострым мечом для персонала, состоявшего исключительно из моей больной матери и отца, который, казалось, не мог сосредоточиться на работе в короткие промежутки времени. К тому же мы знали, что график доставки будет сложным: как правило, товар привозили в ранние утренние часы, когда зимняя температура в Нью-Джерси опускалась до ледяного минимума. Учитывая, что холод стал основным провокатором симптомов моей матери, уже одно это было решающим фактором.
Мы продолжили поиск по объявлениям. Рестораны. Ремонтные мастерские, как та, где работал мой отец. Магазины подарков, как тот, где работала моя мать. И так далее. В большинстве из них соотношение плюсов и минусов было примерно одинаковым, пока в самом низу страницы не появился ответ, который можно было подать на серебряном блюде. Местный магазин химчистки был выставлен на продажу, и чем больше мы его рассматривали, тем более идеальным он казался.
Это был такой бизнес, который мы могли представить себе открывающимся и закрывающимся в разумные часы, защищающим мою маму от стихии зимой. Химчистка была в основе своей механической операцией, в которой широко использовались котлы, отжимные машины и конвейерные ленты. Именно в таких условиях способности моего отца к машинам могли в конце концов пригодиться. А так как по выходным в магазинах бывает много народу, я мог помогать поддерживать работу во время своих поездок домой. Это было практически все, о чем мы только могли подумать (кроме, пожалуй, того, что никто из нас не имел ни малейшего опыта работы).
Конечно, нужно было учитывать цену, а она была нешуточной: 100 000 долларов. Но при определенном подходе даже эта сумма казалась преодолимой, хотя бы так. Хотя наши сбережения составили лишь малую часть от общей суммы - чуть меньше 20 000 долларов - это была та часть, на которую мы могли опираться. И деньги - это не все, что мы накопили за эти годы; мы также создали скромную сеть контактов - друзья, соседи, работодатели, многие из которых были иммигрантами из Китая, с которыми мой отец познакомился в самом начале. Пришлось потрудиться, но мы собрали в общей сложности почти 80 000 долларов. Казалось, что мы будем выплачивать основной долг по каждому кредиту в течение следующих нескольких столетий, не говоря уже о процентах, но нам удалось кое-что сделать.
К сожалению, нашему везению не суждено было длиться долго. Сумма, которую мы собрали, была ошеломляющей, особенно для такой семьи, как наша, но ее все равно не хватало, чтобы договориться. Мы сели на мель. Проходили недели, и идея начала исчезать из наших мыслей. Принстон, конечно, занимал меня, а у родителей и так было достаточно забот. На данный момент мама просто решила терпеть.
Спустя месяц или около того мистер Сабелла предложил забрать меня на выходные домой. Это не было необычным жестом, поскольку я иногда останавливался у его семьи, когда возвращался в город, но разговор показался мне странным с того момента, как я забрался в его Subaru. Он говорил так, словно его что-то тяготило, и он не знал, как это выразить; как это часто бывало, когда тема была важной, он, казалось, находил самый трудный и извилистый путь, чтобы добраться до сути, как будто умолял меня вытянуть из него тайну.
"Слушай, я... я поговорил с Джин прошлой ночью. Я говорил с ней о... ну, мы обсудили некоторые вещи, и..."
"... и что?" спросил я.
"Ну, я просто... Я не ожидал, что она будет такой щедрой. Она... ты знаешь, она очень щедра на все это, и я..."
Я понятия не имел, к чему все это приведет.
"Понимаете, мы с ней решили, что..."
"Мистер Сабелла, я не понимаю, что..."
"Я пытаюсь сказать вам, что мы одолжим вам оставшуюся часть денег, необходимых для покупки химчистки!"
С самого начала нашего общения мои отношения с мистером Сабеллой были многословными. Разговоры, дебаты, даже добродушные споры. В этот раз я был в растерянности.
"Мистер Коэн! Здравствуйте! Ваш пиджак готов!"
Клиент ответил смехом, который его позабавил и удивил. "Вы снова меня вспомнили!" У него был вид человека, наблюдающего за фокусником на сцене. "Не знаю, как вам это удается", - сказал он, листая бумажник в поисках квитанции. Моя мама улыбнулась ему в ответ, отвечая на его теплоту. Это была та сторона ее лица, которую я видел нечасто - может быть, никогда, - и это было особенно удивительно, учитывая, что с момента операции прошло менее шести месяцев.
Мистер Коэн не знал, но наверняка оценил бы, что моя мама запомнила темно-синий "Фольксваген Пассат", на котором он ездил, и знала, что нужно приготовить пиджак, как только увидит, что он заезжает на парковку. "Мистер Коэн! Серый пиджак!" - кричала она, заставляя меня бежать за вещью и передавать ее ей, прежде чем я услышу звон открывающейся двери. В результате наши покупатели оказывали услуги, граничащие с ясновидением. Она была дочерью гоминьдановской семьи, родившейся не на той стороне Культурной революции и погрузившейся в пожизненное изгнание разума. Теперь она была самым дружелюбным лицом в химчистке Нью-Джерси.
Все начиналось не так. Уже в самом начале мы накопили внушительный счет за ошибки: неправильно подобранная и поврежденная одежда стоила нам больше, чем мы зарабатывали. Клиенты постоянно теряли терпение, когда наша медлительность и неподготовленность добавляли досадные задержки в их повседневную рутину, и мы часто спорили из-за парковки с соседним рестораном. Наконец, мы (точнее, я) совершили ритуал химчистки - испортили кашемировый свитер, добавив к этому самый крупный штраф.
Однако в конце концов мы все же взяли себя в руки. Бизнес стабилизировался, превратившись из балансирующего акта в нечто похожее на рутину - последовательную, продуманную и даже ритмичную, и наши клиенты это заметили. Их становилось все больше, особенно молодых профессионалов, каждый день добирающихся из пригорода в город. Хотя мы поняли это лишь много позже, нам повезло и со временем, и с местоположением: во второй половине 1990-х годов экономика процветала, и наш магазин оказался напротив автобусной остановки, соединявшей Парсиппани с Нижним Манхэттеном.
Я думал о Сабеллах и о том, как они одолжили нам десятки тысяч долларов, несмотря на скромные зарплаты и детей на пороге колледжа, без всякой причины, кроме желания, чтобы моя семья выжила. Такую щедрость мне было трудно осознать, и мысль о том, что я не справлюсь и подведу их, была еще более невыносимой. Но от этого первые намеки на стабильность становились еще слаще. С такими темпами роста мы могли бы расплатиться с ними быстрее, чем в геологическом масштабе.
Больше всего меня порадовало то, что я увидел то, чего не видел уже много лет: мои родители ведут себя как сами. Не просто реагировали и боролись за выживание, а что-то делали. Они были частью общества и каждый день вносили свой вклад, причем на своих условиях. Я вспомнил об их способности к творчеству и изобретательности и, по крайней мере, в случае моей матери, об аппетите к тяжелой работе.
Веселая мамина способность обслуживать клиентов была не единственным сюрпризом. Понимая, что химчистка - довольно низкодоходный бизнес, а переделка одежды - прибыльное исключение, она начала предлагать эту услугу нашим клиентам, не смущаясь, очевидно, почти полным отсутствием опыта. Опираясь на скромные навыки шитья, которые она приобрела, шив одежду для меня в Чэнду, она взяла на себя труд превратить хобби в профессию, усердно обучаясь в процессе работы. И это сработало. Даже наши первые клиенты - люди, которые, по сути, отдавали свою одежду в руки дилетанта, - никогда об этом не догадывались. Она быстро и незаметно развила свой навык, сохраняя хладнокровие и методично исправляя ошибки, допущенные в самом начале, и уже через год заработала повторный бизнес и постоянную лояльность.
Мой отец тоже нашел способ внести свой вклад. Многочисленные станки цеха были для него как игровая площадка, и он регулярно обслуживал котел, прессы, транспортер для одежды и машину для химчистки. Со временем его страсть к возиться с машинами вылилась в тысячи долларов экономии на ремонте и даже переросла в творчество: одним из самых вдохновенных его штрихов стала сеть проводов и крюков, установленных по всему цеху, чтобы служить лесами для плюща и других вьющихся растений. Это сделало интерьер неожиданно пышным и зеленым, радуя покупателей и одновременно потакая его любви к природе.
Бывали моменты, когда мне приходилось отступать и просто наблюдать. Это были люди, с которыми я вырос в Китае: сильные, находчивые, впечатляющие. Я слишком давно их не видел. Я гордился тем, что стал свидетелем их возвращения.
Я так и не смог понять, что такое колледж, как большинство американцев. Самым очевидным препятствием были мои домашние обязанности, подчеркнутые все еще скрытым характером и склонностью к одиноким занятиям, которые затрудняли все, что выходило за рамки академических занятий. Но было и кое-что еще: чувство отделенности от моих сверстников, усиленное тем, что оставалось от моего языкового пробела, любым количеством культурных различий и, конечно же, огромным классовым разрывом.
Напоминания об этом разрыве часто были поверхностными, даже едва заметными, но они всегда присутствовали. Например, как будто я был пресловутым ребенком сапожника, наша новая роль в бизнесе химчистки не расширила мои возможности в плане гардероба. Но это, по крайней мере, было решаемой проблемой: одним из преимуществ обучения в школе с такими одинаково богатыми студентами было то, что выброшенная одежда практически переполняла прачечные общежития. Подобно тому, как вещи, полученные из рук в руки, помогли мне выучиться в старших классах, одежда из секонд-хенда помогла мне выжить на старших курсах.
Другие разрывы преодолеть было сложнее. Я никогда не вступал ни в один из знаменитых школьных клубов любителей поесть и никогда не пользовался тем инстинктом налаживания связей, которым, казалось, обладают многие студенты Лиги плюща. Оглядываясь назад, я не уверен, что посетил хоть одну вечеринку. В конце концов, даже поступление в такое место не могло изменить того факта, что я был продуктом мира, который многие мои сверстники сочли бы непостижимым. Мне было так же трудно понять их.
Но в такой замкнутой жизни были и свои плюсы. Поскольку свободное время и так было ограничено моими обязанностями, мне было трудно оправдать все, что могло бы разбавить богатство моей учебы. Каждый день приближал меня к концу обучения в университете, и я не мог смириться с мыслью, что буду сожалеть об упущенном шансе узнать что-то ценное. Поэтому я составлял свое расписание так плотно, как только мог, погружаясь в математику и физику, просматривая объявления о лекциях и семинарах на пробковых досках и беря стопки книг в библиотеке.
У меня даже появилась привычка каждую пятницу заглядывать на послеобеденный чай, устраиваемый для сотрудников Института перспективных исследований. Разумеется, у меня не было там никаких дел, но мероприятия не были строго частными, и я иногда встречал аспиранта, с которым мог поболтать о нашей работе. Но все, что мне было нужно, - это возможность впитать в себя ощущение присутствия, пройтись среди умов, сделавших это место столь легендарным для ученых, и даже уловить обрывки их разговоров. Я жил ради тех моментов, когда в толпе можно было неожиданно увидеть физика-первопроходца, например Джона Уилера, или передового исследователя теории струн, например Эдварда Виттена. Эти встречи становились тем более сюрреалистичными, что были прозаичными: титаны своих областей огибали лестницу, тянулись за салфеткой, жонглируя закусками, или кивали во время светской беседы. Гиганты, населяющие такой же обыденный отрезок жизни, как и моя собственная.
Кое-что начало меняться ко второму курсу. Хотя любовь к физике не ослабевала, я обнаружил, что задаюсь вопросом, что этот предмет значит для меня в грандиозной схеме вещей, как будто нити начали распутываться. Я задавался вопросом, действительно ли физика как таковая так вдохновляет меня, или просто дух, который движет физикой - смелость, которая побуждает некоторые из самых ярких умов истории задавать такие дерзкие вопросы о нашем мире. Мне отчаянно хотелось пойти по их стопам и помочь раскрыть какую-то неизвестную истину, но я уже не был уверен, что это будет за истина.
Тем временем я продолжал читать, проявляя все больший интерес к умам, стоящим за идеями, которые так захватили мое воображение. Я поглощал биографии таких мыслителей, как Эйнштейн, Фейнман и Бор, изучая их историю так же пристально, как свою собственную курсовую работу. И хотя я узнал много нового об их интересе к субатомным частицам и природным константам, я начал замечать одну закономерность - своеобразную, но странно последовательную.
Одна за другой величайшие фигуры в физике, казалось, проявляли в конце карьеры неожиданный интерес к тайне жизни как таковой и даже делали резкие шаги в сторону формального изучения биологии. Эрвин Шредингер был одним из моих любимых примеров. Несмотря на карьеру, проведенную на переднем крае квантовой механики двадцатого века, его короткая, но глубокая книга "Что такое жизнь?" рассматривала генетику, поведение живых организмов и даже этические последствия их изучения. Книга произвела на меня неизгладимое впечатление, и меня захватила идея исследовать мир через более органичную призму. После долгих лет следования по следам физики к самым дальним уголкам Вселенной она вдруг удвоилась, заставив меня впервые заглянуть внутрь себя - в сторону живых тел, бьющихся сердец и беспокойных умов.
Мой список чтения становился все более эклектичным. Я погрузился в книгу Дугласа Хофштадтера "Гёдель, Эшер, Бах: вечная золотая тесьма" и был потрясен диапазоном и глубиной "Нового разума императора" Роджера Пенроуза. В случае с обеими книгами меня покорил не только интеллектуальный вес их идей, но и богатство связей между ними. Они затрагивали наше тысячелетнее стремление понять разум - более того, понять смысл самого интеллекта, - заходя в абстракции дальше, чем я когда-либо осмеливался, и при этом сохраняя безошибочно гуманистическую нить. Они служили примером добродетели науки - строгой и основанной на гипотезах, - но при этом никогда не жертвовали романтикой или благоговением. Более того, для такого читателя, как я, дисциплина их методов чрезвычайно усиливала это чувство удивления.
Более того, обе книги стали одним из моих первых открытий идеи о том, что разум может быть понят в дискретных, математических терминах. Они убедительно доказывали, что полный учет интеллекта по самой своей природе выявит не магию, а процессы - правила и принципы, - действующие на измеряемые величины с течением времени тщательно проверяемыми и даже предсказуемыми способами. Другими словами, это было мое знакомство с философскими последствиями вычислений.
Только в колледже я понял, что многие мои сверстники выросли с компьютерами. Их личности формировались под влиянием архетипа хакера в спальне, недосыпающего и залитого вечным голубым светом. Они учились, исследовали, экспериментировали. В детстве они создавали видеоигры на языках вроде BASIC, в подростковом возрасте посещали курсы программирования и находили единомышленников в Интернете. Это было хобби, стремление и бесконечная возможность для творчества. К тому времени, когда они добрались до такого места, как Принстон, многие из них уже свободно владели технологией.
На протяжении большей части моей жизни я нечасто сталкивался с компьютерами и считал их не более чем инструментом. Мой отец, воспользовавшись работой на складе ПК, собрал мне в подарок настольную систему, когда я уезжал в колледж, но я никогда не воспринимал его как нечто большее, чем способ писать статьи или выходить в ранний Интернет, как более сложную версию графического калькулятора, которым я пользовался в средней школе.
Однако по мере обучения мое представление о ценности компьютера расширялось. Меня осенило, что кремний поможет нам не просто расшифровать природу разума, но и смоделировать ее. И было логично, что по мере того, как эти модели становились все более детальными и совершенными - по мере того, как все больше и больше наших интеллектуальных возможностей отображалось, деконструировалось и даже моделировалось машинами, - они, по сути, сами воплощали эти возможности. То, что я когда-то считал простым аппаратным обеспечением, теперь я рассматривал как своего рода союзника в нашем стремлении к пониманию. Идея, которая так завораживала тех первых пионеров ИИ - имена которых я еще не знал, но скоро узнаю и буду почитать, - теперь завораживала меня. В начале следующего квартала я записался в свой первый класс по информатике.
Физика хорошо подготовила меня к изучению вычислений. Я снова изучал новый язык - язык программирования, известный просто как "Си", - но, в отличие от английского, он давал мне такие возможности, каких я никогда не чувствовал раньше. Он был первозданным в своей ясности и точности, позволяя мне организовывать вычисления сложными, абстрактными способами и в таких масштабах, которые я раньше и представить себе не мог. Я вспомнил, что сказала мне мама во время перелета из Китая в США, пытаясь поддержать мой дух. "Изучение нового языка, - сказала она, - это как открытие двери в новый мир". Не могу сказать, что я был согласен с ней в первые несколько лет изучения английского. Но чем дальше я погружался в компьютерную науку, тем больше ее слова находили отклик.
Именно в этот период мне представилась возможность, которая, как я сразу понял, может изменить всю мою жизнь.
"Вы не поверите, что сегодня произошло, мистер Сабелла. Одноклассник рассказал мне об эксперименте, который проводится этим летом в Калифорнийском университете в Беркли. Я пока не знаю всех подробностей, но это что-то связанное с неврологией и биологией и тем, как работает зрение. Ну, знаете, в мозгу".
"Ух ты, прямо по твоей части, да?"
Я уже несколько недель навязчиво говорил об этом. Мне не нужно было объяснять свое волнение по поводу новостей, чтобы мистер Сабелла их уловил.
"Да! Но вот что самое интересное: он сказал, что им нужен ассистент, и что они предпочли бы студента без большого опыта".
"Подожди, так ты имеешь в виду..."
"Я думаю, что этим летом я поеду в Беркли!"
Как опытным, так и неподготовленным наблюдателям первые дни 1990-х годов, должно быть, казались рассветом совершенно новой эры. Метод обратного распространения Хинтона, казалось, стал последним кусочком головоломки нейронных сетей, а успех ЛеКуна в чтении рукописных цифр безоговорочно подтвердил работоспособность алгоритма в реальном мире. Наступила почти магическая парадигма в инженерии, когда органическое, человекоподобное восприятие можно было спроектировать так же продуманно, как базу данных или файловый сервер. Но тут снова начались проблемы. Как вскоре узнает еще только зарождающаяся область ИИ, дни фальстартов и крушения надежд еще не закончились.
Несмотря на достижения ЛеКуна, между теорией и практикой машинного обучения наметился разрыв. Несмотря на очевидность их потенциала, нейронные сети быстро сели на мель, когда их стали применять практически ко всему, что выходило за рамки чтения почтовых индексов, и причины этого были самыми разнообразными. Во-первых, хотя алгоритм и отличался концептуальной элегантностью при рисовании на доске, вычисления , необходимые для воплощения в жизнь даже простой реализации, были ошеломляющими и все еще выходили за рамки возможностей даже большинства корпораций и правительств. Не меньший урон наносило и состояние цифровых данных - сравнительно редкий товар в то время, особенно когда речь шла о перцептивных данных, таких как изображения, видео, аудио и тому подобное. То, что существовало, часто было разрозненным и несвободным, непоследовательно каталогизированным и запертым в границах частных серверов. Чего бы ни суждено было достичь нейросетям, становилось ясно, что их время еще не пришло.
Вскоре наступил период, известный как "зима ИИ", - долгий сезон жесткой экономии для теперь уже не связанного ничем исследовательского сообщества. Даже сам термин "искусственный интеллект", который многие считали безнадежно широким, если не сказать бредовым, был преуменьшен в пользу более узких задач, таких как принятие решений, распознавание образов и обработка естественного языка, которые пытались понять человеческую речь и письмо. Казалось, "искусственному интеллекту" суждено остаться уделом писателей-фантастов, а не ученых. Подобно тому, как в истории физики наблюдается синусоида, когда обилие открытий то нарастает, то спадает, ИИ оказался темпераментным занятием.
Янн ЛеКун и Джефф Хинтон, без сомнения, были первопроходцами. Но доживут ли они до того момента, когда их идеи изменят мир, еще не было решено. И хотя оба не опускали головы и продолжали свои исследования, мир двигался дальше, в поисках более простых, эффективных и менее биологически экстравагантных решений. Нейронные сети, проще говоря, были хорошей идеей, родившейся в неподходящее время.
"От имени авиакомпании American Airlines и нашего экипажа мы приветствуем вас в Калифорнии! Местное время - 15:46, на улице комфортная температура 71 градус при ясном небе. Мы просим вас поднять подносы и пристегнуть ремни безопасности, поскольку мы готовимся к посадке в международном аэропорту Окленда".
Это была моя первая поездка по Соединенным Штатам, и я отправился в нее один. Я улыбнулся про себя, когда на меня нахлынуло осознание: голос по громкой связи больше не говорил на иностранном языке.
Прибытие в Калифорнию было волнительным, но решение уехать не обошлось без сложностей. Родители по-прежнему полагались на мою помощь, чтобы обеспечить бесперебойную работу химчистки, и было непонятно, как мы справимся, пока я буду жить восемь недель на другом конце страны. Однако мама, как всегда, настаивала на том, чтобы я поехала.
Один из моих коллег-исследователей уже ждал, чтобы забрать меня, и мы сразу же отправились в лабораторию. Позже будет время обсудить условия проживания и другие практические вопросы. Теперь он, похоже, разделял мое нетерпение погрузиться в работу.
"Так откуда вы родом? Каково ваше происхождение?"
"Я изучаю физику в Принстоне", - ответил я, чувствуя себя немного не в своей тарелке. Я не изучал неврологию или даже биологию, и мне вдруг стало интересно, примут ли меня в команду.
"О, круто. Я и сам работаю на кафедре. Кстати, меня зовут Гарретт".
Инженер-электрик? Правда? Значит, я не единственный, кто работает в другой области?
"Подождите, вы хотите сказать, что у вас тоже нет биографии?"
"Нет. Видите ли, в этом и заключается вся прелесть этого проекта. На самом деле мы не собираемся изучать мозг. По крайней мере, не в биологическом смысле".
Я был озадачен, но заинтригован.
"Мы будем изучать его с помощью вычислений".
Как объяснил Гарретт, наш проект был попыткой сделать шаг вперед по сравнению с основополагающей работой Хьюбела и Визеля по изучению зрительной коры млекопитающих. Как и в оригинале, в новом эксперименте перед глазами кошки проецировалось изображение и анализировалась реакция нейронов. Однако на этот раз более совершенные технологии нашего времени позволят заглянуть внутрь. Вместо проецирования изолированных отрезков линий мы будем воспроизводить видеоклипы в полном движении. И вместо того чтобы просто изучать мозговую активность, вызванную видео, мы попытаемся реконструировать образ, который ее вызвал, изнутри.
Однако уникальным для меня этот опыт сделали сопутствующие ему обстоятельства . Лаборатория была недавно создана и возглавлялась молодым доцентом; мне предстояло играть вспомогательную роль вместе с другим студентом и Гарретом, постдоком. Проект не имел достаточного количества сотрудников и финансирования, но при этом был уникально неограниченным. В результате на меня свалились обязанности ученого-исследователя, причем за несколько лет до того, как я получил хотя бы отдаленную квалификацию для их выполнения, и я нашел все это захватывающим. В мои обязанности входило создание аппаратуры для эксперимента с нуля: изучение аппаратуры, поиск подходящих электродов, сравнительный анализ усилителей и громкоговорителей, которые мы будем использовать для прослушивания их выходного сигнала, а затем сборка всего этого от конца до конца. Это было напряженно, часто стрессово, но никогда не скучно.
Однако это были не только интеллектуальные изыскания.
"Фей-Фей?"
Зазвонил телефон в лаборатории, и Гарретт назвал мое имя со знакомой интонацией.
"Кажется, это твоя... мама?" - прошептал он, прикрывая трубку рукой.
"Спасибо, - сказал я, беря телефон.
"Привет, мам", - тихо сказала я, снова переходя на мандаринский. "Угу? Да, она спрашивает, нет, мам, послушай, я говорю... нет, нет..."
Я был посредником в очередном разговоре с клиентом, находящимся на другом конце континента.
"Просто наденьте ее, хорошо? Хорошо. Спасибо."
"Здравствуйте, миссис Руссо". Возвращаемся к английскому. "Похоже, вы беспокоитесь о льне? Да. Ага. Да, именно так. Все должно быть в порядке. Почему бы вам не дать трубку моей маме, а я ее догоню. Спасибо и вам".
Если у меня и были какие-то опасения, что мое приключение на Западном побережье пойдет мне впрок, то такие моменты, как этот, развеяли их. Пришлось бросить все дела, чтобы успокоить клиента по поводу усадки, и это помогло не растеряться.
Даже в эпоху мобильных устройств, космических кораблей и ускорителей частиц мозг остается самым сложным объектом в известной нам Вселенной - с ошеломляющим отрывом. Он превосходит наши самые мощные суперкомпьютеры, и все это в объеме, измеряемом кубическими дюймами, и питается лишь малой частью калорий, которые мы потребляем каждый день.
История становится все более впечатляющей, если заглянуть в ее глубины. Несмотря на относительную простоту нейронов, составляющих большую часть его конструкции, мозг - это, пожалуй, самый яркий пример того, что в достаточно больших масштабах количество имеет свое качество. Когда эти элементарные механизмы воспроизводятся порядка 100 миллиардов раз, а связи между ними имеют 10-11-ю силу, происходит нечто трансцендентное. Материя каким-то образом обретает разум, порождая любовь, радость, печаль, гнев, страх и смех, не говоря уже о нашей способности к науке, искусству, музыке и математике.
Тот же орган, который позволяет нам различать цвета, превращает некоторых из нас в художников, некоторых - в критиков, а еще миллиарды - в ценителей. То же самое серое вещество, которое интерпретирует слуховые колебания, может вдохновить нас на написание песни, подарить незабываемые впечатления от ее прослушивания и даже вспомнить в мельчайших подробностях присутствие друга в тот момент, когда она впервые прозвучала по радио. Эта уникальная анатомическая структура, полностью состоящая из органических соединений и запертая на всю жизнь в темноте черепа, делает возможным все, что мы ценим в жизни.
Не имея никакого отношения к нейронаукам, я был потрясен этой идеей. Вопрос о том, как из столь скромных ингредиентов может возникнуть нечто столь глубокое, поглотил меня и пронизывал все, что мы делали в лаборатории. Это делало сложную, часто утомительную работу захватывающей.
В частности, целью нашего исследования было изучить способ обработки сенсорной информации, задав, казалось бы, простой вопрос: если кошке показать последовательность точно контролируемых визуальных стимулов - в данном случае коротких видеороликов с природными пейзажами, - сможем ли мы восстановить отснятый материал, используя только сигналы, обнаруженные в ее мозге?
Чтобы найти ответ, мы обратили внимание на участок зрительной коры, известный как "латеральное геникулярное ядро", или LGN. Считается, что этот участок служит промежуточным звеном между зрительным нервом и более высокими уровнями обработки информации в мозге и играет роль в фокусировке внимания в зрительном поле и отслеживании изменений стимулов во времени. Однако для целей нашего эксперимента она также представляла собой доступную группу нейронов, которые мы могли связать с соответствующими областями сетчатки. Другими словами, LGN находится где-то между тем, что чувствует глаз, и тем, что понимает мозг; нашей целью было декодировать сигналы, которые проходят через него на этом пути.
Во всяком случае, так было в теории. На практике все оказалось сложнее. Например, электроды, способные прощупать кору головного мозга, необычайно тонки - порядка микрометра, то есть размером с один человеческий волос. Мы использовали механическое приспособление, предназначенное для медленного и точного введения электродов в мозг кошки, а их выход был подключен к усилителю, способному преобразовывать необработанные электрические сигналы в звуковую форму для воспроизведения через громкоговорители. Оттуда данные поступали в компьютер со специализированным программным обеспечением для обработки сигналов и последующего анализа.
Медленно, но верно все сходилось. Наконец, после вихря сборки, проверки и перепроверки, удивительно сложный аппарат оказался готов к работе. Мы опустили свет, включили проектор и подключили электроды.
"Все готовы? Три... два..."
Даже сейчас пережитое трудно передать словами.
"... один".
Щелкнул выключатель, и из динамика раздался неистовый треск. Поначалу это был чистый хаос, даже пугающий, но постепенно шум уступил место слабому ощущению порядка, особенно когда мы научились соотносить изображения на экране со звуками, которые мы слышали, - ритмичным жужжанием, которое вскоре стало безошибочно различимым. Мы слушали часами, слегка изменяя проецируемые изображения и внимательно следя за изменениями в звуке. Со временем появились закономерности: каждое , казалось бы, однородное скопление нейронов обнаруживало уникальный тон и характер. Учитывая все имеющиеся в нашем распоряжении цифровые инструменты, такой уровень практических экспериментов был, пожалуй, излишним. Но он помог нам натренировать слух, развить интуицию и установить связь с работой на более глубоком уровне, чем простой анализ. Это было похоже на чистую науку.
Ликование продолжалось по мере получения результатов. Удивительно - во всяком случае, для меня - но наш метод действительно работал. Немного поработав над обработкой сигналов, мы восстановили фильмы, проецируемые на глаза кошки, хотя и в несколько размытом виде, используя лишь сигналы, перехваченные в ее мозгу. Конечно, как и в любом эксперименте, здесь было много оговорок, но мы продемонстрировали реальное, функциональное понимание того, как зрительные нейроны реагируют на стимулы. Мы задокументировали наш процесс, вывели результаты и отправили проект на рецензирование. Через два года наша работа увидела свет в виде опубликованной статьи в Journal of Neuroscience. Неплохо для команды новичков.
Помимо острых ощущений от первого знакомства с настоящей наукой, Беркли помог мне взглянуть на Принстон с новой стороны. Жизнь дома была упорядоченной, состояла из ежедневных занятий в университете, дежурств по выходным в химчистке и практически ничего другого. Меня это, конечно, устраивало; я знал, чем пожертвовали ради меня мои родители, и считал свою академическую карьеру невероятным подарком. Но я также понимал, что близится день, когда мне придется отбросить свою страсть - возможно, навсегда - в пользу чего-то практичного. Карьера в медицине, или финансах, или в чем-то еще. Дом был тем местом, где я мало-помалу готовился к этому. Здесь я все еще чувствовал себя иммигрантом.
По сравнению с этим Беркли казался совершенно новой реальностью. Моя ежедневная прогулка в лабораторию была зигзагообразной экскурсией по городу, поражающему своими красками и глубиной: от беспорядков, вызванных почти постоянными протестами, до случайных встреч с легендарным "Голым парнем" - очаровательно бунтарским элементом жизни кампуса в конце 90-х годов. Здесь все было другим, включая меня. Я не чувствовал себя иммигрантом. Я не чувствовал себя изолированным. Я даже не чувствовал себя бедным. Я просто чувствовал себя ученым.
Самое важное, что именно здесь я впервые увидел идеи, которые вскоре затмят все мои предыдущие увлечения. Хотя областью физики была вся естественная Вселенная, от масштабов Планка до галактических суперкластеров, трудно было представить себе более захватывающую игровую площадку для ума, чем та, которую мы изучали. Каким-то образом тайны интеллекта казались одновременно и более обширными, и более близкими. Поэтому, несмотря на изнурительную нагрузку и давление, которое я испытывал, будучи первым сотрудником без опыта работы в лаборатории, я никогда не чувствовал себя истощенным. Наоборот, когда я каждый вечер возвращался в общежитие, пересекая улицы Беркли под небом, которое темнело задолго до того, как я выходил на улицу, я был полон энергии. Все, что я чувствовал, - это удовлетворение.
Хотя эксперимент длился всего одно лето, я вернулся в Принстон другим человеком. Физика стала моей первой навязчивой идеей, но я начал понимать, что ее привлекательность заключалась не в уравнениях и даже не в концепциях. Она заключалась в погоне и стремлении понять, что все это символизирует. Более того, теперь я без обиняков заявлял, что люблю исследования. Я чувствовал это. Вновь обретенное рвение охватывало меня каждый раз, когда я открывал блокнот на спирали, чтобы записать идеи, каждый раз, когда я слышал скрип маркера для сухого лака, переписывающего уравнение, и каждый раз, когда вентилятор жужжал, когда я запускал лабораторный компьютер, чтобы пересчитать цифры.
Исследования вызывали у меня те же чувства, что и в детстве, когда мы с отцом исследовали горы вокруг Чэнду, замечая невиданных бабочек или натыкаясь на новую разновидность насекомых-палочников. В лаборатории время теряло смысл, а я терял себя в работе. После подросткового возраста, когда мне казалось, что я никогда не принадлежу себе, я вдруг почувствовал уверенность в том, что нашел свое место.
Часть меня никогда не покидала темноту той лаборатории в Беркли. Потусторонние звуки из ее динамиков не выходили из моей памяти, каждое шипение и треск намекали на язык науки, который я только начинал разгадывать. Даже больше, чем Принстон, это было место, которое наиболее полно продемонстрировало то, к чему стремились мои родители, приехав в эту страну: свободу осознать свою страсть и жить ею, не идя на компромиссы. Что бы ни ждало меня в будущем, те минуты в лаборатории, когда наши сердца бились, слушая их, стали для меня доказательством того, что они приняли правильное решение.
Стремление к неограниченным возможностям было "Северной звездой" моих родителей. Это видение вдохновляло их как ничто другое, прокладывая путь через всю их жизнь настолько глубоко, что стало определять их как людей. Это была та же маниакальная целеустремленность, которая вознесла моих героев из академиков в ученые и в легенды. Теперь, все еще задыхаясь от первого знакомства с настоящим открытием, я искал в небе свою собственную Полярную звезду: идею - вопрос, гипотезу, пари, - за которой любой стоящий ученый погнался бы на край земли. Даже за пределы.
Мне просто нужно было найти его.
Глава 5. Первый свет
Представьте себе существование, настолько лишенное ощущений, что его даже нельзя назвать "темным", поскольку соответствующего понятия света еще не придумали. Представьте себе мир, в котором ничего не видно, не слышно и не чувствуется, что делает саму идею существования живым не более чем метаболическим различием. Представьте себе мир существ, лишенных даже базового чувства собственного "я", помимо какого-то заурядного, бесстрастного инстинкта питания и размножения, не говоря уже о более сложных понятиях, таких как идентичность, сообщество или более широкая реальность. А теперь представьте все это в глобальном масштабе - планету, кишащую организмами, но еще не осознавшую своего существования.
Такова была суть жизни в первобытных океанах, покрывавших большую часть Земли 543 миллиона лет назад. По сегодняшним меркам, когда каждый момент бодрствования омывается чувствами и задействует интеллект, эти организмы, настолько примитивные, что граничили с абстракцией, жили жизнью, которую Сократ мог бы назвать совершенно неисследованной. Это был поистине невидимый мир, характеризующийся глубокой водой, но мелкими инстинктами.
Конечно, простота этих наших далеких предков была вполне естественной, учитывая окружающую среду их времени. Они обитали в скудном водном пространстве, где даже борьба за пищу была пассивным делом. Организмы, хищничавшие на трилобитах, полагались лишь на случай, чтобы наткнуться на свою жертву, которая принимала столь же бесцельные меры, чтобы избежать хищников - слепое везение - и ела только тогда, когда следующая пища была так близка, что потребление ее было практически непроизвольным.
Тем не менее последствия этой сенсорной депривации были очень глубокими. Не видя, не слыша, не осязая, ранним формам жизни не о чем было размышлять. Не имея связи с внешней реальностью, которую мы считаем само собой разумеющейся в повседневной жизни, они были настолько лишены стимуляции, что у них полностью отсутствовал мозг. При всей своей таинственности мозг - это, в конце концов, своего рода органическая система обработки информации, совершенно ненужная в мире существ, лишенных сенсорного ввода и, следовательно, способности собирать информацию об этом мире в первую очередь.
По-настоящему представить себе внутреннюю жизнь такого организма практически невозможно, но попытка может быть поучительной. Это напоминание о том, что мы никогда не знали существования без сенсорной связи с внешним миром, даже в утробе матери, и что мы не можем просто отстраниться от этого осознания, чтобы обдумать альтернативу. В конце концов, что такое мысли, если не реакция на стимулы, прямые или иные? Разве даже наши самые абстрактные размышления - даже такие эфемерные, как ментальная арифметика, - не построены на фундаменте рассуждений, приобретенных за годы опыта перемещения в физическом пространстве? Какими бы изощренными ни были наши умы, в них мало что происходит, что в конечном итоге не может быть связано с вторжением того, что лежит за их пределами.
Затем, в течение периода, столь короткого и в то же время столь преобразующего, что эволюционные биологи до сих пор ломают над ним голову, мир перевернулся с ног на голову. Сложность жизни взорвалась - по одной из оценок, скорость эволюции ускорилась в четыре раза по сравнению со всеми последующими эпохами, - что вызвало атмосферу беспрецедентной конкуренции. Это была вечная борьба за доминирование, и каждое новое поколение вынуждено было адаптироваться к новым условиям, поскольку задача выживания становилась все более сложной. В ответ на нарастающую враждебность мира тела ожесточались, укрепляя мягкие ткани хрупкими защитными экзоскелетами и развивая агрессивные черты, такие как зубы, мандибулы и когти.
Кембрийский взрыв, как его теперь называют, был яростной перестановкой в эволюционном порядке. Но хотя он представляет собой поворотную главу в истории жизни на Земле - возможно, самую значительную из всех, - его точная причина до сих пор не установлена. Одни считают, что его спровоцировало резкое изменение климата, другие предполагают исторический сдвиг в уровне кислотности океана. Однако зоолог Эндрю Паркер увидел нечто иное, и хотя многие биологи скептически относятся к его гипотезе, она оказала глубокое влияние на мои размышления об ИИ. По мнению Паркера, это была не столько внешняя, сколько внутренняя сила, и фитиль, который зажег кембрийский взрыв, - это появление одной способности: светочувствительности, или основы современного глаза.
В основе этого развивающегося чувства лежал один класс белков, известных как "опсины", которые проявляют уникальные свойства, такие как изменение формы при поглощении фотона - по сути, физическая реакция на воздействие света - и соединение в цепочки, известные как "ионные каналы", которые преобразуют эту реакцию в биоэлектрический сигнал, который может быть передан в другие части тела.
Как бы ни были просты эти ранние разработки, по крайней мере по сравнению с удивительной сложностью современных глаз, они обеспечили эволюционную точку опоры, которая дала толчок к быстрому восхождению. Следующим шагом стало появление неглубокого углубления вокруг светочувствительной области, что позволило различать не только яркость близлежащего источника света, но и его направление. В ходе дальнейших эволюционных итераций глубина и узость этого углубления увеличивались, и в конце концов оно приобрело форму апертуры, не похожей на апертуру камеры-обскуры.
Впервые описанная в трудах китайского философа Моцзы около 400 года до н. э. и позже независимо замеченная Аристотелем, камера-обскура представляет собой простое использование эффекта камеры-обскуры - природного явления, при котором свет, процеженный через небольшое отверстие в боковой стенке камеры, проецирует поразительно четкое изображение внешнего мира в ее интерьер. Апертура резко повысила светочувствительность, расширив возможности зрения от простого восприятия света до поглощения целых сцен.
Наконец, основа современного зрения была завершена с появлением хрусталика, который увеличил количество и четкость света, попадающего в глаз. Как именно появился хрусталик, остается предметом некоторых спекуляций, причем многие гипотезы сводятся к тому, что он развился из чисто защитного коллектора, первоначально не имевшего отношения к зрению. Однако каково бы ни было его точное происхождение, хрусталик снова и снова появляется в эволюционной летописи, развиваясь независимо во всех филах живых организмов. Вскоре он приобрел форму тонкой прозрачной поверхности, проворно адаптируясь в разных поколениях для изучения огромного диапазона оптических свойств, что быстро ускорило эволюцию глаза.
Фоточувствительность стала поворотным моментом в истории жизни на Земле. Просто впустив свет - в любой степени, независимо от того, насколько он тусклый или бесформенный, - наши эволюционные предшественники впервые осознали, что существует что-то за пределами их самих. И, что еще более важно, они увидели, что участвуют в борьбе за выживание, причем с более чем одним возможным исходом. Они очнулись в суровой среде, где угрозы и возможности были одинаково велики, конкуренция за ресурсы возрастала, а их собственные действия означали разницу между тем, чтобы быть съеденным и съеденным.
Восприятие света стало первым залпом в эволюционной гонке вооружений, в которой даже малейшее преимущество - номинальный прирост глубины или почти незаметное повышение остроты зрения - может вывести его счастливого обладателя и его потомство в первые ряды стаи в вечной охоте за пищей, кровом и подходящими товарищами. Такие тонкие конкурентные границы - это игровая площадка эволюционного давления, которая с легкостью проходит через мутацию за мутацией и оказывает почти мгновенное воздействие на экосистему.
Большинство этих изменений, конечно, ничего не дают, а некоторые и вовсе вредны. Но те немногие, которые дают даже незначительное преимущество, могут стать двигателями разрушительных перемен, разрушая природный порядок в шквале потрясений , прежде чем установиться на новой основе, на которой вскоре будут возведены еще большие возможности. Этот процесс ускорялся по мере смены поколений, и всего за десять миллионов лет - то, что Паркер язвительно называет эволюционным "мигом" - жизнь на Земле зародилась заново.
Посредником в этой конкурентной борьбе была связь между сенсорным сознанием и способностью действовать. Даже самые ранние формы зрения передавали проблески информации об окружении организма, которые не просто направляли его поведение, но и управляли им с невиданной ранее непосредственностью. Все чаще и чаще голодные хищники получали возможность не просто ждать появления пищи, а находить ее и даже предпринимать активные действия по ее поиску. В свою очередь, потенциальная добыча использовала свое собственное зарождающееся осознание, чтобы реагировать маневрами уклонения.
Вскоре эти мерцания биологических инноваций переросли в коллективный танец, баланс сил качался туда-сюда, пока расширяющаяся таксономия жизни боролась за вступление в новую эпоху. Сегодня окаменелости демонстрируют плоды естественного отбора в этот неистовый период; по имеющимся данным, пик эволюции одних только трилобитов пришелся на конец кембрийской эры и насчитывал десятки тысяч видов, распределенных по десяти порядкам.
Еще больше усложнило картину одновременное появление чувства осязания, которое быстро пришло в равновесие с развивающимся чувством зрения. Подобно ранним проблескам светочувствительности, зарождающиеся нервные окончания пронеслись по поверхности примитивных тел, чтобы передать и тактильные сигналы.
Эти нервные клетки росли и соединялись между собой, создавая так называемые "нервные сети" - децентрализованные предшественники центральных нервных систем, которые со временем станут характерны для более развитых форм жизни. Нервные сети - это простые, но мощные биоэлектрические системы, объединяющие контроль над двигательными и сенсорными функциями в единую реактивную конструкцию, пригодную для решения таких базовых задач, как ответ на физическую агрессию и поиск пищи. Несмотря на свою примитивность, нервные сети были эволюционно целесообразным способом идти в ногу с миром растущей конкуренции, и их можно встретить даже сегодня, особенно у водных организмов, таких как некоторые медузы.
Но недостаточно просто соединить глаза, нервные окончания и конечности, особенно по мере того, как глаза эволюционируют, позволяя видеть мир шире и нюансированнее, а конечности приобретают новые степени свободы и все более глубокие способности к артикуляции. Эффективные действия в сложной среде требуют большего, чем рефлекс, что ставит еще одну проблему адаптации, которая подстегивает развитие все более сложных промежуточных шагов между тем, что организм видит и чувствует, и тем, как он реагирует.
По мере роста глубины и количества информации, поступающей от органов чувств, росли и инструменты организма для ее обработки, что аналогично сегодняшней потребности во все более сложных вычислительных устройствах для управления избыточным объемом данных в современном мире. В результате появился централизованный узел для обработки головокружительных процессов в растущей нервной системе, компоненты которой сжимались все плотнее и плотнее в орган, который мы теперь называем мозгом.
Мозг, таким образом, не был продуктом некой таинственной интеллектуальной искры изнутри, а скорее реакцией на все более четкий, все более хаотичный образ внешнего мира, проникающий внутрь через органы чувств. Способность воспринимать окружающее нас пространство побудила нас разработать механизм для интеграции, анализа и, в конечном счете, осмысления этого восприятия. И зрение, безусловно, было его самой яркой составляющей.
Драма достигла еще больших высот, когда первые из этих пробудившихся существ выбрались на сушу, вынырнув из волн, чтобы обнаружить инопланетный ландшафт, в котором сами зачатки мобильности были незнакомы и требовали совершенно новой парадигмы. Например, движение больше не было легким и разнонаправленным, оно было ограничено плоскими поверхностями и сдерживалось влиянием таких физических сил, как гравитация и трение.
С другой стороны, значительно расширился диапазон видимости, поскольку беспрепятственная атмосфера над поверхностью океана открывала виды, превосходящие клаустрофобный мрак морских глубин. Мир больше не был сферой мутной жидкости, а представлял собой открытое пространство, залитое яркостью и четкостью, простирающееся от краев береговых линий до горных вершин и дальше. Горизонт вырос с дюймов до миль, и разум этих первых обитателей суши был вынужден расширяться соответствующим образом.
Это особенно сильно повлияло на понятие планирования, поскольку действия теперь могли разворачиваться в гораздо больших диапазонах, при этом имея дело с большей неопределенностью. Разуму оставалось только приспосабливаться, расширяя интеллектуальные возможности по мере того, как расширялся объем и охват зрения, постепенно включая осознание причинно-следственных связей, хода времени и даже эффектов манипулирования окружающей средой. На сцене появились не только сильные хищники и проворная добыча, но и настоящий интеллект - и основа человеческой расы, какой мы ее знаем сегодня.
Спустя сотни миллионов лет трудно не поразиться миру, порожденному этим поворотным пунктом эволюции. За тысячелетия развития цивилизации наш вид прошел путь от приматов до кочевых племен, от сельскохозяйственных общин до индустриальных городов и, наконец, до технологических сверхдержав, обрабатывающих информацию.
Неотъемлемой частью этого удивительного прогресса и сейчас является наша сенсорная связь с миром. Несмотря на огромную помощь технологий, от мобильных устройств в наших карманах до спутников на орбите Земли, мы по-прежнему зависим от нашей связи с повседневной реальностью, чтобы ориентироваться в нашей жизни.
То, что зародилось в ископаемом мире, оказало влияние на нашу собственную культурную историю. История искусства свидетельствует о главенстве зрения и о том, что на протяжении веков мы все лучше понимаем его нюансы: от наскальных рисунков, возвестивших о начале новой формы общения, до бурного потока творчества в эпоху Возрождения и современного мира фотографии, кино, телевидения и даже видеоигр.
Мы можем увидеть, как вращаются шестеренки визуального понимания в пронзительном контрасте между кьяроскуро Караваджо и мягкими тенями Вермеера и Цорна. Мы можем выйти за пределы реализма, чтобы прочувствовать иконографию повседневной жизни у Ван Гога и стилизованные портреты Кало. Мы даже ощущаем его присутствие в сравнительно непрозрачных высказываниях модернистов, таких как О'Кифф, и абстрактных экспрессионистов, таких как Мазервелл и Ротко. Реалистичное или концептуальное, сентиментальное или политическое, искусство использует эти сотни миллионов лет упорной эволюции, чтобы сохранить радость интерпретации мира глазами - и, следовательно, чувствами - отдельного человека.
"Итак, Фей-Фей! Каково это - быть выпускником колледжа? Ну, почти."
Джин уже убрала со стола наши тарелки и резала пирожные, которые оставила остывать на прилавке. Этот десерт стал ритуалом после моего первого визита в дом Сабеллов почти четыре года назад; это было мое первое запоминающееся знакомство с американскими сладостями, и выражение моего лица, когда я откусил кусочек, настолько восхитило Джин, что она настояла на том, чтобы подавать брауни каждый раз, когда я возвращался. То, что это была простая магазинная смесь, не имело значения. Для меня ее пирожные были верхом наслаждения.
"Это очень волнительно. Но я не ожидал, что выбор того, что будет дальше, окажется таким сложным".
"Ты уже обдумывал варианты, о которых мы говорили? Аспирантура? Работа? Может, сначала немного попутешествовать?" спросил мистер Сабелла.
"Дай ей секунду, Боб!" засмеялась Джин, подавая нам десерт.
"Нет, нет, все в порядке. Это все, о чем я мог думать, на самом деле".
Шел 1999 год, и мое обучение в Принстоне подходило к концу. В очередной раз я оказался перед выбором между своими научными амбициями и реалиями жизни, когда соблазн аспирантуры столкнулся с необходимостью делать карьеру. А когда бум доткомов был в самом разгаре, это была настоящая дилемма: финансовый мир жаждал заполучить любого , у кого есть способности к цифрам и модная степень, полученная в подходящей школе, поэтому даже физики вроде меня становились объектом агрессивного рекрутинга со стороны вращающихся дверей игроков Уолл-стрит. Меня обхаживали Goldman Sachs, Merrill Lynch и другие фирмы с названиями, которые можно представить себе высеченными на величественных мраморных плитах. Они предлагали все: льготы, возможности для руководства, заоблачные стартовые зарплаты и, конечно же, настоящую медицинскую страховку. Они обещали избавление от долгов, прекращение работы в химчистке и безопасность для моей семьи в связи с ухудшением здоровья матери. Взамен они просили лишь, чтобы я бросил науку.
Размышляя об этом большую часть недели, я наконец затронул эту тему с матерью во время тихого часа в химчистке. Мы заняли привычные места: она - у швейной машинки, зажав между губами пару булавок и с одноглазой решимостью изучая свою работу, а я - рядом с ней, в роли помощника портнихи, распарывая швы на брюках, которые она готовилась удлинить.
"Мам, я думаю о своих возможностях. У меня было собеседование со всеми этими... "фирмами", кажется, ты их так называешь? Большие фирмы с Уолл-стрит. Должен признать, они заманчивы".
"Большие... типы с Уолл-стрит?"
Я понял, что уже вышел за рамки ее знакомства с жаргоном американской культуры.
"Ну, знаете, акции и торговля. Инвестиции. И все в таком духе. Конечно, мне придется многому научиться, но я думаю, что это то, чем я смогу заниматься, если действительно буду стремиться к этому".
"Ха", - ответила она категорично. "Ты этого хочешь?"
"Ну, я имею в виду... одна только зарплата изменила бы нашу жизнь, и..."
"Фей-Фей, это то, чего ты хочешь?"
"Ты знаешь, чего я хочу, мама. Я хочу быть ученым".
"Так о чем мы вообще говорим?"
Моя мать умела так быстро , что мне требовалась секунда, чтобы распознать ее, разрубить мою двусмысленность. Шах и мат в три хода. Я собирался в аспирантуру.
Мои профессора из Принстона часто говорили, что аспирантура - это не просто очередная академическая веха, а поворотный пункт, представляющий собой первый переход от студенчества к тому, чтобы стать чем-то вроде настоящего ученого, превратить страсть в путешествие, а увлечение - в личность, закалить образование, чтобы оно стало основой карьеры, репутации и жизни. Это была обнадеживающая мысль, которая прояснила стоявший передо мной вопрос, но в то же время сделала его еще более сложным. Я знал, что хочу быть ученым, но каким? С какой целью? Как я узнаю об этом?
Мой опыт обучения в Калифорнийском университете в Беркли заставил меня задуматься о загадке интеллекта и показал, что более глубокое понимание зрения может стать ключом к ее разгадке. Однако из этого осознания вытекали два пути: один - нейронаучный, обещающий все более глубокое понимание возможностей мозга, и другой - вычислительный, в котором основы инженерного дела могли быть применены для моделирования и, возможно, даже воспроизведения этих возможностей.
Я решил заняться и тем, и другим.
Изучение нейронаук и вычислительной техники - нетрадиционная пара, по крайней мере, среди магистерских программ того времени. Однако горстка учебных заведений смогла их принять, даже если для этого пришлось потрудиться. На самом деле, благодаря удивительной удаче, два лучших в мире учебных заведения предлагали именно ту программу, которую я искал.
Первой была двухпрограммная программа в Стэнфорде, сочетавшая нейронауки и электротехнику, которую возглавлял профессор Дэвид Хигер - редкий ученый со значительным опытом работы в обеих областях. Каждая деталь учебного плана Хигера казалась специально разработанной для меня, за одним неудобным исключением: он заканчивал свой последний год работы в школе, и программа не будет продолжаться в его отсутствие.
Вычеркнув Стэнфорд из списка, я обратился к альтернативной программе в Массачусетском технологическом институте, которая еще больше соответствовала моим интересам. Это было детище доктора Томазо Поджио, одного из первых исследователей в относительно малоизвестной области под названием "компьютерное зрение". Работа Поджио впечатляла меня уже тогда, и мое восхищение только возросло, когда я осознал, насколько она опережала свое время. Он черпал прямое вдохновение в архитектуре мозга, чтобы построить семейство алгоритмов, названных "коннекционистскими моделями" - плотно переплетенные системы обработки информации, не похожие на нейронные сети, - для распознавания содержания изображений.
Тем не менее, мне оставалось рассмотреть еще один вариант: Калифорнийский технологический институт, более известный как Калтех. Хотя у этого учебного заведения была своя богатая история и довольно гламурная связь с НАСА благодаря всемирно известной Лаборатории реактивного движения, нельзя было отрицать тот факт, что он был аутсайдером в рейтинге. Стэнфорд и Массачусетский технологический институт были одними из самых престижных учебных заведений на земле, и было трудно представить себе, что можно отказаться от предложения о поступлении в один из них, не говоря уже об обоих. Но Калтех был намного выше, когда речь шла об ассоциации с моими героями: Фейнман, Милликан и даже сам Эйнштейн читали там лекции на протяжении многих лет. По крайней мере, я не мог устоять перед возможностью посетить его.
С того момента, как я приземлился в Пасадене, стало ясно, что Калтех имеет преимущество в плане климата. Это была моя первая поездка в Южную Калифорнию, и погода оправдала свою солнечную репутацию: сухое тепло, которое казалось мгновенным убежищем от влажности Нью-Джерси. Меня поразила и его фотогеничность - от цветов, которые, казалось, распускались во всех направлениях, до черепашьих прудов и их лениво загорающих обитателей. Массачусетский технологический институт и Стэнфорд были безупречны в плане учебы, но это место казалось мне раем.
Несмотря на то, что кампус был небольшим - его превосходил даже Принстон, который сам по себе считался небольшим, - я был потрясен яркой атмосферой Калтеха. Красочная, воздушная испанская колониальная архитектура казалась мне другим миром после стольких лет, проведенных среди похожих на соборы зданий моей альма-матер. А возможности для осмотра достопримечательностей, связанных с физикой, были безграничны. Я сразу же заметил место, где Эйнштейн был сфотографирован на велосипеде, случайно прошел мимо библиотеки Милликана и наткнулся на аудиторию, в которой проходили легендарные лекции Фейнмана.
Все, что я видел и чувствовал во время посещения Калтеха, говорило о том, что здесь мое место. И хотя это может показаться банальным, я не мог притворяться, что возможность избежать многолетней дрожи от северо-восточных снежных бурь сама по себе не была привлекательным моментом. Но то, что начиналось как желание учиться здесь, превратилось в уверенность, когда я познакомился с людьми, у которых мне предстояло учиться.
Первым из моих потенциальных консультантов был Пьетро Перона, который излучал итальянское обаяние и не знал границ, когда дело касалось междисциплинарных исследований. Он работал на кафедре электротехники, но любил когнитивные науки и разделял мое желание объединить эти два направления. Даже в разговоре его интересы показались мне необычайно разносторонними с первого же нашего общения.
"Любопытно, Фей-Фей, что ты думаешь о картине на стене?"
Пьетро жестом указал на плакат в рамке, выполненный в смелых основных цветах и разделенный на квадраты и прямоугольники неравномерно расположенными ортогональными линиями.
В Принстоне я успел посетить несколько занятий по искусству и с радостью узнал в ней Мондриана.
"Мне всегда нравились его работы", - продолжает Пьетро. "Простота геометрии не перестает заставлять меня останавливаться и думать".
"О чем именно?" спросил я.
"О том, могут ли существовать правила, управляющие этим. Или хотя бы способные это объяснить".
"Правила? Ты имеешь в виду... что-то вроде алгоритма?"
Он улыбнулся и продолжил. "Разве вам не любопытно? Что, если окажется, что если измерить пропорции каждой картины Мондриана, то возникнет некая закономерность? Разве это не было бы увлекательно?"
Я улыбнулась в ответ. Я не могла понять, насколько он серьезен, - была почти уверена, что он шутит со мной, - но мне нравилось, что он вообще нашел время, чтобы разработать такую идею. Умная, авантюрная и глупая - и все это одновременно. Мне казалось, что я всю жизнь ждала встречи с такими мыслителями.
Вторым был Кристоф Кох, специалист по вычислительной нейробиологии. Как и в случае с Пьетро, в тот первый день я увидел в Кристофе отличительную черту каждого хорошего ученого: воображение без границ и бесстрашие перед лицом вызовов, которые такое воображение естественно ищет. Он обладал высокими достижениями в области биофизики, но его опыт постоянного изобретательства произвел на меня впечатление. Как и Перона, он стремился стирать границы между дисциплинами и поощрял мои порывы делать то же самое. Он пришел из физики, которую мы разделяли, и был бывшим студентом Поджио. Но в ту первую встречу мне предстояло узнать, что его ум охватила глубокая философская страсть, которая и стала доминирующей в нашей первой беседе.
"Фей-Фей, ты когда-нибудь задумывался о том, как можно объяснить цвет человеку, страдающему дальтонизмом? Как бы вы выразили словами опыт видения красного?"
Хммм... Я и не думал.
"Разве не странно, что наше знакомство с цветом, похоже, не приводит к способности его описать? Вы можете понять, что я имею в виду, когда говорю "синий" или "красный", но только потому, что вы сами уже видели эти цвета. Мои слова просто вызывают у вас воспоминания; они не передают новую информацию".
Это, безусловно, наводит на размышления.
"Итак, когда вы представляете себе будущее поколение, достигшее полного понимания того, как работает зрение, думаете ли вы, что их мастерство будет включать в себя способность, скажем, описать качество красноты из первых принципов?"
Я на мгновение задумался, прежде чем ответить.
"Хммм... А разве не должно? Я имею в виду, если вы действительно имеете в виду "полное" понимание".
"Это вполне разумный ответ. Но он предполагает, что существует объяснение такого опыта, которое можно найти в редукционистском учете. А что, если его каким-то образом нет? Что тогда? Что нам делать с этим противоречием? Зрение может быть сложным явлением - возможно, одним из самых сложных, - но это все же физический процесс: материя ведет себя в соответствии с физическими законами. И все же, разве субъективно наш опыт не кажется нефизическим? Почему видение красного цвета должно ощущаться как нечто субъективное?"
Эти вопросы я раньше не рассматривала, и его зацикленность на них сказала мне все, что я хотела знать о его способности бросить мне вызов.
Эти двое представляли собой интересную пару. Они оба были высокими и, судя по всему, одного возраста - где-то около сорока, по моим прикидкам, - но с контрастным телосложением: Пьетро был более крепким из них, а Кристоф - довольно худощавым. У обоих был сильный акцент - итальянский и немецкий соответственно, - но они говорили с юмором и непринужденной уверенностью, которые смягчали их напряженность. И если Пьетро выглядел как академик, с заправленными пуговицами и бежевыми докерами, то Кристоф гордился агрессивным и ярким гардеробом, от пронзительных флуоресцентных рубашек до волос, выкрашенных в цвета комиксов, например зеленый и фиолетовый.
Но что их объединяло - в необычайной степени - так это любопытство, которое можно описать только как ликующее, наполняющее все, что они говорили, заразительной энергией. Они задавали острые вопросы на сложные темы без колебаний и даже без намека на самосознание, как будто ответы на самые глубокие загадки жизни можно найти только в разговоре. Кристоф, в частности, часто казался настолько захваченным своими мыслями, что ему было интереснее обсуждать их в монологе, чем разговаривать со мной, даже в беседах один на один. Но его озабоченность исходила из места невинности, а не отстраненности, как у ребенка, беспомощно отвлекающегося на дневные грезы. Это напоминало мне рассеянность моего отца, и я находил это очаровательным.
После стольких лет сомнений в себе, трудностей со вторым языком и, как следствие, некоторой замкнутости, странно , что меня тянет к таким дерзким личностям. Но, как я обнаружил в разговоре с мистером Сабеллой, общая любовь к науке помогла мне почувствовать себя ровесником любого человека, пусть даже на время дружеской беседы. Мир, каким я его знал, становился почти безмолвным, когда я оказывался в диалоге с такими людьми, как Пьетро и Кристоф, как будто наши идеи говорили сами по себе, не отягощенные нашим языком, статусом или возрастом. Они были новым примером для подражания: иммигранты, которые не просто добились успеха, а добились его как ученые.
Мой визит в Калтех был одним из самых запоминающихся дней в моей жизни. Это были интеллектуальные гиганты, и для меня было честью просто пообщаться с ними в течение нескольких часов, не говоря уже о том, чтобы обдумать возможность стать их студентом. Мое решение было принято еще до того, как мой обратный рейс оторвался от взлетной полосы.
Учитывая масштабы и сложность эволюции, неудивительно, что человеческая способность к зрению не поддалась десятилетиям попыток автоматизации. Но что, если это изменится? Что, если бы мы могли делиться с машинами человеческим восприятием мира, с их автоматической скоростью и неутомимой точностью? Представьте себе беспилотники или даже спутники, которые летают над лесами, ледниками и побережьями и составляют экспертные оценки состояния окружающей среды в глобальном масштабе. Представьте себе умных нечеловеческих помощников, которые помогают людям с ослабленным зрением ориентироваться в среде любой сложности так же, как это сделал бы человек. Представьте, что поиск и спасение станут более безопасными благодаря роботам-первопроходцам, которые объединят суждения врача скорой помощи или пожарного с выносливостью и устойчивостью машины, или автоматизированной медицинской диагностике, которая позволит пациентам по всему миру с помощью мобильных устройств узнать мнение специалиста.
Возможности открываются и в цифровом мире. После более чем ста лет существования визуальных средств массовой информации, включая фотографию, кино, журналистику и телевидение, потребление изображений стало неотъемлемой частью современной жизни. Но в отличие от текстовых и числовых данных, поиск которых доступен с первых дней существования компьютеров, даже беглый поиск изображений остается ручным делом, требующим времени и, зачастую, зарплаты человека. Как визуально интеллектуальные машины могут помочь нам разобраться в коллективной массе данных, которая уже давно превзошла все надежды на ручную работу?
Подобные возможности манили исследователей ИИ с первых дней существования этой области. Однако вскоре они поняли - и каждое последующее поколение только подтверждает это - что визуальное понимание является задачей удивительной сложности, начиная с самих данных. Поскольку цифровые изображения хранятся в виде пикселей - отдельных цветовых точек, закодированных в цифровом виде, - для машины они представляются не более чем длинным списком целых чисел. Чтобы увидеть изображение так, как это мог бы сделать человек, с точки зрения таких значимых понятий, как люди, места и вещи, алгоритм должен просеять этот список и выявить числовые паттерны, которые каким-то образом соответствуют друг другу.
К сожалению, определить эти закономерности даже для таких простых понятий, как прямые линии или геометрические фигуры, довольно сложно. Сделать это для такого органического и протеинового объекта, как человеческое лицо - во всех его цветах и пропорциях, в бесконечном диапазоне углов, условий освещения и фона - гораздо сложнее.
И дальше загадка только углубляется. Например, где именно проходит граница между пассивным актом видения и связанным с ним, но гораздо более глубоким актом понимания? Как часто чисто перцептивный опыт зрения - цветные пятна, которым придают форму края и текстуры, - становится целостным благодаря нашей способности наделять эти формы смыслом еще до того, как мы успели осознанно обработать увиденное? Вскоре становится ясно, что разделить эти два понятия невозможно: видеть - значит понимать, что делает задачу не только интеллектуальной, но и сенсорной. Таким образом, зрение - это не просто применение нашего интеллекта. Для всех практических целей оно является синонимом нашего интеллекта.
Это и есть магия зрения. Этот навык настолько тонко настроен, что, хотя мы видим мир не более чем через свет, случайно попавший на поверхность наших глаз, то, что мы получаем из этого света, расширяется и заполняет весь наш опыт. Этот почти чудесный переход от сенсорного ввода к надежному и действенному знанию - одна из самых впечатляющих возможностей нашего мозга. Вычислительная стоимость одной только этой задачи на порядки превышает возможности даже суперкомпьютеров размером со склад, и все это обеспечивает влажный органический комок диаметром около пяти дюймов. А ее концептуальная глубина продолжает смирять даже светил академического мира.
Загадка зрения - это нечто большее, чем просто понимание того, как мы видим. Это не просто вопрос о цветах или формах или даже о вычислении чисел во все более крупных масштабах. Это исследование феномена, лежащего в самой основе нашего познания, из которого проистекает многое из того, кем и чем мы являемся, биологически, межличностно и культурно. Это путешествие к самым основополагающим слоям нашего опыта. Очень часто видеть - значит знать. Поэтому понять, как мы видим, - значит понять себя.
Моя карьера аспиранта началась с покупки особенно большого учебника. Он был издан всего за год до моего поступления, поэтому его содержание было почти таким же свежим, как и переплет. Он был тяжелым и с острыми краями, и при первом же открытии он громко треснул. Я радовался каждый раз, когда видел его обложку, которая сплетала все нити моего академического пути в единый артефакт.
Она была озаглавлена "Наука о зрении" - два слова, которые, казалось, как нельзя лучше подходили для описания пути, по которому я пытался идти со времен эксперимента в Калифорнийском университете в Беркли. Дюймом ниже, курсивом, был набран подзаголовок, который еще больше разбудил мое любопытство: "От фотонов к феноменологии". А над ними - полноцветное изображение картины Ван Гога "Звездная ночь", занимающее почти две трети всей поверхности. Это была плотная и всеобъемлющая работа, которой суждено было стать стандартом на десятилетия вперед. Я хотел узнать все, чему она могла меня научить.
Прошло два года с того судьбоносного момента в темной лаборатории , когда я впервые увидел внутреннюю работу разума, отличного от моего собственного. Два года я занимался поисками, которые только начинались. Меня заинтриговало инженерное искусство, но я не хотел быть инженером. И хотя я был очарован тайнами нейронауки, я не хотел быть нейробиологом. Я хотел опираться и на то, и на другое, но при этом не быть ограниченным ни тем, ни другим.
Мое время не могло быть лучше, даже если это было не более чем случайностью. Я еще не знал об этом, но изучение зрения стало отростком искусственного интеллекта как такового - одно сообщество среди многих, находящихся в изгнании, раздробленных и отброшенных от знамени, которое когда-то их объединяло, а сейчас десятилетие находится в глубокой заморозке очередного экономического спада. Затухание некогда захватывающих перспектив, таких как нейронные сети и экспертные системы, привело к очередному витку отчуждения, когда стартапы закрыли свои двери, а академический интерес угас. Это была очередная зима в области ИИ, и я находился в ее гуще. Но оттепель наступала быстро.
Глава 6. Северная звезда
На горизонте забрезжил рассвет в Пасадене, окрашенный в палитру теплых цветов, которые я уже успел признать типично калифорнийскими. Его призыв выйти на улицу и пренебречь обязательствами дня был заманчив, но ни одно небо не было достаточно голубым, чтобы соперничать с обещанием открытий. Сегодня был первый день нового эксперимента, к которому я готовился несколько месяцев, и он ждал меня под землей.
Наша работа проходила в отделе психофизики лаборатории Коха - тенистом подвальном мире, скрытом под лужайками и велосипедными дорожками Калтеха. Лишенное естественного света и регулярно лишаемое искусственного, это было место почти идеальной изоляции: три одинаковые кабинки, разделенные затемняющими шторами, каждая достаточно большая, чтобы изолировать органы чувств одного сидящего человека.
Оказавшись внутри, наши испытуемые клали одну руку на мышь, другую - на клавиатуру и вглядывались в темноту. После кратковременного затишья загорался монитор, на котором появлялась последовательность изображений, настолько бессвязных, что они могли быть созданы дадаистом: буквы, расположенные как алфавитный суп; фотографии случайных, разрозненных сцен; внезапные вспышки цветного шума - все с точностью до миллисекунды и вызывающие точно измеренные повторные спонсоры щелчков и нажатий клавиш. Затем, в течение нескольких секунд, темнота возвращалась. В воздухе повисало еще одно мгновение неподвижности, и последовательность повторялась. Снова, и снова, и снова.
Как бы хаотично это ни выглядело, ни одна деталь не была произвольной. Все это было похоже на попытку, пусть и надуманную, прочитать мысли или хотя бы составить представление об их содержании. Несколько секунд бешеного движения пальцев, неглубокого дыхания и расширяющихся зрачков, запечатленных в зарослях данных, на полное распутывание которых могут уйти дни, недели и даже месяцы. Секреты органов чувств глубоко спрятаны, и вытащить их на свет хотя бы на мгновение может оказаться странным делом.
Эволюция в течение полумиллиарда лет упорно трудилась над одним-единственным светочувствительным белком, неустанно подталкивая его к созданию столь изысканного аппарата, что он почти не поддается пониманию. Теперь, в Калтехе, плоды этого труда должны были стать нашим учителем - вся зрительная кора, простирающаяся от стеклянной поверхности глаза до самых глубоких глубин разума. По мнению моих консультантов, первым шагом на пути к обещанному машинному интеллекту должно было стать лучшее понимание человеческого рода.
Я не знал, на что именно я рассчитывал в годы учебы в аспирантуре, кроме возможности погрузиться в область, которая украла мое сердце. Но я надеялся, что где-то на этом пути я найду занятие, которому смогу следовать с рвением моих образцов для подражания - духом, который побудил Эрика Висхауса превратить одержимость аномалиями плодовой мушки в Нобелевскую премию или Нила деГрасса Тайсона превратить космос в числовую поэзию. Мне нужна была своя собственная Полярная звезда. Но пока я ее не нашел, я довольствовался тем, что обдумывал вопрос о том, как на самом деле работает невыразимый опыт видения, - или, говоря нескладным языком подзаголовка моего учебника, как фотоны становятся феноменологией.
Первый шаг к этому пониманию был сделан на страницах моего учебника "Наука о зрении", в котором рассказывалось о психологе Анне Трейсман из Принстона . Вундеркинд эксперимента и гигант когнитивной науки двадцатого века, она сочетала очаровательно простые инструменты с сырой изобретательностью, чтобы исследовать человеческое восприятие, за десятилетия до появления цифровых технологий, которые значительно ускорили бы ее исследования.
Разработанная Трейсманом "теория интеграции признаков внимания" стала почти универсальной основой для понимания природы зрительного восприятия. Представляя испытуемым кратковременную вспышку абстрактной композиции - например, одиночный красный круг в мешанине зеленых и красных квадратов, - она смогла разделить время, необходимое им для восприятия изображения на разных уровнях глубины. Она обнаружила, что люди практически мгновенно определяют присутствие красного цвета - просто знают, что он содержится где-то внутри изображения, - но им требуется больше времени, чтобы найти именно красный круг, поскольку его идентичность представляет собой сочетание двух разных признаков: цвета и формы, совпадающих в одном и том же месте. Другими словами, способность интегрировать восприятие красного цвета и восприятие круга не только занимала больше времени, но и представляла собой совершенно отдельный, более интенсивный этап визуальной обработки.
Работа Трейсмана была грандиозной по своему размаху и плотной по своим объяснениям, но ее объединяла идея о том, что человеческое зрение начинается с определения мелких деталей, а затем устанавливает взаимосвязи между ними, пока они не откроют полную картину. Это был интуитивный тезис, и он предлагал метрику для понимания работы зрения: простые объекты, определяемые небольшим количеством признаков, можно распознать быстро - например, оранжевый мяч на сером асфальте, - в то время как более сложные сцены, такие как извилистая лесная тропа или детали лица друга, требуют больше времени.
Эта парадигма, как я видел, повторялась в изучении компьютерного зрения, когда исследователи писали и совершенствовали алгоритмы, способные определять фундаментальные детали на фотографиях и других изображениях - резкие края, изменения света и цвета, фрагменты текстуры или узоры - а затем создавали алгоритмы более высокого уровня, чтобы распознавать связи между ними и ассоциировать их с более значимыми вещами, такими как люди и объекты. То немногое, что я знал о зрении, имело смысл. Но вскоре картина должна была стать гораздо сложнее.
"У меня есть кое-что для твоего списка чтения, Фей-Фей, - сказал Пьетро, положив копию статьи на стол передо мной.
"Это?"
Я взял его в руки и пролистал, заметив, что он меньше четверти объема большинства опубликованных работ. Пьетро понимающе улыбнулся.
"Поверьте мне. Вам захочется это прочитать".
Он не шутил.
Статья, представленная нейробиологом Саймоном Торпом в раздел "Письма" журнала Nature за 1996 год, была короткой - всего три страницы, но громогласной в своих выводах. Даже ее несерьезное название - "Скорость обработки информации в зрительной системе человека" - преуменьшало то влияние, которое она могла оказать, поскольку ставила под сомнение общепринятую ортодоксальность целой области. Это был пример величайшей традиции во всей науке - разрушение устоявшихся представлений, интуитивно понятных и привычных, более сложной реальностью.
С помощью электроэнцефалограммы, или ЭЭГ, Торп измерял электрические сигналы на поверхности мозга испытуемых, пока они рассматривали изображения на мониторе компьютера. Когда фотография вспыхивала на экране всего на 27 миллисекунд - время, необходимое медоносной пчеле, чтобы несколько раз взмахнуть крыльями, - испытуемые с поразительной точностью определяли ее содержание. Но он копнул глубже и определил момент распознавания в их мозгу: всего через 150 миллисекунд после появления изображения, то есть примерно за то время, которое требуется, чтобы моргнуть. Это было самое точное исследование скорости обработки зрительной информации человеком, которое когда-либо проводилось, и цифры оказались значительно меньше, чем предсказывала теория Трейсмана.
Испытуемые Торпа обрабатывали целые фотографии, изобилующие деталями, перспективой, тонким освещением и смыслом, и все это за то время, которое потребовалось испытуемым Трейсмана, чтобы определить основные цвета и формы. У всех, кто читал статью, в голове горел один вопрос: как? Я понял, почему Пьетро так хотел, чтобы я тоже ее прочитал, и почему спустя более трех лет после публикации она оставалась постоянным источником обсуждений и споров между ним и Кристофом. Я сразу же разделил их увлечение.
Для меня эта работа стала еще более сюрреалистичной из-за того, что она была опубликована совсем недавно - всего за несколько лет до моего прихода в Калтех. Легко забыть, насколько молодым на самом деле является современное изучение человеческого зрения, ведь самые ранние его публикации датируются всего несколькими десятилетиями. В отличие от физики с ее многовековой историей, населенной легендами от Галилея до Ньютона и Бора, зрение было - и остается - в значительной степени неизведанной территорией. Изучение компьютерного зрения еще моложе. Я чувствовал, что карта рисуется, даже когда держал ее в руках, и она заряжала меня энергией в первые дни учебы в аспирантуре. Я не мог удержаться от того, чтобы не рассказать о ней в своих еженедельных звонках мистеру Сабелле, которые продолжались из Пасадены.
"Я никогда не видел ничего подобного", - сказал я. "Эта область настолько сложна, настолько интересна, и все же... она практически новая! Большинство крупнейших авторов все еще ведут активные исследования, пока мы разговариваем!"
Чем больше времени я проводил с Пьетро и Кристофом, тем больше ценил чувство приключения, которое определяло их научную карьеру. Хотя они были выходцами из физики и инженерии, оба носили на рукаве свою любовь к таким областям, как психология, когнитивные науки и нейронауки. Они читали журналы по компьютерным наукам так же регулярно, как и все остальные на факультете, но не менее пристально изучали такие издания, как Psychological Review, Proceedings of the National Academy of Sciences и особенно престижный Nature.
Это увлечение вылилось в твердое мнение и стремление расширить границы знаний, что означало столкновение с расхождением между выводами Торпа и Трейсмана. Имелись убедительные доказательства того, что по крайней мере некоторые аспекты зрения - в частности, способность распознавать реальные пейзажи - не требуют особых усилий. Но что привело к этой легкости? Можно ли ее как-то количественно оценить? Как это повлияет на наше понимание мозга в целом? Это были вопросы, на которые стоило найти ответы, и, что было удобно для моих консультантов, попыток сделать это было бы более чем достаточно, чтобы занять их особенно настойчивого нового аспиранта на некоторое время.
Как читать мысли?
В лабораторных условиях точная фиксация восприятия, ожиданий и даже принятия решений испытуемым - обычное дело. Однако разработка экспериментального метода для этого требует сочетания инженерного искусства, психологии, эргономики и даже чего-то сродни ловкости рук. Ирония заключается в том, что, хотя наши эксперименты внешне ничем не отличаются от тех, что можно увидеть во многих других лабораториях - испытуемые, обвешанные электродами, ассистенты, собирающие кучи данных, и так далее, - их разработка была не чем иным, как искусством.
Наша цель была необычайно туманной: определить, смогут ли испытуемые точно распознать содержание фотографии, демонстрируемой в течение доли секунды, но не фокусируя на ней свое внимание. Торп установил скорость выполнения такой задачи, но он не исследовал роль, которую играет сознательное внимание. Требуется ли сознательное сосредоточение? Или же наша способность к распознаванию является вечной и неосознанной, ощущая окружающий мир независимо от того, обращаем мы на него внимание или нет? Мы подозревали последнее, но хотели это доказать.
Идея о том, как это сделать, пришла от Ахима Брауна, приглашенного постдока в лаборатории Кристофа. Браун исследовал похожую гипотезу - о том, что наш мозг обрабатывает обширные визуальные детали без нашего осознания, - используя то, что он назвал "методом двойного теста", в котором он привлекал внимание испытуемого к центральной задаче, требующей сознательного сосредоточения, и одновременно представлял периферийную задачу, требующую только пассивного наблюдения; высокий уровень внимания, требуемый первой задачей, гарантирует, что вторая не будет обрабатываться сознательно.
Изобретательность метода заключается в том, как он обнажает фокус чувств испытуемого. Поскольку центральная задача имеет объективный ответ, требующий усилий, можно с высокой степенью достоверности определить в течение нескольких раундов, был ли пользователь полностью вовлечен в нее или нет. Периферийная задача, хотя и сравнительно простая, также имеет правильный ответ, что позволяет надежно измерить вторичное осознание испытуемого. Поскольку обе задачи предъявляются в течение всего двухсот миллисекунд (лишь немного дольше, чем моргание глаза), возможность их осознанного выполнения одна за другой можно исключить.
В нашем эксперименте мы использовали этот точный контроль над вниманием испытуемых, чтобы задать простой вопрос: при просмотре случайно выбранной фотографии пейзажа на природе - мы были уверены, что они видели ее только периферийно, - содержала ли она изображение животного или нет? Их ответы могли бы многое сказать о природе внимания, как оно связано с визуальным восприятием.
С точки зрения испытуемых, темп эксперимента был стремительным, наполненным молниеносными вспышками образов и паттернов, требующих почти мгновенной реакции. Но задача по его проведению была значительно менее сложной. От одного дня к другому это больше походило на присмотр за детьми, чем на научное исследование, пока мы ждали, когда из кабинок выйдут сонные студенты, которых мы заманивали обещанием потратить деньги на выходные. Так как желающих было не так много, как хотелось бы, мы были во власти их расписания. Не раз случалось, что моей главной обязанностью на день становилась встреча незнакомца у входа в лабораторию в шесть утра. Но мне нравилось даже это. По-своему это тоже было частью науки.
Как бы ни был важен наш эксперимент, Пьетро и Кристоф дали понять, что хороший ученый должен следить и за литературой. И чем больше я читал, тем больше понимал, что Торп не был первым претендентом Трейсмана на . Я обнаружил своеобразный след из хлебных крошек, зарытый в десятилетиях статей и указывающий на растущую коллекцию исключений из ее идей.
Пожалуй, самые нелепые результаты были получены исследователем зрения по имени Ирвинг Бидерман. Он и его коллеги провели эксперимент, в котором испытуемым показывали не абстрактные формы и цвета, а быстрые отрывки фотографий, а затем просили определить, что они видят. Несмотря на значительное увеличение сложности стимулов и исчезающе малую продолжительность их экспозиции, ответы испытуемых были неизменно точными. За меньшее время, чем потребовалось испытуемым Трейсмана, чтобы, скажем, распознать одинокую букву A среди поля разноцветных букв B, испытуемые Бидермана каким-то образом смогли воспринять достаточно деталей фотографии, чтобы определить, изображена ли на ней парковка торгового центра или домашняя кухня.
Следующее новшество появилось благодаря психологу Молли Поттер. Используя ранний компьютерный монитор, она представляла испытуемым отрывки текста, высвечивая по одному слову крупным шрифтом в центре экрана. Их понимание было впечатляюще высоким, даже когда слова появлялись со скоростью двенадцать в секунду - в два раза быстрее, чем средний студент колледжа читает в обычных условиях. Как ни убедительны были демонстрации Трейсмана о том, что зрительное восприятие развивается с уровня мелких деталей, чтение оказалось мощным исключением.
Эти исследования были еще более впечатляющими в свете сравнительно примитивных инструментов, с помощью которых они проводились. Не имея возможности непосредственно наблюдать за процессом познания своих подопечных, такие мыслители, как Трейсман, Бидерман и Поттер, извлекли десятилетия увлекательных подсказок благодаря умелому использованию поведенческих наблюдений в строго контролируемых условиях. Но у этого подхода были свои пределы: в конце концов, о мозге можно многое узнать только извне. Чтобы понять эти явления изнутри, требовалось новое поколение технологий.
Эта технология наконец-то появилась в виде нейронаучных инструментов, таких как ЭЭГ и функциональная магнитно-резонансная томография, или фМРТ, , вооружив исследователей более высокой степенью клинической точности, чем когда-либо прежде. Работа Торпа была одной из самых заметных, но далеко не единственной. Не менее важной была работа когнитивного нейробиолога Нэнси Канвишер из Массачусетского технологического института и ее студентов, которые с помощью фМРТ-анализа выявили ряд областей мозга, связанных именно с тем видом обработки информации, который необходим для быстрого и точного восприятия, обнаруженного такими исследователями, как Торп и Бидерман. В то время как ЭЭГ измеряет электрические импульсы в мозге, которые распространяются очень быстро, но диффузно по всей его поверхности, фМРТ измеряет изменения уровня кислорода в крови, когда задействованы определенные участки нейронов.
Первым прорывом стало открытие "фузиформной лицевой области" - участка коры в височной доле размером не более кубического сантиметра, который, похоже, специально создан для распознавания человеческих лиц. Затем была обнаружена близлежащая "парагиппокампальная зона места", которая играет аналогичную роль при распознавании знакомых мест, например, кухни или часто посещаемой дороги. Еще одним открытием стала "экстрастриатная зона тела", которая помогает нам воспринимать физическую ориентацию окружающих, реагируя на присутствие рук, ног и тому подобного.
В этих структурах, известных как "нейронные корреляты" зрения, есть нечто особенное: похоже, они специально созданы. Каждая из них распознает одну категорию вещей и только ее - лица, знакомые места, позы тела и тому подобное, что объясняет поразительную скорость нашего восприятия в специфических задачах распознавания. Вместо того чтобы пытаться расшифровать их с нуля, деталь за деталью, специальная особенность нашей нейронной анатомии вступает в действие, чтобы распознать их почти мгновенно. С нашей точки зрения, это происходит без особых усилий.
С биологической точки зрения роль усилий в процессе говорит о многом. Эволюция до фанатизма скуповата и реагирует только на давление окружающей среды, настолько сильное, что альтернативой адаптации является вымирание. Чтобы способность была доведена до такой степени, чтобы сделать нечто сложное автоматическим, она должна иметь фундаментальное, даже исключительное значение.
Таким образом, зрение - это не только вопрос деталей того, что мы видим. Хотя изображения можно разложить на части и изучить в гранулярных терминах, предложенных исследователями вроде Трейсмана, особенно в жестко контролируемых лабораторных условиях, зрение, на которое мы полагаемся, чтобы выжить в хаотичном мире, имеет дело с вещами - предметами, людьми и местами. Действительно, на самых ранних этапах обработки информации мы воспринимаем окружающее не как совокупность цветов и контуров, а в категориях.
Какими бы захватывающими ни были эти находки сами по себе, они соединялись друг с другом еще более глубоким образом, словно береговая линия неизведанного континента. Каждая новая идея указывала на что-то большое, историческое, может быть, только ожидающее своего открытия, и это заставляло меня с еще большим нетерпением ждать результатов нашего эксперимента. Стоим ли мы на пороге прояснения понимания? Или более сложного?
В большинстве дней Пьетро пил капучино в середине дня в кафе Red Door на территории кампуса, и я начал ходить с ним. Мои личные финансы не позволяли мне иметь модную привычку пить кофе, но мне нравилось наблюдать за его процессом, начиная с индивидуального заказа, который он передавал бариста, и заканчивая осторожностью, с которой он добавлял только намек на коричневый сахар, и последующим деликатным помешиванием. После моих лет суеты это было приятным напоминанием о том, что стоит ценить более простые моменты жизни.
Сегодня, однако, причина моего прихода была более стратегической: результаты эксперимента были готовы, и я хотел поделиться ими немедленно. При всем внимании, которое Пьетро уделял своему ритуалу, с ним было легче разговаривать за кофе, чем за обедом, поскольку у него выработалась привычка расставлять наши подносы в виде красочных табло, которые он сравнивал с работами поп-художника Дэвида Хокни. Хотя поначалу это было забавно, его "коллажи Хокни", как он их называл, были для него в основном возможностью развлечь себя, пока я становился все более голодным, вспоминая, какой утонченной когда-то казалась его любовь к истории искусства.
Пока он делал первый глоток капучино, я открыла блокнот, в который переписала последние результаты, и начала читать их вслух. Я был горд тем, что после стольких трудов у меня появилось что-то осязаемое, но по мере того как я переходил к списку цифр, Пьетро становился таким же взволнованным, как и я.
"Фей-Фей, эти фигуры... Я имею в виду, они..."
"Я знаю! Они невероятные!"
Тест за тестом давал потрясающе четкую картину: наши испытуемые распознавали фотографии реальных сцен, даже когда их внимание было полностью сосредоточено на чем-то другом. Мы знали, что время реакции будет быстрым, но были застигнуты врасплох тем, насколько быстро, последовательно и точно испытуемые справлялись с задачей. Эта уникальная особенность мозга, способная определять бесчисленные визуальные концепции с удивительной разборчивостью и бешеной скоростью, оказалась не просто мощной - она оказалась практически автоматической.
Для меня было большой честью участвовать в исследованиях, которые, казалось, оказывали влияние на всю область, но самой большой наградой была философская. Наши результаты пополнили ряды десятилетий работ, свидетельствующих о том, что в основе человеческого зрительного восприятия лежит простая идея: прежде всего, наше зрение основано на осознании четко определенных категорий. На распознавании вещей. По выражению лица Пьетро - едва уловимому, но безошибочному - я понял, что он согласен. Я все больше убеждался, что мы находимся на пороге раскрытия секрета всего сущего.
По мере приближения конца второго года обучения в Калтехе я почувствовал, что прочитал достаточно литературы, посетил достаточно семинаров и симпозиумов и, после публикации результатов нашего эксперимента, увидел достаточно из первых рук, чтобы оценить важный факт: визуальное восприятие основано на категоризации; наш мозг естественным образом сортирует детали того, что мы видим, на более широкие понятия, которые имеют для нас значение, такие как объекты, люди, места и события. Например, вид дерева на фоне неба - это гораздо больше, чем просто узор из зеленых и синих цветов. Зрение работает на более высоком, более значимом уровне, вооружая нас знанием: мы можем представить себе листья, которые колышет ветер или которые мы держим между пальцами, или ветку с текстурой и весом, которые мы можем мгновенно оценить, - и все это разительно отличается от неприкосновенной атмосферы и цветного света, висящего за много миль над головой.
Способность к классификации наделяет нас такими возможностями, которые трудно переоценить. Вместо того чтобы погружать нас в бесчисленные детали света, цвета и формы, зрение превращает наш мир в дискретные понятия, которые мы можем описать словами, - полезные идеи, расположенные вокруг нас, как на карте, сводящие сложную реальность к тому, что мы можем понять с первого взгляда и отреагировать на это в течение мгновения. Именно так наши древние предки выживали в условиях чистого хаоса, так поколения художников извлекали красоту и смысл из повседневной жизни и так мы продолжаем ориентироваться в постоянно усложняющемся мире.
Многое из того, что я прочитал, казалось, подкрепляло эту идею. В то время как Трейсман показал один из способов распознавания сложных объектов, Бидерман, Поттер и Торп усложнили картину поразительной альтернативой: в некоторых случаях такая интенсивная обработка снизу вверх вообще обходится стороной. В исследованиях нашей лаборатории изучался вопрос о том, в какой степени распознавание работает в отсутствие сознательного внимания. Особенно интересным было предположение Канвишера о том, что этой невероятной способности способствуют специально созданные нейронные корреляты, которые отображают конкретные вещи в мире - убедительное доказательство того, что мозг физически склонен к быстрому и надежному распознаванию хорошо известных визуальных концепций.
Казалось, что мы пытаемся перепрошить часовой механизм, созданный со скрупулезным терпением каким-то непостижимым колоссом. Мы все еще были далеки от его полного понимания - его маленькие шестеренки оставались загадочными, даже когда они тикали перед нами, - но мы украли взгляд на нечто замечательное. Биологическая эволюция - единственная сила во вселенной , способная создать настоящий интеллект с нуля, и я чувствовал, что мы восстановили ее чертеж или, по крайней мере, несколько его обрывков.
Это меняло и мое представление о собственной области компьютерного зрения. Хотя изобретательность была налицо, она была разбросана по эклектичному спектру исследовательских проектов. Нигде я не мог найти общих, единых усилий, аналогичных той целеустремленной силе, которая терпеливо формировала развитие нашего собственного разума на протяжении тысячелетий. Я не мог не задаться вопросом, каким был бы мир, если бы ситуация изменилась - если бы исследователи объединились, чтобы понять и воссоздать основную идею, которая, казалось, лежит в самом сердце человеческого познания.
Я с трудом представлял себе, какие открытия могут ожидать такую координацию. Нет предела тому, во что в конечном итоге может превратиться искусственный интеллект, но это стало казаться второстепенным; я все больше убеждался, что эта конкретная задача - осмысление визуального мира путем понимания бесчисленных категорий объектов, которые его наполняют, - является идеальным первым шагом к его раскрытию. В конце концов, это сработало для нашего вида. Теперь я верил, что это может сработать и для наших машин.
Я подумал о своих примерах для подражания - от легенд физики до моих собственных профессоров. Годами я восхищался силой идей, которые двигали ими как учеными, и тем, какое влияние они оказывали на свои области. Теперь, спустя всего пару лет после начала обучения в аспирантуре, я верил, что вижу проблеск на своем собственном горизонте - что-то далекое и туманное, но достаточно яркое, чтобы осветить мой путь вперед. Так или иначе, мы собирались сделать визуальный мир привычным для машин. Превзойдя даже стандарты жизни, склонной к зацикливанию, я развил одержимость, более сильную, чем любая другая, которую я когда-либо знал.
Я нашел свою собственную Полярную звезду.
На экране появилось изображение реактивного лайнера, и алгоритм приступил к выполнению своей задачи. Это была задача, с которой мог справиться даже ребенок: определить присутствие самолета в любой точке фотографии. Но в 2003 году на этот вопрос машины могли ответить только после изучения огромного количества примеров. И даже тогда их шансы на успех были скромными. В тот день мы с Пьетро проверяли идею, которая, как мы надеялись, могла изменить эти шансы, возможно, кардинально. Я присмотрелся, желая увидеть, что будет делать алгоритм.
На экране начали появляться розовые точки - так сказать, визуальные подсказки, призванные выделить детали на фотографии, которые привлекли внимание алгоритма. Я слегка поморщился, когда первая из них появилась на участке травы у асфальта. Алгоритм смотрел не туда. Но тенденция быстро изменилась, когда следующие две появились на крыльях самолета. Затем еще одна, где-то в хвостовой части. Затем еще три возле кабины пилота. Наконец появилась последняя точка. Шасси. Это считается, подумал я. Это же техническая часть самолета!
Я взволнованно выдохнула. Пока все хорошо.
Далее началась самая сложная часть работы. Поскольку каждый выделенный элемент занимал всего несколько пикселей, алгоритм был разработан таким образом, чтобы объединять их в кластеры, представляющие более крупные части объекта, который он должен был идентифицировать. Другими словами, это прокси для тусклой формы визуального восприятия. Вокруг каждой части были нарисованы цветные круги: синий и тиловый - для разных сегментов фюзеляжа, красный - для вертикального стабилизатора, зеленый - для области, где они встречаются. Конечно, алгоритм расположил их почти точно на своих местах.
Самолет признан.
Это был волнующий момент, но не потому, что он сработал, а потому, как он сработал. Вместо того чтобы погрузить машину в сотни фотографий самолетов, охватывающих как можно больше вариаций цвета, стиля, перспективы и условий освещения, мы показали ей всего одну. Однако мы показывали ей сотни изображений совершенно несвязанных предметов - пятнистых кошек из джунглей, мотоциклов, человеческих лиц, сделанных нашими улыбчивыми товарищами по лаборатории и новой цифровой камерой Пьетро, а также случайные подборки, которые мы загрузили из Google Images. Наша гипотеза заключалась в том, что, ознакомив алгоритм сначала с широким спектром визуального мира, он будет лучше подготовлен к обучению чему-то конкретному. Поэтому, хотя алгоритм был обучен на самых разных вещах, самолет, который он только что распознал, был лишь вторым, который он видел. Эвер.
Наше творение было лишь пробным вариантом, и в нем не обошлось без ошибок. Но наша цель состояла в том, чтобы продемонстрировать, что алгоритмы, как и люди, получают огромную пользу от того, что видят больше визуального мира. Теперь на моем горизонте замаячила Северная звезда, и мы сделали реальный шаг в ее направлении.
Мы назвали эту технику "одномоментным обучением". Это был значительный отход от существующего положения дел в области распознавания изображений, но способность, которая нас вдохновила, хорошо известна. Как люди, мы от природы умеем распознавать вещи даже после одного взгляда на них: новый вид музыкального инструмента, животное, которого мы никогда раньше не видели, лицо недавно избранного политика. Можно привести множество объяснений этой способности, но одним из самых простых и действенных является тот факт, что даже когда мы видим что-то новое, мы используем для этого опыт всей нашей жизни. Независимо от новизны, практически все, что мы видим, настолько сильно опирается на прошлый опыт - знакомые детали, такие как контуры, свет и тень, текстуры и узоры, - что трудно представить, что можно увидеть что-то в полном одиночестве.
Наша техника воплотила эту концепцию в машинах, и оказалось, что она работает. Однако если результаты оказались приятным сюрпризом, то прием, который получила наша статья, был ошеломляющим. Это был своего рода прорывной успех: ее не только приняли на Международную конференцию по компьютерному зрению (ICCV) в Ницце, Франция, но и дали нам одно из немногих мест для устного доклада. Хотя доклад был написан в соавторстве с Пьетро и его коллегой по имени Роб Фергус, я был ведущим. Это означало, что честь и ответственность за поездку лежала на мне.
Выступление на ICCV - редкая возможность, особенно для аспиранта, и отсутствие опыта выступлений перед столь важной аудиторией тяготило меня. Что еще хуже, Пьетро не смог бы поехать со мной. Он и его жена ожидали рождения своего первенца, и дата родов приближалась. Это была моя первая научная конференция и первое выступление на сцене. И я буду выступать один.
Нервы могли бы стать проблемой во время полета в Ниццу, если бы не стоявшая передо мной задача. Мои обязанности в Калтехе держали меня в состоянии безостановочной суеты, и тринадцать спокойных часов на высоте тридцать тысяч футов оказались единственным свободным окном для подготовки доклада, который мне предстояло сделать. Большую часть поездки я не высовывался, составляя конспект и собирая слайды так быстро, как только мог.
Однако по прибытии я остро почувствовал отсутствие Пьетро. Обычно консультанты посещают первую конференцию студента вместе с ним, независимо от того, выступает он с докладом или нет, в знак поддержки и для того, чтобы помочь наладить контакты. До меня начало доходить, что я была предоставлена сама себе в зале, полном сотен незнакомых людей. Если я и собиралась нервничать, то сейчас самое время.
"Фей-Фей?" - раздался голос позади меня. Повернувшись, я увидел незнакомое лицо, смотревшее на меня сверху вниз.
"... Да?" осторожно ответила я.
"Прекрасно, что мы наконец-то встретились! Я Джитендра".
"Джитен... О! Джитендра... Малик? Ты..."
"Полагаю, вы знаете меня как бывшего советника Пьетро, да, - сказал он со смехом. "Он попросил меня составить вам компанию. Вы же не думали, что мы позволим вам сделать это в одиночку, не так ли?"
Хотя я знал имя Джитендры и, конечно, его репутацию, мы впервые встретились лицом к лицу. Я склонен рассматривать академические отношения в семейных терминах, поэтому я считал его - советника моего советника - своим "академическим дедушкой". Он вполне соответствовал этому названию, его присутствие было одновременно успокаивающим и ободряющим. После моего доклада, когда на меня набросилась толпа исследователей, жаждущих узнать больше, он стал для меня спасением. Простое присутствие его рядом со мной превратило подавляющий день в нечто управляемое и положило начало тому, что переросло в прочную связь.
Несмотря на шквал разговоров после моего выступления, мне пришло в голову нечто неуловимое: каждый вопрос, который мне задавали, касался самого алгоритма. Как вы составили байесовские уравнения для оценки апостериорной вероятности? Как вы оценили предварительное распределение изображений? Вы упомянули об использовании недавно предложенного алгоритма вариативного вывода для оптимизации параметров модели - можете ли вы рассказать об этом подробнее? Какие у вас планы по его расширению в будущих модификациях? Как он может работать в других условиях?
Нас снова и снова спрашивали о математическом ядре выбранного нами алгоритма машинного обучения - вероятностной технике, называемой "байесовской сетью", - но ни разу не спросили о данных, на которых мы его обучали. И хотя в этом не было ничего необычного - данные не так уж и незаметно были отброшены как инертный товар, имеющий значение лишь в той степени, в какой это требуется алгоритмам, - я начал понимать, что мы недооценили нечто важное.
Определяющая особенность нашего алгоритма - его способность узнавать новые категории объектов всего за одну экспозицию - в значительной степени зависела от данных. В конечном счете, именно разнообразие других объектов, которые видел наш алгоритм, дало ему своего рода перцептивный опыт и позволило так хорошо работать, когда ему было представлено что-то новое.
На самом деле, чем больше я думал об этом, тем больше удивлялся, почему эта тема - тонкая, но интригующая сила данных - не привлекает никакого внимания. В конце концов, мы добились довольно удивительных результатов при абсолютном отсутствии данных - несколько сотен изображений, распределенных по нескольким случайно выбранным категориям. В связи с этим возник вопрос, который казался все более провокационным каждый раз, когда я возвращался к нему: если так мало данных позволило создать столь мощные возможности, то что может дать больше данных?
Как насчет большего?
"Почти готово... Секундочку..." Очередной обед в кафе "Красная дверь", очередная трата нескольких совершенно замечательных минут времени, пока Пьетро расставлял наши тарелки, превращая их в очередную серию коллажей Хокни. "Вот!"
"Ага. Очень мило", - сказал я. Я больше не притворялся, что смотрю.
Пьетро улыбнулся своей работе, явно уловив мое нетерпение и явно не обеспокоившись им. Я забрала у него свой поднос и принялась за еду.
"Я все время думаю о нашей одноразовой учебной работе", - сказал он, меняя тему. "Я горжусь тем, чего мы добились, но мы оба знаем, что настоящая звезда шоу - это данные".
Я кивнул, продолжая жевать.
"А что, если мы создадим совершенно новый набор данных? Больший. Думаю, мы могли бы сделать все сами, с нуля".
Я продолжала кивать.
"Что, если все эти новые данные - сами по себе - являются ключом к достижению следующего уровня?"
Это была дерзкая идея, и в то же время достаточно затянутая, чтобы все было интересно.
"Итак, начнем с самого очевидного вопроса: сколько категорий изображений должен включать наш новый набор данных?"
Я отложил вилку и на мгновение задумался над вопросом. Зная, что самая большая коллекция, когда-либо собранная в Калтехе, предлагает семь довольно случайно выбранных категорий, округление казалось разумным началом.
"Как насчет... десяти?" предложил я.
Пьетро нахмурил брови.
"Это было бы улучшением, я полагаю, но я задаюсь вопросом, не слишком ли мы прогрессируем".
Мне нравился дух его предложения, но я не мог не учитывать и реальность. Зная, что вся работа по сбору, маркировке, и систематизации изображений ляжет на меня, я делал все возможное, чтобы сбалансировать потребности нашего исследования с практическими заботами повседневной жизни.
"Хорошо. Значит, пятнадцать?"
Пьетро язвительно усмехнулся.
"Отлично. Двадцать!"
Он не сдвинулся с места. Серьезно?
Позже Пьетро скажет мне, что я был близок к цели - он считал, что достаточно будет тридцати категорий. Но, заметив, что разговор, похоже, переходит в переговоры, причем довольно осторожные, он почувствовал, что вынужден перейти в наступление.
"Давай сделаем сотню, Фей-Фей".
Как позже скажет Пьетро, я выглядела так, словно он приговорил меня к смерти. Учитывая, сколько работы это, несомненно, потребует, я, скорее всего, потеряю часть своего рассудка, не говоря уже о каком-либо подобии социальной жизни, к которой я мог стремиться в течение следующих нескольких месяцев (хотя, конечно, это не такая большая потеря). Но он был прав, и я не мог отрицать своего волнения при мысли о том, как будет работать наша модель при наличии такого ресурса. Однако вместо того чтобы доставить ему удовольствие, я постарался принять эту идею как должное. Улучшение моего покерного лица будет более долгосрочной задачей.
По мере того, как из памяти улетучивались подробности этого разговора, я начинал по-другому относиться к плану. Да, создание ста категорий изображений, каждая из которых содержала бы самые разнообразные примеры, было бы более трудоемким делом, чем все, что я когда-либо пытался сделать в своей жизни, включая выходные в химчистке. Но это было именно то, чего я хотел. Моя Полярная звезда мерцала над горизонтом ярче, чем когда-либо.
"Привет, Фей-Фей".
"Привет, мам. Как папа? Как магазин?"
"Клиент просит переделать одежду, но он постоянно использует термин, который мне не знаком. Я думаю, это тип посадки, но..."
Последовала странная пауза.
"Фей-Фей, я..."
Ее дыхание стало более затрудненным. Я слышал ее на другом конце линии, но она не могла ответить.
"Мама? Мама? Ты в порядке?"
Не бывает подходящего момента, чтобы узнать, что у вашей матери застойная сердечная недостаточность. Но за два года учебы в аспирантуре, которая и без того нагружает вас до предела, это чувство трудно выразить словами.
Оглядываясь назад, можно сказать, что уже несколько недель она чувствовала себя неважно. Я решил, что ей просто нужен перерыв, учитывая, что ей приходится вести магазин более или менее в одиночку, и пригласил ее приехать в гости. Но когда она приехала в аэропорт, тяжело дыша и бледнее, чем я ее когда-либо видел, я понял, что происходит что-то гораздо более серьезное.
Несомненно, это была чрезвычайная ситуация, но отсутствие медицинской страховки у моих родителей не позволяло мне понять, как реагировать. В панике я обзвонила всех, кого могла вспомнить, и меня направили к китайскоговорящему врачу, работающему в частной клинике в Ирвайне. Ехать пришлось почти два часа, но она оказалась единственной, кто согласился принять нас за отдельную плату, да еще и со скидкой. Диагноз был поставлен быстро: здоровье сердца моей матери было плачевным.
Мистер Сабелла оставался для меня главным источником утешения. "Как твоя мама, Фей-Фей?" - спросил он.
"Доктор говорит, что она выживет. Мы успели вовремя".
"Слава Богу. Как ты держишься?"
Я вздохнул, когда все это вылилось из меня. Наш последний, самый отчаянный план. После семи лет работы химчистки у нас не было другого выбора, кроме как продать ее. Это был наш спасательный круг, когда все остальные варианты казались нам недоступными, но моя мать просто стала слишком больна, чтобы продолжать работать, даже с помощью моего отца. И хотя бизнес был платежеспособным, мы все еще не достигли той нормы прибыли, которая позволила бы нам нанять сотрудников. Пришло время двигаться дальше.
Еще более радикальным было мое решение перевезти родителей через всю страну , чтобы они присоединились ко мне в Пасадене, где мы могли бы снова столкнуться с проблемой выживания как семья. Мое общежитие было еще меньше, чем наше жилье в Парсиппани, но это был наш единственный вариант на данный момент.
Наступила минута молчания, пока мистер Сабелла все осмысливал. "Вы собираетесь продолжить обучение, верно?" Казалось, он почувствовал что-то, с чем даже я еще не успел столкнуться.
"Я не знаю".
Еще мгновение длилось молчание, пока я не нарушил его смехом.
"Как вы думаете, я могу объявить своих родителей иждивенцами, по крайней мере?"
Возникала новая реальность, настолько сложная, что она дестабилизировала все решения, которые я принимал с того дня, как вошел в лекционный зал в Принстоне в качестве студента-физика. Любопытство всей моей жизни привело меня в сферу, известную жесткой конкуренцией, низкой оплатой и отсутствием гарантий долгосрочной карьеры, и все это при том, что мои родители нуждались в поддержке, которую я не был способен обеспечить. Каждый день, проведенный в погоне за мечтой, казался мне в лучшем случае эгоистичным, а в худшем - безрассудным. Чем больше я думал о разнице между моей собственной семьей и семьями моих коллег по лаборатории, большинство из которых были представителями среднего класса, а то и богатыми, тем сложнее было отрицать правду: у меня просто не было такой роскоши, как быть ученым.
Но история еще не закончилась.
Прошло несколько недель, когда сокурсник упомянул, что в город приезжает партнер из McKinsey, всемирно известной консалтинговой компании, занимающейся вопросами управления. Они хотели занять должность аналитика-стажера, которая сулила обширный опыт работы без отрыва от производства, а это означало, что исследователи из школ Лиги плюща, хотя бы слабо связанные с математикой и компьютерными науками, были идеальными кандидатами. В момент искреннего отчаяния мне показалось, что эта возможность заслуживает внимания.
Конечно, я уже бывал здесь раньше, и было соблазнительно списать это на очередную стычку в давно назревавшем конфликте между моими академическими целями и жизнью в реальном мире. Но на этот раз голос моего внутреннего ученого был иным. Потрясенный последним ударом по здоровью моей матери, он стал менее настойчивым, как будто даже та особая, охраняемая часть меня начала уступать реальности, которую, как я знал, я не мог игнорировать вечно. Отбросив колебания - теперь мне это давалось с обескураживающей легкостью, - я купила наряд, выходящий за рамки моего бюджета, тщательно спрятала бирки под воротником, рассчитывая вернуть его сразу после этого, и договорилась о собеседовании.
Все это выглядело примерно так же неестественно, как я и ожидал, но я не мог игнорировать тот факт, что судьба, похоже, с самого начала была на моей стороне. Это была, пожалуй, моя первая возможность представить себя полноценной личностью вне академического мира, и она наполнила меня убежденностью, которой я обычно не обладал. Конечно, я был бессовестным ботаником, но это было нечто большее: годы борьбы закалили меня, воспитали во мне задиристость, которую у моих товарищей по конкурсу никогда не было причин развивать, а также инстинкт прагматизма, который, как я только сейчас понял, делал меня необычным. Затем произошел почти комичный случай синхронности.
"Мы любим организовывать наши интервью на основе гипотетического бизнес-сценария", - начал представитель McKinsey. "Конечно, никто не ожидает, что вы действительно знаете отрасль, так что рассматривайте это скорее как творческое упражнение, чем что-либо еще. Мы просто пытаемся понять ваши инстинкты. Ну, знаете, аналитическое мышление и все такое".
Достаточно просто, подумал я.
"Я хочу, чтобы вы представили, что вы менеджер в... допустим... индустрии одежды".
Ух ты.
То, что началось как обычная оценка, переросло в неожиданно насыщенную беседу: от моей любви к физике и увлечения тайнами интеллекта до мира продавцов прачечных и моей любительской карьеры руководителя химчистки. Вопреки всему казалось, что все идет... хорошо.
Рекрутер, судя по всему, согласился. Ответ был незамедлительным и агрессивным: в McKinsey решили превратить стажировку в официальное предложение о постоянной должности.
Мои чувства были настолько смешанными, что я не уверен, что они вообще были зарегистрированы. С одной стороны, у меня сводило живот при мысли о том, что я оставляю позади столько - Калтех, Пьетро, Кристофа, Джитендру, моих коллег-студентов, все, что я знал, и, что хуже всего, совершенно космическую возможность реализовать идею, которая казалась мне исторической. Моя Северная звезда. С другой стороны, после того как я столько лет видел, как мои родители живут на грани, и все чаще чувствовал, что они оказались там из-за меня, мне казалось, что с меня наконец-то сняли бремя, настолько гнетущее, что я никогда до конца не осознавал его тяжести. Моя мать отдала все, чтобы я оказался здесь, и теперь, когда я знал, что нужен ей больше всего, я мог наконец отплатить ей. Я сразу же направился домой, готовый поделиться хорошими, как мне казалось, новостями.
"Так ты одеваешься в лабораторию, Фей-Фей?"
Я опустила взгляд на себя. Я забыла, что на мне был наряд для собеседования.
"О, точно", - сказал я с полузадушенным смешком. "Не волнуйтесь, я получил отличную скидку на него", - добавил я, показывая бирки, все еще нетронутые.
"Что происходит?" - спросила она, теперь еще более озадаченная. Жизнь была настолько пустой, что я даже не упомянул родителям о своих планах.
"Мама, нам нужно поговорить".
Я рассказал ей о собеседовании, предложении о работе и обо всем остальном. Я рассказал ей о преимуществах, о начальной зарплате и о том, как они уже подсластили предложение, прежде чем я успел ответить. Я объяснил, что это, по сути, быстрый путь к карьере, которую каждая мать-иммигрантка представляет для своего ребенка. Она вежливо слушала, но еще до того, как я закончил говорить, я увидел на ее лице знакомое выражение.
"Неужели мы снова затеем этот разговор?"
"Мам, я знаю, но послушай..."
"Я знаю свою дочь. Она не консультант по управлению, или как вы там это назвали. Она ученый".
"Подумай о своем здоровье, мама! Подумай о расходах, которые нам предстоят. Как академическая карьера поможет нам..."
"Фей-Фей. Мы проделали такой долгий путь не для того, чтобы ты сдался сейчас".
"Это не сдача! Это работа мечты - карьера, и она может освободить нас от всего этого. Оглянитесь вокруг! Мы трое взрослых людей, живущих в общежитии!"
Я не уверен, что поверил своим словам, но они показались мне правильными. Что бы ни думала о них моя мама, она сделала паузу, возможно, чтобы обдумать их, прежде чем ответить.
"Фей-Фей, ты все время говоришь об этом своем "эгоистичном" путешествии. Как будто наука - это что-то, что вы отнимаете у нас".
"Как я могу не чувствовать этого? Я мог бы зарабатывать на жизнь для всех нас прямо сейчас, и..."
"Ты меня не слышишь. Это никогда не было вашим путешествием. С самого начала это был наш путь. Суждено ли тебе стать ученым, исследователем или кем-то еще, чего я даже не могу себе представить, и заработаешь ли ты когда-нибудь больше, чем гроши, мы всей семьей работали над этим с того момента, как наш самолет сошел со взлетной полосы в Шанхае".
Я не знал, что сказать.
"Я говорю это в последний раз: мы проделали этот путь не для того, чтобы ты сейчас сдался".
Она была права. Она всегда была права. На этот раз, по какой-то причине, я наконец услышал ее. Я больше никогда не буду сомневаться в правильности своего пути.
"Эй, как называется эта порода собак?" спросил я сокурсника из почти пустой лаборатории, пока мы ели обед.
"Какой?"
"Знаешь, она коричнево-белая и... кажется, еще черная... и у нее такие милые висячие ушки. Боже, я совсем забыл его английское название".
Мы размышляли над такими космическими вопросами, на которые отваживаются только аспиранты.
"Я знаю, что она начинается с буквы Б... Вообще-то, не говори мне..."
Я потянулся за английским словарем, который все еще хранился у меня на столе. Почти десять лет, как я стал американцем, и даже когда Интернет стал заменять многие предметы в нашей жизни, этот словарь иногда служил мне спасением. Я пролистал страницы, затем пролистал вниз, пока не увидел ...
"Ах! Да! Бигль!"
"Хорошо, и что? А как насчет биглей?"
Я остановилась и оглянулась на страницу. Я уже забыл, почему вообще заговорил об этом, но это было неважно. Меня осенило нечто совсем другое.
Мы с Пьетро стремились получить набор данных с сотней категорий изображений, но никак не могли придумать, как решить, какие именно из них включить. Мы опасались, что выборка может быть необъективной, если мы сделаем это сами - что даже подсознательно мы будем тяготеть к категориям изображений, которые, как мы знали, наши алгоритмы с большей вероятностью смогут распознать.
Я прищурился, вглядываясь внимательнее. В том, как словарь иллюстрировал некоторые слова, было что-то элегантное. Большинство из них были существительными, с акцентом на осязаемые, визуальные вещи - предметы, другими словами, или, в случае с биглем, животные. Казалось, что это именно те категории, которые нам нужны. К тому же они более или менее равномерно распределялись по всем буквам, что, на мой взгляд, было довольно беспристрастно. Я задумался: а что, если мы просто позволим словарю сделать выбор за нас?
Это было прекрасно. Книга, которую я годами таскал с собой, стала самым полезным инструментом в моем мире начинающего исследователя компьютерного зрения. Время от времени быть иммигрантом приносит свои плоды.
Если не принимать во внимание первые откровения, работа над полным набором данных была долгой, медленной и негламурной. Месяцы ушли на то, чтобы вручную запрашивать поисковые системы изображений, отбирать лучшие результаты, затем обрезать и изменять их размеры. Небольшая команда студентов, занимающихся маркировкой, в общей сложности три или четыре человека, и даже моя мать, теперь уже местная жительница, нашла способ помочь.
Каким бы трудным ни был этот процесс, в нем было нечто просветляющее. После долгих размышлений о разнообразии визуального мира я увидел его таким, каким никогда раньше не видел: как единую реальность, включающую аккордеоны, блендеры, сотовые телефоны, раков, омаров, пиццу, знаки "стоп", зонтики и множество других вещей. В этом была какая-то поэзия; это заставило меня оценить, насколько богат и непредсказуем мир и как мало его деталей мы замечаем.
Наконец, работа была завершена. На момент завершения работы в 2004 году это была самая большая коллекция изображений, когда-либо собранная для машинного обучения: более девяти тысяч изображений, распределенных по сотне категорий. Это было беспрецедентно, и мне не терпелось увидеть, что она откроет. Мы чувствовали себя так, как никогда не чувствовали себя раньше, словно внезапно стали обладателями сверхъестественного артефакта, готового наделить наши творения большими возможностями, чем мы когда-либо могли себе представить. Но была одна деталь, перед которой я не смог устоять: работая самостоятельно, я ввел еще одну категорию, чтобы в шутливой форме подколоть своего наставника, хотя и за свой счет. Если бы Пьетро хотел 100, я бы дал ему 101.
Мы сразу же опубликовали продолжение нашей статьи об одноразовом обучении, теперь в ней была представлена модель на основе потрясающе разнообразного набора обучающих изображений - набор данных, который теперь официально известен как "Caltech 101" - и которая могла похвастаться значительным ростом производительности. В силу своего, по общему признанию, постепенного характера, эта работа не стала прорывной, как первая, по крайней мере, на начальном этапе. Но она создала более прочное наследие в качестве модели для других. Кривые производительности, которые мы нарисовали для отображения наших результатов, стали эталоном; в течение шести месяцев исследователи со всего мира ссылались на нашу работу как на стандарт, который нужно превзойти, что многие из них и сделали. Как бы ни было интересно публиковать собственные исследования, ощущение того, что мы вносим свой вклад в идеи других людей и играем даже небольшую роль в их успехе, двигая область вперед, было еще более захватывающим.
Было ясно, что жизнь в Калтехе никогда не будет легкой, но моя благодарность за то, что я просто был там, была как никогда глубока. Нам удалось продать химчистку, что дало моей маме столь необходимый шанс отдохнуть впервые с тех пор, как мы приехали в эту страну. (Я не могу притвориться, что перспектива больше никогда не отвечать на междугородние звонки по поводу застиранной рубашки не радовала и меня). Больше всего я был увлечен учебой, доходя до почти ежедневного чувства усталости.
К счастью, Калтех - это такое место, где несложно найти единомышленников. С одним из них я столкнулся, в частности, возле офиса Пьетро, когда услышал два явно итальянских голоса, а не один, как я привык. Вскоре я узнал, что второй принадлежит коллеге-аспиранту, с которым я еще не знаком. Он был высоким, с таким непробиваемым акцентом, что Пьетро практически исчезал в сравнении с ним, и обладал головой с дико вьющимися волосами, которые выделялись на фоне всего помещения. Кроме того, в тот день он куда-то спешил, поэтому первая встреча с ним была не слишком запоминающейся, даже когда Пьетро нас представил. Но это позволило мне назвать имя по голосу: Сильвио.
Присутствие Сильвио на заседаниях нашей лаборатории вскоре привлекло мое внимание. Как и я, он часто начинал свои презентации с обсуждения произведений искусства. Его привлекали такие работы, как "Рука с отражающей сферой" Эшера и "Девушка с жемчужной сережкой" Вермеера. Обе они задерживались на тех аспектах визуального мира, которые он изучал в ходе своих исследований: искривленные контуры кривых отражений, блеск металлических поверхностей и трехмерная природа повседневных предметов. Разумеется, за приятным глазу занятием быстро последовали горы уравнений. Чем больше времени мы проводили вместе, тем больше я понимал, что у нас есть нечто общее: неспособность отключить свое любопытство, независимо от обстоятельств.
"Смотрите! Посмотрите на этот мотоцикл!" Он был настолько взволнован, что полностью испортил то, что начиналось как расслабляющая прогулка по кампусу.
"А что с ним?"
"Так, видите хромированные выхлопные трубы? Видите отражения? В них так много информации. Видите? Как они изгибаются и искривляются?"
"Да, я понимаю, что ты имеешь в виду".
"Но вот в чем загвоздка: что такое отражение? Это просто искаженная картина мира, окружающего поверхность! Это почти противоречие, и все же оно говорит нам достаточно о форме этого мотоцикла , чтобы мы могли представить его в своем воображении без особых усилий. Именно такой алгоритм мы и пытаемся разработать".
Боже мой, какой же он зануда, подумал я. Но он такой же зануда, как и я.
Я учился в двух лабораториях - электротехники у Пьетро и вычислительной нейронауки у Кристофа. Я встречался с каждым из них раз в неделю, посещал журнальные клубы с обзором новейшей литературы по нейронаукам и информатике и, поскольку обе лаборатории предоставляли бесплатную еду, питался лучше, чем мог бы ожидать. Потом был Сильвио. Когда позволяло время - а с учетом наших графиков это случалось нечасто, особенно по меркам головокружительных новых отношений, - мы были друг у друга.
Но по мере того как проходили годы моей работы в Калтехе, во мне укоренялось нечто иное. Я размышлял обо всем, что мы сделали: о нашем эксперименте по психофизике, об исследовании алгоритмов одномоментного обучения, о нашей работе, демонстрирующей мощь набора данных Caltech 101, и о десятилетиях литературы, над которой мы корпели. Несмотря на нестандартный путь моего образования, раздвоенный под руководством двух консультантов, я начинал ценить элегантность нашей работы. То, что мы сделали все это, не было случайностью; я как никогда был убежден, что категоризация - это идея, связывающая их, и что ее роль в понимании зрения - а может быть, и всего человеческого интеллекта - скоро окажется первостепенной.
Так почему же прогресс был таким медленным?
Одним словом, наши алгоритмы "перестраивались", как это называется в науке о данных. Иными словами, независимо от того, насколько продуманным был дизайн - а мы исследовали все возможные варианты, - даже те, которые показали наилучшие результаты во время тестирования, быстро давали сбой при воздействии новых стимулов. Снова и снова алгоритмы, которые, казалось бы, прошли эффективное обучение, оказывались неспособны применить полученные знания - или предполагалось, что они их получили - в реальном мире. По сути, это было противоположно человеческому восприятию, которое определяется способностью к обобщению. Обобщение делает нас гибкими, адаптируемыми и даже творческими, готовыми использовать силу новых идей, а не томиться в рамках прошлого опыта. Любое существо, лишенное такой способности, было бы быстро ошеломлено непредсказуемостью мира природы, что делает ее ключевой характеристикой биологически развитого разума. Но для машин она оставалась недоступной.
В наших попытках разгадать загадку избыточной подгонки естественным местом для начала был сам алгоритм - в частности, способы, с помощью которых он обучался на обучающих данных. Большинство алгоритмов, которые мы исследовали, были настолько сложны, настолько "вычислительно неразрешимы", что их нельзя было настроить вручную. Диапазон перестановок для их бесчисленных параметров был просто слишком велик, как панель управления с ручками и переключателями, простирающаяся за горизонт. Вместо этого автоматизированные технологии позволяли приблизиться к идеальному балансу этих параметров путем долгой итеративной последовательности проб и ошибок. В течение многих лет совершенствование таких методов было основой исследований в области компьютерного зрения.
Но Caltech 101 побудил нас глубже задуматься и о данных, что, в свою очередь, заставило нас задуматься о том, как эта сторона уравнения может способствовать чрезмерной подгонке. В конце концов, без данных к чему относится "обучение" в термине "машинное обучение"? Несмотря на очевидную важность этой темы, ей не хватало точности, которую мы привыкли ожидать от физики, математики или статистики. Такие исследователи, как Пьетро и Джитендра, были одними из немногих, кто изучал эту тему хотя бы номинально глубоко, и они разработали, как мне кажется, лучшие интуиции для ее понимания. Наши публикации свидетельствовали о том, что по мере увеличения массивов данных росли возможности наших алгоритмов - во всяком случае, относительно. Тем не менее, работа с данными больше походила на черное искусство, чем на науку.
Я начал думать, что мы делаем не так. Может быть, учебные изображения должны быть ориентированы по-другому? Нужно ли нам больше разнообразия? Может быть, дело в разрешении или качестве камеры? А может быть, - и я почти не решался допустить такую мысль, не говоря уже о том, чтобы высказать ее вслух, - может быть, даже 101 категории недостаточно? Чем больше я размышлял над этими вопросами, тем более очевидными, даже насущными, они казались. Но, насколько я мог судить, никто другой в нашем сообществе их не задавал.
Даже вопрос о количестве - наша специальность - казался загадочным. Я вынужден был признать, что было разумно задаться вопросом, что делает число 101 таким особенным. Это не был эмпирически подтвержденный результат или даже принципиальная оценка, выведенная из теории. Это был результат игры в салочки с моим консультантом над обеденными подносами, расставленными как картины Хокни. Неужели так удивительно, что это не было прелюдией к прорыву? Я снова вернулась к литературе, на этот раз с остервенением. Если не 101, то что? 200? 500? 1,000? Пожалуйста, только не 1000, подумал я. Я был полон решимости найти разгадку, где-нибудь, как-нибудь.
Пришлось немного покопаться, но в конце концов я кое-что нашел. И даже из знакомого источника - статьи Ирвинга Бидермана, одного из главных авторов нашего современного понимания зрения, опубликованной в 1983 году. Прошли годы с тех пор, как я читал ее, несомненно, пролистав вместе со стопкой другой литературы в два часа ночи. Теперь, после всего, что мы узнали из наших приключений с одномоментным обучением и мечтой о достижении истинной визуальной категоризации, я увидел ее по-новому.
В статье рассматривается интересная, но не имеющая прямого отношения к делу тема: как мы используем наши знания о базовых геометрических формах для распознавания сложных объектов. В процессе построения своего заключения Бидерман попытался ответить на обманчиво простой вопрос: сколько примерно уникальных категорий "вещей" существует в мире? То есть если сложить их все - "кресло-качалку", "пингвина", "спортивный автомобиль", "лабрадора", "гору" и все остальное, - то каково будет общее число?
Это больше похоже на загадку, чем на научную задачу. Но я был впечатлен изобретательностью подхода Бидермана, который он основывает на анализе английского языка. Слова играют основополагающую роль в том, чтобы помочь нам классифицировать то, что мы видим, и он решил, что для начала неплохо было бы подсчитать количество слов, которые мы посвящаем отдельным, поддающимся количественной оценке вещам - известным как "счетные существительные". Затем он представил себе, сколько существует по-настоящему разных вариантов каждого такого существительного, подобно тому, как одна категория предметов, например "чашка", может включать в себя белый чайный сервиз с витиеватыми ручками, ярко раскрашенную кофейную кружку и прозрачный стакан без черт. Поскольку некоторые категории отличаются большим разнообразием, чем другие, он упростил ситуацию, приняв разумное среднее значение. После этого подсчет общей суммы сводился к простому умножению.
Логика была достаточно простой, но именно масштаб его идеи сделал ее настолько разрушительной. Она мгновенно показала, насколько ограниченными были наши исследования, насколько ограниченным было наше воображение и насколько обширным на самом деле был мир за пределами обоих. Бумага была туманной, ксерокопированной реликвией, но мне казалось, что Бидерман обращается непосредственно ко мне: "Хотите прорыва? Вот цена. Вот что для этого нужно.
Тем не менее, число Бидермана - потенциальный план того, что требовали наши амбиции как исследователей, - было большим. Действительно большим. Это была не 1 000, не 2 000 и даже не 5 000. И уж точно не 101, на каталогизацию которых мы потратили несколько месяцев.
Это было 30 000.
Я понятия не имел, что делать с этой цифрой. Создание "Калтеха 101" казалось мне непосильным трудом, а тут я столкнулся с оценкой, которая превосходила ее на целых два порядка. Но теперь от этого было не отмахнуться. Там было что-то - настоящее озарение - его тепло проникало сквозь цифры, напечатанные на странице. Более того, я знал, что, куда бы ни привело меня это число, я буду идти один. Моя сфера деятельности была зациклена на алгоритмах. Но чем больше я думал о данных - особенно о данных в больших, возможно, огромных масштабах, - тем больше понимал, что это совершенно неизведанный рубеж. Мир уже выбрал свое направление. Но моя Полярная звезда вела меня в другом направлении.
Глава 7. Гипотеза
Солнечные лучи, пронзительно-белые, мерцали сквозь зелень, проносясь мимо моей машины по шоссе 206. По двухполосной дороге было легко ехать, делая пологие повороты сквозь полог деревьев, который периодически прорывался, чтобы показать проблески маленьких городков на горизонте. Я почти ничего не замечал. Мои мысли были где-то далеко, и, хотя мне удавалось быть достаточно внимательным, чтобы держаться между полосами разметки, на этом все и заканчивалось.
Хотя прошел всего год с тех пор, как я окончил Калтех с докторской степенью, почти все в моей жизни изменилось. Моя мать снова заболела. Болела сильнее, чем когда бы то ни было, но потом состояние резко стабилизировалось. Я также получила свою первую настоящую работу - должность младшего преподавателя в Университете Иллинойса Урбана-Шампейн - и медицинскую страховку, которая прилагалась к ней. Мы с Сильвио поженились. Потом он тоже нашел работу... в Мичигане. Мне было за что благодарить, но я была ходячим символом турбулентности, столь распространенной в начале академической карьеры. Я была одновременно замужем, одинока и жила с родителями.
Тем не менее мои исследования в области категоризации зрения оставались в центре моего мира, и меня снова пригласили в Принстон, чтобы представить мою последнюю работу на факультете компьютерных наук. К этому моменту я уже привык читать лекции, но уловил намек на то, что это приглашение может быть чем-то большим - первым шагом в процессе найма и, возможно, получения должности преподавателя. Ставки были выше, чем я привык, и я был благодарен своей привычке начинать поездки в Нью-Джерси с визита к Сабеллам. Извилистый маршрут, ведущий из их района в мою альма-матер, дал мне достаточно времени, чтобы все обдумать.
Но больше всего меня волновала не лекция и даже не моя карьера. Моя жизнь просто перестала быть прежней с тех пор, как я наткнулся на число Бидермана - его оценку того, что что-то порядка 30 000 уникальных концепций может обеспечить полную основу для понимания визуального мира. Эти непритязательные пять цифр превратились в черную дыру в центре моего сознания, опутывая мои мысли практически каждый момент бодрствования.
С одной стороны, моя интуиция совпадала с интуицией Бидермана. Его номер выглядел правильным, я чувствовал это нутром. Оно имело вид доказательства, данных, которые я мог бы как-то использовать. В то же время было ясно, что он никогда не рассматривал его как эмпирическую величину. Это был классический расчет "на глазок", скорее иллюстрация, чем гипотеза. И все же по какой-то причине спустя годы после того, как я впервые увидел его, я не мог с ним расстаться.
Она вдохновила меня на изменение мышления в сторону ощущения масштаба, о котором я раньше даже не подозревал, но не дала почти ничего нового. Число 30 000, конечно, интригует, но что именно 30 000? Я был уверен, что ответ не так прост - создать новый набор данных с 30 000 случайно выбранных категорий вместо 101. Конечно, такая коллекция будет гораздо больше, чем набор иллюстрированных понятий из настольного словаря. Она могла бы даже начать целостно моделировать мир, а не просто описывать его особенности, прорисовывать полную картину жизни на Земле, объект за объектом, и намекать на взаимосвязи между ними. Истинный смысл. Но я все еще только догадывался.
Шли минуты, и я начал мечтать. Желто-голубой логотип станции Sunoco привлек мое внимание, вызвав каскад воспоминаний : импрессионистские вспышки предыдущих поездок по этому маршруту. Цвета и настроения. Резкая деталь здесь, более размытая там, и все это в окружении полузабытых оттенков, богатых и выразительных, но навсегда выпавших из фокуса. Я невольно улыбнулся, когда цепочка моих мыслей пришла к чему-то конкретному: к тому, как мистер Сабелла рассказывал о своих ежедневных поездках по этой самой дороге от дома в Бадд-Лейк до школы Парсиппани и как он скрупулезно следил за ценой на бензин, чтобы свести к минимуму расходы на зарплату учителя в школе.
Это может показаться банальным, но именно такие моменты и послужили причиной моей одержимости. Это то, чем на самом деле является зрение. Это не просто "чувство", по крайней мере не так, как "чувствует" термометр или счетчик Гейгера, а скорее катализатор переживаний. Поток информации и эмоций, высвобождаемый цветом вывески автозаправочной станции, проносящейся мимо на скорости пятьдесят миль в час. Это одна из тех способностей, которые определяют разум в его наиболее человеческом проявлении - точка входа в целую вселенную воспоминаний, ассоциаций, концепций и рассуждений, вплетенных в наши визуальные связи с окружающим миром.
Мои мысли вернулись к презентации в Принстоне. По крайней мере, это была проблема, которую у меня был шанс решить.
"Не знаю, как лингвист оказался на конференции по компьютерному зрению, Фей-Фей, но я рад, что он это сделал".
Через стол от меня сидела Кристиана Феллбаум, специалист по вычислительной лингвистике, одна из многих преподавателей Принстона, с которыми я познакомился в последующие дни после лекции. Сама она не присутствовала, но ее коллега оказался в аудитории и, предчувствуя, что она оценит мою работу, сразу после этого связал нас.
Работа Кристианы в области лингвистики имела лишь самое слабое отношение к моей, но то, что нас объединяло, имело решающее значение: сильное влияние когнитивных наук и особый интерес к пониманию - даже к составлению карты - того, как разум концептуализирует свой мир. Понятие, которое так захватило меня во время изучения человеческого зрения, - то, как мы классифицируем содержимое нашего восприятия, - было неотъемлемой частью ее работы, и в чем-то очень похожей на мою. Мы оба считаем, что категории - это точка пересечения между зрением (вещами, которые мы видим) и языком (тем, как мы их описываем). Через двадцать минут разговора меня осенило, что я даже не знаю, предполагалось ли, что мы будем обсуждать предложение о работе. В любом случае это было последнее, о чем я думал, поскольку она собиралась задать вопрос, который навсегда изменит мою карьеру и жизнь.
"Вы слышали о проекте под названием WordNet?"
WordNet, как мне предстояло узнать, был детищем Джорджа Армитажа Миллера, легенды психологии и когнитивной науки. Он родился в 1920 году и был одним из самых влиятельных представителей поколения психологов, которые смотрели на поведение человека сквозь пальцы, пытаясь создать модели ментальных процессов, которые им управляют. Естественно, его внимание привлекла структура языка и роль, которую он играет в мышлении. С помощью WordNet он попытался составить карту языка в поразительных масштабах.
Два вопроса, одинаково амбициозные, вдохновили проект: что, если бы все понятия, которые человек может сформулировать с помощью языка, были организованы в единую, массивную базу данных слов? И что, если бы, в отличие от алфавитной организации словаря, эти слова были связаны друг с другом на основе их значений? Например, вместо того чтобы объединять "яблоко" с "прибором" из-за случайности их написания, "яблоко" можно было бы объединить с целым кластером родственных слов - "еда", "фрукт", "дерево" и так далее. Это было бы похоже на карту всего, что ценят люди, - всего, что мы научились описывать словом, - расположенного в едином пространстве. В двух словах, это и есть WordNet.
С момента своего создания в 1985 году проект разросся до почти непостижимых размеров, включив в себя более 140 000 английских слов и быстро распространяясь на новые языки. Для Кристиана, занимавшего пост президента ассоциации Global WordNet , это была почти постоянная работа. Я был потрясен ее масштабами, ее долговечностью и координацией, которая, должно быть, требовалась, чтобы так точно и на протяжении многих лет направлять ее рост. Я практически краснел, вспоминая, каких усилий стоило уговорить горстку студентов на несколько месяцев, чтобы собрать достаточно снимков для набора данных Caltech 101 - его собственная категориальная глубина более чем в тысячу раз меньше. Но я также был вдохновлен до такой степени, какой не испытывал уже давно.
WordNet стал для меня откровением. Она давала ответ или хотя бы намек на вопросы, которые занимали большую часть моей жизни в течение почти четырех лет с тех пор, как я наткнулся на номер Бидермана. Это была карта человеческих смыслов, бескомпромиссная как по охвату, так и по достоверности содержания. Я еще не знал, как с помощью компьютерного зрения можно достичь масштабов, которые представлял себе Бидерман, но теперь, по крайней мере, у меня было доказательство того, что такая работа вполне осуществима. Впервые передо мной открылся путь, и я мог видеть следующий шаг.
Затем, как будто для того, чтобы еще больше убедить меня в этом, Кристиана упомянула о смежном проекте, целью которого было проиллюстрировать каждое понятие WordNet одним визуальным примером, например фотографией или диаграммой. Хотя эта инициатива была заброшена, я был заинтригован. Даже его название - ImageNet - было почти идеально подходящим. Еще один толчок, и не особенно тонкий.
Точки начали соединяться еще до того, как я покинул кампус в тот день. Сначала была WordNet: лексическая база данных почти неописуемой амбициозности, которая, казалось, охватывала все мировые понятия, организованные в естественную иерархию человеческого смысла. Затем появился ImageNet: попытка присвоить каждому понятию отдельную картинку. Оба проекта казались ответами на зияющее, загадочное пространство, которое число Бидермана создало в моих мыслях.
Я задал себе вопрос, столь же абсурдный, сколь и очевидный: что если создать набор данных, подобный Caltech 101, в масштабах WordNet? Не обращая внимания на невозможную логистику такой затеи - и действительно, "невозможно" было единственным словом, пришедшим на ум, - нельзя было отрицать силу этой идеи. И дело было не только в размерах: хотя набор данных был бы астрономически огромным, конечно, его цифры были бы побочным эффектом чего-то более глубокого: разнообразия в невиданных ранее масштабах, такого же беспорядочного и непредсказуемого, как и мир, который он отражал.
После многих лет, которые я провел, погружаясь в эту область, и десятилетий истории, которую я изучал с Пьетро и Кристофом, это казалось чем-то действительно новым. Дивергентным, даже разрушительным. Следующий шаг в поисках тайны, которая преследовала меня днем и не давала спать по ночам. Если существовал хотя бы номинальный шанс, что это приблизит меня к открытию - любому открытию, - я должен был рассмотреть его.
Мои мысли неслись вскачь, когда я представлял себе богатство визуальных сигналов, которые мог бы усвоить алгоритм, обученный на таком наборе данных. Твердые края пластика, блеск лакированного дерева, текстура шерсти животного, отражение на поверхности глаза и многое другое - возможно, все остальное. Я представлял себе, как наши алгоритмы становятся все более гибкими в своей способности отделять передний план от заднего, определять, где заканчивается один объект и начинается другой, и отделять свет и тень от поверхности и объема.
Что, если секрет распознавания чего бы то ни было заключается в обучающем наборе, включающем в себя все?
Едва прошел год после того, как я стал доцентом в Урбана-Шампейн, Принстон предложил мне работу. Это был самый большой перерыв в моей карьере, и я согласился. Сабеллы были так рады моему возвращению в Нью-Джерси, что пришли помочь распаковать вещи: Мистер Сабелла, Джин и их второй сын Марк, теперь уже сам выпускник колледжа, - все они ждали у входа в жилой комплекс для преподавателей Принстона в день моего приезда. Это было неожиданно красивое место на озере Карнеги с тремя спальнями, которые казались просто роскошными после общежитий, в которых мы с родителями жили с момента приезда в Америку. Это был такой скачок в площади, что вскоре мы поняли, что команда из трех человек для переезда - это перебор. Поскольку Сильвио все еще находился в Энн-Арборе, а мои родители привыкли жить в тесных помещениях, мы едва успели привезти достаточно мебели, чтобы заполнить квартиру. Но было очень приятно воссоединиться с людьми, которые стали значить для меня столько же, сколько моя собственная семья.
"Кстати, я хотел тебя кое о чем спросить", - сказал мистер Сабелла, догнав меня, когда я шел к машине, чтобы взять последнюю коробку. "Когда ты начнешь называть меня "Боб"? Все эти годы вы называли мою жену "Джин". Не пора ли?"
Потребовалась секунда, чтобы понять, что он имеет в виду. Это казалось таким странным обращением к человеку, который так долго был для меня наставником и своего рода вторым отцом. "Боб", как будто он был просто моим знакомым.
"Я больше не твой учитель, Фей-Фей, - сказал он с ухмылкой. "Думаю, мы можем отказаться от формальностей. Если, конечно, вы не хотите, чтобы я называл вас "доктор Ли"".
Я встретился с Кристианой через несколько недель после переезда, желая сообщить ей, какое влияние оказала наша встреча. WordNet, ImageNet и нелепые, но упрямые идеи, которые они вдохновили. Судьба, или что-то вроде этого. И теперь, вступив в ряды преподавателей Принстона, я чувствовал, что меня побуждают сделать шаг к воплощению этих идей в жизнь, организовать их в нечто дерзкое, возможно, до безумия.
Независимо от того, был ли я на пороге прорыва или неудачи, я был взволнован. Может, наука и идет по нарастающей, но в ее развитии случаются внезапные моменты сейсмического перелома - не из-за амбиций какого-то одинокого гения, а благодаря вкладу многих, которых свела вместе удача. Размышляя над всеми нитями возможностей, которые должны были соединиться, чтобы подтолкнуть эту идею, я начал задаваться вопросом, может ли это быть именно таким моментом.
Последняя мысль пришла мне в голову, когда я выходил из кабинета Кристиана.
"Знаешь, я думал об ImageNet, и о том, как ты сказал, что она никогда не будет закончена".
"Да, к сожалению. Слишком скучно для студентов, которых мы наняли. Да и вряд ли это было значимое исследование, так что ни один аспирант не захотел к нему прикоснуться".
Я усмехнулся, когда в голове промелькнули воспоминания о загрузке изображений для наборов данных, которые мы составляли с Пьетро. Она не ошиблась. Но я заговорил об этом не поэтому.
"Так... это значит, что я могу использовать это имя?" спросил я с неловким смешком. "Оно вроде как идеальное".
"Что мы смотрим?" спросил я с дивана, пока Сильвио стоял на коленях над DVD-плеером. Я слышала жужжание сервоприводов, когда он вставлял диск.
"Дикая клубника". Не волнуйтесь, вам понравится. Это классика".
Посещение кампуса Сильвио в Энн-Арборе стало для нас обоих спасением от давления двух внезапно развивающихся карьер. Он готовил еду с нуля и пытался передать мне некоторые из своих знаний киномана. Лучше всего, что у нас была возможность поговорить - или даже просто подумать - о чем-то другом, кроме работы, которая определяла большую часть нашей жизни.
"Эй, мне нужно с тобой кое о чем поговорить", - сказал я, когда фильм закончился. "Идея для исследовательского проекта. Она не дает мне покоя последние несколько недель".
"Значит, вы не обращали внимания на фильм, - сказал он со знающей улыбкой.
Я рассмеялся, но он был не совсем неправ.
"Мне кажется, я никогда не испытывал такой убежденности в чем-то".
"Ну, разве это не хорошо? В чем проблема?"
"Да, просто..." Я тяжело вздохнул. "Боже, это будет авантюра".
Сильвио оказался доверенным лицом, которому нет равных. Мы оба были молодыми доцентами на факультетах с высокой конкуренцией, и нам предстояли годы "опубликуй или погибни", когда мы пытались начать свою карьеру на . Мы оба были готовы к тому, что от нас потребуется безостановочно выдавать качественные и количественные результаты, зная, что в противном случае мы распрощаемся со своими профессорскими званиями вместе с нашими шансами на стабильное существование. Он знал о ставках лучше, чем кто-либо в моей жизни.
Я изложил все с самого начала, несмотря на годы, которые я уже потратил на то, чтобы прожужжать ему все уши об этом. Число Бидермана, WordNet, ImageNet и мечта, которая имела идеальный смысл, пока я не попытался представить себе, как это делается на самом деле.
"Ты потратил годы на то, чтобы попасть сюда, Фей-Фей. У тебя есть диплом, есть работа, и, похоже, у тебя есть вдохновение. И, кстати, ваш муж находится в шестистах милях отсюда, так что у вас точно будет время".
Я хихикнула, оценив его попытку сохранить легкость.
"Да, но тебе не кажется, что все это слишком... за гранью?" спросил я.
Он на мгновение задумался, прежде чем ответить.
"Разве "там" - это не та идея, которую вы искали?"
Что хорошего в наборе данных с десятками тысяч категорий? Большинство моделей все еще пытаются распознать одну или две!
Вы представляете, сколько времени потребуется, чтобы обучить модель на таком количестве изображений? Фей-Фей, ты говоришь о годах.
Как вообще кто-то сможет его скачать? Вы описываете коллекцию изображений размером больше, чем большинство жестких дисков.
У вас есть план, как все это организовать? Кто будет маркировать миллионы изображений? Сколько времени это займет? Как вы будете проверять точность всего этого?
Простите, но в этом нет никакого смысла.
Чем больше я обсуждал идею ImageNet со своими коллегами, тем более одиноким я себя чувствовал. Несмотря на ободряющие беседы Сильвио, почти единодушный отказ был плохим знаком в самом начале начинания, определяемого его огромными размерами; мне могла понадобиться целая армия соавторов, а я не мог найти ни одного. Хуже всего то, что независимо от того, соглашался я с ними или нет, я не мог отрицать обоснованность их критики.
В 2006 году алгоритмы были центром нашей вселенной, а данные не были особенно интересной темой. Если машинный интеллект был аналогом биологического, то алгоритмы были чем-то вроде синапсов, или хитроумных проводков, проложенных по всему мозгу. Что может быть важнее, чем сделать эту проводку лучше, быстрее и способнее? Я вспомнил о том внимании, которым пользовалась наша статья об одномоментном обучении, - о мгновенной способности нового блестящего алгоритма, богато украшенного причудливой математикой, завязать разговор. Данные жили в тени, считаясь не более чем инструментом для обучения, как игрушки, с которыми играет растущий ребенок.
Но именно поэтому я считал, что она заслуживает большего внимания. В конце концов, биологический интеллект не был создан так, как алгоритмы, - он эволюционировал. А что такое эволюция, если не влияние окружающей среды на организмы, живущие в ней? Даже сейчас наше познание несет на себе отпечаток мира, населенного бесчисленными поколениями предков, которые жили, умирали и со временем приспосабливались. Именно это делает выводы Торпа и Бидермана и даже нашей лаборатории в Калтехе столь поразительными: мы распознаем естественные образы почти мгновенно, потому что именно такие сенсорные стимулы - данные, другими словами, - сформировали нас. ImageNet - это шанс дать нашим алгоритмам тот же опыт: ту же широту, ту же глубину, ту же впечатляющую беспорядочность.
Наконец, после множества обескураживающих бесед, которых мне хватило бы на всю жизнь или две, я встретил своего первого сторонника. Профессор Кай Ли, ведущий специалист в области архитектуры микропроцессоров - искусства компоновки миллионов и миллионов транзисторов нанометрового размера в самые сложные устройства в мире, - понимал силу экспоненциального мышления лучше других. Он верил, что я что-то задумал, и, хотя он не мог внести свой вклад напрямую, поскольку наши области были лишь слабо связаны в рамках факультета информатики , он знал, что нам понадобится серьезная вычислительная мощность, чтобы начать работу. Не задумываясь, он пожертвовал нам начальный комплект рабочих станций. Это было именно то проявление поддержки, в котором я нуждался.
Кай был единственным китайским иммигрантом среди преподавателей информатики в Принстоне. Он родился в 1950-х годах и принадлежал к поколению, которое оказалось в числе первых студентов, поступивших в колледж после Культурной революции, и в итоге приехал в Америку, чтобы поступить в аспирантуру в 1980-х годах - в период, когда такая иммиграция была редкостью, а достойных доверия сверстников было мало. Этот опыт оставил в нем колоритную личность, сочетающую в себе интеллектуальную интенсивность моей матери и сдержанный юмор моего отца. Кай выглядел как профессор, с черными волосами, уложенными на бок, и строгим гардеробом. Но у него была теплая улыбка и щедрая душа. Мы быстро сблизились.
Чем больше я узнавал о Кае, тем больше начинал понимать, почему он рассматривал мои идеи в более благоприятном свете, чем другие. Он завоевал репутацию пионера в области эффективного соединения микропроцессоров с огромными хранилищами памяти и стал одним из основателей компании, которая коммерциализировала его исследования и в итоге была продана за более чем 2 миллиарда долларов. Он не только рано поверил в силу больших данных, но и был экспертом по их использованию. К сожалению, он также находился на пороге длительного отпуска по личным обстоятельствам, что прервало мое пребывание в качестве его протеже. Однако положительным моментом в его уходе стала необходимость найти нового советника для необычайно способного студента по имени Цзя Дэн. Кай описывал его как идеального сотрудника: молодой ум с неистощимым инженерным талантом, жаждущий новых испытаний.
Кай и Цзя были полярными противоположностями во многих отношениях. Если Кай был веселым и общительным, то Цзя - сдержанным. Если Кай носил свою страсть на рукаве, то отношение Цзя было настолько безэмоциональным, что я боялась, что не смогу понять, заинтересовала ли его наша работа. Из наших первых разговоров я понял, что он просто гениален - это было бы очевидно даже без рекомендации Кая, - но я никогда не встречал никого, кто мог бы так полностью скрыть накал своего интеллекта.
Если говорить о мозге, то мое внимание привлек статус Цзя как новичка в этой области. Его необычное происхождение не только наделило его инженерными навыками такого уровня, которые вряд ли есть у среднего студента, изучающего компьютерное зрение, но и избавило его от бремени ожиданий. Это был нестандартный, если не сказать рискованный проект, и он далеко не соответствовал тогдашней моде в этой области. Цзя этого не знал.
И вот мы, команда из двух человек, приступили к проекту, который, казалось, должен был потребовать тысячи участников, если не больше, и все это ради гипотезы, которую большинство моих коллег отвергали с порога. На бумаге все это не имело смысла. Но впервые в жизни я почувствовал уверенность, которую не нужно было подвергать сомнению. Неважно, сколько времени это займет, я был уверен, что у нас получилось что-то грандиозное. Возможно, так сложилось исторически.
Я откинулся на спинку кресла и шумно выдохнул, поворачивая стул, чтобы осмотреть голые стены моего нового офиса в здании компьютерных наук в Принстоне. Несмотря на то что я работаю уже почти четыре месяца, большую часть пространства у моих ног по-прежнему занимали частично открытые картонные коробки. Джиа сидела напротив меня на диване, который на данный момент представлял собой все мои усилия по оформлению интерьера.
"Хорошо. Давайте посмотрим, сможем ли мы оценить масштаб этой штуки".
Используя WordNet в качестве отправной точки, мы начали с того, что вычистили из него жир. Несмотря на то, что его преимуществом был невероятный размер и детализация, мы знали, что большая часть его содержимого нам не понадобится. ImageNet предназначался для описания мира вещей, а не действий или описаний, поэтому наши первые отсечения были очевидны: глаголы и прилагательные. Но даже с существительными было сложно: абстрактные понятия, такие как "истина" или "осознание", например, не могут быть сфотографированы. В список попали только существительные, обозначающие физические объекты - вообще говоря, вещи, достаточно осязаемые, чтобы их можно было сосчитать: один предмет, два предмета, сто предметов. Все остальное было вычеркнуто.
В общем, мы вырезали большую часть из 140 000 записей WordNet, оставив визуальное, поддающееся подсчету подмножество чуть больше 22 000. Это все еще было во много раз больше, чем любая коллекция обучающих изображений для машинного обучения, о которой я когда-либо слышал, но это было значительное сокращение по сравнению с тем, с чего мы начали. И это было поразительно близко к оценке Бидермана в 30 000.
"А как насчет разнообразия?" спросила Цзя. "Сколько разных изображений нам нужно для каждой категории?"
А, подумал я. Ну вот, теперь мы куда-то попали.
"Давайте мыслить биологически", - сказал я. "Как растут дети? Как развивался наш вид? Реальный мир - это сплошной беспорядок, верно? Ничто не бывает черно-белым. Все меняется. И все же мы учимся разбираться в нем. Мы живем внутри всех этих деталей и, естественно, становимся экспертами". Я поднял кружку, стоявшую на моем столе. "Но вы спрашивали о числах. Так скажите мне, в скольких вариантах эта кружка может появиться на фотографии?"
Цзя на мгновение задумался. "Во-первых, это размер. Он может выглядеть больше или меньше в зависимости от того, насколько близко он находится к камере".
"Верно. Но мне нужно количество. Сколько разных размеров?"
Он снова задумался, потом пожал плечами. "Ну, это же будет бесконечно, верно? Нет конкретного числа".
"Снова правильно", - сказал я, на этот раз с ухмылкой. Джиа прекрасно понимал, к чему я клоню, но он был готов позволить мне затянуть с этим, чтобы донести до него суть. "Итак, у нас есть бесконечные размеры. Что еще?"
"Освещение? Кружка может быть ярко освещена или находиться в тени. И цвет тоже. Кружки могут быть практически любого оттенка, а на некоторых есть рисунки и слова".
"Хорошо, хорошо. И сколько вариаций для каждого из них?"
"Одно и то же. Оба бесконечны".
"А мы еще только начинаем", - сказал я. "Как насчет перспективы? Куда направлена ручка? Мы смотрим на кружку снизу вверх или сверху вниз? А как насчет окклюзии? Есть ли что-то перед ней? Стопка книг? Кошачий хвост? Другая кружка? А что насчет фона? Кружка стоит перед стеной? Окно? Находится ли она в шкафу?"
"Бесконечно, бесконечно, бесконечно, бесконечно", - подытожила Цзя, довольно точно.
Чем больше я думал об этом, тем больше убеждался в развивающем характере нашей работы - попытке синтезировать восприятие ребенка в годы его становления в виде данных. Я представил себе, как дети играют с вещами - как они тянутся к ним, ощупывают и трогают, тычут и тыкают. Они привыкают к изменениям освещения и перспективы, беря вещи в руки, поворачивая их и рассматривая под разными углами. Они играют в игры вроде "пикабу", узнавая, что предметы сохраняются, даже если их на мгновение спрятать. Все это инстинкты, которых так не хватало нашим алгоритмам.
"Хорошо, но мы так и не пришли к числу", - размышлял Цзя. "Пока что мы просто умножили бесконечность на саму себя. Что же нам с этим делать?"
"Полагаю, в этом и заключается моя мысль", - ответил я. "Никакого количества изображений не будет достаточно. Поэтому, сколько бы мы ни думали о количестве, мы должны думать о большем. А потом еще больше. Мы в любом случае угадываем, так что давайте угадывать по-крупному".
Мы поставили перед собой цель сделать тысячу разных фотографий каждой категории предметов. Тысяча разных фотографий скрипок. Тысяча разных фотографий немецких овчарок. Тысяча разных фотографий брошенных подушек. И так далее, более чем по двадцати двум тысячам категорий. Что-то около двадцати миллионов изображений. И даже эта цифра говорила нам только о готовом продукте; скорее всего, нам придется начать с сотен миллионов, а то и почти миллиарда изображений-кандидатов.
Цзя смотрел скептически. "Я понимаю теорию, но вы говорите об астрономическом объеме работы. Это выходит за рамки нескольких поисков в Google".
Он, конечно, был прав, но нам нужно было принять этот факт, а не прятаться от него. Мы пытались отразить всю полноту реального мира. Цифры должны были нас пугать.
"Цзя, все, что мы хотим, чтобы наши алгоритмы увидели, уже где-то есть. Каждая деталь фотографируется, даже пока мы разговариваем. В наши дни у каждого есть телефон-раскладушка. Каждый получает на Рождество цифровую камеру. Представьте, что вы увидите, если сможете каким-то образом собрать все эти фотографии в одном месте. Это была бы мозаика всего мира! Вся повседневная жизнь, от одного конца до другого".
"При условии, что мы сможем как-то это организовать", - добавил он. "Изображения сами по себе ничего не делают, верно? Все они должны быть помечены, прежде чем мы сможем использовать их для обучения модели. И каждая метка должна быть точной". Цзя сделал паузу, как будто его осенила серьезность собственных слов. "Это уже совсем другой разговор".
"Да, да, да", - ответила я. "По одному чуду за раз".
Мы с Джией наблюдали из угла лаборатории, как ряд студентов-старшекурсников выдает ровный ритм щелчков мыши и нажатий клавиш. Отклик на письмо, которое мы разослали в начале недели, был быстрым. Требуются: Студенты, готовые помочь загрузить и разметить изображения из Интернета. Гибкие смены. 10 долларов в час. Это казалось справедливой сделкой: мы сделаем шаг к новой эре машинного интеллекта, а они получат деньги на пиво. Это был приятный момент, но реальность не заставила себя долго ждать.
"Мне кажется, Цзя, или все это выглядит немного... медленно?"
"Да, я беспокоился об этом. На самом деле, я засекал несколько минут их темпа и делал некоторые экстраполяции".
О-о.
"С такими темпами мы можем ожидать, что ImageNet будет завершен в..."
Я тяжело сглотнула. Он заметил.
"Да: девятнадцать лет, плюс-минус. Фей-Фей, я верю в этот проект - правда верю, но я не могу так долго ждать своей докторской".
Справедливое замечание, Цзя.
"Так что же нам делать?" - спросил он. "Может, просто наймем больше студентов?"
"Это один из вариантов, конечно. Но это будет стоить нам денег, и если наш временной горизонт составляет девятнадцать лет, я не уверен, что бюджет нашей лаборатории будет достаточно велик, чтобы выкупить наш выход".
Так или иначе, было ясно, что для решения проблемы нам понадобится больше, чем горстка подростков. Этого едва хватило для Caltech 101, который был просто ошибкой в сравнении с ImageNet. Казалось, необходимо применить новую тактику.
Я подумал о работе, которой Цзя занимался вместе с Каем Ли до прихода в мою лабораторию. Их мир был миром сложных систем - ошеломляюще сложных - и они жили стремлением к эффективности. Более высокая производительность. Более низкая стоимость. Кратчайший путь. Конечно, протеже одного из лучших в мире разработчиков микропроцессоров мог бы придумать, как повысить производительность некоторых детей.
"Цзя, подожди секунду". Я жестом указал на студентов. "Это ведь все процесс, верно? Разве это не инженерная задача?"
Он на мгновение задумался, а затем бросил на меня взгляд человека, собирающегося засучить рукава.
"Хорошо", - сказал он со слабым намеком на ухмылку. "Давайте поговорим об оптимизации".
Следующие месяцы вошли в ритм, хотя и не слишком изящный. ImageNet был диким зверем, который не поддавался укрощению и вырывался каждый раз, когда мы подходили слишком близко. Мы продолжали бороться, одерживая все новые и новые победы - по крайней мере, маленькие, - а также накапливая царапины и синяки. Но каждый раз, когда нам казалось, что мы наконец загнали его в угол, он издавал более глубокий, более гортанный рев и отправлял нас в бегство.
К счастью для меня, Цзя был из тех партнеров, которые в ответ на досадные проблемы начинают думать еще активнее. Участие людей было самой затратной частью нашего процесса, как с точки зрения времени, так и с точки зрения денег, и именно здесь он начал свою контратаку: сделал своей личной миссией сократить эти затраты до абсолютного минимума. Например, когда один из наших специалистов по наклеиванию этикеток собирал коллекцию фотографий для определенной категории, скажем, "вельш-корги пемброк", мы изначально предполагали, что каждый шаг будет выполняться вручную: вводили запрос в поисковую систему вроде Google Images, прочесывали результаты, чтобы найти четкие примеры, накладывали этикетку на каждую, а затем помещали итоговые подборки в соответствующий каталог. Но большинство этих шагов не требовали человеческого интеллекта.
Первым делом Цзя автоматизировал этап загрузки, написав программу, которая отправляла каждую категорию WordNet в поисковую систему по изображениям, как это делали наши маркировщики. Но поскольку поисковые системы предназначены для людей, а не для машин, они не возвращают набор изображений напрямую; вместо этого они представляют веб-страницу, которая организует полученные результаты в виде прокручивающейся сетки миниатюр, исходный код которых программа Цзя затем разбирала, чтобы извлечь ссылки на полноразмерные изображения. Это было сложное решение, но оно давало нам возможность загружать изображения кандидатов на максимальной скорости, днем и ночью, столько, сколько мы хотели - месяцы, если нужно. А полученные изображения автоматически упорядочивались на наших собственных машинах.
Наше хранилище стало наполняться как по волшебству. Конечно, в широкую сеть, которую мы закинули, попало изрядное количество хлама - низкокачественных фотографий, клип-арта и тому подобного, - но мы накопили и много хорошего. Где-то в сети наших быстро заполняющихся жестких дисков появлялись первые проблески этой мозаики - грубого, но достоверного изображения всего визуального мира. По крайней мере, так было какое-то время.
"Ой-ой", - услышала я голос Джии из другого конца лаборатории.
"В чем дело?"
"Похоже, у нас возникла небольшая заминка. Ага... Google нас забанил".
"Что? Запрещено? Почему?"
"Очевидно, они ограничивают количество запросов, которые может подать один пользователь за определенный период. Около тысячи, насколько я могу судить".
"Как долго длится этот период?"
"Двадцать четыре часа. Он обнуляется в полночь. Это хорошая новость".
"Хорошо, как быстро мы сжигаем дневную норму?"
"Что ж, это плохие новости". Цзя поднял файл журнала и произвел мысленную арифметику. "Около девяти минут".
Уф.
Рост хранилища остановился. И это была не единственная наша проблема. Конвейер был карикатурно однобоким: наша коллекция необработанных изображений взрывалась, тысячи и тысячи добавлялись каждый день, пока Google не заблокировал нас, но лишь малая часть из них была точно промаркирована и организована. Мы с самого начала знали, что процесс маркировки будет узким местом, но по мере того, как проходили недели, нас постоянно удручало то, насколько тяжелым было это бремя.
Мы с Цзя встретились, чтобы обсудить этот вопрос, в столовой Mathey на территории кампуса - месте, на которое я стал полагаться, так как в связи с тем, что ImageNet завладел моим разумом, мысль о том, чтобы отвлечься на приготовление пищи, стала просто невыносимой. Кроме того, после стольких дней и ночей, проведенных в лаборатории, это была желанная смена обстановки: высокие потолки, деревенские люстры и витражи наводили на мысль, что мы нашли убежище в монастыре.
Мы проговорили каждый шаг, который выполняли наши маркировщики, чтобы определить, классифицировать и маркировать каждое изображение, упрощая его, где только можно, с помощью быстрых клавиш и специальных инструментов. Если процесс занимал три клика, Цзя находил способ сделать это за один. Меньше набора текста. Более короткие движения мышью. Все быстрее. Пока мы разговаривали, я поймал себя на том, что изучаю предметы на столе, молча размышляя, есть ли они среди наших двадцати двух тысяч категорий. Несомненно, там будет запись "салфетка", но различаем ли мы тканевые и бумажные салфетки? Что это был за нож? Сколько разновидностей может быть помимо, скажем, "ножа для стейка" и "ножа для масла"? "Мясницкие ножи", - предположил я. "Хлебные ножи"? Может быть. Их действительно было много, если подумать. А у нас они все есть? Я сделал мысленную заметку проверить, когда мы вернемся в лабораторию.
"Кстати, ты знаешь, что такое динамический IP, Фей-Фей?"
Еще один трюк в рукаве Цзя.
"Считайте, что это промежуточный шаг между нашими машинами и серверами Google. Наши лабораторные компьютеры остаются на месте, но динамический IP соединяет нас с посредниками, которые постоянно меняются, поэтому Google думает, что они поступают от разных пользователей".
"И это позволит нам не превысить лимит?"
"Далеко под ним".
Мы снова были в деле, по крайней мере в некоторой степени. Маркировка все еще оставалась проблемой, но мы с облегчением наблюдали за тем, как возобновляется поставка изображений кандидатов. Даже незначительные победы теперь стоило праздновать.
С течением месяцев ImageNet просочилась в мою душу, став линзой, через которую я видел почти все. Будь то работа в лаборатории или прогулка по площади, моя личная игра в визуальную идентификацию продолжалась. Если я видел, что кто-то выгуливает незнакомую мне породу собак, я задавался вопросом, не выделили ли мы для нее подкатегорию. Если бы я увидел студента, катающегося на одноколесном велосипеде, я бы задумался, есть ли вообще такая категория, не говоря уже о разных видах одноколесных велосипедов. Да и вообще, существуют ли разные виды одноколесных велосипедов? Гаражная распродажа, которую любил мой отец, стала моим миром. Все было раздуто до непостижимых масштабов, но дух был тот же - неутолимое любопытство, жажда новизны. Я задавался вопросом, есть ли в нашей семье такой ген.
Борьба продолжалась, каждый шаг делался в ответ на новую загадку. Когда мы обнаруживали, что изображения в той или иной категории слишком похожи друг на друга, тем самым уменьшая искомое разнообразие, мы использовали международные переводы WordNet, чтобы отправить запрос на разных языках в надежде, что изображения со всего мира будут более разнообразными. Когда мы не могли найти достаточно изображений, мы добавляли к поисковому запросу смежные термины, превращая "корги" в "щенок корги" или "собачий парк корги". А когда поисковые системы незаметно меняли макеты своих страниц результатов, тем самым изменяя расположение ссылок на каждое изображение и ломая одну из многочисленных программ автозагрузки Цзя, мы перепрограммировали их, чтобы они соответствовали, и стали регулярно проверять наличие таких изменений.
Для парня, который всего за год до этого занимался проектированием микропроцессорных архитектур, это были ужасно прозаические инженерные задачи. Тем не менее мы оба знали, что наши усилия служат чему-то стоящему. Пусть это были пластыри, упрощенные и зачастую грубые, но каждый из них приближал нас к видению целого мира, обнаженного для того, чтобы машины могли его увидеть, а вскоре, я надеялся, и понять.
"Пенне?" спросил я.
"Очень хорошо!" восхищенно ответил Сильвио, ставя передо мной еще дымящуюся миску с макаронами.
"Но подождите, а что у нас было на прошлой неделе? Он тоже был в форме трубки, но больше, и края не были обрезаны по диагонали".
"Это были ригатони".
"Точно! Да! "Ригатони". Мне тоже понравилось".
"Вы спрашиваете, потому что на самом деле интересуетесь кухней моей страны? Или потому, что вам интересно, достаточно ли в ImageNet видов макарон?"
Я откусила кусочек, чтобы отложить ответ на вопрос, пока он садился и скрещивал руки, явно гордясь своими детективными навыками.
"Это не может быть и то, и другое?" наконец ответила я.
Прошел год работы над ImageNet, и мне казалось, что мы достигли своего успеха. Благодаря работе нашей команды по маркировке и бесконечным усилиям Цзя по оптимизации процесса, я был уверен, что мы, по крайней мере, достигли цели. Мне было интересно, как у нас идут дела, и, как это часто бывает, Цзя понял, о чем я думаю.
"Интересно, сколько времени теперь потребуется для завершения работы над ImageNet? Я пересчитал нашу смету".
Я как раз собиралась спросить. Взволнованная, я поспешила к его столу.
"Итак, принимая во внимание все: все наши оптимизации, короткие пути, плюс изображения, которые мы уже пометили, нам удалось сократить это девятнадцатилетнее ETA до..."
У меня вдруг сдали нервы. Это будет плохо. Я чувствовал это.
"... около восемнадцати лет".
Цзя обладал многими талантами, но смягчение удара от плохих новостей не входило в их число. Впервые за долгое время я не знал, что делать дальше.
Отчаяние вдохновляет на барочную креативность, и по мере того как безрадостность ситуации становилось все труднее игнорировать, мы запустили всю гамму сомнительных идей, включая даже помощь нашим человеческим маркировщикам с помощью... машин. Разумеется, это было связано с круговыми рассуждениями - если бы алгоритмы были способны распознавать объекты достаточно точно, чтобы помочь нам их маркировать, то нам бы вообще не понадобилась сеть ImageNet. Тем не менее мы задались вопросом, можно ли получить какое-то преимущество, позволив им играть второстепенную роль - например, использовать технику одномоментного обучения, которую я разработал вместе с Пьетро, для грубого, но быстрого маркирования больших партий изображений, позволяя нашей человеческой команде больше работать в качестве редакторов или корректоров. В этом был какой-то извращенный, хотя и спорный смысл, но мы так и не смогли найти правильный баланс.
Что еще важнее, реальный аргумент против автоматизации процесса маркировки был не технологическим, а философским. Мы понимали, что даже тонкое алгоритмическое сокращение будет противоречить миссии ImageNet. Наша цель заключалась в том, чтобы вложить в каждое изображение беспристрастное человеческое восприятие в надежде, что модель компьютерного зрения, обученная на полном наборе, будет наделена аналогичной искрой проницательности. Влияние машин грозило размыть эту цель.
Если узким местом были люди, и не было способа уменьшить их участие еще больше, чем мы уже сделали, то единственным оставшимся вариантом была грубая сила: расширить команду маркировщиков настолько, чтобы перенести время прибытия с почти двух десятилетий на гораздо более близкий срок . Увеличение в десять раз могло бы сделать это - учитывая уже проделанную работу, мы могли бы достичь этого всего за полтора года. Но средств на это просто не было. Неприятно было думать, что после стольких эмоциональных вложений все сведется к вопросу о деньгах.
"Хммм", - сказал я, откинувшись на спинку кресла и уставившись в потолок лаборатории. Мне пришла в голову одна мысль. Странная.
"Что?" Цзя поднял взгляд от своего рабочего места.
"Не знаю. Ну, может быть. У меня есть одна идея, как собрать дополнительные средства. Это будет скромно, но хоть что-то. Это абсолютно крайняя мера".
"Я слушаю, - ответил Цзя, наклонившись.
Я еще глубже опустился в кресло и медленно выдохнул. Я не мог поверить в то, что собирался сказать.
"Как много вы знаете о химчистке?"
Откинув козырек, я прищурился на заходящее солнце. На скорости семьдесят миль в час зрение становится более размытым, но не менее насыщенным. Справа от нас пролетали светоотражающие столбики и мильные указатели, окруженные трещинами в асфальте, каменными обломками и случайными пластиковыми бутылками или скомканными пакетами из-под фастфуда. Мимо проносились всевозможные знаки, напоминающие об ограничении скорости, сообщающие о приближении к выезду или о том, что местное отделение унитарианской церкви обязано содержать в порядке следующую милю дороги. Номерные знаки и наклейки на бамперах. Собака, едущая с ружьем.
Мы ехали в Миннеаполис, где проходила конференция CVPR 2007 - конференция по компьютерному зрению и распознаванию образов. ImageNet была на грани краха, а наши денежные запасы сокращались, но ходили слухи, что мир за пределами нашей лаборатории все еще существует - и это было лето. Конференция казалась идеальным поводом для побега, и я с нетерпением ждал двенадцати сотен миль блаженной монотонной езды, которые я мог бы провести, думая о чем угодно - о чем угодно, - кроме нашей работы . Я арендовал фургон и заполнил его несколькими студентами из лаборатории. В течение следующих нескольких дней единственными нашими заботами были еда в закусочной, перерывы на туалет и споры по поводу радиостанции.
К сожалению, невозможно было отключить ту часть меня, которая была одержима визуальным миром. Мы ехали через лес, и я гадала, какие породы деревьев мы проезжаем. Клен? Ясень? Береза? Мы видели города колледжей, такие как Мэдисон, с их неоновыми вывесками и оживленными тротуарами. На скамейке лежал студент в солнечных очках. Трио с акустической гитарой, бас-гитарой и губной гармошкой выступало на улице. Мы проезжали через шумные города, их небоскребы возвышались над нами, отражая геометрические формы. Мы наблюдали, как солнце сверкает на воде, когда ехали вдоль одного из Великих озер - Эри или, может быть, Мичигана. Волны бились о берег. Дети гоняются за приливом и отливом. Пара бросает фрисби.
Я снова вспомнил своего отца, как часто бывало в эти дни, когда он бродил от одной витрины гаражной распродажи к другой, рассматривая подержанную хлебопечку или видеомагнитофон, его увлеченность была неутомимой, а радость - заразительной. Я подумал, не было ли у меня такого же выражения лица.
В жизни так много интересного, подумал я. И многое из этого можно узнать через глаза. Я чувствовал это нутром и сердцем. Возможно, ImageNet была обречена, но ее цель была не менее достойной. Рано или поздно кто-нибудь взломает ее. И когда это произойдет - когда весь наш мир вольется в сознание наших машин, со всеми его красками, хаосом и обыденной магией, - все изменится.
"Фей-Фей, теперь, когда у тебя есть своя лаборатория, над чем ты работаешь в эти дни?"
Это был вопрос, которого я боялся, но он исходил от Джитендры - советника Пьетро и моего "академического дедушки" - человека, с которым я больше всего надеялся встретиться. Прошли годы с тех пор, как мы общались лично, и я знал, что он будет на таком мероприятии, как CVPR. В условиях, когда ImageNet не работает, а мое будущее как ученого туманно как никогда, мне нужно было увидеть знакомое лицо. Это был не первый раз, когда он поднимал мне настроение в таком месте.
"Честно говоря, Джитендра, это немного болезненная тема".
"О-о..."
Я все ему рассказала. Мой разговор с Кристианом. О том, как я впервые увидел WordNet. О решениях, которые мы с Джией принимали, каждое из которых было более опасным, чем предыдущее. И о том, как мы целый год боролись за то, чтобы воплотить в жизнь нечто невозможное.
"Ух ты. Это... неплохая история", - ответил он нехарактерно отстраненным тоном. Если у него и было какое-то мнение по поводу услышанного, то он держал его при себе.
"Да. И самое ужасное, что все это сводится к проблеме логистики, а не науки. Я как никогда уверен, что ImageNet - это именно то, что нужно компьютерному зрению, если бы мы только могли закончить эту чертову штуку".
"Ну, Фей-Фей... - начал он, тщательно подбирая слова. "Все согласны, что данные, конечно, играют свою роль, но..."
Он сделал небольшую паузу, а затем продолжил. "Честно говоря, я думаю, что вы зашли слишком далеко".
Я сделала неглубокий вдох.
"Фокус науки в том, чтобы расти вместе со своей областью. Не прыгать так далеко вперед".
Я этого не ожидал. Слышать, как Джитендра присоединяется к хору недоброжелателей, было ударом, и не только на личном уровне: когда наступит день, когда я буду собирать рекомендательные письма для получения постоянной должности - все более сомнительная перспектива, когда над моей головой висит такой грандиозный провал, - среди них будет и его. По многим причинам его мнение имело значение.
Я почти видел, как тускнеет моя Полярная звезда, а мой путь снова погружается во тьму. Меня начала одолевать пугающая мысль: я рисковал больше, чем осознавал, и теперь уже слишком поздно поворачивать назад.
Я не был уверен, что делать с ImageNet в месяцы после CVPR. Было много поводов для беспокойства, но мои мысли постоянно возвращались к Цзя. Он пришел в мир компьютерного зрения талантливым, но наивным, и доверил мне направлять его. Теперь я чувствовал, как растет его разочарование - вполне обоснованное, - и понимал, что он беспокоится о своем собственном пути к докторской степени. После всех трудностей, с которыми я столкнулся в аспирантуре, мысль о том, что я могу сбить с пути собственного студента, не могла не вывести меня из равновесия.
Конечно, научная боль была не менее мучительной. Когда позади уже было такое долгое путешествие, я не мог смириться с мыслью, что мои инстинкты направили меня так неправильно. Мы вдруг оказались без руля, дрейфуя на черных волнах под пустым небом.
Но это был еще не конец.
"Простите, Фей-Фей?"
Я опаздывал на встречу с преподавателями, когда передо мной появился Мин, студент магистратуры. Он понял, что я тороплюсь, но выглядел настойчивым, даже суетливым, когда говорил.
"Привет, у вас есть минутка?"
Он не стал дожидаться ответа. Я знал его достаточно хорошо, чтобы понять, что он обычно немногословен. У него явно было что-то важное на уме.
"Я вчера общался с Цзя, - продолжил он, - и он рассказал мне о ваших проблемах с этим проектом маркировки. Думаю, у меня есть идея, которую вы еще не пробовали, - например, та, которая действительно может ускорить процесс".
Я тут же забыл о своей поспешности, когда мои уши навострились. У Цзя есть светская жизнь?
"Вы слышали о краудсорсинге?" - спросил он.
Он объяснил, что онлайн-платформы оказываются полезными для организации удаленной, разовой рабочей силы, которая может варьироваться от индивидуальных исполнителей до многомиллионных команд, автоматизируя процесс распределения задач и сбора результатов. "Если вам интересно, Amazon предлагает такую услугу. Она называется Mechanical Turk".
Это было умное название, взятое от оригинального Механического Турка, шахматного автомата XVIII века, который в течение многих лет гастролировал по миру как чудо инженерной мысли и грозный соперник даже для опытных игроков. На самом деле устройство было мистификацией: в его основании был спрятан человек - шахматный мастер, который управлял машиной к восторгу и недоумению зрителей.
Спустя столетия зарождающаяся практика краудсорсинга была основана на той же идее: по-настоящему интеллектуальная автоматизация по-прежнему лучше всего выполняется людьми. Amazon Mechanical Turk, или AMT, построил рынок вокруг этой концепции, позволяя "заказчикам" размещать объявления о "задачах человеческого интеллекта", которые должны были выполнить участники, известные как "туркеры", и которые могли находиться в любой точке мира. Теоретически это имело смысл и, казалось, обещало все, что мы хотели: интеллект человеческой маркировки, но со скоростью и масштабом, сравнимыми с автоматизацией. Забавно - и весьма проницательно - Amazon назвал это "искусственным искусственным интеллектом".
Я помчался по коридорам, чтобы найти Цзя, хотя его энтузиазм не совпадал с моим. После стольких неудач у него были веские причины опасаться еще одного выстрела в темноту. Но после всего, что нам пришлось пережить, он понял, что это действительно может стать тем самым спасательным кругом, которого мы так долго ждали. С равномерной смесью колебаний и облегчения он наконец согласился: AMT стоит того, чтобы сделать еще одну попытку.
Моя Северная звезда снова засияла, и я в очередной раз поразился своевременности. Сама возможность существования ImageNet была обусловлена множеством сходящихся технологических нитей: Интернетом, цифровыми камерами и поисковыми системами. А теперь краудсорсинг, обеспечиваемый платформой, которая едва существовала годом ранее, стал завершающим этапом. Если мне когда-либо требовалось напоминание о том, что стандартной позицией любого ученого должно быть абсолютное смирение - понимание того, что ничей интеллект и вполовину не так могущественен, как случайность, - то это было именно оно.
AMT изменил все. Он превратил наш штат студентов, занимавшихся маркировкой, в международную команду из десятков, потом сотен, потом тысяч человек. По мере расширения нашей поддержки расчетное время выполнения работы Цзя резко сократилось - до пятнадцати лет, затем до десяти, затем до пяти, затем до двух и, наконец, до чуть менее года. И это представило наш бюджет в совершенно новом свете, перевернув экономические расчеты ImageNet. Сумма в долларах, которая когда-то была крайне недостаточной для создания достаточно большой команды маркировщиков под одной крышей, теперь могла быть эффективно потрачена на краудсорсинговую команду, разбросанную по всему миру и связанную через Интернет.
В процессе работы я все больше опирался на свой опыт в области экспериментальной психологии, чтобы помочь Цзя создать систему, которая идеально использовала бы время и внимание наших работников, сводя к минимуму вероятность того, что они будут введены в заблуждение, запутаются или поддадутся искушению обмануть систему. Временами AMT напоминала эксперименты по психофизике человека, которые мы с Кристофом проводили в Калтехе, - попытку извлечь из восприятия незнакомца какую-то тонкую, но важную информацию, - раздутую до глобальных масштабов. В некотором смысле это было проще: вместо того чтобы читать мысли, мне просто нужно было наклеить правильный ярлык на изображение из нашей коллекции массовых загрузок. Но в то же время это было гораздо сложнее: какой бы простой ни казалась маркировка изображения, в конечном итоге она подразумевает точный выбор нужной категории из заранее определенного списка, состоящего из десятков тысяч.
Однако не все проблемы были технологическими. Были и человеческие проблемы, например, опасения, что краудсорсинг может быть эксплуатацией. Хотя эта возможность стала предметом широкого обсуждения лишь много лет спустя, даже тогда было трудно избежать этой мысли. Это побуждало нас платить за каждое изображение столько, сколько позволяли средства, - решение облегчалось тем, что ImageNet был чисто научным проектом, не требующим учета прибыли.
Исследование этого вопроса тоже порадовало, по крайней мере, в то время. Демография AMT 2007 года показала, что большинство участников рассматривают сервис как хобби или побочный заработок, а не как попытку заработать на жизнь. Конечно, с развитием гиг-экономики за прошедшие годы картина значительно усложнилась. Сегодня трудно отделить мощь больших данных от их человеческой стоимости.
И так продолжалось до бесконечности, каждый день маркировались тысячи и тысячи новых изображений. На пике развития ImageNet мы были среди крупнейших работодателей на платформе AMT, и наши ежемесячные счета за услуги отражали это. Это было дорого, но это работало.
Однако на этом наши проблемы с бюджетом не закончились. Каким бы доступным ни был AMT, ImageNet был настолько велик, что вскоре мы снова оказались не в своей тарелке. В самом строгом смысле мы знали, что можем позволить себе закончить работу, но мы не могли исключить возможность сопутствующего ущерба. Возможно, ImageNet был нашим самым крупным и дорогостоящим проектом, но далеко не единственным; мы продолжали исследовать и алгоритмы: аспиранты и постдоки изучали новые методы распознавания объектов на фотографиях и даже идентификации человеческих движений на видео. Каждому исследователю полагалась стипендия на жизнь, которую мы предоставляли наряду с подушкой безопасности на "черный день", которую должна иметь каждая лаборатория. ImageNet был близок к завершению, как никогда раньше, но в процессе работы он подталкивал к краю пропасти все остальное.
После еще двух лет, проведенных на острие финансового ножа - мучительного отрезка времени, когда даже незначительная неровность на дороге могла окончательно нас потопить, - ImageNet наконец-то превратился в исследовательский инструмент, который мы с Цзя всегда себе представляли. Естественно, наша лаборатория первой начала использовать его, и мы все были воодушевлены его влиянием даже в незавершенном состоянии. Когда работа была близка к завершению, нам больше не нужно было использовать свое воображение; впервые для всех стало очевидно, что мы создаем нечто, чем стоит поделиться с миром.
Это был период необычной стабильности и вне моей работы. Здоровье моей матери, как и ожидалось, продолжало ухудшаться, но ее уход из химчистки избавил нас от тех душераздирающих кризисов, которые мы все привыкли предвидеть. Она даже взяла на вооружение несколько хобби, особенно увлекшись фотографией. Мой отец тоже стал вести более активный образ жизни, впервые за долгие годы освободившись от необходимости готовить ради простого удовольствия. Расстояние, разделявшее меня и Сильвио, по-прежнему раздражало, но наши попеременные поездки между Энн-Арбором и Принстоном были отточены до рефлекса. Маршрут Сильвио ко мне был настолько постоянным, что пилоты стали его узнавать.
Я также начал периодически ездить в район залива Сан-Франциско, чтобы посетить группу пионеров машинного обучения и компьютерного зрения, включая Эндрю Нг, Дафну Коллер и Себастьяна Труна, работающих в Стэнфорде. Встречи начинались с дружеского обмена идеями, включая несколько позитивных разговоров об ImageNet - одних из немногих, которые мне довелось вести. Однако, как и в Принстоне за несколько лет до этого, диалог вскоре приобрел более официальный тон. Наконец, мне позвонил Билл Дэлли, заведующий кафедрой информатики, и все стало официально. Он поинтересовался, не хочу ли я перевести свою лабораторию в Калифорнию.
После менее чем трехлетнего пребывания на преподавательской должности в Принстоне переход на другую работу казался немыслимым. Но я никогда не сталкивался с университетом, подобным Стэнфорду, или местом, подобным Кремниевой долине. Выросший в иммигрантском районе Нью-Джерси и проведший все последующие годы в академической среде, я мало что знал о мире бизнеса, кроме китайских ресторанов и химчисток. Стэнфорд, напротив, находился в самом сердце технологической индустрии, где идеи, которые мы исследовали, воплощались в жизнь. Хотя это был не тот мир, в который я стремился попасть сам, я был впечатлен масштабами влияния Стэнфорда на него: такие компании, как Hewlett-Packard, Cisco Systems, Sun Microsystems, Google и многие другие, берут свое начало в этой школе. Все, с кем я встречался, казались лично вдохновленными возможностью затронуть реальные человеческие жизни.
Тем не менее, идея переехать туда вызывала у меня противоречивые чувства. Принстон, как никакое другое учебное заведение, сделал возможной мою карьеру. Он изменил мою жизнь одним днем, предоставив пакет финансовой помощи, когда я был старшеклассником, от воспоминаний о котором у меня до сих пор мурашки по коже, а затем дал второй шанс мне, еще не проявившему себя доценту, снабдив меня моей первой лабораторией и первым докторантом, а также окружив меня коллегами, которых я полюбил и стал уважать.
Нужно было учитывать и людей, причем больше, чем раньше. Потребности моих родителей толкали меня в одну сторону, поскольку жизнь в Пасадене показала, насколько мягче погода Западного побережья для моей матери. Но мысли о Сабеллах тянули меня в другую сторону: они больше не были моей "американской" семьей, а просто моей семьей, без всяких оговорок, и мысль о том, что между нами снова будут тысячи миль - возможно, на этот раз навсегда, - уязвляла. Где-то между ними находился Сильвио. В любом случае он останется в Мичигане, но мой переезд в Калифорнию сделает наши отношения на расстоянии еще более долгими.
Однако мне, как ученому, было гораздо проще принять решение. Я был частью молодой, быстро развивающейся области, способной изменить мир, возможно, уже в течение моей жизни, и люди, которых я встретил в Стэнфорде, верили в это так же искренне, как и я. Принстон казался мне домом, но я не мог отрицать, что Стэнфорд представлялся мне еще более гостеприимным местом для моих исследований. На самом деле, чем больше я думал об этом, тем больше беспокоился, что такое место, как "дом", может оказаться слишком комфортным для таких времен. Переезд в новое место привлекал меня именно потому, что в нем не было комфорта. В нем чувствовалась неопределенность, возможно, даже риск, а мне это было необходимо.
И вот в 2009 году я снова принял решение отправиться на запад, а Цзя и большинство моих студентов перевелись вместе со мной. Мы приехали, чтобы найти новый академический дом на обширном кампусе - достаточно большом, чтобы превзойти Принстон и Калтех вместе взятые, - выполненном в захватывающем архитектурном стиле песчаника, арок и велосипедных дорожек, который почти круглый год печется на солнце. И под всем этим лежали исторически глубокие корни мира, о котором в то время редко говорили, но который был ближе к моей работе, чем даже я еще не успел в полной мере оценить. Больше, чем машинное обучение. Больше, чем компьютерное зрение. Почти забытая область, которая когда-то объединяла их обоих, а также многие другие миры, называлась "искусственный интеллект".
Среди многих людей, с которыми я познакомился, став новым членом Стэнфордского факультета, был Джон Этчеменди, который в то время занимал пост проректора университета. К тому времени я уже был знаком со многими администраторами, но мне сразу стало ясно, что Джон был в своем классе. Он был философом и логиком, который до прихода в администрацию десятилетиями работал профессором, читая лекции на такие темы, как семиотика, логическая истина и философия языка. Как бы умен он ни был - а он, казалось, излучал интеллект, даже не пытаясь этого делать, - он был дружелюбным и хорошим слушателем. И у меня сжалось сердце, когда он вскользь упомянул Джона Маккарти, одного из отцов-основателей ИИ и одного из главных организаторов летнего проекта в Дартмуте, который дал название этой области.
"Знаете, Джон был моим другом, - сказал он.
Я не был уверен, что было более сюрреалистичным: то, что мой новый проректор был лично знаком с такой легендой, или то, что он упомянул об этом так беспечно. В любом случае мне было ясно, что я пришла в нужное место.
К июню 2009 года, во многом благодаря вливанию новых средств на исследования, предоставленных Стэнфордом, первая версия ImageNet была завершена. Несмотря на многочисленные трудности, с которыми мы столкнулись на этом пути, мы действительно сделали это: пятнадцать миллионов изображений, распределенных по двадцати двум тысячам различных категорий, отобранных из почти миллиарда кандидатов в общей сложности и аннотированных глобальной командой из более чем сорока восьми тысяч участников из 167 стран. Это был масштаб и разнообразие, о котором мы мечтали долгие годы, и при этом сохранялся неизменный уровень точности: каждое отдельное изображение не просто маркировалось вручную, а выстраивалось в иерархию и проверялось в трех экземплярах.
С количественной точки зрения мы достигли своей цели, создав на тот момент самый большой набор данных, собранных вручную, в истории ИИ. Но за цифрами скрывалось достижение, которое тронуло меня больше всего: реализация настоящей онтологии мира, как концептуальной, так и визуальной, созданной с нуля людьми для единственной цели - обучения машин.
CVPR 2009 проходила в Майами, и мы прибыли туда не только как участники, но и как докладчики. Город , с его душной жарой и перенасыщенными красками, оправдал свою репутацию с первых же шагов после получения багажа - это было пестрое пятно неоновых купальников, полированных спортивных автомобилей и высотных зданий на фоне природных голубых и зеленых оттенков, скрепленных настойчивой текстурой ритмичных звуков. Энергия окружающей нас обстановки отражала наше собственное нетерпение: после почти трех бурных лет мы с Цзя умирали от желания показать ImageNet миру.
Мы были более чем готовы. Необычайно долгий срок беременности проекта дал нам достаточно времени, чтобы отточить умение обсуждать его, и нам не терпелось применить этот навык на практике. После того как мы так долго жили с поляризующим эффектом даже упоминания о нашей работе, мы были готовы ожидать любопытства, замешательства и конфронтации в равной степени. Мы подготовились соответствующим образом, отрепетировав бесстрастную защиту ее целей, а также наши лучшие ответы на распространенные критические замечания. И хотя мы уже чувствовали себя громоотводами, мы решили, что в полной мере воспользуемся своей известностью, немного растратив последние доллары бюджета проекта.
"Что это?" спросил Цзя, когда я протянул ему белую картонную коробку.
"Откройте!" сказал я.
Он открыл заслонку, закрывающую крышку, и заглянул внутрь.
"А... ручки?"
"Ручки с логотипом ImageNet! Я нашел в интернете место, где это делают".
"В смысле, выглядят они, конечно, круто, но для чего они нужны?"
"Мы можем раздавать их на конференции! Так делают все технологические компании. Ну, знаете, товар. Нам нужно, чтобы люди нас запомнили".
Выражение лица Цзя стало еще более мрачным, чем обычно. Но я не сдавался.
Мы прибыли с уверенностью, на которую только может рассчитывать переутомленная команда ботаников, но настроение с самого начала было странным. Наша первая неудача оказалась и самой значительной: ImageNet отнесли к постерной сессии. На академическом жаргоне это означало, что мы не будем представлять свою работу в лекционном зале перед аудиторией в заранее оговоренное время, а вместо этого нам предоставят место на полу конференции, чтобы повесить широкоформатную печать с кратким описанием проекта - отсюда и "постерная" сессия - в надежде, что прохожие будут останавливаться и задавать вопросы. Конечно, нам, , повезло, что нас вообще включили в число участников, ведь даже это - редкая привилегия на мероприятии такого уровня, как CVPR. Но мы жаждали возможности рассказать о нашем видении больше, чем просто вкратце. После стольких лет усилий это выглядело просто антиклимаксом.
Мы задавали обычные вопросы и наслаждались горсткой приятных бесед, но ушли, не получив практически никаких доказательств своего присутствия. Вскоре стало ясно, что что бы ни ждало ImageNet - примут ли его как ресурс необычайного богатства или сочтут глупостью - на CVPR он не получит поддержки. С другой стороны, людям, похоже, понравились ручки.
Тем временем, пока я привыкал к жизни без вызова ImageNet, сомнения, которые я отказывался признавать в течение многих лет, стали реальнее, чем когда-либо. Неужели скептики были правы? Действительно ли все это было пустой тратой времени? ImageNet был не просто набором данных или даже иерархией визуальных категорий. Это была гипотеза - ставка, вдохновленная нашим собственным биологическим происхождением, - что первым шагом к раскрытию истинного машинного интеллекта станет погружение в полноту визуального мира. Что опыт, соизмеримый с хаосом и сложностью, которые сформировали нашу собственную эволюцию, может оказать аналогичное воздействие на наши алгоритмы. И я был готов к тому, что эта ставка окажется верной, равно как и к тому, что она окажется неверной. В любом случае это будет возможность чему-то научиться. Но я не ожидал, что это будет проигнорировано.
Что я упустил?
Глава 8. Эксперименты
В Киото наступила осень. Полдень был ярким и служил прочным фоном для пульсирующих вспышек зеленого, оранжевого и красного цветов, проносящихся мимо, как живой портрет в окнах поезда-пули. Даже на скорости двести миль в час сельская местность была пышной и великолепной, но, как это часто случалось в моей жизни, я был слишком отвлечен, чтобы оценить ее по достоинству. Это было долгое, утомительное путешествие со всеми сопутствующими тревогами, и месяцы, прошедшие после разочаровывающего дебюта ImageNet на третьем уровне на CVPR, были обескураживающими. Наши критики оставались пренебрежительными, а интерес со стороны других исследовательских лабораторий был скудным. Сползание ImageNet к безвестности стало казаться настолько неизбежным, что я прибег к импровизированному университетскому турне, чтобы противостоять этому, выступая с живыми презентациями везде, где только мог, в аудиториях, заполненных скептически настроенными аспирантами и постдоками. Это было не так уж много, но даже отсрочка неизбежного казалась маленькой победой.
Теперь появилась следующая возможность повысить нашу значимость: Международная конференция по компьютерному зрению, или ICCV, в Киото. Моим попутчиком на этот день был Алекс Берг, доцент университета SUNY Stony Brook и единомышленник в области компьютерного зрения. Алекс был особенно талантливым аспирантом у Джитендры, исследуя проблемы распознавания объектов в духе, схожем с моей работой с Пьетро, а использование им Caltech 101 в своей докторской диссертации сделало его не только естественным ценителем силы наборов данных, но и одним из немногих сторонников ImageNet. Хотя было приятно пообщаться с единомышленником, это лишь подчеркнуло, насколько сложным будет предстоящий путь.
Все это контрастировало с тем волнением, которое мы испытывали в моей лаборатории, недавно переехавшей в Стэнфорд. У нас под рукой был не просто набор данных, а испытательный стенд, на котором наши идеи столкнулись лицом к лицу со всем визуальным миром - наши алгоритмы получили более широкие возможности восприятия, чем они имели раньше, и были проверены с большей строгостью, чем они когда-либо сталкивались. Если наборы данных изображений можно рассматривать как язык исследования компьютерного зрения - набор концепций, которые алгоритм и его разработчики могут изучать, то ImageNet стал внезапным, взрывным ростом нашего словарного запаса.
Все, что мы делали в лаборатории, было наполнено энергией. В одном случае мы использовали ImageNet для быстрого обучения сотен экземпляров алгоритма классификации изображений для распознавания коллекции повседневных вещей, а затем запустили их одновременно на одной фотографии. Вместо того чтобы просто определять наличие отдельных предметов, в эксперименте искали комбинации объектов, которые что-то говорили обо всей сцене. Например, если детекторы замечали человека, лодку, весло и воду, они классифицировали фотографию в целом как изображение "гребли" - более глубокий уровень понимания, который, возможно, граничит с примитивным видом визуального мышления.
Как и во многих других экспериментах той эпохи, точность используемых нами алгоритмов была нестабильной, и многое еще предстояло сделать - ведь даже простое распознавание изображений еще только зарождалось, - но эти неровности только усиливали дух приключений, охвативший нас. Наша работа казалась смелой и перспективной, нерафинированной, но провокационной. Многое в ней было концептуально простым. Но только после появления ImageNet это стало возможным.
Тем временем Цзя вступал в свои права как ученый. Через год или около того после выхода ImageNet он опубликовал работу под названием "Что нам говорит классификация более 10 000 категорий изображений?", в которой он размышлял о том, как фундаментально меняется распознавание изображений в присутствии ImageNet. Несмотря на то, что это была в основном техническая работа, в ней присутствовал философский подтекст, который отличал ее от типичной академической статьи. В ней чувствовалось пророчество, даже экзистенциальность. Его тезис заключался в том, что ImageNet представляет собой не просто увеличение масштаба, а категориальный сдвиг - то, что физики могли бы назвать "фазовым переходом", при котором меняются даже самые основные свойства явления. Он значительно расширяет диапазон возможностей, с которыми могут столкнуться наши алгоритмы, и ставит перед ними задачи, которые не решали меньшие наборы данных.
Говоря более техническим языком, "семантическое пространство" ImageNet расширялось, становясь все более плотным, и все меньше пространства для дыхания отделяло правильные ответы от неправильных. С практической точки зрения это часто означало, что методы, которые хорошо работали при различении небольшого числа широко варьирующихся категорий, плохо работали при работе с десятью тысячами категорий ImageNet, многие из которых можно было отличить только по тонким различиям. Некоторые методы и вовсе ломались. Это был унизительный, но в конечном счете обнадеживающий знак того, что завтрашние алгоритмы будут не просто более эффективными версиями сегодняшних, но и принципиально другими, причем так, как мы и не предполагали.
Знаете, что мне больше всего понравилось в "Калтехе 101"? Слова Алекса вернули меня в тот момент. "Это были не только учебные данные. Это была возможность сравнить результаты моих собственных исследований с вашими, используя те же самые изображения. Яблоки к яблокам".
"Ориентир", - ответил я.
"Именно так. Это позволило легко измерить прогресс. А что может быть более вдохновляющим для исследователя? Это как вызов. Смелость".
Смелость. Мне это нравилось.
"Хорошо, а что если сделать то же самое с ImageNet?" спросил я, все еще размышляя вслух. "А еще лучше, что если мы организуем целый конкурс вокруг этого?"
"Что-то вроде PASCAL, вы имеете в виду?"
Набор данных PASCAL Visual Object Classes, известный как PASCAL VOC, представлял собой коллекцию из примерно десяти тысяч изображений, разбитых на двадцать категорий. Собранный группой исследователей в Европе, он был похож на Caltech 101, но с существенным отличием: он послужил основой для конкурса компьютерного зрения, который проводится ежегодно с 2005 года. Каждый год участники со всего мира представляли алгоритмы, обученные на наборе данных, которые затем подвергались воздействию нового набора ранее не виденных изображений и ранжировались по точности их классификации. Победителем объявлялся алгоритм с наименьшим числом ошибок. Конкурс, в котором одновременно велось сотрудничество и соревнование, привлек внимание к последним достижениям в этой области. И все это с набором данных, лишь в тысячную долю меньшим, чем ImageNet.
"Вот это было бы интересно", - ответил Алекс. "Как это работает в ImageNet? Я могу представить, как исследователи задают друг другу именно такой вопрос о своей последней идее".
Северная звезда для поля, подумал я.
Если дух статьи Цзя верен и ImageNet действительно предвещает скорую перестановку палубы - новые правила, новые интуиции, может быть, даже совершенно новую парадигму, - что может быть лучше для ее изучения, чем конкурс? Коллективная сила сотрудничества, заряженная энергией конкуренции. Исследовательская, но принципиальная. Яростный. Даже после многих лет работы над созданием ImageNet простое представление этой идеи вдохнуло в нее новую жизнь.
Это также означало, что работа по распространению ImageNet в мире еще не закончена.
Подготовка к конкурсу началась сразу после моего возвращения в США, и на первый взгляд предпосылка казалась простой: взять набор алгоритмов, обученных на ImageNet, протестировать их на наборе никогда ранее не виденных изображений, оценить их ответы и проранжировать их по количеству допущенных ошибок. Победит тот, у кого будет наименьший суммарный коэффициент ошибок. Однако на практике превращение набора данных в соревнование - это сложная научная задача.
В таких играх, как шахматы, покер или баскетбол, понятие победы просто и самоочевидно. Однако объявление победителя в научном соревновании сродни принятию на себя обязательств: не только в том, что участник покажет хорошие результаты по каким-то показателям, но и в том, что его разработка внесет вклад в общее дело. Что она может научить нас чему-то новому, проницательному и, возможно, даже преобразующему. Что это следующий шаг к Полярной звезде. Это грандиозное заявление, и очень важно, чтобы оно было сделано с уверенностью.
Это делало строгость и прозрачность основополагающими, заставляя нас составлять обширную документацию, объясняющую, как именно будет анализироваться алгоритм и по каким формулам будет оцениваться его эффективность. Но гибкость тоже была достоинством. Ведь при попытке присвоить фотографии единый ярлык даже человек может не согласиться с тем, какой объект является наиболее значимым. Представьте себе, например, фотографию композиции из фруктов, на которой клубника и яблоко выделяются настолько, что любое из них можно считать центральным элементом. Будет ли "неправильным" обозначить на фотографии одно из них, но не другое?
Чтобы не объявить хорошо работающий алгоритм неправильным, каждому участнику разрешалось предоставить упорядоченный список из пяти меток - в данном случае для "клубники" и "яблока" - метрику оценки, которую мы стали называть "коэффициент ошибок топ-5". Это побуждало участников разумно подстраховывать свои ставки и гарантировало, что мы увидим самую широкую и справедливую картину их возможностей.
Как и при создании самого ImageNet, конкурс преподнес постоянный поток неожиданных проблем. Мы потратили несколько недель на обдумывание логистики предоставления набора данных участникам конкурса и в итоге решили распространить уменьшенное подмножество: примерно десятую часть всех изображений и двадцатую часть всех категорий, или около 1,4 миллиона отдельных фотографий, охватывающих тысячу повседневных объектов, растений и животных. Чтобы убедиться в том, что мы проводим новые тесты для алгоритмов, мы повторили большую часть процесса разработки ImageNet, загрузив и разметив сотни тысяч новых изображений, а также проведя еще один раунд краудсорсинга. В общей сложности на это ушли месяцы работы.
На этом пути усилия Цзя поддерживала растущая команда, в которую входили такие новички, как Ольга Руссаковски, умная, энергичная аспирантка, ищущая что-то интересное, за что можно было бы побороться. Она сразу же выделилась на фоне остальных: пронзительные глаза, вьющиеся волосы до плеч и увлекательный стиль речи. Она понравилась мне с первой же встречи, но особенно меня поразили тихие контрасты, которые определяли ее: хотя она была кипучей и ее легко было принять за коренную калифорнийку, на самом деле она родилась на Украине и часто говорила о бабушке, которая до сих пор живет в Харькове. Она уже была солидным выбором с интеллектуальной точки зрения, но при этом обладала социальной ловкостью, которая была редкостью на нашем факультете. Я мог сказать, что у нее достаточно интеллекта, чтобы внести свой вклад в проект за кулисами, но я начал задумываться, не сможет ли она когда-нибудь использовать свою природную смекалку, чтобы представлять его и на публике.
"Волнуешься?" спросила Ольга.
Так и было. Команда допоздна засиделась в лаборатории, чтобы завершить последние детали, готовясь к следующему дню, когда заработает сайт и будет объявлен наш конкурс.
"Скажите мне, - начал Цзя. "Какова ваша конечная цель здесь?"
Это был вопрос, на который я был более чем готов ответить, поскольку с самых мрачных дней проекта ImageNet я мало о чем еще думал. Учитывая всю проделанную нами работу, я считал, что думать об ImageNet просто как о наборе данных - это редуктивно. Даже сейчас - особенно сейчас, когда конкурс был уже совсем близко, - это была гипотеза. Это была ставка на то, что наша область больше всего нуждается в доступе к разнообразию и вариативности, на которых тысячелетиями воспитывалось человеческое восприятие.
Я был настроен оптимистично, полагая, что на столе лежит нечто вроде прорыва, но опасаясь, что путь к нему будет неблизким. Мы обсудили зверинец алгоритмов, которые сейчас в моде, и мою уверенность в том, что объем ImageNet окажется слишком требовательным, чтобы любой из них смог по-настоящему овладеть им. Векторные машины поддержки, случайные леса, бустинг, даже байесовская сеть, которую мы с Пьетро использовали в нашей статье об одномоментном обучении, прогнется под его весом, и нам придется изобретать что-то действительно новое.
"Я не думаю, что ImageNet сделает сегодняшние алгоритмы лучше", - сказал я. "Я думаю, он сделает их устаревшими".
Официально названный "ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge", этот конкурс был открыт для всех и обещал мгновенное распознавание победителям, а его инаугурационное мероприятие состоялось в 2010 году. Регистрация участников открылась в мае, результаты должны были быть подсчитаны к сентябрю, а победитель объявлен на сессии семинара ECCV - Европейской конференции по компьютерному зрению, которая должна была состояться в конце того же года на Крите. Исследовательскому сообществу казалось, что все прошло гладко. Но за кулисами потребовалась помощь со стороны.
Осознавая недостаток опыта, не говоря уже о все еще слабой узнаваемости ImageNet, мы обратились к Марку Эверингему, организатору-основателю PASCAL VOC. Оксфордский исследователь, Марк был восходящей звездой в мире компьютерного зрения и любезно разрешил ImageNet начать свою жизнь в качестве нового направления в рамках конкурса PASCAL VOC, который в то время проводился уже шестой год. Это было особенно любезное предложение, дававшее нам возможность освоиться в уже сложившихся рамках.
Учитывая относительную редкость конкурсов по компьютерному зрению в то время, создание нового конкурса произвело достаточный фурор, чтобы привлечь к себе внимание. Мы начали работу со 150 первыми регистрациями, которые вылились в тридцать пять заявок от одиннадцати команд. Это не было особенно многолюдным полем, но это было начало.
В каком-то смысле преддверие первого ImageNet Challenge было даже более волнующим, чем запуск самого ImageNet годом ранее. Тогда мы показывали миру то, что создали сами. Теперь мир будет показывать нам, что они создали с его помощью. Это было достойным продолжением биологического влияния, которое двигало всем проектом. В основе ImageNet лежала идея о том, что алгоритмы должны противостоять всей сложности и непредсказуемости окружающей их среды - природы реального мира. Соревнования привнесут в эту среду настоящее конкурентное давление.
Подобно нашим предкам-трилобитам, дрейфующим в древнем глобальном океане, алгоритмы компьютерного зрения современного мира вот-вот должны были попасть в свое собственное горнило. Присланные работы представляли собой первое поколение исследований, проведенных с помощью ImageNet, и мы держали их в руках. Я не мог не задаться вопросом: а вдруг это оно - вдруг мы вот-вот заглянем за новый рубеж?
Мы не были.
Победитель, представляющий совместную команду исследователей из NEC Labs, Rutgers и Университета Иллинойса, был примером машины опорных векторов, или SVM, - одного из алгоритмов, которые, как я предполагал, одолеют ImageNet. Ее довольно загадочное название - это ссылка на особенность геометрии высоких измерений, которую она использует, и символизирует ее абстрактную природу. В предыдущие годы SVM приобрели огромную популярность, и к 2010 году они стали считаться стандартом де-факто для распознавания объектов. Этот участник действительно показал достойные результаты, и мы высоко оценили усилия каждого из них. Но это было лишь небольшое улучшение по сравнению с передовыми работами в нашей области; вряд ли это можно назвать рассветом новой эры.
Это был момент разочарования, один из многих в истории ImageNet. Но если 2010 год был антиклиматическим, то 2011-й стал апокалиптическим. Победителем, на этот раз от исследовательского центра Xerox во Франции, стал другой SVM, и его производительность, хотя и улучшилась по сравнению с предыдущим годом, но номинально составила около 2 процентных пунктов.
Меня начало осенять, что я просчитался. Как я и предполагал, ImageNet оказался слишком сложным для большинства алгоритмов. Но SVM в оказался более надежным, чем я ему доверял, предлагая безопасную гавань для новичков и препятствуя агрессивным инновациям, о которых я мечтал. Два года подряд хорошо зарекомендовавшие себя алгоритмы демонстрировали лишь постепенный рост возможностей, в то время как настоящий прогресс, казалось, практически отсутствовал. Хуже всего то, что число участников уже падало, причем стремительно: за второй год регистрация сократилась со 150 до 96, а число самих заявок - с 35 до всего 15. Неудивительно, что все меньше и меньше людей считали, что усилия того стоят.
Сказать, что это было "унизительно", значит преуменьшить. Мы посвятили годы своей жизни набору данных, который на порядки превосходил все, что когда-либо существовало, организовали международное соревнование для изучения его возможностей и, несмотря на все это, добились не более чем простого подтверждения статус-кво. Если ImageNet был ставкой, то пора задуматься, не проиграли ли мы.
"Сильвио! Смотри! Я хотел показать тебе!"
В коридоре послышался голос отца, который с гордостью звал Сильвио посмотреть на свои последние достижения на гаражной распродаже. Его любимое хобби по-прежнему жило и процветало в Калифорнии, подкрепленное обилием пригородов и круглогодичной умеренной погодой. Он по-прежнему увлекался предметами, в которых был хоть намек на итальянское происхождение, и особенно гордился недавно приобретенным ремнем, на котором стояло его любимое клеймо: MADE IN ITALY. Мне было интересно, осознает ли он по прошествии стольких лет, что его дочь не только превзошла его с находкой итальянского производства, но и вышла за него замуж. И что сейчас он демонстрирует ей ремень.
"Ах", - услышал я ответ Сильвио. Я улыбнулась про себя. Одним словом он уже исчерпал все возможные варианты ответа.
Домом стал таунхаус в факультетском районе неподалеку от кампуса, и хотя это было вполне комфортное место, в котором мы с родителями были благодарны за то, что поселились в нем, опыт оказался раздробленным. Поскольку Сильвио и я так много времени проводили в гостях друг у друга, ни один из нас так и не смог сформировать свою местную идентичность. Перелеты через границу оставались частым явлением, отнимая столько времени на упаковку и распаковку вещей, координацию и поездки, прибытие и отъезд, что мы стали чувствовать себя скорее жителями неба, чем места на земле.
И все же под этой суетой скрывалось необычное спокойствие. Относительная стабильность моей матери сохранялась, и, несмотря на все трудности брака на расстоянии, визиты Сильвио способствовали ускорению его сближения с моими родителями. Конечно, он очаровывал их своей стряпней, когда гостил у нас, но они с удовольствием отвечали ему тем же. Они завели традицию готовить домашнюю китайскую еду, чтобы отпраздновать его первый вечер в городе, возрождая сложные композиции из риса, овощей, тушеного мяса, жареных в воке блюд и супов, которые я помнил по воскресным поездкам к бабушке и дедушке в Чэнду.
В свою очередь, большая часть разговора за ужином, который проходил в основном при моем посредничестве, единственном переводчике, была подстегнута его любопытством к тонкостям китайской кухни. Его восхищение было искренним - гораздо глубже, чем попытка дипломатии зятя, - и уважение было взаимным благодаря их приверженности к аутентичному сервису. Не было сделано ни одной попытки вестернизировать рецепты, и от этого он получал еще большее удовольствие. Это был обеденный стол, полностью населенный иммигрантами, но за которым, казалось, исчезали границы.
Все это было очень мило, пока длилось.
Всего через несколько месяцев я был обездвижен, невидимые якоря усталости пробивали пол и вгрызались в камень. Гири на ногах, гири на руках, гири на веках. Вместо того чтобы решить все проблемы наших отношений на расстоянии, мы с Сильвио приняли вполне рациональное решение усложнить их: мы создавали семью, и беременность стала для меня тяжелым ударом.
Третий триместр протекал особенно медленно, с обычным набором раздражителей, усугубляемых загадочными симптомами, которые беспокоили моих врачей настолько, что они запретили мне все путешествия до родов. Но мир не мог замедлиться. Студенты, исследования, преподаватели, постоянный вопрос ImageNet - все это символизировалось светящимся экраном и вечно вибрирующим телефоном - продолжало захлестывать меня.
Однако одно из этих колебаний показалось мне неуместным. Кто-то звонил в странный поздний час, и знакомое имя, обращенное ко мне, - Жан Сабелла - сбило меня с толку.
"Жан? Что случилось?"
Последовала короткая пауза. "Фей-Фей, Боб упал".
"Что? Что ты имеешь в виду? Он ранен?"
"Нет, нет, я имею в виду, что что-то действительно не так. Кажется, он не может сбалансировать. Он не... Он просто не в себе".
Это не было щелчком. Джин говорила так, словно описывала чьего-то деда, а не Боба. Конечно, он был еще слишком молод для таких вещей.
"Хорошо, вы отвезли его в больницу?"
"Я звоню именно оттуда. Они сделали быстрое сканирование мозга, и, послушайте, мы все еще ждем подробностей, но..." Она медленно вздохнула. "Фей-Фей, все выглядит не очень хорошо".
Я тяжело сглотнул и сел. Я попросила поговорить с ним. Когда она протянула ему телефон, ее голос на мгновение стал приглушенным. "Это Фей-Фей", - еле слышно сказала она.
"... Алло?"
Это не тон Боба.
"Боб? Джин сказала, что ты упал. Ты в порядке? Как ты себя чувствуешь?"
Он не дал мне желаемого заверения. Он говорил отстраненно и, казалось, с трудом выговаривал слова.
"Боб, - сказал я, мой голос становился все мягче по мере того, как до меня доходила серьезность ситуации, - ты хочешь, чтобы я вылетел туда? Я могу вылететь немедленно".
Пауза на линии подсказала мне, что это слишком сильный жест. Боб знал, что до срока родов оставались считанные месяцы. Он знал, что мне запретили путешествовать. Оба факта придали моему предложению серьезность, которую я не оценила, пока слова не сорвались с моих губ.
Тишина. Затем резкий вдох. Слабое, скребущееся и дрожащее. Это не может быть тем, что я подумала. Он... плачет? Боб никогда не плакал в моем присутствии. Я услышала взволнованное бормотание, и Джин вернулась к телефону.
"Что случилось? Фей-Фей, что ты ему сказала?!"
Последовали двадцать четыре рассеянных часа, пока я ждал ответа от Жана с новостями. И вот оно пришло.
Глиобластома. Терминальная стадия. Неоперабельная.
Боб умирал.
Ошеломленная, я начала обзванивать всех знакомых, отчаянно пытаясь найти кого-нибудь, кто мог бы помочь. Он спасал мою семью во время многочисленных проблем со здоровьем, и я была полна решимости сделать то же самое для него. Случайно контакт, который я завела в рамках программы стипендий, связал меня с отделением нейробиологии близлежащей университетской больницы. На следующий день его перевели в одно из самых современных отделений в штате.
Это был достойный жест по отношению к человеку, который так много для меня значил, но сделать было практически ничего нельзя. Состояние Боба ухудшалось с ужасающей быстротой, и уже через несколько дней после обнаружения опухоли он полностью потерял сознание. Врачи делали все возможное, но он так и не очнулся. Через три недели человека, который был для меня третьим родителем со школьной скамьи, членом моей семьи, кроме имени, не стало.
Горе охватило всех моих домашних. Мой отец разрыдался, едва услышав новость. Моя мать, сдержанная, как всегда, отреагировала с торжественностью. Но я знал, что они чувствуют то же самое. У них тоже была особая связь с "большим бородатым учителем математики", как они не переставали называть его на мандарине, и за годы совместной работы они помогли девочке-иммигрантке, склонной к одержимости, выжить в подростковом возрасте. Это затронуло даже Сильвио: он встречался с Бобом всего несколько раз, но уже успел понять его исключительную важность в моей жизни. К тому же семья Боба была родом из Неаполя, как и семья Сильвио. Зная, что я не смогу присутствовать на похоронах - а он боялся, что я буду жалеть об этом вечно, несмотря на предписания врача, - Сильвио бросил все дела, чтобы прилететь через всю страну и присутствовать на похоронах в мое отсутствие.
Я помнил радужные корешки книг, которыми были обклеены стены кабинета Боба в школе Парсиппани - "Математической лаборатории" - и то, как наши разговоры служили мне ежедневным убежищем. Я вспомнил, как он давал отцовские советы, начиная с того, как он без обиняков отругал меня за мои старания на экзамене, и заканчивая его советами по выбору комнаты, когда Калтех предложил мне жилье для выпускников, и как наши еженедельные телефонные разговоры прочертили непрерывную линию через всю мою жизнь. Я вспомнил, как он вытащил нашу семью из затруднительного положения, взяв кредит для химчистки. И я вспомнил свою последнюю поездку в Нью-Джерси на вечеринку по случаю выхода Боба на пенсию, менее чем за год до этого, и то, как трудно было сдержать свои эмоции, когда он встал, чтобы произнести речь, в которой не так тонко упоминалась гордость за "своих двух сыновей... и свою дочь".
Однако кое-что все же осталось. Боб так и не осуществил свою мечту о публикации в научно-фантастическом мире, но продолжал писать так много, что завел привычку в конце каждого месяца отправлять мне по электронной почте записи из своего личного дневника. Мы стали цифровыми друзьями по переписке, переписываясь в мельчайших подробностях, словно деятели ушедшей эпохи. Они стали последними остатками того человека, которого я знал: страницы и страницы его мыслей, от глубоких до прозаических, запечатленные в черно-белом варианте. По сей день они заставляют меня улыбаться, смеяться, а иногда и закатывать глаза. И они всегда заставляют меня задуматься. Я посвятил свою карьеру попыткам понять природу разума; среди величайших наград в моей жизни была возможность лучше узнать природу его разума.
Жизнь не подавала признаков замедления, но даже горе и тяжесть особенно неподвижной беременности не могли отвлечь меня от ImageNet. Это была тройка навязчивых мыслей, которые заставляли меня быть особенно благодарной за визиты Сильвио.
"Итак, - спросил он во время необычно тихого ужина, - что у тебя на уме? Это Боб?"
"О, Боб всегда рядом", - сказала я с тоскливой улыбкой. "Но это нечто большее".
"ImageNet?"
"Да. Не знаю, вся эта идея с конкурсом... Она действительно казалась логичным следующим шагом. Но прошло всего два года, а участие уже падает. Боже, неужели я просто ошибался во всем этом? Неужели все так просто? Ведь в этом и заключается суть гипотез, верно? Иногда они просто... ошибаются".
"Иногда, конечно".
Я подняла взгляд от своей тарелки.
"Но не в этот раз. Знаешь, есть причина, по которой я никогда не пытался отговорить тебя от этого, с того самого первого вечера, когда ты об этом заговорила. Не только потому, что ты моя жена. А потому, что я тоже верю в ImageNet! Может быть, она опередила свое время. Может быть, Джитендра был прав, и вы сделали слишком большой скачок. Но это не делает его неправильным".
Я улыбнулась. Он не решил мою проблему, но его слова меня порадовали.
"И кстати, - продолжил он, - я думаю, что ситуация меняется. Даже в моей собственной лаборатории, где мы работаем над совершенно другими проблемами зрения, знаете, о чем люди начинают говорить? О больших массивах данных. Большее разнообразие. Более широкая картина мира. Это еще одна особенность гипотез - иногда им требуется время, чтобы завоевать всех".
Даже самые теплые заверения Сильвио казались вполне обоснованными. Он был хорош в таких делах. Но надолго его не хватило бы. Наука имеет забавную особенность опровергать ожидания даже тех, кто к ней близок.
К августу 2012 года ImageNet окончательно утратил статус темы, не дающей мне спать по ночам. Я родила ребенка, и новая реальность, состоящая из кормления, подгузников и вечно прерывающегося сна, заняла место в моей жизни. Я планировала пропустить презентацию результатов ImageNet Challenge, на этот раз во Флоренции, Италия, пока мне не позвонила Цзя. Было необычно поздно, и первой моей мыслью было, что что-то не так.
"Алло?"
Он был очень оживлен, но не выглядел расстроенным. Скорее, это было похоже на волнение, хотя и смущенное. Для Цзя этого было достаточно, чтобы привлечь мое внимание.
"Итак... мы просматривали результаты конкурса этого года, и одна из работ просто... я имею в виду..."
Он колебался.
"Что? Что это?" спросил я.
"Хорошо. Ну, во-первых, они используют очень необычный алгоритм. Это нейронная сеть, если вы можете в это поверить".
Мои уши еще больше навострились. Если минуту назад я не была полностью сосредоточена на нем, то теперь точно была.
"Это как... древность".
Мне было смешно. Студент двадцать первого века, использующий слово "древний" для описания работы, выполненной на пару десятилетий раньше, свидетельствовал о том, насколько молода наша область. (Возможно, это также было свидетельством того, что я старею. Я предпочел проигнорировать эту возможность.) Но он не ошибался. Наш мир развивался быстро, и к 2010-м годам большинство из нас воспринимали нейронную сеть - этот биологически вдохновленный массив взаимосвязанных единиц принятия решений, расположенных в иерархической последовательности, - как пыльный артефакт, заключенный в стекло и защищенный бархатными веревками.
"Серьезно? Нейронная сеть?"
"Да. Но это еще не все. Фей-Фей, ты не поверишь, как хорошо работает эта штука".
Даже на взлетной полосе вид из иллюминатора самолета был бы кромешной тьмой, но из среднего ряда мало что можно было разглядеть за креслом передо мной. Не успеешь оглянуться, как окажешься во Флоренции, говорил я себе, прекрасно понимая, что это неправда. Бросив все дела ради участия в ECCV, я ввергла свою домашнюю жизнь в хаос, но новости Цзя не оставили мне выбора. И я вынуждена была признать, что в том, чтобы жить с родителями, когда младенец в последнюю минуту нуждается в няньке, есть немалая польза.
Помня по медовому месяцу с Сильвио, что прямого рейса из международного аэропорта Сан-Франциско в аэропорт Флоренции нет, я рылась в поисках маршрута, который быстрее всего доставит меня домой и обратно к малышу. С неохотой я согласилась на двадцатичасовой перелет, полный недосыпа и тесноты, с единственным запланированным перерывом в монотонности - остановкой в Париже, или Цюрихе, или каком-нибудь другом знаковом городе, который я буду в слишком сильном оцепенении, чтобы узнать из окна аэропорта. Но теперь пути назад не было. Двигатели взревели, когда мы втянулись в медленное такси. За этим синтетическим звуком последовало сообщение по громкой связи. Столики с подносами подняты. Пристегнуть ремни безопасности. Я хотел спать, но мысли не давали мне покоя.
Объектом моего пристального внимания была работа, которая пробила себе путь к вершине таблицы лидеров с поразительным 10-процентным отрывом от победителя предыдущего года, установив мировой рекорд точности в 85 процентов. По моим наблюдениям, точность среднего человека составляет порядка 97 процентов, и это при гораздо более простом бинарном выборе, например, изображено ли на фотографии животное. В отличие от этого, алгоритму приходилось перебирать тысячи вариантов, чтобы найти правильный ответ. Таким образом, хотя он и не был полностью на уровне человека, он был ближе, чем любой алгоритм, и с поразительным отрывом.
Гудок, а затем голос капитана. Мы находились на крейсерской высоте.
Пожалуй, самым поразительным в этой работе было то, как она сделала то, что сделала. Несмотря на десятилетия развития и широкий интерес к современным алгоритмам, таким как машины опорных векторов, которые побеждали в предыдущие два года, авторы решили воскресить нейронную сеть - и с ее помощью абсолютно разгромили конкурентов. Второе место было даже не близко. Победитель был назван AlexNet, в честь как самой техники, так и ведущего автора проекта, исследователя из Университета Торонто Алекса Крижевского.
Самолет тряхнуло, когда мы прошли через волнистый участок.
Скачок на 10 процентов? За один год? И с помощью нейронной сети? Я прокручивал эту идею в голове, пока мы переходили из одного часового пояса в другой. Это все равно что сказать, что рекорд скорости был побит с разницей в сто миль в час на автомобиле Honda Civic. Это просто не сходится. Прогресс не должен выглядеть так.
Или нет? Я вспомнил статью Цзя о том, что он узнал, обучая алгоритмы на ImageNet. Как методы, которые хорошо работали с небольшими наборами данных, вдруг стали плохо работать при обучении на больших - и наоборот. Может быть, все это время нейронные сети лучше подходили для того, чтобы разобраться с большим, более плотно упакованным пространством возможностей ImageNet? Что они могли справиться с огромным увеличением общего числа категорий в сочетании с резким сокращением различий между ними, в то время как их современные конкуренты не могли? В поисках новых подсказок я открыл свой ноутбук и открыл слайд-деск, который команда AlexNet приложила к своей заявке и в котором излагался выбор дизайна, который они сделали.
AlexNet - это пример сверточной нейронной сети, или CNN. Название происходит от графического процесса свертки, в котором серия фильтров проносится по изображению в поисках признаков, соответствующих вещам, которые распознает сеть. Это уникальная органическая конструкция, вдохновленная наблюдением Хьюбела и Визеля о том, что зрение млекопитающих проходит множество стадий. Как и в природе, каждый слой CNN интегрирует все новые и новые детали в более высокие уровни осознания, пока, наконец, реальный объект не становится полностью видимым.
В результате получился алгоритм, который ведет себя как сетчатка глаза, вглядываясь в окружающее пространство. Как и в настоящем глазу, ее внешний слой накладывает тысячи рецептивных полей на пиксели фотографии, каждое из которых настроено на уникальный, крошечный узор и активируется, когда встречает его - диагональный край, наклоненный под определенным углом, нечеткое смешение двух оттенков, узор из полос или чередующихся интенсивностей и так далее. На таком уровне осознания эти фильтры могут реагировать на что угодно - на узор меха на шерсти собаки, край кухонного стола или отблеск по контуру освещенного солнцем лепестка розы. На самом деле AlexNet смог уловить все эти и многие другие вещи не только потому, что был обучен на ImageNet, но и, что очень важно, потому, что он остался верен эволюционному духу биологического зрения. Вместо того чтобы произвольно решать заранее, какие признаки должна искать сеть, авторы позволили каждому из сотен тысяч нейронов постепенно научиться собственной чувствительности, исключительно на основе обучающих данных, без ручного вмешательства. Подобно биологическому интеллекту, AlexNet была естественным продуктом окружающей среды.
Затем сигналы от тысяч рецептивных полей уходят вглубь сети, сливаясь и группируясь в более крупные и четкие подсказки. Каждый новый слой, работающий на более сложном уровне восприятия, чем предыдущий, реагирует, когда чувствует что-то знакомое - то, что его научили распознавать, - загораясь с нарастающей интенсивностью, как нейроны в момент биохимического прилива. Крошечные узоры превращаются в более крупные, которые, в свою очередь, соединяются, как кусочки головоломки, образуя все более узнаваемые фрагменты - полосы тигра, текстура дерева, тень, падающая на землю.
Наконец, немногие оставшиеся сигналы, прошедшие через каждый слой, отфильтрованные и объединенные в детальную картину объекта, сталкиваются с последним этапом работы сети: распознаванием. Мотороллер. Леопард. Абакус. Курица. Телевизор. Или любой из тысячи альтернативных вариантов. Все по единому алгоритму и с точностью, которая все больше конкурировала с нашей собственной.
Конечно, это были не совсем новые идеи. Ян ЛеКун оставался поразительно верен конволюционным нейронным сетям на протяжении многих лет после своего успеха в применении их к рукописным ZIP-кодам в Bell Labs. К моменту появления AlexNet он потратил два десятилетия на совершенствование алгоритма и публикацию своих результатов, даже не имея ресурсов, необходимых для их полной реализации. Теперь же, в одночасье, стремление, которое часто списывали на ошибки, стало казаться прямо-таки прозорливым. Словно реинкарнированный, дух собственной CNN ЛеКуна, получившей соответствующее название "LeNet", был явно жив в AlexNet.
Эта связь особенно интригует команду, создавшую AlexNet, трио исследователей из Университета Торонто. Руководили проектом одноименный Алекс Крижевский и его сотрудник Илья Суцкевер - оба умные, но молодые исследователи, которые еще только создают свою репутацию. Однако третье имя мгновенно привлекло мое внимание: Джеффри Э. Хинтон. Тот самый Хинтон, который прославился как пионер машинного обучения, разработав в середине 1980-х годов метод обратного распространения, впервые позволивший надежно обучать большие нейронные сети. Хинтон, который был наставником Яна ЛеКуна, когда тот еще был студентом в его лаборатории. Хинтон, который, как и его протеже, отказался от изучения нейронных сетей, даже когда это сделало его почти изгоем среди коллег. AlexNet, как оказалось, не был простым участием в конкурсе. Это был момент признания вины, к которому он шел четверть века.
Значение корней этого алгоритма стало еще более очевидным, когда я глубже вник в его архитектуру. Хотя их разделяет более двух десятилетий, основная разница между AlexNet и LeNet оказалась минимальной. Оба были реализацией традиционной парадигмы нейронных сетей. Но одно ключевое отличие сразу бросалось в глаза: новая инкарнация была намного, намного больше.
AlexNet может обрабатывать изображения в десять раз больше, чем LeNet, сканируя их содержимое с помощью сверточного ядра - так сказать, "фокусной точки" сети - примерно вдвое большего размера. Затем выявленные детали фильтровались через более глубокую сеть, которая имела на несколько слоев больше, чем оригинальная LeNet, что позволяло ей более тщательно обрабатывать увиденное и делать более сложные выводы. Наконец, если сеть LeNet была спроектирована таким образом, чтобы направить свой анализ на получение одного из десяти возможных результатов, соответствующих десяти рукописным цифрам, для распознавания которых она была создана, то сеть AlexNet могла идентифицировать тысячу категорий объектов - подмножество ImageNet, выбранное для использования в конкурсе.
Но это были различия степени, а не вида; на уровне теории изменилось поразительно мало. И все же AlexNet работала так, как ни одна другая нейросеть в истории.
Как?
Частично это объясняется аппаратным обеспечением, на котором они работают. Определяющим недостатком нейронных сетей, который долгое время считался фатальным, была сложность их обучения. Даже гораздо более компактные сети прошлых десятилетий часто оказывались непрактичными. Действительно, обучение такой сети, как AlexNet, с помощью самой большой в мире коллекции изображений казалось непостижимым. Но технологии значительно продвинулись вперед, особенно когда речь зашла о дешевом высокопроизводительном вычислительном оборудовании, оптимизированном для конкретных приложений. Как ни смешно, всему этому мир был обязан популярности видеоигр.
Еще один поворот судьбы: стиль обработки чисел, которому отдают предпочтение нейронные сети, функционально схож с тем, который используется для рендеринга графики в видеоиграх - многомиллиардной индустрии, которая с 1990-х годов стимулировала развитие и коммерциализацию специализированного оборудования, способствуя росту таких мегабрендов, как Nvidia, компания, стоящая на переднем крае этой области. К 2012 году такое оборудование - специализированные процессоры, известные как "графические процессоры", или GPU - приобрело статус доступного, потребительского. Для лаборатории Хинтона это означало, что кремний, необходимый для воплощения AlexNet в жизнь, больше не является инвестицией, требующей правительственного гранта и разрешения на строительство. Его можно было купить в магазине Best Buy.
Однако "выполнимо" не обязательно означает "удобно". Даже при наличии такого мощного оборудования, обучение AlexNet на ImageNet требовало использования множества процессоров, работающих двадцать четыре часа в сутки в течение целой недели. Таким образом, в течение семи дней в начале 2012 года, пока миллионы графических процессоров по всему миру работали над визуализацией дрожащих пулеметов, полчищ зомби и взрывов , усыпанных шрапнелью, два из них, где-то в Торонто, оживляли новый вид нейронных сетей.
Однако, как бы ни были значительны эти достижения в производительности, они не были строго новаторскими. Они просто позволяли завершать существующие процессы в более практичные сроки. Если бы можно было указать на что-то действительно отличное от мира 2012 года - то, что категорически отсутствовало во времена LeNet, - то это должно было бы быть обилие данных, используемых для обучения сети. В конце концов, в 1989 году цифровые снимки были еще в зачаточном состоянии, и масштабные библиотеки таких материалов были редкостью. Идея организации обучающего набора для нейронных сетей - не просто коллекции цифровых изображений, а огромной коллекции, предназначенной для конкретного применения, каждое из которых точно маркировано человеком, - казалась бы просто бессмыслицей.
Конечно, было и исключение - отсканированные изображения, использовавшиеся для обучения LeNet считыванию почтовых индексов, и это сравнение было весьма показательным. Но даже в этом случае собрать обучающий набор рукописных цифр было едва ли возможно: в отличие от многомегапиксельных полноцветных фотографий, отсканированные цифры были маленькими, монохромными и занимали относительно мало памяти. К тому же, для того, чтобы набросать необходимый уровень разнообразия для освоения их идиосинкразии, требовались тысячи примеров, а не сотни миллионов, как в естественном мире. Поэтому неудивительно, что единственное приложение, для которого в то время удалось найти обучающий набор, более двадцати лет оставалось единственным достижением алгоритма. Казалось, что данные способны вдохнуть огонь в систему.
Действительно, AlexNet ожила в присутствии ImageNet, жадно впитывая его содержимое, процветая за счет его масштаба и разнообразия. Все это время нейросети не нуждались в более сложной математике и более экзотических абстракциях. Они просто ждали более четкого представления о мире, который, как мы ожидали, они должны были понять. Того, на чем они действительно могли бы учиться. Как большие данные научили LeNet разбираться в тонкостях человеческого почерка, так и AlexNet научилась разбираться во всем.
Позже я узнал, что Хинтон с новой страстью работал над доказательством жизнеспособности нейронных сетей в течение нескольких лет до 2012 года. В 2011 году, полагая, что он как никогда близок к переломному моменту, начал обращаться к своим коллегам в стиле, который был одновременно конфронтационным и совместным, запрашивая совета о том, что ему делать дальше, в форме, которая звучала скорее как вызов, чем как вопрос. Один из таких звонков был адресован Джитендре, давнему другу, который скептически относился к его проекту.
"Что мне нужно сделать, чтобы убедить вас в том, что за нейронными сетями будущее?" спросил Хинтон.
"Ты действительно хочешь произвести на меня впечатление, Джефф? Покажи мне, что они могут справиться с чем-то серьезным".
"Как?"
"Например, распознавание объектов. В реальном мире". Что бы Джитендра ни думал об ImageNet, я еще со времен учебы в Калтехе знал, что он верит в силу визуальной категоризации. "Вы пробовали PASCAL VOC?"
"Да. Не повезло. Она просто слишком маленькая. Примеров недостаточно, поэтому сеть не очень хорошо обобщает, когда мы показываем ей что-то новое".
"Хорошо, значит, вам нужно что-то посерьезнее. Ты, случайно, не следишь за лабораторией Фей-Фей? Когда будешь готов к настоящему испытанию, посмотри, что они затевают".
Независимо от того, действительно ли Джитендра изменил свое мнение о проекте или просто пытался залезть в шкуру старого друга - оба варианта казались правдоподобными, - Хинтон отнесся к совету серьезно.
Как будто каждая вихревая мысль на мгновение выровнялась, вырвав меня из уже наступившей дымки путешественника, и мне пришло в голову: нейронные сети естественным образом подходят для представления мира в ImageNet. Сеть ЛеКуна сделала это с почерком, обнаружив значимые закономерности на всех уровнях анализа, от мельчайших скоплений пикселей до текстуры штрихов пера и полных цифр. Это была своего рода перцептивная беглость, которая возникала из данных сама по себе, естественно организованная в иерархию осознания. Хьюбел и Визель увидели, как та же идея воспроизводится в зрительной коре кошки. В лаборатории Калифорнийского университета в Беркли мы увидели еще глубже. Они всегда были способны это. Но только сейчас у них появились вычислительные мощности для этого.
Теперь, похоже, AlexNet сделал то же самое с мировым масштабом самой сети ImageNet. И в этом, попросту говоря, заключалось главное отличие - огромное увеличение объема данных, которые теперь можно было изучать. Я восхищался мыслью о том, что будет содержаться в слоях AlexNet после завершения процесса обучения: формы, края, узоры и текстуры, покрывающие людей, животных и предметы, которые мы столько лет вылавливали из Интернета. Призрачные фрагменты реального мира, организованные правильным образом, чтобы алгоритм мог их увидеть.
Самолет мягко подпрыгнул, когда его колеса коснулись Флоренции. Мне все еще было трудно поверить в то, что AlexNet - это аванс, которым он казался. Скачок казался слишком большим. Но чем больше я думал об этом, тем больше мне казалось, что это отличительная черта любого великого прорыва: шкура безумия, обернутая вокруг идеи, которая только может иметь смысл.
Слухи распространились к утру следующего дня. Предстояло объявить о чем-то историческом, так говорили, и неясность слухов только разжигала любопытство слушателей. К тому времени, когда я прибыл на семинар, там было так много народу, что самому ЛеКуну пришлось стоять у задней стены, поскольку он пришел с опозданием на несколько минут, чтобы найти свободное место.
Настроение в зале было напряженным с самого начала заседания, толпа разделилась на три фракции. Первую составлял небольшой контингент сторонников ImageNet, включая меня, Алекса Берга и членов лаборатории Хинтона. Вторая, подавляющее большинство, состояла из нейтральных, но заинтригованных наблюдателей. Третья группа, скромная по численности, но воинственная, была наиболее решительной. Это были недоброжелатели, которые выступали против самой идеи ImageNet с самых первых дней ее появления на сайте , и хотя обычно я отмахивался от их мнения, здесь их присутствие было трудно игнорировать.
Хуже того, мы едва ли были единым фронтом. Хинтон не смог присутствовать из-за хронических проблем со спиной, которые делали международные поездки практически невозможными для него, поэтому вместо себя он прислал Алекса Крижевского. Алекс был чрезвычайно талантлив, и его статус ведущего автора делал его подходящей кандидатурой. Но, как и в случае со многими другими гениальными людьми, его личное представление не соответствовало серьезности его работы - я не уверен, что даже он сам это в полной мере оценил. Это проявилось в неловкой взбалмошности, нередкой среди академиков, что проявилось в его очевидной неспособности ответить на мои неоднократные текстовые сообщения с попыткой подтвердить нашу встречу до начала семинара. (К счастью, он прибыл в назначенное время.) Поскольку недоверие аудитории было на пике, ему было еще труднее убедить слушателей в своей правоте.
Когда слово было предоставлено для вопросов, напряжение спало. Мы услышали все обычные жалобы - что ImageNet слишком велик, чтобы быть практичным, что не было необходимости включать столько категорий и что модели распознавания объектов все еще слишком примитивны, чтобы оправдать такой обширный набор данных. Тот факт, что AlexNet демонстрирует обратное, более или менее точечно, был странно неубедителен. Но были и новые критические замечания, некоторые из которых были откровенно странными. Один из участников - восходящая звезда одного из ведущих университетов, не меньше, - зашел так далеко, что предположил, что в категории изображений, изображающих футболки, не хватает разнообразия, необходимого для надежного обучения модели. Меня это больше всего позабавило. Неужели? Футболки - это ахиллесова пята? Остальная часть комнаты была просто озадачена.
Но те, кто слушал, были вознаграждены. На протяжении двадцати семи слайдов, большинство из которых содержали лишь черно-белый текст и диаграммы, природа нейронной сети была продемонстрирована с такой ясностью, какой мы никогда не видели, и это было откровением. После перцептрона Розенблатта, неокогнитрона Фукусимы и LeNet ЛеКуна это был долгожданный следующий шаг, который делался десятилетиями и наконец был реализован в масштабе, соответствующем его потенциалу.
Особого внимания заслуживает процесс обучения AlexNet.
Как и все нейронные сети, AlexNet в исходном состоянии бесформенна и инертна, как гобелен в пустоте. Затем начинается натиск: одна за другой случайным образом выбираются фотографии из библиотеки ImageNet, и перед сетью ставится задача правильно присвоить им одну из тысячи меток. Поначалу это практически невыполнимая задача: десятки миллионов нейронов сети настроены наугад, не имея даже смутного представления о мире, и дают лишь осечки. Изображение гриба с надписью "бутылочная крышка". Неверно. Изображение эвакуатора с надписью "электрогитара". Неверно. Изображение кожистой черепахи с надписью "банное полотенце". Неверно.
Но неудачи не напрасны. Ошибки вызывают корректирующие сигналы, распространяющиеся по десяткам миллионов составных частей сети, каждая из которых оценивает свой вклад в результат и подталкивает, пропорционально, к тому, чтобы в следующий раз вести себя по-другому. Это простейшая форма обучения - делать меньше того, что не получилось, и больше того, что не получилось, - раздутая до гигантских масштабов. Придирчивое внимание уделяется каждой детали каждой ошибки: каждому пятну света и тени, каждому узору и текстуре, каждой мягкой градации и жесткому краю.
На ранних этапах это не так уж и много, и в следующий раз, когда AlexNet увидит фотографию, похожую на ту, которую он неправильно классифицировал, он, скорее всего, снова ошибется. Но это будет уже не такая ошибка. И так до тех пор, пока не получится что-то правильное, пусть даже по счастливой случайности. На этот раз сигнал должен усилиться, а не ослабнуть; он должен подчеркнуть то, что, как оказалось, указывало на правильное направление. Обучение продолжается. Неправильно. Неправильно. Неправильно. Правильно. Неправильно. Неверно. Правильно. Правильно. Неверно.
Обширность ImageNet - даже подмножество из тысячи категорий, выбранных для конкурса, - гарантирует, что это будет долгий процесс. Он охватывает такие разнообразные объекты, как цифровые часы, пикетные ограды, дисковые тормоза, секундомеры, итальянские борзые, микроволновые печи и смородина, каждый из которых имеет тысячу вариаций. Но AlexNet еще и огромен. Его 650 000 отдельных нейронов объединены в сеть посредством 630 миллионов связей, а 60 миллионов крошечных, почти незаметных весов влияют на силу этих связей, делая одни из них сильнее, а другие слабее, по мере того как сигналы поступают с одного конца сети на другой.
Взятые в целом, они представляют собой достаточно большой холст, чтобы нарисовать мир. Вес меняется от раунда к раунду, некоторые становятся сильнее, некоторые слабее, а некоторые просто колеблются, создавая податливую ткань, которая реагирует на тренировки с органичной грацией. Вес этих гигантских объемов несут два графических процессора Nvidia, высокоспециализированный кремний, работающий параллельно, проводя раунд за раундом на максимальной скорости.
Тренировки продолжаются без остановки, с утра до вечера, пока не будет изучен каждый пиксель каждого изображения. Часы превращаются в дни, а дни - в недели. Графический процессор подталкивает. ImageNet бросает вызов. AlexNet приспосабливается. По всей сети возникают все более крупные и экстравагантные структуры по мере того, как десятки миллионов весов снова, и снова, и снова. Кузнечный молот против раскаленной стали. По одному приращению за раз, пока почти невидимые возмущения не превратятся в горы и долины, уходящие в многотысячемерное гиперпространство. Призрачное усреднение бесчисленных деталей мира, отпечатки, оставленные тысячей различных изображений тысячи различных вещей. Тысяча далматинцев скапливается здесь, тысяча корзин для белья - там, тысяча маримб - где-то еще.
Словно что-то из области геологии, эти отпечатки сливаются в единый рельеф, простирающийся от одного конца AlexNet до другого. Точилки для карандашей, мечети, морские звезды, хоккейные шайбы - все они вписаны куда-то в ландшафт. Алгоритм не просто "увидел" эти вещи, он стал ими. Фотографии, которые мы годами гоняли по интернету, сформировали целый спектр машинного сознания, примитивного, но мощного. Единое унифицированное представление всего этого.
После 1,4 миллиона раундов последняя струйка изображений - это не испытание, а коронация. Фокус сети перемещается по пикселям, загорается, когда регистрируются знакомые паттерны, и передается на следующий уровень, где они объединяются с другими, образуя все большие и большие созвездия осознания. Ответы больше не случайны, и большинство из них уже не ошибочны. Койот. Правильно. Настольная лампа. Правильно. Кабриолет. Правильно. Это, по-видимому, волшебное сочетание аппаратных средств, программного обеспечения и данных, и оно ближе, чем все, что когда-либо было создано в нашей области, к тому, чтобы передать дух эволюции, сформировавшей разум млекопитающих, подобных нам.
Теперь в окончательном варианте разнообразие, для создания которого потребовался целый мир добровольцев-краудсорсеров, сформировало топологию, настолько разнообразную и надежную, что это своего рода святой Грааль. Эта нейронная сеть, самая большая из когда-либо существовавших в нашей области, обученная на большем количестве данных, чем любая другая в истории, может обобщать.
Потребуются месяцы, чтобы по-настоящему оценить то, что мы увидели в той комнате, но даже в тот момент было ясно, что мы находимся в присутствии чего-то необычного. После стольких лет надежд на то, что ImageNet даст толчок к созданию чего-то нового, я понял, ради чего все это было сделано: долгожданное признание чего-то вечного. Биологически вдохновленный алгоритм, который десятилетиями смотрел нам в лицо. Ему просто нужен был подходящий вызов.
Вторая половина дня также дала повод поразмышлять о последнем десятилетии работы в нашей области. Моя лаборатория поставила все на многолетнюю погоню за данными в беспрецедентном масштабе, а лаборатория Хинтона поставила свою репутацию на приверженность семейству алгоритмов, от которого область практически отказалась. Оба были азартными играми, и оба могли ошибиться. Но в тот день, когда мы увидели невероятные возможности нейронных сетей, воплощенные в жизнь с помощью обучающих возможностей ImageNet, я понял, что, хотя оба варианта оправдались, это произошло только потому, что они были предприняты в одно и то же время. Не подозревая об этом, мы полагались друг на друга на каждом шагу.
Я провел больше времени в пути до Флоренции и обратно, чем на земле. Но полет домой отличался от того, который привел меня туда. В нем было не менее тесно, а дымка от усталости была еще тяжелее, но мой разум больше не метался - по крайней мере, не так, как раньше. Я видел работу своими глазами. Не было ни ошибок, ни недосмотра, ни канцелярских ошибок. Нейронные сети восстали из мертвых, большие, более сложные и мощные, чем когда-либо. А ImageNet научила их всему, что нужно было знать, за одну попытку поставив их на дистанцию, близкую к человеческим возможностям.
Спустя полмиллиарда лет после того, как возникновение биологического зрения привело к Кембрийскому взрыву под волнами древнего океана, трудно не задуматься, не стоим ли мы на пороге аналогичной точки перегиба. Спровоцирует ли появление машинного зрения новую лавину эволюции, на этот раз в цифровой форме?
На смену маниакальным мыслям и животрепещущим вопросам предыдущего полета пришло нечто неожиданное. Это было не совсем спокойствие, а скорее зарождающееся чувство осознанности. Размышления. На этот раз я сидел в тишине, от взлета до посадки, и в моей голове билась одна-единственная мысль: история только что свершилась, и лишь горстка людей в мире знала об этом.
Глава 9. Что лежит за пределами всего?
"Ну, это немного жутковато".
Студент не ошибся. Когда свет зажегся и тени отступили, мы увидели странную геометрическую картину, окружавшую нас: сетка из вышедших из употребления мониторов с катодно-лучевыми трубками, расставленных на полу, словно запертых на долгие годы в темноте, в каком-то лиминальном состоянии между хранением и утилизацией. Трудно было представить, что это пыльное, забытое помещение когда-то было чем-то большим, чем прославленный антикварный шкаф, которым оно теперь казалось. Но так оно и было. С мешками для мусора и тележкой в руках, в непритязательный полдень в начале 2013 года, мы стояли в бывшем центре всемирно известной SAIL - Стэнфордской лаборатории искусственного интеллекта.
За несколько десятилетий область, когда-то смело называвшая себя "искусственным интеллектом", распалась на множество более узких дисциплин, многие из которых преуменьшали свои когнитивные корни в пользу более механистических терминов вроде "распознавание образов" и "обработка естественного языка". Постепенно необходимость в центральной лаборатории отпала. Под ее эгидой по-прежнему велась важная работа, включая фундаментальные достижения в области самоуправляемых автомобилей и вычислительной биологии, а также взрыв новых идей о вероятности и статистике в моделировании явлений реального мира. Но связь между названием SAIL и исследованиями, которые он поддерживал, больше напоминала формальность, чем общую миссию времен его расцвета.
Однако внезапно зима ИИ пошла на убыль. Тенденции, некогда актуальные только для моих ближайших коллег, становились горячими темами по мере того, как гибкие алгоритмы, такие как нейронные сети, вновь оживали, появлялись по-настоящему масштабные наборы данных, а AlexNet демонстрировал, насколько мощными они могут быть на практике. Казалось, что наша область объединяется, хотя и под знаменем несколько иного названия - и все более популярной фразы - "машинное обучение".
Поначалу изменения были малозаметными, например, я и мои коллеги стали получать больше запросов на интервью для СМИ, чем обычно. Однако самым существенным признаком перемен стало то, что все больше и больше наших коллег стали увлекаться технологической индустрией, а некоторые из них и вовсе покинули академические круги ради карьеры в Кремниевой долине. То, что начиналось как струйка, стало ускоряться, и два увольнения, в частности, изменили мою жизнь в одночасье.
Первое - это чудо, которого мы с Сильвио так долго ждали: шанс, наконец, объединить нашу семью. Какими бы изнурительными ни были пять лет нашего брака на расстоянии, внезапно стало ясно, что мы провели их с пользой; пока я гонялась за ImageNet, он зарекомендовал себя как ведущий исследователь в области разработки алгоритмов трехмерного восприятия - тема, которую наш отдел считал интригующей. Когда Себастьян Трун покинул Стэнфорд, чтобы помочь запустить бурно развивающиеся усилия Google в области самодвижущихся автомобилей, репутация Сильвио сделала его главным претендентом на эту должность.
Хотя по понятным причинам я не участвовал в обсуждении вопроса о приеме на работу, достоинства Сильвио были столь же очевидны для моих коллег, как и для меня, и подавляющим большинством голосов он был утвержден в качестве нового члена нашего факультета. Одним этим решением полдесятка лет еженедельных перелетов через границу, не говоря уже о наших попытках воспитывать малыша в разных штатах, наконец подошли к концу. Конечно, домашняя жизнь была бы более тесной, чем когда-либо, поскольку постоянный вопрос о здоровье моей матери означал, что мои родители, скорее всего, будут постоянно проживать в доме, который мы теперь делили с мужем, но это была небольшая цена, которую нужно было заплатить.
Затем Эндрю Нг, который долгое время совмещал свою роль педагога с руководящими должностями в Кремниевой долине, ушел с поста директора SAIL. Ряд старших коллег поддержали меня в качестве его замены, в результате чего я стала седьмым директором лаборатории и первой женщиной на этом посту. Итак, позвонив специалисту по утилизации электроники и предложив бесплатный обед, чтобы заманить своих коллег-профессоров на новый график встреч, я приступила к восстановлению SAIL - не только как канала финансирования, но и как социального, межличностного и даже культурного центра нашего сообщества.
Моя собственная лаборатория - небольшое подразделение, которым я руководил с момента переезда из Принстона и известное как Стэнфордская лаборатория зрения и обучения, - занимала юго-восточный угол второго этажа здания Gates Computer Science Building, недалеко от дальнего края университета, где окраины кампуса сливаются с холмами Пало-Альто. Это было место, где я любил бродить независимо от того, было ли у меня что-то запланировано. В каждой комнате, казалось, собиралась новая группа студентов, по крайней мере один из которых всегда был свободен, чтобы поболтать несколько минут о своих исследованиях или каких-то шальных идеях.
Особое значение для меня имело окончание первого курса аспирантуры, включая сверхъестественно терпеливого Цзя. Творческий огонь, охвативший его после ImageNet, продолжал гореть и, казалось, только усиливался, когда до защиты докторской диссертации оставались считанные месяцы. Его настроение было характерно для всей лаборатории: освеженное, сосредоточенное и жаждущее исследований.
Это также означало, что он все больше и больше напрягался, выполняя впечатляющий, но обременительный объем работы. По мере того как расширялась широта и нюансы его собственной научной деятельности, стало ясно, что пришло время для преемника в качестве ведущего организатора конкурса. Ольга, уже год работающая в нашей лаборатории, с радостью взяла бразды правления в свои руки, поддерживая многочисленные операционные детали и одновременно зарекомендовав себя как необычайно способный представитель того, что по своей природе было в равной степени как технической задачей, так и общественным мероприятием.
Тем временем прибыло новое поколение студентов, их суетливое нетерпение приятно контрастировало с самообладанием ветеранов. Благодаря успеху ImageNet наша лаборатория стала магнитом для особого типа молодых мыслителей. Будучи первым поколением студентов, достигших академического возраста в эпоху возрождения ИИ, они пользовались редкой привилегией. Они были достаточно взрослыми, чтобы понять, что история только зарождается, но достаточно молодыми, чтобы застать ее на заре своей карьеры.
Каждый из них следил за новостями в Интернете, по телевидению и в разговорах с преподавателями, которые они подслушивали, проходя по коридорам. Все это указывало на будущее, которое, казалось, наступило на десятилетия раньше запланированного срока, и которое предлагало им больше, чем могло ожидать любое предыдущее поколение. Впервые студент, изучающий компьютерное зрение, стремился получить не одну из нескольких желанных преподавательских должностей, разбросанных по всей стране, а путь в технологическую индустрию, будь то работа в стартапе или одном из гигантов.
В таком мире, как наш, это была необычайно захватывающая перспектива и, возможно, даже прибыльная. Но наши действия указывали на более простую мотивацию, даже среди новичков: мы как никогда стремились к исследованиям, неизвестность простиралась далеко за горизонт. Мы были одержимы особенно амбициозной маркой творчества, той, что делает дни маниакальными, а ночи бессонными. И хотя у мировых производителей наверняка были свои планы на ImageNet и множество приложений, которые они, несомненно, из него извлекут, мы знали, что это их путь, а не наш. Полярная звезда была еще далеко. Мы еще не закончили с наукой.
Хихиканье раздавалось по всей лаборатории, пока Цзя щелкал по слайдам. Тема презентации на первый взгляд не казалась особенно смешной - новый подход к устранению сбоев в классификации изображений, - но в попытке изучить вид входных данных, которые сбивают алгоритм с толку, на сайте была собрана коллекция отфотошопленных чудовищ, от причудливых до пугающих. Каждое из них вызывало смех и умиление: кенгуру с полосами зебры и рогами барана, котенок, выныривающий из волн с акульими зубами, и бегемот со шкурой арбуза. Но именно изображение на экране вывело толпу из себя: утиное тело с головой крокодила в натуральную величину, мирно стоящее в парке без малейшего видимого напряжения на крошечных лапках, словно чудовище из греческой мифологии, переделанное для детской книжки. Цзя продолжал стоять, не двигаясь, как будто смех - это частота, которую он не слышит.
Я называю его "уткодилом", - объяснил он, и его тон был таким фактическим, что я даже засомневалась, верит ли он, что это действительно вид. А Джон называет его "крак". Но важнее всего то, как назвала его наша модель". Еще один щелчок - и над гибридом утки и рептилии появилось описание из одного слова: "Животное".
Несмотря на то, что этикетка вызвала очередную порцию смешков со стороны публики, это был, в типичном стиле Цзя, момент сдержанного блеска. Презентация была основана на его последней опубликованной работе "Hedging Your Bets: Optimizing Accuracy-Specificity Trade-Offs in Large Scale Visual Recognition", которую он написал в соавторстве с Джоном Краузе, начинающим аспирантом. В ней они столкнулись с растущей проблемой, с которой сталкиваются даже самые современные классификаторы изображений: принятие разумных решений в условиях двусмысленности. В самом деле, хотя "утконос" не поддавался точной классификации, признаком искушенности было то, что их модель отреагировала на это, не рискнув сделать наверняка неверное предположение, а отступив на более высокий, безопасный уровень своей онтологии - просто заключив, что, если отбросить странные детали, это действительно похоже на какое-то животное.
Эта работа стала напоминанием о том, что, как бы ни были сосредоточены наши исследования на зрении, язык является неизбежной частью картины. ImageNet была бы невозможна без WordNet, ведь именно она обеспечила структуру, которая дает каждой категории не только ярлык, но и место в дереве взаимосвязанных идей. И трудно представить WordNet без работы психолога Элеоноры Рош.
Рош внес значительный вклад в наше современное понимание категоризации и той роли, которую она играет в мышлении, проведя множество экспериментов, изучающих способы концептуализации мира человеком, будь то аспиранты Калифорнийского университета в Беркли или горные племена Папуа - Новой Гвинеи. Хотя изучение категорий восходит к Аристотелю, экспериментальный подход Роша, в котором четкая логика сочеталась с эмпирическими данными, в 1970-х годах вызвал бурный интерес к этой области.
В своей основополагающей работе 1975 года она сформулировала более точный словарь для понимания иерархии - того, как многие понятия могут быть расположены на спектре от общего к конкретному. Возьмем, к примеру, одну из категорий животных Цзя, например "утка". Утки существуют на особом уровне детализации, требуя больше информации для понимания, чем более мелкие категории, такие как "Anatidae" (биологическое семейство, включающее уток, гусей и лебедей), "животное", "живое существо" и, в конечном итоге, "вещь" - то, что Рош назвал "суперординатами" - но меньше информации, чем более глубокие "подчиненные" категории, такие как "кряква", "мандаринка" и "кольчатая чирок". В целом такие иерархии, включая ImageNet, похожи на деревья. Движение к корню означает меньшую специфичность и дифференциацию, а движение к листьям - самым дальним концам каждой ветви - означает больше.
Цзя и Джон перенесли этот принцип в компьютерное зрение. Если у классификатора есть веские основания полагать, что перед ним утка или крокодил, но недостаточно информации, чтобы решить, кто из них кто, то разумнее всего перейти на уровень выше, к более широкой суперординате, обменяв часть специфики более глубокого уровня на безопасность более мелкого.
Покончив со зрелищем акул, гиппомелонов и кенгуру, они продемонстрировали, насколько эффективно их техника работает в более правдоподобных сценариях. Крупный план корги, которого традиционные классификаторы ошибочно обозначили как "золотистый ретривер", теперь можно было смело назвать "собакой"; такси со странной обшивкой и несовпадающей краской, которое ошибочно обозначили как "танк", теперь можно было назвать "автомобилем", и так далее.
Я не мог не отметить, что в очередной раз мощь больших данных была продемонстрирована в полной мере. При всей своей тонкости эта работа была бы просто невозможна без такого гигантского хранилища фотографий, как ImageNet. Он не просто предоставил исходные данные, необходимые для изучения вселенной иерархических концепций, но - что, вероятно, еще важнее - его масштаб и онтологическая организация позволили обнаружить эти концептуальные отношения. Никому не нужно было указывать модели, как перейти с более высокого уровня детализации на более низкий; не нужно было составлять новый список связей или путей, по которым нужно следовать. ImageNet была настолько всеобъемлющей, что все, что нужно было модели, уже было в ней. Просто потребовалась новая тактика, чтобы использовать ее.
Техника "хеджирования" Джиа и Джона - это применение того типа мышления, который меня больше всего вдохновляет. Несмотря на элегантность и интуитивность - даже простоту, если разобраться, - для ее разработки потребовалась настоящая проницательность. Искусная и в то же время точная, она стала ярким примером того, как развивается компьютерное зрение.
Следующая презентация была посвящена более обширному, неординарному вопросу: что нас ждет, если мы двинемся в противоположном направлении и углубимся в ветви? Что сделают наши алгоритмы с более тонким и сложным миром, чем тот, для понимания которого они были созданы?
Джон встал рядом, чтобы ответить. Мягко воспитанный житель Огайо, который, казалось, чувствовал себя как дома в футболке и шортах-карго, он разделял спокойную манеру поведения Цзя, но выражал ее более причудливым образом; например, он быстро стал известен своим увлечением красными пандами и постоянно держал распечатку с изображением этого животного над монитором своего рабочего места. Но он не был назойливым и, как лучшие исследователи в моей лаборатории, твердо отстаивал свое мнение, когда чувствовал необходимость заявить о себе.
Щелчок - и на экране появилось разделенное изображение. На одной стороне была фотография автомобиля, а на другой - его эквивалент, созданный конструкторами с помощью компьютерного проектирования (CAD). Затем второе изображение накладывалось на первое, и цифровые красные линии обрисовывали контуры решетки радиатора, окон и кузовных панелей реального автомобиля, выделяя те особенности, которые классификатор должен был распознать, чтобы определить точную модель.
"Машины?" - спросил кто-то.
"О, просто подождите", - ответил Джон со знающей ухмылкой.
Он не шутил. Это был наш первый взгляд на тему, которая оказалась гораздо серьезнее, чем мы думали.
Я всегда считал, что истинный вклад ImageNet заключается в его двойственной природе. Его гигантский масштаб был мощным благодаря онтологической иерархии, которая его организовывала, а его онтология была мощной, потому что она была такой большой и всеобъемлющей, охватывая такой разнообразный спектр категорий. Ни одно из этих достоинств не было бы достаточным само по себе. Но, как и сам размер, такое понятие, как "категория", является относительным. Как показала техника хеджирования, обоснованные категориальные ответы могут быть найдены на разных уровнях глубины, в зависимости от задаваемого вопроса. Чем глубже уровень, тем ближе друг к другу сползают понятия, разделенные все меньшим количеством деталей. Вещь. Живая вещь. Растение. Дерево. Клен. Acer pseudoplatanus.
Однако ImageNet оказался не таким уж образцом обширности и детализации, каким казался. Хотя некоторые категории были исключительно тонкими - деревья особенно хороший пример, - другие оставались набором удобно различающихся идей, которые все еще были грубыми по своему охвату, отделенные друг от друга широкими пробелами концептуальной дифференциации. Они гарантируют, что во многих областях работа наших классификаторов никогда не будет слишком сложной.
Автомобили - один из многих примеров темы, которая практически стирает эти пробелы, и послеобеденный краш-курс, проведенный Джиа и Джоном, показал нам, насколько лабиринтной она может быть. Например, нам может показаться очевидным, что на фотографии изображена Toyota (хотя, конечно, большинство из нас были совершенно не готовы к разговору об автомобилях). То, что это Toyota Yaris, тоже можно было понять после небольшого изучения. Но была ли это Toyota Yaris 2008 года или Toyota Yaris 2009 года? Внезапно вопрос стал намного сложнее. Был ли это Toyota Yaris 2008 года в цвете "пылающий синий перламутр" или Toyota Yaris 2008 года в цвете "голубой перламутр"? В том году предлагались оба варианта, и оба были... синими. Это была базовая модель 2008 Toyota Yaris цвета "синий жемчуг" или спортивный лифтбек 2008 Toyota Yaris цвета "синий жемчуг"? Удивительно, но на этом вопросы не закончились. И все это для того, чтобы разобраться в одном варианте одной модели одного производителя. И это только автомобили.
Кто-то из аудитории обратил внимание на несколько недавних работ по компьютерному зрению, посвященных видам птиц, из которых ImageNet включает в себя, казалось бы, надежную коллекцию из пятидесяти девяти. Хотя проект Корнельского университета превзошел это число, представив набор фотографий, охватывающий сотни видов, по оценкам, в мире насчитывается более десяти тысяч видов, что оставляет даже самые современные достижения на порядки ниже реальности. Я усмехнулся, вспомнив, как задыхалась пресса о технологиях, когда статья за статьей возвещала о наступлении эры машинного обучения и объявляла классификацию изображений внезапно "решенной проблемой". Клены, журавли-кликуны и "Тойоты" мира говорят об обратном, подумал я.
Это были наши первые предметные уроки того, что стало известно как "мелкозернистая классификация" - исследовательская тема, изучающая все более узкие детали, необходимые для идентификации объектов все более схожих классов. Хотя это может показаться простым продолжением нашей предыдущей работы, от выделения очевидных различий до разбора менее очевидных, это наводило на мысль о чем-то более удивительном и поучительном: даже в самых грандиозных ситуациях мы все еще думали о малом.
Однако среди величайших достоинств науки - ее способность превратить урок смирения в момент возможности. Мы потратили годы на сбор изображений - миллиарды, - привлекая глобальную рабочую силу, чтобы помочь нам разобраться в них, но достаточно было пролистать Kelley Blue Book, чтобы понять, что мы едва поцарапали поверхность. Мы все еще были гораздо ближе к корню дерева, чем к его листьям. Годы усилий и глобальное соревнование между одними из самых ярких умов на земле - и все это ради маленького шага к настоящему визуальному интеллекту.
И все же, оглядев комнату, я не увидел на лицах своих студентов страха или отчаяния. Я видел, как в их глазах начинают вращаться шестеренки. Я не сомневался, что каждый из нас в отдельности думает об одном и том же: путешествие еще не закончено. Нам еще столько всего предстоит узнать.
Число Бидермана действительно было огромным, но оно также было необходимой фикцией - удобным усеченным определением "всего", которое было достаточно удобным для того, чтобы, хотя бы с трудом, обхватить наши умы и алгоритмы. Теперь мы стояли на пороге новых просторов. Нам предстояло узнать, что лежит за пределами всего.
Мое внимание привлекла богато украшенная деревянная подставка для специй. Я поднял ее, чтобы рассмотреть поближе. Заметив мой интерес, отец подошел ко мне.
"Оооо", - сказал он. "Это красиво, но..." Он присмотрелся. "Ах, да - похоже, это ручная работа, не так ли? Должно быть, здесь живет плотник". Он говорил немного тише, как будто не хотел, чтобы его мандаринский язык был подслушан.
Может быть, - сказал я себе, а затем посмотрел на другой стол. "Там есть что-нибудь интересное?" спросил я.
"Да, много. Мне понравились перчатки. И очень красивый набор инструментов. В гараже я заметил еще лучше, но не думаю, что они продаются. Знаете, я действительно думаю, что хозяин дома - какой-нибудь столяр".
Как это часто бывает в жизни, требования карьеры, брака и материнства, казалось, взорвались в одночасье. Но я все равно находила время, по крайней мере, иногда, чтобы сопровождать отца, когда он занимался своим любимым делом. Это были редкие моменты тишины и ностальгии в жизни, которая казалась вечно ускоренной, и они помогали сохранить связь, которая поддерживала нас с первых дней пребывания в незнакомой новой стране. Меня особенно очаровывало то, с какой тщательностью и продуманностью он превращал предметы, выставленные на продажу на карточных столах у подъезда, в виньетки о жизни незнакомцев. Прав он был или нет, попытка всегда казалась искренней и по-своему обоснованной.
С годами это вошло в привычку и у меня.
Еще одна Tesla. Менее чем через год после выпуска Model S в середине 2012 года автомобиль стал модным трендом Пало-Альто, и я видел повсюду. Наверное, еще один технарь. Возможно, из венчурного капитала. Следующий автомобиль, мимо которого я проходил, был не таким модным, но все же о чем-то говорил. Это был какой-то хэтчбек, выкрашенный в бежевый цвет, но выцветший от многолетней стоянки на улице. Похоже на то, на чем ездил бы один из моих студентов.
Я был приглашен на ужин в недавно открывшийся ресторан горячих горшков и воспользовался Google Maps, чтобы найти его, включая несколько фотографий витрины из Street View, чтобы убедиться, что я узнаю ее из машины. По дороге мой обычно неспешный интерес к визуальным мелочам - привычка, которая никогда не отключается, но чаще всего отступает, превращаясь в некий белый шум, - проявлялся активнее, чем обычно. Если половина меня ориентировалась на то, как добраться до ужина, то другая половина была одержима тем, что я видел по дороге.
При всем том, что автомобили могут рассказать о людях, от отдельных личностей до сообществ, существуют ограничения по масштабу, в котором их можно оценить. Именно такую информацию исторически пытались собрать с помощью опросов, но платить профессионалам за создание карт автомобильной собственности в масштабах города дорого и долго, и их невозможно практически использовать за пределами регионов скромных размеров. Но что, если эти ограничения можно преодолеть? Что, если бы подобный анализ можно было проводить в любом масштабе? И что, если бы это были не только автомобили, но и все остальное? Что угодно? Какие новые открытия - общественные, культурные, даже политические - можно было бы сделать, просто внимательнее присмотревшись к миру, который окружает нас каждый день? Это был вопрос, на который, казалось, невозможно ответить без совершенно новой формы восприятия. И тут меня осенило: Google Street View. Модели автомобилей. Тонкая классификация. Что, если мы уже создаем это?
Как и любой доминирующий организм, потомство AlexNet - новые поколения нейронных сетей, совершающие впечатляющие скачки год за годом, - монополизировали свою среду, оказавшись настолько эффективными, элегантными и далеко идущими в применении, что практически все другие методы практически в одночасье отошли на второй план. Любимцы академического сообщества, которые приводили исследователей в восторг всего год или два назад, - алгоритмы вроде машин опорных векторов и байесовских сетей - исчезли из докладов на конференциях, опубликованных статей и даже из разговоров в лаборатории. Все, о чем хотелось поговорить, - это последние разработки в области нейронных сетей.
Мы знали это, потому что многие из этих новых моделей были представлены на конкурсе ImageNet Challenge. Прошло чуть больше пяти лет с момента дебюта набора данных на CVPR в 2009 году, и конкурс превратился в основополагающее событие в области компьютерного зрения, обеспечивая общий ориентир для прогресса, на который мы всегда надеялись. Хотя наша лаборатория придерживалась политики не представлять собственные модели во избежание явного конфликта интересов, простое наблюдение за конкурсом стало регулярным событием, сравнимым с Рождеством. Каждый год приносил новые достижения, неуклонно сокращая разрыв между машинами и человекоподобной производительностью. Коэффициенты ошибок становились все ниже и ниже, все ближе к нашим собственным, человеческим. А потом, возможно, еще ниже.
И все же, даже когда технология приблизилась к "человеческим характеристикам", сама идея казалась надуманной, если не миражом. Наши возможности, конечно, гораздо богаче, чем может отразить любая метрика. Но наши недостатки могут быть столь же поучительны, как и достоинства. Например, люди могут лучше компьютеров объяснить, почему они считают, что птица на соседней ветке - это прибрежная голубая сойка, опираясь на всевозможные общие знания, визуальные подсказки и интуицию. Даже опытные орнитологи редко могут определить более пары сотен видов, что оставляет подавляющую часть птичьей вселенной недоступной для одного наблюдателя.
Пока ИИ пытался преодолеть последние несколько процентных пунктов, отделявших его от человеческого уровня в общей классификации объектов, он, казалось, был дразняще близок к тому, чтобы превзойти нас в других измерениях, причем довольно значительно. Мы просто не можем держать в голове столько знаний, сколько может компьютер.
Именно тогда точки начали соединяться по-новому. Благодаря Street View у нас теперь были снимки высокого разрешения почти всех районов страны. Несмотря на то, что основной целью этого приложения была помощь в навигации, я был потрясен тем, насколько детально оно передавало информацию о нашем мире. Деревья, уличные фонари, почтовые ящики и, конечно, автомобили, на которых мы ездим... Street View давал возможность заглянуть в те скрытые измерения информации, которые лежат вокруг нас. Когда я вспомнил о работе нашей лаборатории по точному определению моделей автомобилей, возможность, которую предоставил Street View, показалась мне еще одним всплеском серендипити.
Все чаще и чаще возникал вопрос: а стоит ли вообще говорить о "зрении"? Что бы ни представляла собой эта новая способность - некое сочетание остроты зрения с энциклопедической глубиной знаний по всем мыслимым темам, - я начинал верить, что это нечто большее, чем машинный эквивалент человеческих глаз. Это было нечто совершенно новое: более глубокая, более тонко отполированная линза, способная раскрыть наш мир с такой стороны, о которой мы даже не подозревали.
Рассматривая наше растущее хранилище моделей автомобилей, кропотливо собранных из источников, разбросанных по всему интернету, я представлял, как трудно будет объяснить своему подростку, какое отношение все это имеет к науке. Детали работы, конечно, были несущественны; это было лишь последнее свидетельство главных ценностей лаборатории: глубокого уважения к сложности мира и жажды его изучения, чего бы это ни стоило. Мы чувствовали себя как любители искусства во время экскурсии по музею: каждый новый экспонат заставлял нас задуматься и в то же время вызывал благоговейный трепет перед безграничными деталями, окружавшими нас.
Мы не тратили время на беспокойство о том, окупится ли все это, как мы надеялись. Сам факт того, что мы противостояли этому - принимали мир таким, какой он есть, на его условиях, без компромиссов и дистилляции, - казался нам миссией, которой стоит посвятить свою жизнь. Будь то модели автомобилей, виды птиц или что-то совсем другое - возможно, наш следующий проект будет изучать варианты асфальтированных дорог, чешую рептилий или отделку скрипок, - каждый из них ощущался как маленький шаг к тому моменту, когда мы увидим реальность совершенно новыми глазами. Что бы мы ни нашли, я был уверен, что путешествие того стоит.
Тем временем нам предстояло преодолеть обычную батарею препятствий. Масштаб, конечно, был неизбежным вызовом. Но на этот раз мы были готовы. После ImageNet мы привыкли к головной боли, которую влечет за собой компиляция такого объема данных. Мы изучили такие сайты, как Craigslist, Cars.com, Edmunds и другие онлайн-площадки, чтобы получить обучающий набор изображений, охватывающий практически все уникальные разновидности автомобилей на дорогах в 2014 году - все 2 657 из них - и направили его в самые большие и точные классификаторы, которые когда-либо создавали. Мы также задействовали поток изображений Google Street View, заполнив наши серверы фотографиями проспектов, бульваров, углов, перекрестков и тупиков, пересекающих всю страну. В нашей лаборатории собирался еще один микрокосм мира, и уже скоро мы сможем заглянуть в него напрямую, открыв все секреты, которые он хранит.
Однако эти секреты не раскрылись бы без борьбы. Поскольку мы намеревались использовать автомобили в качестве косвенного инструмента для изучения более широких социально-экономических вопросов - соотнесения их с такими аспектами личности их владельцев, как доход, образование и род занятий, - нам пришлось столкнуться с тем, что резкие различия в денежной стоимости часто приводят лишь к незначительным различиям во внешнем облике. Поэтому, хотя мы без труда отличали седан Cadillac от пикапа Toyota, ранние эксперименты показали, что "наивно" обученный классификатор может с легкостью принять Cadillac за, скажем, Honda Accord, особенно если автомобили окрашены в похожие цвета - именно такой ошибки мы стремились избежать. Еще сложнее было отличить Cadillac ATS от CTS, не говоря уже о бесчисленных вариациях внутри каждого модельного ряда. Особенно сложной нам показалась концепция уровней отделки, поскольку пакеты опций на общую сумму в тысячи долларов, а иногда и больше, зачастую влекли за собой лишь незначительные изменения в стиле кузова и шильдике автомобиля.
"Прежде чем мы прервемся, у меня есть идея, которой я хочу поделиться".
Наше еженедельное совещание по проекту Street View подходило к концу, когда заговорил аспирант по имени Тимнит Гебру. Мы собрались в моем кабинете - маленьком, узком прямоугольнике на третьем этаже здания Gates Computer Science Building - помещении, соответствующем академическому стереотипу: тесная каморка, усугубленная грудами книг, бумаг и безделушек, которые сыплются с полок и ползут к центру комнаты. Уютно устроившись на ярко-красном диване в обрамлении беспорядка со всех сторон, наша команда студентов, состоящая теперь из трех человек.
"Итак, идея состоит в том, чтобы применить наши классификаторы изображений ко всем этим снимкам Street View, отследить все модели автомобилей, которые мы можем, и посмотреть, какие закономерности они выявляют, верно? Я тут покопался, и мне кажется, мы нашли идеальный способ сделать это".
Тимнит была самой младшей из троицы студентов, работавших над проектом, но она была целеустремленной до такой степени, что это придавало ей грозное присутствие. Несмотря на невысокий рост, как и у меня, ее уверенность в себе и ораторские способности позволяли ей без труда командовать в комнате. А поскольку Цзя защищал кандидатскую диссертацию, а Джон жонглировал множеством других проектов, Тимнит без колебаний взяла инициативу в свои руки.
Впервые мы встретились примерно за год до этого, когда она посетила один из моих продвинутых семинаров. Она была аспиранткой третьего года обучения по специальности "электротехника" и практически не занималась вопросами ИИ. Но она сразу же произвела на меня впечатление - не только потому, что была единственной чернокожей женщиной, получающей степень доктора технических наук, но и потому, что ее готовность задавать вопросы демонстрировала жажду учиться, которую преподаватели сразу же замечают. Когда она предложила присоединиться к лаборатории, я без колебаний согласилась, отказавшись даже от таких элементарных формальностей, как рекомендательные письма.
Я услышал в ее голосе убежденность, когда она продолжила. "Это Бюро переписи населения США. Каждый год они проводят общенациональный опрос под названием ACS - American Community Survey - и отслеживают массу социологической информации о регионах по всей стране".
"И вы предлагаете включить это в наш анализ?"
"Возможности просто безграничны. Перепись населения - это абсолютный кладезь данных, организованных по районам, округам, штатам и даже избирательным участкам. Но на ее сбор уходит так много времени и сил. Представляете, как соотнести все это с объектами, которые находят наши классификаторы?"
Она более чем убедительно доказала свою правоту, но больше всего меня поразила ее готовность. Такие моменты, когда студент представляет нечто творческое, новое и совершенно неожиданное, причем самостоятельно, - одни из самых приятных для преподавателя. И ее интуиция оказалась верной. Изучая данные переписи населения, которые она помогла нам получить, мы удивлялись не только их масштабам и разнообразию, но и идеям, которые они исследовали. У нас под рукой был общенациональный снимок политики, образования, доходов и даже преступности, готовый быть соотнесенным с принципиально новым сигналом о мире - компьютерным видением. Это были данные такого рода, с которыми наша лаборатория никогда раньше не сталкивалась, и они придавали работе ту серьезность, которой никто не ожидал. Это было нечто большее, чем просто проект по сбору данных.
На кухне царил беспорядок, но это был мой любимый вид беспорядка. Сильвио с ловкостью ремесленника в своей мастерской сновал туда-сюда между разбросанными кастрюлями и сковородками, поминутно пользуясь посудой, которая лежала рядом с ними, и время от времени хватая горстями ингредиенты из радуги пакетов, коробок и банок, выстроившихся на прилавках.
"Что все это значит?" спросил я.
"Наверное, у меня было настроение приготовить сегодня на ужин что-то особенное. Это polpo alla luciana. Осьминог. Еще у меня есть паста из цукини, перец на гриле, буррата и руккола, все в таком духе".
"Вау, я не могу дождаться! Давай, эм, закроем дверь".
Он знал, к чему я клоню. Жизнь в семье, состоящей из трех поколений и двух культур, быстро научила Сильвио искусству сосуществования с моей матерью, которая доводила чистоту на кухне почти до патологической крайности, следуя принципу "убирай, пока готовишь" настолько рабски, что точнее было бы сказать, что она готовит, пока убирает. Как бы ей ни нравилась стряпня Сильвио, подобные замысловатые ужины - рецепт домашнего напряжения. Я наблюдала за его выступлением еще минуту или две, прежде чем усмехнуться про себя.
"Что?" - спросил он.
"Знаешь, это забавно. Я сразу чувствую, когда наступает такой вечер. Когда я просто знаю, что нам придется держать маму подальше от кухни. Какое-то магическое расположение кастрюль, сковородок и суматохи говорит мне, что у тебя намечается что-то грандиозное, и я улавливаю это, как только прохожу мимо. Никаких сознательных мыслей - просто мгновенное осознание. Знаете, о чем это заставляет меня думать? О Джереми Вулфе".
Шевеление Сильвио на мгновение замедлилось. "Вульф... Вульф... О, ученый-когнитивист? Из Гарварда? Тот самый "суть", верно?"
"Хорошая память! Боже, он написал эту совершенно непонятную статью в каком-то журнале в 1998 году. Это даже не было исследованием. Просто статья о мнении. Но это была одна из самых влиятельных вещей, которые я прочитал в Калтехе. Легко. Я до сих пор об этом думаю".
Всемирно известный исследователь, интересующийся внутренним устройством зрительной памяти, Джереми Вулф считает нашу способность быстро осмысливать сцену захватывающей и посвятил большую часть своей работы ее пониманию. Статья 1998 года под названием "Визуальная память: Что вы знаете о том, что видели?" была написана почти разговорным тоном, но выводы в ней были весьма проницательными. По его словам, увиденное изображение побуждает наш мозг "запомнить суть сцены".
"Точно, точно. Помню, я подумал, что "суть" - забавное слово для такой статьи". Сильвио захихикал, раскладывая буррату, рукколу и помидоры и изредка поглядывая на дверь, чтобы убедиться, что она все еще закрыта.
"Отчасти поэтому я так ее любил", - ответил я. "Идеи были такими масштабными, но язык был совершенно простым".
Сильвио ненавидел, когда его отвлекали во время приготовления пищи. Я это знала, и он знал, что я это знаю. Но он тоже был неравнодушен к научным разговорам и давно усвоил, что, если я заведусь на подобную тему, ему лучше дать мне выговориться. Я слегка усмехнулся, понимая, что он, вероятно, напоминает себе обо всем этом, пока нарезает перец.
"Его идея, - добавил Сильвио, - заключалась в том, что наш первый взгляд на что-то - это все, что нужно, чтобы понять это, хотя бы на каком-то уровне, верно?"
"Верно. Это включает в себя основные вещи, такие как предметы, конечно. Мы умеем быстро находить "вещи". Но мы отлично умеем замечать, как они расположены и расставлены. Ну, знаете, углы, положения и прочее. Как мы это интерпретируем".
"Отношения между вещами".
"Да, именно так! Но самое удивительное, что мы делаем все это, не задумываясь. Это просто происходит, в мгновение ока, как у меня сегодня, когда я увидел, что ты готовишь..."
"Фей-Фей? Ты там?"
Это была моя мама. Мы с Сильвио посмотрели друг на друга, и наши глаза мгновенно расширились.
"Почему дверь закрыта?" - продолжала она.
"Сильвио был, э-э-э, там было много пара, и, э-э-э..."
"В этом нет никакого смысла!" - попытался прошептать он, ухмыляясь.
"Прекрати хихикать!" Я отстреливалась, наклоняясь к двери, чтобы выскользнуть, пытаясь и не пытаясь вести себя естественно, пока моя мать безучастно смотрела на меня.
Понятие "суть" осталось со мной надолго после прочтения книги Вулфа, вдохновив меня настолько, что я посвятил большую часть своего времени в Калтехе ее изучению. Работа не имела явных связей с информатикой или искусственным интеллектом, но напрямую затрагивала вопрос о том, что именно воспринимают люди, когда смотрят на реальный мир. Хотя Пьетро, Кристоф и я считали такое тонкое понимание далекой мечтой для компьютерного зрения, мы были убеждены, что путешествие может начаться только с лучшего понимания того, что делают люди, и придумали способ исследовать это. Наши результаты были опубликованы в 2007 году в журнале Journal of Vision, специализирующемся на неврологии.
В нашем эксперименте двадцати двум испытуемым была показана коллекция из девяноста фотографий, каждая из которых была сделана в течение короткой экспозиции от пятисот миллисекунд (полсекунды) до двадцати семи миллисекунд (примерно половина времени, в течение которого виден один кадр кинопленки). Фотографии были концептуально простыми, но детальными: повседневные сцены, включающие множество людей, событий и действий, в том числе в помещении и на улице, в естественном и искусственном окружении. Задача испытуемых состояла в том, чтобы описать увиденное - точнее, то, что они помнят, - как можно подробнее.
Как и все эксперименты, он начинался как азартная игра; половина удовольствия заключалась в том, что мы не знали, что именно мы обнаружим, если вообще что-то обнаружим. Но все окупилось, и я до сих пор восхищаюсь реакцией, которую мы получили. Например, когда одному испытуемому в течение пятисот миллисекунд показывали фотографию интерьера жилого дома викторианской эпохи, он написал:
Какая-то причудливая гостиная в стиле 1800-х годов с богато украшенными односпальными креслами и портретами на стене.
Всего за полсекунды они увидели достаточно, чтобы составить простое, но, по сути, идеальное описание сцены, включая разумные оценки века, характера настенных украшений и конструкции отдельных предметов мебели. Но даже в течение двадцати семи миллисекунд - примерно одной сороковой секунды, что, несомненно, достаточно мало для того, чтобы лишить объект почти всех возможностей для глубины и детализации, - подлинное осознание сохранялось:
Многого не было видно: в основном темнота и какие-то квадратные предметы, возможно, мебель.
"Может быть, мебель". Два слова, которые так много открывают. Удивительно, что даже за такой короткий промежуток времени можно зарегистрировать столь сложное понятие - не форму, не цвет, даже не какое-то природное явление, заложенное глубоко в наших генах, а нечто столь современное и произвольное, как мебель.
С ограничениями по времени или без них, но я нашел эту способность захватывающей. Фотографии могут быть неподвижными, но мы умеем извлекать застывшее в них движение, от грандиозного и масштабного до почти незаметного, и все это с впечатляющей точностью. Мы естественным образом учитываем угол наклона тел, рук и ног и мгновенно чувствуем, откуда они пришли и куда направляются; скорость и силу, вес и баланс, энергию и потенциал. Мы представляем себе обстоятельства, приведшие к моменту, запечатленному на снимке, и возможный результат, как, например, доли секунды, следующие за фотографией скейтбордиста, прыгающего с бордюра, или целая жизнь, следующая за изображением молодой пары, обменивающейся свадебными клятвами.
Даже о намерениях можно догадаться. Мы можем написать тома о напряжении, которое чувствуем в позе фигуры, о близости одного человека к другому или о такой простой вещи, как угол брови. Часто этого более чем достаточно, чтобы понять, на кого мы смотрим, как они относятся друг к другу и чего хотят. Нетерпеливый начальник нависает над перегруженным работой сотрудником. Сочувствующий родитель помогает ребенку, испытывающему трудности. Близкие друзья. Совершенно незнакомые люди. Привязанность или гнев. Работа или игра. Безопасность или опасность.
Это была способность, которую я особенно остро осознавала. Каждый вечер, как только я возвращалась домой с работы и закрывала за собой дверь, я делала что-то совершенно определенное, обычно еще до того, как ставила сумку. Это был не совсем ритуал, поскольку в нем отсутствовала продуманная структура ритуала, но каждый день он разворачивался одинаково и в одно и то же время. Это был момент, хорошо знакомый всем, кто ухаживает за больным членом семьи: я находила маму, где бы она ни находилась в доме - на кухне, в гостиной или, может быть, на заднем дворе, - и одним взглядом понимала, стоит ли мне беспокоиться о ней или нет; был ли у нее один из лучших дней, и я могла выдохнуть, или же это было... что-то другое.
Это было все, что требовалось. Самое важное решение, которое я мог принять, было выполнено с помощью всплеска когнитивной магии, настолько быстрой и автоматической, что она была практически непрозрачной даже для человека, работающего в моей сфере. Мама чистит картошку у раковины. Папа в фартуке наливает оливковое масло в вок на плите и, похоже, готовится бросить туда нарезанную кубиками курицу. Оба выглядят довольными. Ни один из них пока не взглянул на меня. Никакого смущения или беспокойства. Слава Богу. Я могу выдохнуть. Сегодняшняя ночь будет хорошей. Пока, по крайней мере.
Но так было не всегда. Мама лежит на диване. Она не совсем сидит или лежит, и выглядит неловко. Ее голова лежит на руках, брови сведены в кучку. Рядом с ней свернулась калачиком кошка, но мамина свободная рука лежит на ее спине. Она не гладит ее.
Плохо. Пора провести домашний тест на кровяное давление, проверить температуру и пульс, а затем, возможно, позвонить врачу.
Эта способность отличается удивительной скоростью и силой. Я редко вспоминал, как перечислял отдельные предметы, окружавшие меня: мебель в комнате, мать и отца, одежду, которую они носили, кухонную утварь, нераспечатанный пакет или конверт, эспрессо-машину Сильвио, семейного кота и так далее. Несмотря на всю работу, которую мы проводили, обучая машины классифицировать объекты, эта задача, казалось, включала в себя не только остроту зрения. В такие моменты происходило нечто гораздо более глубокое: я не просто видел свою мать, а понимал ее состояние: оценивал ее позу, оценивал ее отношение, делал выводы о жизни и смерти из чего-то столь неосязаемого, как морщины на ее бровях или угол наклона ее тела, когда она прислонялась к стойке.
Это способность, которая мгновенно ставит в тупик даже наши самые передовые алгоритмы. Вот мы празднуем дробное сокращение числа ошибок при классификации - настолько ничтожное достижение в восприятии, насколько это вообще можно себе представить, в то время как наш собственный мозг наполняет каждый момент таким беглым осознанием нашего мира, что его живость стала для нас практически невидимой. Еще в 1970-х годах исследователь и математик Анатоль Холт подвел итог этой близорукости, сказав, что ИИ - это технология, которая может сделать идеальный шахматный ход, в то время как комната горит. Как актуален этот диагноз и сейчас. Современный ИИ ведет себя как своего рода савант в игре, справляясь с отдельными задачами, которые поддаются узким метрикам вроде "коэффициента ошибок", и не замечая горящих углей, которые падают на доску.
При всей нашей ограниченности человеческое восприятие является противоположностью этому. Мы видим мир целостно, не просто определяя, но и понимая его содержание - их взаимосвязи, их значения, их прошлое и будущее. Суть в следующем. Мы не просто свидетели, а рассказчики. Мне показалось, что алгоритмам пора научиться делать то же самое.
"Вот, прочтите это". Я бросил распечатку своей статьи в Journal of Vision на стол Андрея Карпати, аспиранта второго года обучения и особенно многообещающего новичка в лаборатории. Высокий, стройный и вечно быстро говорящий, Андрей родился в Словакии и вырос в Канаде. Он с энтузиазмом решал сложные проблемы и обладал техническим талантом, чтобы воплощать свои идеи в жизнь. Как и многие студенты в моей лаборатории, он обладал упорством и настойчивостью инженера, ему было так же удобно разбирать транзисторный радиоприемник, как и покрывать доску уравнениями. Если Эйнштейн, Бор и Уилер были космическими мечтателями, то студенты вроде Андрея были другими, вырезанными из той же ткани, что и Эдисон или братья Райт. Это различие было практически незаметно для внешнего мира, но настолько актуально в нашей лаборатории, что, казалось, оно окрашивало каждый разговор. Это были противоположные, но дополняющие друг друга стили, каждый из которых был призван бросать вызов, увлекать и слегка раздражать другого. Но когда дело доходило до попытки сделать что-то новое - особенно что-то сложное, как это часто случалось в нашей лаборатории, - их сочетание оказывалось мощным.
"Что это?" - спросил он, взяв в руки книгу и просматривая аннотацию.
"Наш следующий вызов".
Встречи с Андреем стали постоянным пунктом в моем календаре. Даже по высоким стандартам, установленным в нашей лаборатории, идея алгоритма, который мог бы описать всю сцену, а не просто обозначить какой-либо объект на ее переднем плане, казалась будущим нашей работы - возможно, даже всей области. Но моя страсть сделала меня особенно суровым критиком.
"Хорошо, Андрей, это выглядит превосходно".
"Но...?" - сказал он с нерешительной усмешкой. Он знал, что будет дальше.
Дисплей на его рабочей станции выглядел именно так, как мы и хотели: на вход подавалась фотография, а на выходе получалось предложение с ее описанием.
"Но" - его работа была умной, чрезвычайно умной, в некоторых отношениях; тем не менее я знал, что нам предстоит более долгий путь. Это был лишь проблеск решения, но не полная картина - "мы просто еще не пришли".
Он опустился на свое место.
Проблема была тонкой, но она демонстрировала явление, которое я остро осознал за годы работы профессором. Как это часто бывает со студентами, Андрей был настолько сосредоточен на том, работает ли его модель, что вопрос о том, как она работает, отошел на второй план. Признаться, она действительно работала, по крайней мере, на первый взгляд. Но наши регулярные встречи позволили мне подробно изучить ход его мыслей, и хотя его подход был грамотным и хорошо обоснованным, в итоге модель оказалась чем-то вроде системы подбора надписей.
Проще говоря, слишком много описания, выводимого на экран, в той или иной форме поступало из обучающих данных, как будто алгоритм искал его в какой-то сложной базе данных. По сути, это избавляло модель от конечной цели, как я ее видел: создания надписи полностью с нуля. С практической точки зрения я был уверен, что модель не будет обобщенной - даже если она покажет хорошие результаты при тестировании, она будет сбита с толку изображениями, не входящими в ее обучающий набор, что приведет к неправильным, некачественным или обоюдным подписям. Но на самом деле проблема была научной. Модель получала свои результаты. Но она все еще не была настоящим автором.
Андрей вздохнул, прекрасно понимая, насколько я усложняю ему жизнь . Но как бы он ни был раздражен, я знал, что он способен понять, что пропасть стоит преодолеть.
"Ладно, давайте я еще раз все обдумаю", - сказал он. "Я понимаю, что надпись должна быть написана слово в слово. Это вызывает много вопросов о том, как мы будем следовать визуальным особенностям изображения и одновременно создавать что-то грамматически правильное, но... я что-нибудь придумаю".
Я улыбнулась. Он почти не скрывал своего разочарования, но было ясно, что он все правильно понял. Ученый во мне отказывался принимать что-то меньшее, и он это знал. Как он на самом деле все это сделает, пока никто не мог предположить, но я знал, что инженер в нем так же неумолим, как и я. Он добьется своего.
Язык и зрение - очень разные вещи. Основной единицей изображения является "пиксель" - ставший уже привычным термин, который возник как сокращение от "элемента изображения" - почти незаметная точка, фиксирующая цвет в одной крошечной точке сцены. Для того чтобы изобразить что-то значимое, могут потребоваться сотни, а то и тысячи пикселей. Телефоны, лежащие в наших карманах, снимают детализированные изображения, состоящие из десятков миллионов таких точек. Но сами по себе пиксели практически ничего не говорят нам об изображении, если оценивать их по отдельности. Задача алгоритма зрения, будь то серое вещество в нашем черепе или кремний в наших машинах, - сгруппировать эти пиксели во все более крупные области двухмерного изображения, а затем каким-то образом просканировать их в поисках паттернов, соответствующих трехмерным характеристикам реального мира: пространства, объемов, поверхностей, текстур и тому подобного.
В отличие от этого, основной единицей такого языка, как английский, по крайней мере, того, на котором говорят и пишут в повседневной жизни, является слово. В отличие от пикселя, слова обычно передают определенный смысл даже по отдельности. А полный набор слов хоть и очень велик, но конечен. Тем не менее, когда слова располагаются рядом друг с другом, их значение изменяется, а то и полностью трансформируется - посмотрите, например, на разницу между такими парами слов, как "рок дно", "фрагменты рока" и "рок музыка", . Это явление усугубляется по мере того, как все больше слов соединяются вместе, образуя более длинные предложения, не говоря уже об абзацах, страницах и томах. В общем, комбинаторный потенциал слов для передачи идей практически безграничен.
В то время как первые заголовки новостей этой новой, рассветной эры пестрели прорывами в области компьютерного зрения, это было не менее продуктивное время для обработки естественного языка. Жемчужиной этого периода стала рекуррентная нейронная сеть, или РНС. Семейство алгоритмов, созданных специально для работы с линейными последовательностями слов, позволяло RNN быстро определять основные свойства текста, подобно тому, как сверточные нейронные сети типа AlexNet обрабатывают изображения. Как и CNN, RNN существовали уже несколько десятилетий, но их истинная сила была осознана только сейчас.
Однако, возможно, более манящим, чем прогресс в какой-либо одной области, было перекрестное опыление, которое стало происходить между многочисленными подобластями ИИ. Растущее семейство нейронных сетей дало зрению, языку, речи и другим формам восприятия общую алгоритмическую основу, вдохновив лаборатории, подобные нашей, на стирание границ, разделявших их, в стремлении достичь более интегрированных, похожих на человеческие, возможностей.
"Кажется, у меня есть идея", - сказал Андрей через дверь в мой кабинет. С момента нашего последнего разговора прошло несколько дней, и на этот раз он выглядел уже не таким подавленным. Я мог сказать, что у него есть что-то хорошее. "Представьте, что мы объединяем CNN с RNN, - сказал он, присаживаясь на диван. "Один кодирует визуальную информацию и сопоставляет ее со словами, а другой генерирует язык. Мы будем тренировать нашу модель на парах изображений и написанных человеком описаний".
Ну вот, мы и добрались до цели, подумал я и кивнул, обдумывая сказанное.
"Продолжайте", - сказала я, любопытствуя, о чем еще он думает. "А что потом?"
"Ну, здесь определенно есть несколько неизвестных моментов, которые нужно прояснить, но я думаю, что RNN генерирует каждое новое слово в описании условно, основываясь на словах, уже имеющихся в предложении. Таким образом, мы описываем содержимое изображения, следуя при этом грамматическим шаблонам, которые были получены из обучающих данных. В результате, по крайней мере в теории, должно получиться совершенно новое описание на более или менее естественном языке".
Трудно было не впечатлиться. Если бы хотя бы половина этого сработала, он бы сконструировал свой способ выбраться из той дыры, в которой я его оставил. Мне не терпелось увидеть, что будет дальше.
Наш проект по созданию автомобиля Google Street View был завершен, и глубина собранных нами данных поражала воображение. Более пятидесяти миллионов изображений из более чем двухсот городов прошли через наши классификаторы, охватывая более трех тысяч почтовых индексов и почти сорок тысяч избирательных участков. В общей сложности наши классификаторы идентифицировали более двадцати двух миллионов автомобилей - почти 10 процентов всего автопарка Соединенных Штатов, - что позволило выявить удивительные статистические данные. Некоторые из них были забавными подтверждениями стереотипов, как, например, наш вывод о соотношении седанов и пикапов в городе: если первых больше, то город с вероятностью 88 % голосует за демократов; если больше вторых, то с вероятностью 82 % голосует за республиканцев. Но это было только начало.
Например, корреляция между этнической принадлежностью автовладельцев и предпочитаемой ими маркой была настолько сильной, что почти полностью совпадала с данными Американского общественного опроса о расовом составе населения тех же районов. Столь же точные прогнозы можно было сделать относительно среднего уровня образования и дохода в регионе. Снова и снова наша модель генерировала цветные карты целых городов, прослеживая колебания социально-экономических и политических показателей от одного конца до другого, и все они были удивительно похожи на данные, собранные традиционными методами Бюро переписи населения. И все это путем простого наблюдения за автомобилями на улицах.
Однако настоящим открытием стал потенциал процесса, который мы продемонстрировали на сайте : быстрая, масштабируемая и сравнительно дешевая альтернатива ручным опросам, на которые только в США тратится более 250 миллионов долларов в год. Это была одна из самых крупных и амбициозных работ в истории нашей лаборатории, опубликованная на страницах журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, или PNAS, с Тимнит в качестве ведущего автора - вполне заслуженная честь, учитывая ее впечатляющие усилия. Я гордился этой работой на техническом уровне, но больше всего меня взволновало то, что она говорит о возможностях искусственного интеллекта показать нам наш мир совершенно по-новому.
Я повернулась на бок, чтобы плечом открыть двери лаборатории, жонглируя сумочкой, телефоном и недопитой чашкой чая из "Старбакса". Я находилась в оцепенении, характерном для перегруженного делами утра, спеша с одной встречи на другую и пытаясь уловить повестку дня каждой из них, когда Андрей помахал мне рукой, когда я проходила мимо его кабинета.
"Проверьте это", - сказал он, кивнув в сторону своего рабочего места. На этот раз выражение его лица было заметно более уверенным.
Я поспешил внутрь, настолько взволнованный желанием увидеть последние новинки, что почти забыл, куда шел. На экране была фотография подростка и скейтборда, оба в воздухе, на фоне голубого неба и далеких кустов. В крошечном окошке командной строки под изображением было выведено предложение.
Человек на скейтборде.
Я улыбнулся, даже не успев осознать этого. Андрей позволил моменту затянуться на секунду, а затем нажал на клавишу. Появилось еще одно изображение, на котором была изображена грязная строительная площадка с двумя рабочими в оранжевых жилетах, заливающими цемент. Через секунду-другую после этого появилось еще одно предложение.
Строители работают на обочине.
Он снова нажал на клавишу. Другое изображение, другая надпись. Затем еще одно, и еще, и еще. По количеству и разнообразию сцен было ясно, что эти предложения не просто выкопаны где-то из учебного корпуса. Их писала модель.
Андрей тоже был в восторге. Однако, как и подобает хорошему ученому, его гордость была сдержана оговорками. "Конечно, еще предстоит решить несколько вопросов. Например..."
Он снова щелкнул мышкой, и появилось новое изображение, сделанное туристом на деревенской испанской площади, которая, как я потом узнал, была городской площадью Трухильо, города, известного своим богатством архитектуры эпохи Возрождения. Я уже почти погрузился в картинку, когда появилась надпись.
Мужчина едет на лошади по улице рядом со зданием.
Прошло еще немного времени, прежде чем мы оба рассмеялись над почти идеальным описанием и его единственным, решающим упущением: человек и лошадь были сделаны из бронзы. Катушка ляпов продолжалась. Спящий на диване домашний котик был описан как кот. Ребенок, играющий с зубной щеткой, был идентифицирован как мальчик, держащий бейсбольную биту. А зебры, пасущиеся в саванне, были описаны идеально, за исключением того, что модель совершенно не заметила потрясающую радугу прямо за ними. В ошибках алгоритмов часто присутствует детская неуклюжесть, которая может быть удивительно милой. Было приятно получить напоминание о том, что, хотя нам еще многому предстоит научиться, нашим машинам тоже. Но больше всего запомнилось достижение Андрея, как в целом, так и в деталях.
"Нам нужно написать об этом для публикации", - сказал я.
"Правда?" - спросил он. "Уже?"
"Да, конечно", - ответил я с готовностью, которая удивила даже меня. Я не знал почему, но мне вдруг стало тревожно. Может быть, это было влияние все еще растущего ажиотажа в СМИ вокруг нашей области или прилив гордости за то, что я являюсь директором лаборатории. Что бы это ни было, оно не проходило.
"Чем скорее, тем лучше", - сказал я.
"Ты имеешь в виду свидание с... машиной? Например, в ней?"
Комментарии студента вызвали волну смеха в зале. Фильм Спайка Джонзе "Она" о человеке, который влюбляется в своего компаньона ИИ, был еще свеж в памяти большинства присутствующих.
"Почему бы и нет?" - ответил другой студент. "Если бы оно было достаточно разумным, чтобы общаться на человеческом уровне - я имею в виду настоящий человеческий разговор, ну, знаете, как мы сейчас разговариваем, - кто скажет, что не было бы потенциала для чего-то вроде романтической связи?"
"Не знаю... По-моему, это звучит немного нелепо".
"Но ведь в принципе этому ничто не мешает, верно? Можем ли мы хотя бы в этом согласиться?"
Это была одна из последних пятниц перед зимними каникулами, и я присутствовал на своем новом любимом мероприятии: проводимом два раза в месяц закрытом собрании студентов и преподавателей SAIL под названием "Салон ИИ", на котором обсуждались актуальные вопросы нашей области. За время, прошедшее с первой встречи, мы изучили широкий спектр тем: от культурных вопросов, таких как изображение ИИ в кино и на телевидении, до философских дебатов о том, являются ли категории и символические структуры фундаментальными фактами языка или, как довольно остроумно предполагалось в названии той конкретной беседы, "фантазией лингвистов".
Сегодня мы обсуждали "Суперинтеллект", провокационную книгу оксфордского философа Ника Бострома о будущем искусственного интеллекта. Книга стала неожиданным мейнстримным успехом после того, как такие фигуры, как Билл Гейтс и Элон Маск, опубликовали в твиттере как свои хвалебные отзывы о ней, так и опасения по поводу ее последствий, воскресив извечное научно-фантастическое клише о грядущей схватке между человеком и машиной. Наша беседа была в достаточной степени эклектичной, охватывая роботов-убийц, потенциал субъективного сознания в алгоритмах и, в последние минуты, идею влюбиться в компьютер. Но даже самые провокационные отступления во второй половине дня имели такой вес, какого я не ожидал в предыдущие годы. Трудно отмахнуться от разговоров о будущем, когда кажется, что оно наступает так быстро.
Ударные волны от конкурса ImageNet Challenge 2012 года еще не утихли. Это был переломный момент для таких одержимых компьютерным зрением, как мы, но мир обнаружил, что результаты этого некогда малоизвестного конкурса были не просто поворотным моментом в понимании изображений - они были поворотным моментом в понимании всего. Почти магическая комбинация, которую продемонстрировал AlexNet - большие массивы данных, высокоскоростные графические процессоры и глубоко проработанные нейронные сети, - стала образцом, предназначенным для массового применения в областях, далеко выходящих за рамки нашей. Уместно сказать, что новое имя стало на слуху. Это была не просто эпоха машинного обучения, а глубокое обучение - в знак признательности за все более многослойные сети, создаваемые в лабораториях по всему миру.
Это было рождение совершенно новой парадигмы, как и первые годы двадцатого века для физики. Мне вспомнились истории, которые захватили мое воображение, когда я, будучи девочкой-подростком, мечтала о жизни физика в те пьянящие дни, пытаясь представить себе тайну и благоговение, которые, должно быть, испытывали те первые пионеры. Трудно было не позавидовать им, их взгляды на реальность изменились так радикально и так внезапно в результате пробуждения к тайнам квантового мира и релятивистского величия космоса. Они родились в нужное время и в нужном месте, чтобы получить один из самых захватывающих даров истории. Не кажется гиперболой мысль о том, что современное воплощение нейронных сетей - это эквивалент нашего поколения.
Однако уже тогда были причины признать, что будущее не будет чисто поэтическим. Одним из наиболее ярких предвестников перемен стала трансформация научных конференций, посвященных ИИ. На протяжении десятилетий они были скромными мероприятиями, в которых участвовали исключительно профессора, исследователи и студенты, не привлекая внимания СМИ и испытывая нехватку денег. Корпоративные спонсоры были редки, обычно ограничивались академическими издательствами вроде Springer и занимали лишь несколько длинных столов в углу выставочного зала. Но в последующие годы после AlexNet имена из самых вершин списка Fortune 500 превратили мероприятия в зрелища, каждое новое собрание все больше напоминало отраслевую выставку на Лас-Вегас-Стрип. Уже через несколько лет огромные стенды с логотипами, купающиеся в разноцветной подсветке, стали обычным явлением, а такие компании, как Google и Microsoft, устраивали экстравагантные вечеринки для аспирантов, рассматривающих варианты карьеры.
Голод охватил эту область, поскольку возникло желание добиться большего. Больше слоев, чтобы сделать нейронные сети глубже и мощнее. Больше кремния, чтобы ускорить процесс обучения и сделать возможным развертывание все более крупных сетей. И, конечно, больше данных. Больше изображений, больше видео, больше аудио, больше текста и всего остального, что сеть может научиться понимать. Больше всего.
Было интересно думать о возможностях, которые могут открыть эти новые организованные данные, но в то же время и страшно; в моей лаборатории мы уже убедились, что в материале всегда скрыто больше, чем мы думали. Это никогда не были просто изображения, или аудио, или текст - данные позволяли модели формировать представление о мире, а большие данные означали более мощные и нюансированные представления. Отношения, связи и идеи. Истины и неправды. Проницательность и предрассудки. Новое понимание, но и новые подводные камни. Революция глубокого обучения уже наступила, и никто из нас не был к ней готов.
Тем временем исследовательская программа нашей лаборатории проявляла собственную прожорливость: сколько бы мы ни достигли, каждая новая публикация, казалось, порождала десять последующих идей, которые кто-то, будь то постдок или аспирант первого года обучения, был готов подхватить и воплотить в жизнь. Именно это мне и нравилось, даже если часто это казалось чрезмерным.
Я подумал, что истинная ценность Полярной звезды как метафоры заключается не только в ее способности указывать путь, но и в том, что ее расстояние остается вечно бесконечным. К ней можно стремиться до изнеможения, она может стать объектом одержимости всей жизни, но так и не быть достигнутой. Это символ самой характерной черты ученого: любопытство настолько неугомонно, что навсегда отталкивает удовлетворение, как противоположные магниты. Звезда в ночи, мираж вдали, дорога без конца. Я понял, что именно таким для меня становится ИИ. ImageNet стал поворотным моментом, который, безусловно, стоит отпраздновать, но это был не конец пути. Скорее, это было начало еще более грандиозного путешествия. И помимо этого, я теперь был уверен, меня ждало больше, чем может вместить карьера и даже жизнь.
Получив в свое распоряжение пригодную для публикации демонстрацию нашей техники создания подписей к изображениям, мы с Андреем провели следующие несколько недель, совершенствуя наши методы и документируя результаты. Результат нашего гамбита оправдал все мои надежды: хотя предложения все еще оставались простыми и немногословными, они были точными и достаточно естественными в своей формулировке. Это действительно был, по словам Джереми Вулфа, алгоритм, который улавливал "суть" того, что видел.
Пришло время поделиться ею с миром. В конечном итоге это означало академическую аудиторию, и наша работа была принята к участию в конференции 2014 года по системам обработки нейронной информации, или NeurIPS, до которой оставалось несколько недель. Тем временем меня пригласили выступить с лекцией на семинаре IBM в Аламеде, на другом берегу залива, и я не смог удержаться, чтобы не рассказать о том, чего мы добились раньше срока.
Обмен неопубликованными работами был нестандартным шагом, но телефонный звонок, который я получил сразу после этого, подтвердил, что он был правильным. Он поступил от Джона Маркоффа, технологического репортера The New York Times, когда я все еще находился на заднем сиденье своего Uber, направлявшегося в Стэнфорд. Я давно питал симпатию к Джону, поскольку он был одним из немногих представителей СМИ, кто оценил важность ImageNet на ранних этапах ее развития, освещая ее в Times несколькими годами ранее. Тем не менее, импровизированный звонок был необычным.
"Джон? Привет! Как дела?"
"Хорошо, хорошо. Угадайте, кто был в аудитории IBM сегодня утром?"
Ха. Мне и в голову не приходило, что здесь может присутствовать журналист. Я почувствовал, что происходит что-то странное.
"Этот ваш алгоритм - тот, который генерирует предложения для описания изображений, - вы сказали, что он еще не опубликован, верно?"
"Именно так. Но мы представим его официально на выставке NeurIPS в декабре".
"Приятно слышать", - уклончиво ответил Джон, прежде чем перейти к делу. "Послушайте, я хотел сообщить вам, что у меня в руках есть материал - разумеется, под эмбарго - о другой исследовательской группе. Я не могу сказать, кто это, но они утверждают, что создали первый алгоритм, который... ну, - он неловко рассмеялся, - "генерирует предложения, описывающие изображения".
Что?
Это не имело смысла. Мы с Андреем даже не подозревали, что кто-то еще работает над этой проблемой. Но Джон оказался прав. Всего через несколько дней в "Таймс" появилась его статья, озаглавленная "Исследователи объявили о достижении в области программного обеспечения для распознавания изображений". Он написал: "Две группы ученых, работая независимо друг от друга, создали программное обеспечение для искусственного интеллекта, способное распознавать и описывать содержание фотографий и видео с гораздо большей точностью, чем когда-либо прежде".
В академическом соперничестве нет ничего нового, и конкуренция между исследователями всегда была частью магии, которая делает наш мир такой плодородной почвой для инноваций. Тем не менее было странно, что меня это застало врасплох. Исследовательский мир известен своей открытостью, иногда до предела; если не считать права хвастаться тем, что открыл что-то первым, к нашей работе обычно не относятся как к интеллектуальной собственности, не говоря уже о чем-то конфиденциальном, вроде коммерческой тайны. Она предназначена для того, чтобы ею делились со всем миром, включая наших самых яростных соперников, и нередко еще до публикации результатов мы имеем хотя бы некоторое представление о том, кто над чем работает. Затем я углубился в чтение, и все стало ясно.
Уже много лет я и мои коллеги закатываем глаза на то, как пресса склонна преувеличивать достижения ИИ. Но однажды газетная статья заставила меня понять, насколько быстро меняется мир. Нашим соперником была не какая-то таинственная группа исследователей из другого университета. Это была компания Google.
Глава 10. Обманчивая простота
Я почувствовала, как вибрирует мой телефон, когда зазвучала музыка. Это было летним днем 2013 года, и мы с Сильвио присутствовали на бат-мицве дочери друга. Это был подходящий момент, чтобы нас прервали, поскольку торжественность церемонии только что уступила место атмосфере вечеринки на приеме. Я жестом показала, что мне нужно ответить на звонок - отговорка, которую Сильвио наверняка счел удобной, учитывая мое нежелание танцевать на публике, - и выскочила на улицу.
"Привет, папа, как дела?"
Его тон ответил на мой вопрос раньше, чем его слова.
"Я думаю, у вашей мамы жар. Ей трудно дышать, и она говорит, что у нее болит грудь. Где вы? Что мне делать?"
Я резко вдохнул, и сердце мое упало. К этому моменту я никогда не смогу привыкнуть, каким бы привычным он ни стал. Ну вот, опять, - подумала я. Опять.
За двадцать с лишним лет наша семья пережила больше случаев близкого столкновения и ночных страхов, чем я могу вспомнить, проведя, как мне казалось, целые главы нашей жизни в отделениях скорой помощи, реанимации, приемных операционных и других аббревиатурных больничных помещениях. Заболевание сердца, укоренившееся в подростковом возрасте моей матери, вызванное тяжелой ревматической лихорадкой и оставленное прогрессировать в течение десятилетий, всегда было главным виновником, но оно вызвало падение домино во всех направлениях, от побочных эффектов лекарств до почти смертельного кровоизлияния в мозг, которое мы поймали по счастливой случайности. Я сидел с матерью, когда мы пытались разобраться в сетях страховых компаний, искали варианты финансовой помощи и даже совершили поездку в Китай, когда местные возможности лечения иссякли. Постепенно моя роль превратилась из переводчика с китайского языка для подростков в нечто вроде неофициального специалиста по работе с пациентами: я разыскивал специалистов, организовывал консультации и лечение, отслеживал симптомы и следил за графиком приема лекарств и восстановления, который, казалось, никогда не мог стабилизировать ситуацию надолго. По всем признакам это была вторая карьера.
Фирменное упорство моей матери не ослабевало, даже когда одно бедствие, казалось, сливалось с другим. Но каждый новый толчок оставался со мной. Потрясения не столько утихали, сколько застывали, образуя фундамент жизни, прожитой в постоянном ожидании следующей порции плохих новостей - любая из которых грозила стать последней, - и мой желудок опускался каждый раз, когда я видел ее имя на экране своего телефона. Независимо от того, куда вела меня жизнь, я чувствовал себя обреченным на постоянное состояние уязвимости.
После очередного двухдневного вихря последнее испытание закончилось. Колебания сердца, усугубленные лихорадкой. Может быть, грипп. Страшно, но не экзистенциально. Я опустилась на пластиковое кресло в углу больничной палаты, инстинктивно открыла ноутбук и на несколько минут погрузилась в щелчки и клацанье. Трудно переоценить значение любви к своей работе в такие моменты. Но что-то было странным. Я чувствовал это, как покалывание на периферии.
За мной следят?
Я взглянул на экран и увидел, что мама проснулась. Она действительно наблюдала за мной.
"Все в порядке?" спросил я.
Видно было, что ее что-то беспокоит, но это было не ее здоровье. Она еще немного подумала.
"Фей-Фей, чем именно ты занимаешься?"
Это было странное, идеальное время, чтобы смеяться так громко, как я.
"Что?" сказала я, пытаясь говорить серьезно сквозь хихиканье. "Ты спрашиваешь, чем я занимаюсь? Чем зарабатываю на жизнь?"
"Я знаю, что вы ученый. Что-то о мозге. Но за все эти годы мы ни разу не говорили о том, какой ты ученый. Твой отец описывает это как "безумный ученый", но я уверена, что это не просто так".
Моя мама шутит. Медсестра сказала позвонить, если я замечу что-то необычное.
"Да, немного", - ответил я, все еще ухмыляясь, обдумывая ее вопрос.
Если не считать смеха, она была права. За все эти годы отношения к ней как к пациенту у меня выработалась привычка держать свою работу при себе, и теперь я задавался вопросом, не пренебрегал ли я остальной частью ее сущности. Мозговитый подстрекатель все еще был внутри, даже когда больничные халаты и капельницы говорили об обратном. Поэтому я погрузился в работу, начав с самого начала. Тайны разума. Важность категоризации объектов для визуального понимания. ImageNet. Графические процессоры. Взрыв нейронных сетей. Мир внезапно меняется. А она слушала, не отрываясь, но с видом мамы, подбадривающей своего болтливого ребенка. Что-то не сходилось.
"Не знаю, - сказала она после паузы. "По-моему, все это похоже на научную фантастику".
Мне не следовало удивляться. Она обладала достаточным интеллектом, чтобы идти в ногу со временем, но наука ради самой науки никогда не была ее стилем. Она мыслила категориями историй и персонажей. Страсти и конфликты. Я решил импровизировать.
"Знаешь, нас выпустят отсюда через час или два, но у тебя впереди несколько дней восстановления. Ты не сможешь ходить по делам без меня, или папы, или Сильвио, или еще кого-нибудь. Но что, если ты сможешь передвигаться самостоятельно?"
"Вы имеете в виду, например, автобус?"
"Нет. Даже поездка туда и обратно до автобусной остановки - это уже перебор. Я говорю о машине, которая водит за вас. Заберет вас с порога, высадит, и все такое".
До появления таких громких брендов, как Waymo и Cruise, оставались считанные годы, но автономные автомобили не давали мне покоя с тех пор, как Себастьян Трун, пионер в этой области, покинул наш отдел, чтобы принести свой опыт в Google. Мой интерес только усилился благодаря растущей волне внимания со стороны СМИ. Я не ожидал увидеть полностью автономные автомобили на дорогах в ближайшее время, каким бы впечатляющим ни был проект Себастьяна - сильно модифицированный Volkswagen Touareg под названием "Стэнли", который стал первым автомобилем в истории, успешно завершившим гонку по пустыне, ежегодно организуемую Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA), полностью самостоятельно. Однако в реальном мире управление автомобилем было на порядки сложнее, и я вряд ли считал это реалистичной ближайшей целью. Но это давало мне шанс спустить на землю нечто заумное.
"Ха", - сказала она, ее тон стал ярче. "Для такой, как я, это будет иметь значение".
Затем, после нескольких секунд молчания, она задала обманчиво простой вопрос.
"Фей-Фей, что еще может сделать ИИ, чтобы помочь людям?"
Я считаю, что стал ученым в тот момент, когда увидел число Бидермана, вдохновившее меня на путешествие, которое определило большую часть моей карьеры. Позже я буду вспоминать вопрос, заданный моей матерью с больничной койки, почти мимоходом, с таким же благоговением, поскольку именно в тот момент я получил шанс стать гуманистом. Это было нечто новое, за чем нужно было гнаться, мотивированное гораздо большим, чем удовлетворение любопытного духа. Я не мог предсказать, куда именно приведет этот путь, но я провел слишком много лет в подобных комнатах, чтобы не чувствовать, что какой-то намек на ответ уже маячит перед глазами.
Возможно, именно сейчас мне впервые хватило ума сложить два и два - соединить любовь к искусственному интеллекту с мучительной привилегией ухаживать за хронически нуждающимся человеком. Что может сделать ИИ в больнице ? Мы создали объектив, который мог видеть мир так, как не может видеть человек, превратив Google Street View в социологию. Что может показать нам ИИ в таком месте? Мы создали алгоритм, способный превращать изображения в истории, превращать пиксели в язык и смысл. Теперь я задавался вопросом: здесь ли, где мы провели большую часть своей жизни, я нахожусь в присутствии историй, которые больше всего нуждаются в том, чтобы быть рассказанными.
Доктор Арни Мильштейн был легендой в своей области. Профессор медицинской школы в Стэнфорде, давний консультант в отрасли и бывший врач - он был экспертом для эксперта. К моменту нашей встречи его карьера переключилась на улучшение качества оказания медицинской помощи в больницах - качество процессов, результаты и впечатления пациентов - при одновременном снижении затрат. Его седые волосы, граничащие с белизной, свидетельствовали о глубине его опыта, но он был неприхотлив и энергичен, с легкой улыбкой и естественным дружелюбием.
За те месяцы, что прошли с тех пор, как мы с мамой обсуждали ИИ в ее больничной палате, мысли о том, чтобы как-то объединить ИИ и уход за пациентами, не покидали меня. Я общался с коллегами при любой возможности, как в своем отделе, так и далеко за его пределами, закладывая семена разговоров везде, где бы я ни был. Когда общий знакомый познакомил меня с Арни, одно из семян в итоге расцвело, и хотя наш первый разговор показал, насколько разными были наши миры - нам обоим казалось, что собеседник говорит на иностранном языке, - мы сразу почувствовали родство. Никто из нас не представлял, какое сотрудничество нас ожидает, но мы были уверены, что оно в нашем будущем. Пытаясь запустить процесс, он пригласил меня присоединиться к нему на закрытую демонстрацию технологии удаленного мониторинга больниц, разрабатываемой компанией Philips, высоко над Сан-Франциско.
"Большое спасибо, что пришли". Представитель компании прошел в центр демонстрационного зала, где перед рабочими станциями, оснащенными большими мониторами с плоским экраном, расположился ряд медсестер . "Сейчас вы увидите демонстрацию технологии, которую мы называем "eICU" - решение для удаленного мониторинга в отделениях интенсивной терапии. Пока она находится на стадии доказательства концепции, но мы уже начали ее опробовать в ряде больниц".
Я понял, что на экранах отображалась прямая трансляция пациентов отделения интенсивной терапии в реальной больнице, а на видео накладывались многомерные показатели их жизнедеятельности, что позволяло медсестрам вести наблюдение отсюда. Если они замечали что-то опасное или ненормальное, панель кнопок позволяла им немедленно сообщить об этом персоналу на месте.
"Никто не любит думать об ошибках в здравоохранении, но они представляют постоянную угрозу для пациентов больниц. Инфекции, неправильно подобранные хирургические инструменты, перепутанные лекарства, ошибки в дозировке, даже такая простая вещь, как падение пожилого пациента. Список можно продолжать до бесконечности".
Отлично. Похоже, мне будет о чем подумать, когда я в следующий раз окажусь в приемной.
"Как это ни трагично, такие ошибки являются причиной примерно ста тысяч смертельных случаев в год, большинство из которых можно полностью предотвратить".
Подождите, что? Мое сознание внезапно перевернулось. Сто тысяч смертей в год? И все из-за ошибок?
"eICU - это первый шаг к предотвращению особенно опасной ошибки: пациентов, оставленных без присмотра на слишком долгое время в отделении интенсивной терапии. Она позволяет более крупным, географически распределенным командам внимательнее следить за наиболее уязвимым контингентом больницы".
Это была хорошая идея, но я никак не мог забыть только что услышанную цифру. Сто тысяч. Оно постоянно повторялось в моей голове.
"Это пример того, что я называю "темным уголком" в здравоохранении, Фей-Фей", - наклонился Арни, чтобы прошептать. "Это когда пациент, будь он в больнице, в доме престарелых, в операционной или где угодно, ускользает от внимания врача".
Я думал о маме на больничной койке и о том, что каждый вечер, стоя у входной двери, гадал, не наткнусь ли я на признак того, что ее состояние ухудшилось за время моего отсутствия.
"Это попытка решить очень старую проблему", - продолжил Арни. "Практически все работники здравоохранения перегружены работой до изнеможения. И в каком-то смысле все технологии, созданные для них за последние несколько десятилетий, только усугубили ситуацию, потому что теперь они тоже перегружены информацией. Это опасная комбинация, и слишком много пациентов попадают впросак".
Демонстрация была отполированной и впечатляющей, но мое беспокойство продолжалось и после ее завершения.
"Я не могу выбросить этот номер из головы", - сказала я, когда двери лифта закрылись.
"Сто тысяч смертей в год?" ответил Арни. "Эта цифра, пожалуй, больше, чем что-либо другое, послужила стимулом для моей работы в последние десять лет или два года".
Одно число в сердце одержимости. У нас с Арни даже больше общего, чем я думал.
"У меня к вам вопрос, - продолжил он. "Представьте себе любую больницу, или учреждение для пожилых людей, или даже программу домашнего ухода. Чего пытаются добиться сиделки, когда совершают обход?"
Я думал о врачах и медсестрах, которые навещали мою маму во время ее пребывания в больнице, многие из которых, казалось, не имели больше минуты или двух в запасе, прежде чем броситься на выполнение следующего задания.
"Личное время? Постельный режим?"
"Конечно, но подумайте еще проще".
"Ну, я не знаю, просто проверяю, наверное?"
"Вы поняли. Они делают все возможное, чтобы разделить часть своего внимания с каждым пациентом, находящимся под их опекой. Но даже при самом усердном подходе, как долго они находятся лицом к лицу? Неизбежно, что большая часть времени пациента проходит без наблюдения".
"И именно в это время происходят все эти несчастные случаи?" спросил я.
"Из-за этого ежегодно без нужды умирают сто тысяч человек".
"Хммм..." Я сделал паузу, пытаясь осмыслить все это. "Похоже, общим знаменателем является внимание. Осознанность".
"Именно так. Информированность - вот что главное. Это самый ценный ресурс во всем здравоохранении. И это единственное, что мы не можем масштабировать".
Я словно перенесся в кафе "Красная дверь", где вместе с Пьетро и Кристофом размышлял над опытом видения. Я думал о показаниях ЭЭГ Торпа, фотографических экспериментах Бидермана и попытках Канвишера составить карту анатомии коры головного мозга. Но больше всего я размышлял о Трейсман и наблюдении, лежащем в основе ее работ: чем хаотичнее сцена, тем больше времени требуется, чтобы понять ее смысл. Это была отрезвляющая мысль в мире перегруженных работой врачей, проносящихся мимо станций для мытья рук, и медсестер, слишком отвлеченных, чтобы заметить хрупких пациентов, находящихся на грани падения. Большая часть моих исследований была посвящена природе восприятия. Откуда оно берется. Что оно делает. На что оно способно. И только встретив Арни, я начал понимать, чего он стоит.
"Простите, - сказал я, взяв паузу. "Я просто немного ошеломлен этими цифрами".
Через несколько недель после демонстрации я встретился с Арни в его офисе, чтобы продолжить нашу беседу. Мы пролистывали книгу "Ошибка - дело рук человеческих" (To Err Is Human), тревожный, но всеобъемлющий обзор медицинских ошибок в больничной среде. На момент ее публикации в 2000 году авторы пришли к выводу, что нарушения протокола и невнимательность ежегодно уносят больше жизней, чем такие известные причины, как автомобильные аварии, рак груди и СПИД.
"Да. Многое не укладывается в голове".
Однако это было необходимое упражнение. Наши разговоры не прекращались с тех пор, как мы покинули демонстрационный зал реанимации, и наше волнение росло по мере того, как мы принимали решение о проведении небольшого исследовательского проекта. Это была наша первая встреча для его планирования.
"Начнем вот с этого, - сказал Арни, поставив указательный палец на отрывок в самом низу страницы:
По данным CDC, даже сегодня "мытье рук является самым важным средством предотвращения распространения инфекции". Тем не менее, неоднократные исследования показывают, что после более чем 150-летнего опыта отсутствие или неправильное мытье рук по-прежнему вносит значительный вклад в передачу заболеваний в медицинских учреждениях.
Это может показаться прозаичным, но мытье рук остается серьезной проблемой в сфере здравоохранения. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, считается, что медработники должны мыть руки сто раз в день во время обхода, при каждом переходе от одного пациента к другому. Учитывая частоту и природу человеческого фактора, случайные ошибки были бы неизбежны при самых благоприятных обстоятельствах. Но когда смена затягивается, а стресс и усталость становятся все сильнее, риск значительно возрастает. В конечном итоге какой-то процент таких ошибок приводит к инфекциям - "внутрибольничным инфекциям", как их официально называют, - и к непостижимому количеству человеческих страданий.
Какой бы пугающей ни была эта тема, она стала удобным местом для начала нашей работы. Сосредоточив внимание на поведении сиделок, а не пациентов, мы могли избежать некоторых сложных моментов в медицинских исследованиях, когда речь идет о людях, проходящих лечение. К тому же, по словам Арни, администраторы Стэнфордской больницы уже давно занимались этим вопросом. Желание найти новое решение уже было.
Я быстро понял, что Арни из тех, кто добивается своего. Уже через час или два после нашего разговора он присылал мне смс с новостями, которые можно было расценить как самостоятельные достижения: звонки в службу поддержки, встречи с лицами, принимающими решения, и обеспечение доступа в больницу. Я полюбила подобное планирование в своей работе, гордясь тем, что мне пришлось приложить немало усилий, чтобы заложить основу для нового эксперимента. Но это был его мир, а не мой, и я была потрясена тем, как много всего происходило, когда он щелкал пальцами.
Сам того не зная, Арни стал тем, кого оставили Пьетро и Кристоф , - наставником, стирающим границы между дисциплинами в надежде решить проблемы. Мой вклад должен был начаться довольно скоро, по мере того как технологическая сторона нашего проекта будет собираться воедино, и я с нетерпением ждал этого. Однако на данный момент я был доволен тем, что следую примеру ветерана. Было приятно снова стать студентом.
Но даже когда Арни творил свое волшебство, масштабы задачи начали осознаваться. Наша первоначальная цель - автоматизированная техника, обеспечивающая последовательное и тщательное мытье рук в больничных помещениях, - требовала гораздо большего, чем методы классификации изображений, ставшие символом нашей области, или даже работа по созданию подписей к изображениям, которую я проделал вместе с Андреем. Наше решение должно было распознавать особые виды движений - не просто присутствие чего-либо, а то, как оно движется, и что эти движения означают, причем с точностью, достаточной для того, чтобы пройти клинический контроль.
Возникло множество острых вопросов. Например, что подразумевает классификация "правильного" мытья рук? Это, конечно, нечто большее, чем определение местонахождения врача вблизи станции для мытья рук. По-видимому, для достижения этой цели требуется алгоритм, способный распознать каждый шаг процесса: подойти к раковине, включить кран, выдать мыло, потереть под ним две руки и поддерживать это действие в течение достаточного времени. Во всех смыслах это была самая сложная перцептивная задача, с которой я когда-либо сталкивался.
К счастью, это не было прецедентом, и моя лаборатория уже занималась многими из базовых возможностей, необходимых для такой системы. Андрей, например, работал над исследовательским проектом в сотрудничестве с Google по идентификации сценариев, показанных на спортивных кадрах - например, бэттер делает замах в бейсболе или баскетболист идет в дриблинг - задача классификации в значительной степени зависит от распознавания движений и действий. Другой мой студент, Хуан Карлос Ниблес, написал всю свою докторскую диссертацию о распознавании человеческих действий на видео. Сейчас он работает профессором в Университете Норте (Universidad del Norte) в своей родной Колумбии, где он и его студенты недавно создали набор данных под названием "ActivityNet" - "ImageNet of activities", как следует из названия - в котором собраны десятки тысяч коротких видеоклипов, каждый из которых аннотирован физическими движениями, которые они изображают: ходьба, бег, танцы, игра на музыкальном инструменте и тому подобное. Другими словами, хотя анализ видео с той точностью, которую мы себе представляли, не был полностью решенной проблемой, он также не выходил за рамки возможного: это была "сладкая точка" для исследований.
Я разослал аспирантам кафедры свое обычное письмо с объявлением о новой партии вакансий ассистентов. Такие проекты, как ImageNet, приучили меня к скромным ожиданиям, и этот случай не стал исключением. Когда пришло небольшое, но приличное количество ответов, я собрал несколько слайдов, чтобы объяснить нашу идею, и назначил первый раунд собеседований. Тем временем нам нужно было придумать название. Мы с Арни представляли себе технологию, призванную заполнить пространство умной, надежной осведомленностью, но отличающуюся ненавязчивостью. В отличие от человеческих аудиторов, наша технология будет незаметно сливаться с фоном, молча наблюдать за происходящим и говорить только тогда, когда почувствует опасность. Мы назвали это "окружающим интеллектом".
"Итак, план таков. Окружающий интеллект для оказания медицинской помощи", - заключил я. "Есть вопросы?"
Моей аудиторией, сидящей на красном диване в моем кабинете, был особенно яркий двоечник, который делил свое время между информатикой и статистикой. Он начинал второй год в качестве кандидата наук и, что было удобно для нас, искал более постоянное место, чтобы закончить оставшуюся часть своего исследования. Но настроение было не таким расслабленным, как хотелось бы. Все трое наших предыдущих интервьюируемых решили не присоединяться к нашей команде, и он стал четвертой попыткой. Я изо всех сил старался скрыть, что наш боевой дух падает.
"Я имею в виду, это звучит очень интересно", - ответил он, его тон был достаточно искренним. Я предпочла проигнорировать тот факт, что он был четвертым кандидатом подряд, назвавшим нас "суперинтересными".
"Однако меня интересует, смогу ли я по-прежнему публиковаться в привычных местах. Ну, знаете, NeurIPS, CVPR и все такое".
"Безусловно", - сказал я с улыбкой. "Мы исследуем множество нерешенных проблем".
Это было правдой. Как бы ни была необычна обстановка в больнице, компьютерное зрение под капотом должно было быть абсолютно современным. Мы продвигались к границе идентификации человеческих действий, а не статичных объектов, что уже было тонкой экспериментальной техникой, и наши алгоритмы должны были столкнуться с дополнительным давлением, связанным с распознаванием необычайно тонких движений с высокими требованиями к точности. В то же время мы выводим распознавание объектов на новый уровень, поскольку нашим классификаторам придется бороться с плотными слоями движения, беспорядка и двусмысленности. Это была исключительно тяжелая работа, предоставляющая широкие возможности для создания репутации.
"Откровенно говоря, мы хотим добиться реального клинического эффекта. Это означает сотрудничество с клиническими коллегами и подачу заявок в клинические журналы, а не только в компьютерные".
Студент на мгновение задумался. "Хорошо, но, например, каков график работы с такими журналами?"
Учитывая, насколько сильно академическая карьера зависит от публикаций, особенно в первые годы, это был хороший вопрос. Он воспринимал медлительность медицинских журналов как якорь, отягощающий его, когда нужно было бежать, и он не зря беспокоился. Ему повезет, если он будет публиковаться в два раза реже, чем его коллеги. Я внутренне поморщился, когда отвечал.
"Честно говоря, я сам этого не делал. Но мой партнер, доктор Мильштейн, говорит, что обычно на это уходит год или два".
Широко раскрытые глаза. Еще одна пауза.
"Вау. Это... гораздо дольше, чем я ожидал. Я имею в виду, что обычно работы по информатике занимают несколько месяцев".
Он говорил очевидное, но он был прав. Мне нечего было добавить.
"Профессор Ли, последний вопрос, - начал он, складывая руки. "Я знаю, сколько времени вы потратили на создание ImageNet и насколько важным он был для компьютерного зрения. Будет ли у нас доступ к аналогичному набору данных для этой идеи окружающего интеллекта?"
Я вздохнул, возможно, слишком громко.
Ответ был отрицательным. Еще одно "нет" среди многих других. Нет наборов данных. Нет известной литературы, на которую мы могли бы опираться. Нет лабораторий, работающих над аналогичными проблемами, с которыми можно было бы сотрудничать. Хотя ответ был дан вежливо, он тоже был отрицательным.
По мере того как тянулись месяцы, наша борьба за привлечение хотя бы одного соавтора стала не давать мне покоя по ночам. Я стоял на пороге того, что обещало стать самой значимой главой моей карьеры - шанса по-настоящему сделать добро с помощью ИИ, как и предполагала моя мать, но без помощи мы ничего не добьемся. Я подумал об одиноких первых днях работы над ImageNet. В сравнении с ними они казались мне пустыми.
Однако сегодня у меня была возможность отвлечься. Возможно, заметив, что мне нужен толчок, чтобы не терять голову, Арни отправил меня на экскурсию.
"Вы уверены, что все будет хорошо?" спросила я, поправляя маску. Я провела большую часть своей жизни в окружении людей в халатах, но сама надела их впервые.
"Безусловно. Мы постоянно этим занимаемся. Медсестры, студенты мединститута, выпускники ординатуры, да кто угодно. Не волнуйтесь. Вы впишетесь в коллектив".
Арни устроил меня в качестве наблюдателя за доктором Терри Платчеком, педиатром из детской больницы Люсиль Паккард, чтобы я мог наблюдать за тем, как соблюдается гигиена рук в течение всей больничной смены. Но я хотела увидеть все: пациентов, медсестер, все это. Весь спектр их переживаний. Я знала, что их мир - это хаос, и хотела увидеть его таким, каким видят его они.
Я понятия не имел, что меня ждет.
Рождество пришло в общую палату, и я не могла поверить, сколько там было детей. У каждого из них была своя история, и каждая была душераздирающей. Некоторые встречи приносили хорошие новости, некоторые - плохие, а большинство были просто еще одним шагом в долгом, часто оцепенелом пути. Некоторые родители спрашивали, кто я и почему я там. Большинство даже не задумывались, привыкшие к вращающимся лицам, пытаясь понять, что переживает их близкий человек.
Предполагалось, что я буду следить за чем-то механическим и легко поддающимся количественной оценке, но я не мог оторвать глаз от того, что, как я быстро понял, было настоящей демонстрацией: человеческий акт оказания помощи. Хороший врач - это источник информации, источник силы, а иногда и опора для пациентов и их семей в трудную минуту. Годы ухода за матерью привели меня к уверенности в том, что я досконально знаю сферу здравоохранения, но встреча с доктором Платчеком полностью разрушила это предположение. Я была уверена, что никакие технологии, какими бы передовыми они ни были, не смогут заменить того, что я увидела в тот день.
Тем не менее я поняла, что в определенные, решающие моменты новые инструменты были крайне необходимы. Я познакомилась с медсестрой-ветераном, у которой недавно упал пациент - первый за всю ее карьеру, - и была удивлена тем, как сильно это ее задело. То, что кто-то пострадает в ее дежурство, было статистической неизбежностью - ведь она проработала медсестрой несколько десятилетий, - но когда этот момент наконец наступил, ее жизненный опыт не имел значения. Она выглядела такой же эмоционально опустошенной, как если бы это случилось в ее первый день. Если бы ИИ мог помочь избежать этого - двух глубоко раненых людей, - то, казалось бы, усилия того стоили.
Каким бы физически тяжелым ни был день, эмоциональное истощение затмило всю усталость, которую чувствовало мое тело в конце смены. Я как будто прокрутил в голове все моменты, с которыми сталкивался с матерью, но проигрывал их по кругу, час за часом. Ошеломленный, я пожал руку хозяину и обменялся любезностями, собираясь уходить. Но по дороге мне пришло в голову кое-что.
"Терри, мне кое-что интересно. Что заставило вас с такой готовностью впустить меня в свой мир? Ведь, будем честны, я немного аутсайдер".
Он на мгновение задумался, прежде чем ответить.
"Знаете, в последнее время в новостях много говорят об искусственном интеллекте, и, честно говоря, большинство из них мне не нравится".
Я улыбнулся, возможно, цинично. Я знал, к чему это приведет.
"Конечно, было бы здорово автоматизировать большую часть моего дня. Неважно. Я все понимаю", - продолжил он. "Но я немного устал от разговоров руководителей технологических компаний о том, что такие люди, как я, останутся без работы. Вы с Арни - единственные, кто, похоже, действительно хочет помочь мне, а не заменить меня".
Я на мгновение задумался над своим ответом. "Я знаю, что мы немного говорили о моей матери и о том, как ее здоровье повлияло на меня за эти годы", - сказал я. "Но есть и другая сторона этой истории. За все время, что я провела в таких комнатах, как эта, есть один положительный момент".
"Что это?"
"Есть что-то особенное в... не знаю, можно ли назвать это актом оказания помощи, будь то медсестра, помогающая моей матери сесть, или специалист, излагающий стратегию лечения. Это так по-человечески - возможно, это самое человечное, на что мы способны, понимаете? Я не просто не могу представить, что ИИ когда-нибудь заменит это - я бы даже не хотел этого. Я ценю ту роль, которую играют технологии в поддержании нашей жизни в наши дни, но не будет преувеличением сказать, что настоящая причина, по которой мы с мамой прошли через все это, - это люди. Такие, как вы".
Солнце село во время нашей смены, и я вышел из больницы в бодрый воздух наступившего вечера. В относительной тишине мои мысли разбрелись, а воспоминания о прошедшем дне нахлынули с тоскливым трепетом. Но как бы ни было тяжело, Арни был прав. Это было именно то, что мне было нужно. Это было образование, которое не может дать ни одна степень по информатике: суета в палате, умоляющие взгляды неуверенности, отчаянная жажда комфорта в любой форме. Больные ноги и изношенные теннисные туфли. Холодная пицца в комнате отдыха. Час за часом. Арни знал, что, несмотря на весь мой многолетний опыт работы с матерью, я не представляю, каково это - быть клиницистом. Поэтому он пригласил меня посмотреть на это своими глазами.
По дороге домой мне пришла в голову странная мысль: Я был рад, что мы еще не набрали ни одного студента. Я бы завалил их списком литературы для компьютерщиков, приучая думать о данных, нейросетях и последних достижениях в области архитектуры. Это, конечно, было важно - в таком проекте нельзя уклоняться от науки. Но теперь я понимал, что с этого начинать не стоит. Если мы хотим, чтобы ИИ помогал людям, мы должны начать с самих людей.
Решение было принято мгновенно. С этого дня ни один потенциальный член нашей команды не напишет ни строчки кода, пока не получит тот опыт, который только что получил я. Теневая работа должна была стать посвящением каждого новобранца. И это не будет обсуждаться.
Благодаря некоторому сочетанию переменчивой удачи и заряжающего эффекта от моего пребывания в больнице, прогресс был достаточным, чтобы сохранить видение. Потребовалось почти два года и гораздо больше терпения, чем я привык иметь, но мы с Арни собрали достаточно большую команду, чтобы начать работу всерьез. И хотя было ясно, что окружающий интеллект еще какое-то время будет оставаться нишей среди исследователей - спрос на специалистов в области ИИ был слишком велик, а возможности конкурентов слишком богаты, - калибр наших рекрутов говорил о том, что мы что-то задумали. Это была, без сомнения, самая интеллектуально разнообразная команда из всех, в которых я когда-либо участвовал.
Среди наших первых сотрудников были аспирант первого года обучения по информатике, кандидат наук по электротехнике и постдок, изучающий восприятие человеческих действий и социальную навигацию у роботов. Затем Арни подобрал для моих сотрудников молодых врачей: больничного педиатра, гериатра и специалиста по интенсивной терапии . Важно, что мы с самого начала договорились, что ни одна из половин команды не будет главной; Арни и его коллегам нужен был наш опыт, чтобы создать технологию, а нам - их опыт, чтобы создать ее правильно: чтобы обеспечить не только эффективность, но и уважение и гуманность.
Арни приберег свой самый впечатляющий подвиг напоследок: убедить реальные организации позволить нам продемонстрировать нашу технологию на их территории. Мы начали с попытки выявить нарушения гигиены рук в двух разных больницах - одной в Пало-Альто и другой в Юте - до того, как они успели повлиять на пациентов. Далее был дом престарелых в районе Бэй, где мы хотели помочь сиделкам, отслеживая физическую активность постояльцев в течение дня. И наконец, в отделении интенсивной терапии Стэнфордской больницы мы установили систему, которая предупреждала сиделок, когда выздоравливающие пациенты были неподвижны в течение подозрительно долгого времени.
Однако одна проблема оставалась, и даже мешок хитростей Арни не был достаточно глубоким, чтобы найти решение: данные. Годы, предшествовавшие этому проекту, убедили меня в абсолютной и несомненной необходимости данных для эффективного обучения таких моделей, как наша, - реальных, органических данных в больших количествах и с максимально возможным разнообразием.
Но в мире здравоохранения нужные нам данные почти по своей природе были скудны. Пациенты и врачи редко записывались по очевидным причинам - от юридических обязательств до элементарной конфиденциальности, а четкие изображения событий, которые мы хотели обнаружить, - многие из которых, например падения, изначально являлись отклонениями, - встречались еще реже. Это сделало нашу работу еще более сложной, чем я думал вначале: прежде чем обучать модели, нам нужно было самим собрать необходимые данные.
Тем не менее, импульс продолжал нарастать. Новые эксперименты. Новые гипотезы. Засучив рукава, мы работали с новым оборудованием и новым программным обеспечением. Как я и ожидал, это был самый сложный с научной точки зрения проект, который когда-либо пыталась осуществить моя лаборатория. Но именно миссия по-настоящему захватила наши сердца. Смысл пронизывал все, что мы делали, и из-за этого карьера, которую я знал всю свою взрослую жизнь, казалась совершенно новым миром. Личная жизнь, которую я так старался отделить от своего пути ученого, прорвалась сквозь плотину, смывая все на своем пути. Это было долгожданным.
"Позовите медсестру, - умоляла мама, ее слова были едва слышны между слабыми гортанными стонами. "Капельница... Она снова чешется. Там, куда воткнули иглу". Мы снова были в больнице, на этот раз для последней процедуры визуализации сердца, растянувшейся на годы, каждая из которых была чуть более интенсивной, чем предыдущая. Я позвала на помощь.
Нашей сиделкой на этот вечер была Мэнди, путешествующая медсестра из центральной Калифорнии. Она была молода, жизнерадостна и все еще работала над тем, чтобы получить сертификат и занять более постоянную должность. Я поняла, что она мне нравится, как только она вошла в комнату.
"Мне очень жаль", - начал я. "Я знаю, что мы звоним уже в третий раз за последние несколько часов".
"Вовсе нет", - настаивала она с улыбкой, которая, казалось, принадлежала совсем другому лицу, чем ее усталые глаза. От нее исходило такое тепло, которое нелегко подделать. "О, бедняжка!" - сказала она, обращаясь к моей матери и практически излучая доброжелательность. "Похоже, нам придется снова промывать капельницу. Я знаю, это была невеселая ночь".
Это зрелище я видела тысячу раз, но оно поразило меня по-другому. Возможно, дело было в невинности, которую я уловил в поведении Мэнди, или в том, что наши исследования сделали всех нас экспертами в области повседневной жизни медсестер. Но у меня в горле стоял ком, которого я никогда не чувствовал за все годы, проведенные в подобных комнатах. Сочувствие, благоговение, благодарность и множество других чувств, которым я не мог дать названия. Присутствие Мэнди - простой, меняющий жизнь акт заботы - застал меня врасплох. На моих глазах навернулись слезы.
Обычно в такие моменты я полностью сосредотачивался на маме, но работа, которую мы выполняли, навсегда изменила мои мысли. В среднем медсестра проходит четыре-пять миль за смену. Я знала, где побывала эта женщина , прежде чем прийти в нашу палату, и сколько других лиц она видела. Им приходится выполнять более 180 уникальных задач. Я знал, что она, вероятно, измотана. Смены увеличиваются, несмотря на хорошо задокументированные проблемы, связанные с усталостью сиделок. И все же она была неутомима в своей доброте. Сегодня средняя смена длится двенадцать часов. И все это она делала с улыбкой.
Если мои исследования действительно могли кому-то помочь, то такие медсестры, как Мэнди, были на первом месте в моем списке. Я не мог представить себе более достойных бенефициаров.
"Вы здесь работаете?" спросила Сьюзен. Наступило утро, а вместе с ним и новая медсестра для ранней смены.
Я посмотрел на свой значок Стэнфордской медицинской школы, который часто носил во время работы с Арни. Я понял, что забыл его снять.
"О, это?" Я хихикнула. "Нет, на самом деле я участвую в исследовательском проекте".
"Что за исследования?" - спросила она.
"Я с факультета информатики, и мы с моими студентами сотрудничаем над проектом, в котором используется искусственный интеллект для отслеживания гигиены рук".
Ее улыбка немного потускнела, она выглядела скорее вежливой, чем дружелюбной. "Значит... за нами следит камера?"
"Нет, нет, нет! Конечно, нет!" Этот вопрос задавался уже не в первый раз, но я все равно каждый раз чувствовал прилив смущения. "Это скорее датчик, чем камера. Запись не ведется. Но он предоставляет своего рода изображение для анализа нашим алгоритмом. Он учится рассматривать различные модели мытья рук. Мы еще только начинаем, в основном пытаясь понять, справляются ли алгоритмы с поставленной задачей. Но за вами никто не следит, обещаю!"
Я постарался сделать все возможное, чтобы сохранить легкость. Все, что я говорил, было правдой, конечно, но я не мог винить ее за то, что она предполагала худшее.
"Ладно, думаю, это звучит нормально", - сказала она, выдыхая. "Вы знаете, - продолжила она, понизив голос, - ваши некамеры должны обязательно присматривать за врачами". Сьюзен была такой же доброй, как и Мэнди, но в ней чувствовалась какая-то изюминка. По ее лицу расплылась кривая улыбка. "Они хуже всех. Но администраторы кричат только на нас, медсестер".
"Bossware".
Новый вид программного обеспечения, более вежливо называемый "мониторингом сотрудников", появлялся на складах и в офисах, внимательно изучая свои объекты до такой степени, что многие считали его инвазивным и даже дегуманизирующим. Несмотря на то, что это программное обеспечение рекламировалось как способ повысить производительность труда и обеспечить безопасность поведения в профессиональной среде, оно практически мгновенно завоевало презрение среди работников и вскоре стало постоянной темой в технологической прессе. Теперь, когда у нас еще не было шанса проявить себя, наша работа столкнулась с перспективой быть поглощенной антиутопическими коннотациями. Поначалу ассоциация казалась несправедливой - наша технология предназначалась для обеспечения безопасности пациентов, а не для оценки их работы, - но беспокойство было понятным и слишком очевидным в ретроспективе. Это была моя первая встреча с тем аспектом ИИ, который вскоре будет преследовать общественное воображение: его способность к слежке.
Оглядываясь назад, легко забыть, насколько внезапными были перемены. Это был 2015 год, и последствия ИИ для частной жизни все еще находились в фокусе внимания большинства из нас; в конце концов, прошло всего несколько лет с тех пор, как точность классификации изображений даже приблизилась к полезному порогу. Теперь же, казалось бы, в мгновение ока исследователи вроде нас столкнулись с возможностями такой мощности, что технические проблемы уступили место этическим. И наше путешествие по миру здравоохранения привело все это в нашу лабораторию.
"Никому не нужны боссовые программы", - сказал один из студентов.
Команда вернулась из детской больницы Люсиль Паккард, где надеялась нанести последние штрихи в план проведения экспериментального исследования, но поездка оказалась неожиданно неудачной. Медсестры из всех отделений, которых мы просили принять участие в исследовании, отвергли наши планы по установке партии прототипов датчиков. Это была серьезная неудача, но после разговора со Сьюзан я не мог сделать вид, что удивлен.
Это было напоминанием о том, что даже у четко сформированной междисциплинарной команды могут быть "слепые пятна". Какими бы знающими ни были наши врачи, они были скорее исследователями, чем практикующими сиделками, а это различие имело значение в подобной ситуации. Проще говоря, мы собрали глубокий запас знаний в области здравоохранения, но никто из нас не был медсестрой. Мы с Арни собрали экстренное совещание, чтобы обсудить возможные варианты.
"Я вижу только один путь вперед", - предложил один из врачей. "Медсестры должны встретиться с вашими исследователями. Им нужно поговорить. И я имею в виду действительно поговорить".
"Да, безусловно. И включите в него как можно больше людей", - сказал другой. "Слушайте. Поймите их точку зрения".
Третий присоединился. "Как насчет ратуши? Я мог бы помочь его организовать".
Слава Богу за каждого из вас, подумал я. Я не представляю, как бы я справился с этой задачей без Арни и его коллег.
"Язык нашего IRB должен быть непробиваемым", - сурово заявил Арни. "Нашим партнерам нужны гарантии, что ничья конфиденциальность не будет нарушена. Ни разу. Всем ли это ясно?"
IRB, или Institutional Review Board, - это руководящий орган, осуществляющий надзор за клиническими исследованиями, подобными нашим. Для того чтобы добиться одобрения исследования, требуется изящество и дипломатическая смекалка, не говоря уже о глубоком клиническом опыте. Я сам привык к этому, начиная с исследований в области психофизики, которые мы с Кристофом проводили в Калтехе, но для большинства моих студентов, изучающих информатику, это была совершенно новая концепция. Это были настоящие медицинские исследования, в которых участвовали реальные люди, а также новый мир профессиональных норм, которые нужно было учитывать.
Однако никто из нас не был готов к тому, что наше исследование может выйти за рамки IRB . Когда студенты рассказали нам о посещении больницы, мы с радостью узнали, что медсестры не были обеспокоены нашим исследованием в частности; многие из них узнали нас, доверяли нашим мотивам и спокойно относились к нашей работе. Их беспокоило то, к чему может привести эта работа: как может развиваться технология, кто еще может начать ее использовать и как может расшириться сфера ее применения. Их опасения были проницательными и подчеркивали тот факт, что наша задача заключалась в оценке будущего ИИ, а не только его настоящего - идей, которые даже IRB не был призван рассматривать.
Обеспечение безупречной работы наших устройств означало, что ничего нельзя передавать в удаленные центры обработки данных или, выражаясь термином, который только начинал завоевывать всеобщее признание, "облако". В любом другом контексте этот термин привлек бы внимание прессы и финансирование венчурного капитала, но для нас он был неприемлем. Вместо этого нам пришлось ориентироваться на другую зарождающуюся тенденцию: "пограничные вычисления", когда все необходимые вычислительные ресурсы сосредоточены в устройстве. Это была парадигма, необходимая нам для наших исследований, но это была целая область, и никто из нас не понимал ее так хорошо, как хотелось бы.
Как бы сложно это ни было, мы понимали, что сложности неизбежны. В сравнении с этим дни массовой загрузки из Интернета казались беззаботными, а теперь мы столкнулись с перспективой сбора, возможно, самых чувствительных данных, какие только можно себе представить: моменты подлинной человеческой уязвимости, запечатленные с достаточной точностью, чтобы научить машины надежно их распознавать. И мы должны были сделать все это, будучи уверенными - абсолютно уверенными - в том, что наши испытуемые будут в безопасности и анонимности с самого первого шага в процессе, следуя высоким стандартам IRB, общей порядочности, которую, как я знал, мы все привносили в работу, и правовым основам, таким как HIPAA - Закон о переносимости и подотчетности медицинского страхования.
Поэтому команда продолжала расти. То, что начиналось с разнообразных инженеров, исследователей и экспертов в области политики здравоохранения, вскоре стало включать практикующих врачей, биоэтика и доктора юридических наук из Стэнфордской школы права. Наши технологические партнеры также стали более разнообразными, включая экспертов по сенсорам, кибербезопасности и, конечно же, пограничным вычислениям. Это было амбициозное видение, но благодаря сочетанию финансирования из моей собственной лаборатории и Исследовательского центра клинического совершенства Арни, стэнфордской организации, занимающейся повышением качества и доступности медицинской помощи, нам удалось его реализовать.
Граница оставалась открытой, и мы ответили лишь на малую часть вопросов, которые поднимали наши исследования. Но мы добивались прогресса. Самое главное, я впервые осознал, что рассматривать ИИ как самостоятельную науку - значит упустить его величайший потенциал. Наши исследования показывали, что при интеграции с другими областями и использовании других форм опыта возможности ИИ могут быть безграничными.
"Мама, пожалуйста".
Последняя операция моей матери завершилась благополучно, но на этот раз путь к выздоровлению будет особенно долгим. Важнейшим условием для этого был режим упражнений для легких, выполняемых путем дыхания несколько раз в день в портативное устройство, известное как спирометр с побуждением. Инфекции легких - обычное явление после только что перенесенной ею процедуры, потенциально смертельно опасное, а спирометр - простое и эффективное средство профилактики.
Для женщины, перенесшей несколько сердечных приступов, кровоизлияние в мозг, а теперь еще и операцию на открытом сердце, это должно было быть простой задачей. Но она отказалась. Она делала вид, что дышит в прибор, когда его вручал ей врач, но откладывала его в сторону, как только он уходил. И она повторяла эту шараду, когда ее проверяли медсестры. Я, конечно, все это видел, но, сколько ни умолял, не мог заставить ее сделать это.
Это просто не имело смысла. В течение нескольких дней мое беспокойство росло. Казалось, никакие слова, как бы тщательно они ни были сформулированы и как бы эмоционально ни были нагружены, не могли ее убедить. Она кивала, когда медсестры предупреждали ее, и притворялась послушной, когда врачи ругали ее. Но ее театральность не меняла реальности: в левом легком скапливалась жидкость, и ей предстояло пройти еще одну болезненную процедуру по ее удалению.
Наконец, после еще нескольких недель пребывания в отделении интенсивной терапии, где она восстанавливалась после второй, совершенно ненужной операции, испытание подошло к концу, и мы привезли ее домой. Измученные, мы уединились на заднем дворе, чтобы насладиться первым спокойным днем за целую вечность. Пока ее не было, мой отец не уделял должного внимания садоводству; с облегчением вернув ее, он возобновил свои занятия.
"Мама, мне нужно спросить тебя кое о чем".
Мне не хотелось портить безмятежность, но я просто не мог оставить это без внимания.
"Помните тот маленький приборчик, который врачи хотели, чтобы вы использовали? Спирометр?"
Удивительно, как много она могла передать, оставаясь совершенно неподвижной. Она явно не хотела говорить об этом.
"Мама, я просто пытаюсь понять. Пожалуйста, помоги мне".
Прошло еще несколько мгновений, прежде чем она ответила. "Я не очень помню", - в конце концов сказала она, по-прежнему не глядя на меня. "Я принимала довольно сильные лекарства. Все очень туманно".
Я знал, что это неправда, но не мог заставить ее объясниться. Я позволил вопросу затянуться и просто наслаждался моментом вместе с ней. Было солнечно, и гардении цвели.
Наконец она нарушила молчание.
"Знаешь, Фей-Фей, - тихо сказала она, - быть пациентом... это просто ужасно". Теперь она стояла лицом ко мне. "Это не только боль. Это потеря контроля. В той палате мне казалось, что мое тело и даже мой разум не принадлежат мне. Там были все эти незнакомые люди - врачи и медсестры, я знаю, но они чужие для меня, и это ожидание следовать каждому их приказу... Это стало просто невыносимо".
Я продолжал слушать.
"Даже у тебя были заказы для меня!"
Мы оба захихикали, хоть немного разрядив обстановку.
"Я знаю, что вы пытались помочь", - добавила она. "Я знаю, что вы все пытались. Я понимаю, что все это было важно для моего здоровья. Но наступил момент, когда я уже не могла справляться с требованиями".
Затем, после еще одного мгновения раздумий, она указала на него. "Мое достоинство исчезло. Исчезло. В такой момент..." Она как будто запнулась. Я уже собирался подтолкнуть ее к продолжению, когда она закончила мысль. "... даже ваше здоровье... просто не имеет значения".
Я многому научился за время существования этого проекта. Уроки раскрывались медленно и часто болезненно. Я по-другому взглянула на борьбу моей матери со своим здоровьем и прониклась новым сочувствием к сиделкам, на которых мы полагались в течение стольких лет. Я ужаснулась масштабам человеческой уязвимости в больницах и вдохновилась возможностью что-то с этим сделать. Но самый глубокий урок, который я усвоил, - это примат человеческого достоинства, которое не может учесть ни один набор данных и не может оптимизировать ни один алгоритм. Эта старая, знакомая беспорядочность, тянущаяся ко мне из-за обветренных морщин и усталых глаз человека, которого я знал лучше всех и о котором заботился больше всех.
Прошло более двух лет с тех пор, как моя мать направила мою карьеру по совершенно новому пути, просто спросив, чем ИИ может помочь людям. Взглянув на мою сферу деятельности ее глазами, я мгновенно расширил свою мотивацию за пределы любопытства, которое двигало мной все эти годы, как бы сильно оно ни было. Впервые я увидел в нем инструмент, с помощью которого можно творить добро и, возможно, даже уменьшить трудности, с которыми ежедневно сталкиваются такие семьи, как моя. Я впервые столкнулся с этикой искусственного интеллекта: для многих из нас эта идея только зарождалась, но быстро становилась неотвратимо реальной. И после карьеры, проведенной в пределах знакомой территории, я оказался в новом мире - настолько чужом, что без партнера я был бы беспомощен. Работа с Арни преподала мне два важных урока: величайшие успехи ИИ будут не только научными, но и гуманистическими, и их невозможно достичь без посторонней помощи.
Глава 11. Никто не контролирует
"Эй, это же "Фей-Фей", верно?"
Мужчина вежливо жестикулировал, когда я повернулась на звук его голоса.
"Я Дэйв, - сказал он, протягивая мне руку для рукопожатия. "Я слышал вас на днях в каком-то подкасте. Забыл, в каком. Знаете, моя фирма говорит об искусственном интеллекте без умолку, - продолжил он. "Только за последние несколько месяцев мы закрыли четыре раунда А, и все в этой области".
Я улыбнулся, но не был уверен, как еще реагировать. На дворе был 2014 год, и жаргон венчурного капитала мог заставить меня почувствовать себя аутсайдером в своей собственной области.
"Эй, вы знакомы с Джеффом?" Он повернулся, чтобы помахать рукой другому мужчине в другом конце комнаты, одетому, похоже, в точно такие же джинсы и флисовый пуловер.
"Джефф, подожди секунду! Я хочу познакомить тебя кое с кем! Джефф - вице-президент по разработке продукции в..."
"Итак, прошу внимания, мы можем начинать", - милостиво прервал новый голос с другого конца комнаты. "Я хочу поблагодарить всех за то, что пришли сегодня. Дошкольное образование - это большой шаг, и в этом году у нас запланировано много интересного для ваших детей".
"Поговорим позже!" - прошептал мужчина, устраиваясь на миниатюрном деревянном стульчике рядом с клеткой хомяка.
Кем бы мы, академики, ни считали ИИ и чем бы он ни стал, одно было неоспоримо: мы больше не можем его контролировать. Более десяти лет это была личная одержимость - слой мыслей, который незаметно накладывался на мое мировоззрение. Однако к середине 2010-х годов это стало достоянием общественности. Билборды вдоль шоссе 101 возвещали о наборе сотрудников в стартапы, занимающиеся разработкой искусственного интеллекта. Об этом писали журналы в приемной моего дантиста. Я слышал обрывки разговоров по автомобильному радио, когда переключал станции. И, очевидно, это была горячая тема на родительских собраниях в детских садах.
Мир становился сюрреалистичным. Мы с коллегами посвятили свою карьеру изучению науки об искусственном интеллекте, но внезапно столкнулись с чем-то похожим - у нас не было подходящего слова - на феномен ИИ. При всех загадках, которые таила в себе эта технология, ее внезапно растущее взаимодействие с промышленными предприятиями и правительствами, журналистами и комментаторами и даже широкой общественностью было не менее сложным. После десятилетий, проведенных in vitro, ИИ теперь был in vivo. Он был неугомонным, голодным и жаждущим исследований. И хотя я не решаюсь слишком явно уподоблять его живому организму (история нашей области изобилует попытками антропоморфизации, которые скорее вводят в заблуждение, чем помогают понять), он, несомненно, превратился в нечто новое.
Менее чем за год до этого новость о том, что Google наступает на пятки моей работе с Андреем, была шокирующей. Теперь же это казалось причудой. Просто стало очевидным, что университетские лаборатории, некогда бывшие альфой и омегой исследований в области ИИ, были не единственными учреждениями, продвигавшимися вперед. Мы делили переполненный ландшафт с такими технологическими гигантами, как Google, Microsoft и Facebook, стартапами по всему миру, прожорливой сетью венчурных капиталистов и даже разработчиками программного обеспечения в сообществе open-source, делились ли они кодом на платформах вроде GitHub или обсуждали последние разработки на форумах вроде Reddit.
Им было о чем поговорить.
В 2015 году Цзя и Ольга опубликовали ретроспективу результатов конкурса, в том числе результаты исследования, проведенного Андреем, который оценил человеческую ошибку при маркировке тысячи изображений примерно в 5,1 %. Хотя Андреем двигало простое любопытство, его выводы придали событию новый импульс: внезапно алгоритмы стали соревноваться не только друг с другом, но и с людьми. Когда в 2014 году GoogLeNet, нейросетевой классификатор Google, достиг рекордно низкого уровня ошибок - всего 6,67 %, - мы, люди, оказались в тревожной близости от того, чтобы потерять место на вершине таблицы лидеров.
Но хотя AlexNet и GoogLeNet стали настоящим скачком вперед для компьютерного зрения, наше понимание их потенциала было далеко не полным. Например, мы были уверены, что глубина сети - один из определяющих секретов их производительности, а доступность графических процессоров означала, что у нас наконец-то появилась возможность сделать их больше, чем когда-либо прежде. Однако простой акт добавления новых слоев не стал панацеей - сначала более глубокие сети демонстрировали все более высокие показатели точности, но вскоре достигли точки убывающей отдачи. По мере того как наши амбиции заставляли нас строить все больше и больше, мы непреднамеренно превращали нейронные сети в лабиринты, их чрезмерное наслоение искажало сигнал на пути от одного конца сети к другому, останавливая процесс обучения и делая систему бесполезной.
Было ясно, что грандиозные высоты, к которым мы стремились, не будут достигнуты легко, сколько бы кремния мы ни бросили на решение проблемы. И это означало, что мощь таких наборов данных, как ImageNet, даже сейчас не используется в полной мере. Наши сети просто не могли поглотить их целиком. Статус-кво нуждался в эволюции - не только в масштабе, но и в инновациях - именно то, на что, как я надеялся, вдохновит ImageNet Challenge.
Как и положено, эта инновация появилась позже, в 2015 году, когда Deep Residual Network, представленная молодым исследователем из Microsoft по имени Кайминг Хе, снова изменила игру. Прозванная для краткости "ResNet", она была огромной - 152 слоя, но использовала архитектурный поворот, благодаря которому некоторые из этих слоев можно было обойти на этапе обучения, позволяя различным изображениям направлять свое влияние на меньшие субрегионы сети.
Хотя полностью обученная система в конечном итоге будет использовать всю свою глубину, ни один обучающий пример не должен был охватывать всю ее глубину. В результате мы получили лучшее из двух миров: увеличение количества слоев, необходимое для повышения производительности и поглощения большего объема данных - большего объема ImageNet, чем кому-либо удавалось задействовать до сих пор, - и простота, необходимая для свободного прохождения сигналов без ухудшения качества. Это был хрестоматийный пример изобретательности, которая двигала нашей областью в ее лучшие моменты.
Однако дизайн ResNet был лишь половиной истории. Она оказалась гораздо эффективнее, чем предполагали ее авторы, и показала настолько поразительные результаты, что об этом написали в таких популярных изданиях, как The New York Times. Неудивительно, что мир обратил на это внимание: Коэффициент ошибок ResNet в 4,5 % значительно превзошел оценку Андреем человеческой точности. Проще говоря, задача визуальной категоризации была решена: машины обошли своих создателей в задаче, которая еще несколько лет назад казалась практически невыполнимой. Это была захватывающая дух веха, но вскоре мы поняли, что она станет лишь первой из многих.
Вы следите за AlphaGo?
Есть идеи, кто победит
Стоит ли мне делать ставки?
Я только вышла из больницы после рождения второго ребенка, как мне стали приходить сообщения. Если что-то и могло оградить меня от мира хотя бы на неделю или две, то это должно было быть именно это. Не повезло, - весело напомнил мне жужжащий телефон.
К началу 2016 года внимание СМИ было приковано к лондонской компании DeepMind, которая готовилась к матчу между гроссмейстером го Ли Седолем и, конечно же, машиной. До этого момента компания была в основном малоизвестной технологической историей (и даже моя осведомленность о ней была лишь беглой), но теперь казалось, что она на пути к тому, чтобы стать известной всем. За год до этого Google начал активную деятельность по приобретению ИИ-стартапов, причем DeepMind стала самой дорогой из покупок - более полумиллиарда долларов. Но еще более запоминающейся, чем ее ценник, была ее миссия. "Они утверждают, что работают над AGI, - вспоминаю, как один коллега сказал мне об этом с усталым смешком академика.
Я сочувствовал. "AGI" - это сокращение от "искусственный общий интеллект", форма ИИ, настолько сложная и гибкая, что вместо выполнения узких задач, таких как классификация изображений или перевод текста с одного языка на другой, она может воспроизводить все когнитивные способности человека, от аналитических до творческих. Я не могу точно определить, когда этот термин вошел в лексикон, но я точно никогда не слышал, чтобы его использовали на факультете информатики. В конце концов, такой "общий" интеллект был целью ИИ с момента его зарождения; тот факт, что нам еще предстоит пройти такой долгий путь, не означал, что мы ставили перед собой более низкие цели. Для ушей таких исследователей, как мы, новый термин звучал несколько излишне. Но он был запоминающимся, и для сторонних наблюдателей были понятны конечные амбиции нашей области. И это позиционировало DeepMind как необычайно смелого игрока в и без того конкурентной экосистеме.
Меня засыпали вопросами студенты, друзья и даже случайные знакомые, и все они интересовались, есть ли у меня какие-нибудь прогнозы. На самом деле нет, но я не смог удержаться и спросил об этом другого профессора ИИ, когда он зашел к нам со свежей бутылочкой молочной смеси.
"Эх, я, наверное, могу пойти по любому пути", - сказал Сильвио. "Дип Блю сделал это с шахматами двадцать лет назад". Он, похоже, занялся мысленной арифметикой. "Ну, девятнадцать, если быть точным".
Ботаники есть ботаники.
"В любом случае, - продолжил он. "Я знаю, что Го намного сложнее шахмат, но это все равно настольная игра. Какой бы сложной она ни была, она проста. По крайней мере, с математической точки зрения".
Поняв, что перешел на профессорский тон, который мы оба пытались, но часто не получалось, проверить за дверью, он ухмыльнулся, осторожно ставя бутылку в подогреватель. Мы почти одновременно произнесли то, что последовало дальше. "В отличие от этого!"
Он был прав. При всей модной болтовне о моделировании комбинаторно непостижимой стратегической игры, такая простая задача, как приготовить бутылочку с детской смесью и поставить ее в подогреватель, все еще оставалась святым Граалем робототехника - и далеко не решенной проблемой за пределами жестко контролируемых лабораторных условий.
Действительно, компьютер официально превзошел шахматного гроссмейстера-человека в печально известном матче 1997 года между Гарри Каспаровым и суперкомпьютером Deep Blue компании IBM. Но го - не просто более сложная игра, чем шахматы. По правде говоря, ее правила порождают настолько обширное пространство возможностей, что сетка клеток доски размером девятнадцать на девятнадцать может быть выстроена в конфигурации 10 на 360 - число настолько гигантское, что оно не просто превышает количество частиц во Вселенной, но и на много-много порядков больше. Люди эффективно играют в эту игру, развивая интуицию в течение всей жизни, сокращая функционально бесконечное меню вариантов на каждом шагу до чего-то управляемого. Но даже передовому ИИ не хватает когнитивной глубины, чтобы повторить эту способность.
Тем не менее, у нас были основания для несерьезного оптимизма. Хотя объем вычислений, необходимых для поиска оптимального хода в го, действительно огромен, в игре все же есть что-то принципиально аккуратное. Она подчиняется конечному набору правил, и победитель - камни той стороны, которая претендует на наибольшую территорию на доске, - определяется четко и объективно. По меркам "лунных выстрелов" го была одной из самых простых. Но, по правде говоря, это все равно был лунный выстрел.
"Но даже если он победит, - добавил Сильвио, - пройдет немало времени, прежде чем он станет готовить лазанью лучше, чем люди".
Одним ответом он представил современный ИИ в перспективе и одновременно заставил меня проголодаться.
AlphaGo действительно победил, и мир сошел с ума. Внимание мировых СМИ было приковано к этому событию, особенно в Азии, где оно вызвало абсолютный ажиотаж. Для меня же самым большим показателем стало личное.
"飞飞，我的老同学们问我你知道AI下围棋是怎么回事吗？"- "Фэй-Фэй, мои друзья спрашивают меня: ты знаешь, что происходит с ИИ в игре Го?" - гласило следующее из бесконечных сообщений в WeChat, которые мой отец стал пересылать от друзей за границей. "他们听说我女儿是AI教授，都在问我呢！"- "Они слышали, что моя дочь - профессор ИИ, поэтому они все спрашивают меня об этом!". Заголовки - это одно, но когда сеть китайских бабушек и дедушек моих родителей стала частью разговора, это был признак того, что мир действительно меняется.
Это было время переломных моментов, но даже самые драматические прорывы были нам знакомы, поскольку являлись выражением технологий, которым мы посвятили свою жизнь. Такие истории, как ResNet и AlphaGo, вдохновляли на разговоры и дебаты и побуждали нас идти еще дальше в наших собственных исследованиях. Даже я не смог удержаться от использования любимого термина Кремниевой долины, поскольку осознал, что новая эра ИИ - это не просто явление: это, как говорится, "срыв".
Маленький красный диванчик в моем кабинете, где зародилось множество проектов, определивших репутацию нашей лаборатории, становился местом, где я регулярно умолял молодых исследователей оставить в своих исследованиях место для основополагающих текстов, на которых строилась наша наука. Я заметил, сначала с досадой, а потом и с беспокойством, как постоянно ими пренебрегают, когда все ускоряющиеся достижения современности привлекают внимание к более актуальным источникам информации.
"Ребята, я вас умоляю - пожалуйста, не скачивайте каждый день последние препринты с arXiv. Прочитайте книгу Рассела и Норвига. Прочитайте Минского, Маккарти и Винограда. Читайте Хартли и Зиссермана. Читайте Палмера. Читайте их благодаря их возрасту, а не вопреки ему. Это вечные вещи. Это важно".
arXiv (произносится как "архив") - это онлайновое хранилище научных статей в таких областях, как физика и инженерия, которые еще не опубликованы, но доступны любопытствующим в ранней, неотредактированной форме, известной как "препринт". Этот ресурс был неотъемлемой частью университетской культуры на протяжении десятилетий, но в последние годы он стал незаменимым помощником для того, чтобы оставаться в курсе событий в области, которая развивалась так быстро, что казалось, что все меняется с каждой неделей, а иногда и за одну ночь. Если ждать несколько месяцев, пока пройдет процесс рецензирования, было слишком накладно, то стоит ли удивляться, что учебники, написанные несколько лет назад, а то и целые поколения назад, уходят на второй план?
Это было только начало отвлекающих факторов, которые боролись за внимание моих студентов. В то время как технологические гиганты охотились за собственными командами специалистов по искусственному интеллекту, обещая шестизначные, а иногда и более, стартовые зарплаты, а также щедрые пакеты акций. Один за другим пионеры машинного обучения покидали Стэнфорд, а к середине десятилетия в меню появились даже постдоки. В одном особенно дерзком эпизоде Uber переманила рекордные сорок робототехников из Университета Карнеги-Меллона - практически уничтожив факультет в процессе - в надежде запустить собственный самоуправляемый автомобиль. Мне и моим коллегам было достаточно тяжело наблюдать за этим. Но для моих студентов, молодых, жаждущих и все еще развивающих свое собственное чувство идентичности, это, казалось, в корне искажало их представление о том, для чего нужно образование. В конце концов, эта тенденция достигла своего пика - во всяком случае, для меня - с особенно личным сюрпризом.
"Ты действительно отказываешься от них? Андрей, это одна из лучших школ в мире!"
"Я знаю. Но я не могу это пропустить. В этом есть что-то особенное".
Андрей защитил докторскую диссертацию и отправился на самый, наверное, плодородный рынок труда в истории ИИ, даже для начинающего профессора. Но, несмотря на предложение факультета из Принстона - , за которое любой из наших сверстников был бы готов покончить с карьерой, - он решил покинуть академические круги, чтобы присоединиться к частной исследовательской лаборатории, о которой никто никогда не слышал.
OpenAI - детище магнатов Кремниевой долины Сэма Альтмана, Элона Маска и генерального директора LinkedIn Рида Хоффмана, созданное с поразительными первоначальными инвестициями в миллиард долларов. Это было свидетельством того, насколько серьезно Кремниевая долина отнеслась к внезапному росту ИИ и как стремились ее светила закрепиться в ней. Андрею предстояло присоединиться к основной команде инженеров.
Вскоре после запуска OpenAI я столкнулся с несколькими его основателями на местной встрече. Один из них поднял бокал и произнес тост, который находился на грани между приветствием и предупреждением: "Каждый, кто занимается исследованиями в области ИИ, должен серьезно задуматься о своей роли в академической среде в будущем". Тост, произнесенный без малейшего намека на смех, был ледяным в своей ясности: будущее ИИ будет написано теми, у кого есть корпоративные ресурсы. У меня был соблазн насмехаться, к чему меня приучили годы работы в академических кругах. Но я не стал этого делать. Честно говоря, я даже не был уверен, что не согласен.
К чему все это приведет, можно было только догадываться. Наша область пережила больше взлетов и падений, чем большинство других; термин "зима ИИ" свидетельствует о ее богатой истории больших ожиданий и фальстартов. Но сейчас все было иначе. По мере того как анализ все большего числа экспертов обретал форму, все большее признание в технологической, финансовой и других сферах получал термин: "Четвертая промышленная революция". Даже если принять во внимание обычную гиперболизацию, которой сопровождаются подобные фразы, он звучал достаточно правдиво, и лица, принимающие решения, принимали его близко к сердцу. Движимые искренним энтузиазмом, давлением извне или каким-то сочетанием того и другого, руководители Кремниевой долины делали более быстрые, смелые и, в некоторых случаях, более безрассудные шаги, чем когда-либо. Нам всем предстояло узнать, к чему приведет эта философия.
"Обезьяна", ради всего святого.
Это был ярлык, автоматически сгенерированный сервисом размещения изображений Flickr компании Yahoo в мае 2015 года для портрета Уильяма, пятидесятишестилетнего чернокожего мужчины , запечатленного в монохроме. Реакция была быстрой и вызвала заслуженный гнев, и это был лишь первый промах в череде ошибок новой технологии. В ходе запущенного проекта Flickr также пометил фотографию ворот в концлагере Дахау "спортзалом для джунглей" и снова применил слово "обезьяна" к белой женщине с цветной пудрой на лице. И дело не только в Yahoo: в июне Google столкнулся с аналогичным спором, когда его сервис Google Photos неправильно обозначил пару чернокожих подростков как "горилл". За считанные недели нехитрая история успеха классификации изображений стала гораздо сложнее.
Даже тем, кто не работает в соответствующих компаниях, трудно было не почувствовать себя виноватым. То, что эти казусы не были злонамеренными, утешало слабо, поскольку проблема, которую они выявили, была, если можно так выразиться, еще более тревожной: последствия недостаточно разнообразных наборов данных, включая ImageNet, усугубленные плохо проверенными алгоритмами и сомнительным принятием решений. Когда интернет представляет картину повседневной жизни преимущественно белых, западных и часто мужских людей, мы остаемся с технологией, которая пытается понять всех остальных.
Это был неизбежный результат того, что журналист и комментатор Джек Кларк назвал проблемой ИИ "Море чуваков": отсутствие представительства в технологической отрасли привело к непреднамеренной предвзятости алгоритмов, которые плохо работают с небелыми и немужскими пользователями. Статья Кларка, опубликованная в Bloomberg в 2016 году, стала первым вкладом в растущий диалог, обеспокоенный тем, что потенциал ИИ делать хорошие вещи - поддерживать инвалидов, отслеживать вырубку лесов и защищать человеческую жизнь любым новым способом - сопровождается таким же потенциалом делать плохие вещи.
Я вспомнил годы, которые мы потратили на сборку ImageNet, и то, что даже в самых творческих и импровизационных ситуациях мы были в значительной степени невежественны по отношению к подобным вопросам. За десять лет до этого взрыв контента, организованный Googles и Wikipedias мира, казалось, предлагал окно в человеческую жизнь, как она есть на самом деле, в отличие от провинциальных проблесков, которые можно найти в старых средствах массовой информации, таких как телевизионные сети и газеты. И в каком-то смысле, конечно, так оно и было. Но какими бы яркими они ни казались и какими бы восторженными ни были наши ожидания, картина все равно была далеко не полной.
Эта проблема давно назрела, но диалог не мог успокоить моего внутреннего инженера. Хотя однобокие наборы данных явно были большой частью проблемы, существовало бесчисленное множество других факторов, заслуживающих нашего внимания. Что насчет моделей? Не скрываются ли в архитектуре алгоритмов, отвыкших от всех этих данных, необнаруженные слабые места? Как насчет методов обучения, облегчающих процесс тренировки? Вопросов было больше, чем ответов, и это соотношение, похоже, становилось все более перекошенным.
Эти вопросы не давали покоя и Ольге. Будучи двумя из относительно немногих женщин в подавляющем большинстве мужских областей, мы много общались в течение многих лет, сравнивая обескураживающе похожие заметки о том, как быть женщиной в ИИ. Однако к середине десятилетия ей надоело, и она решила либо что-то с этим сделать, либо уйти из академии. Она выбрала первое, и мы решили сделать это вместе.
Понимая, что проблемы представительства обычно начинаются за несколько лет до того, как они осознаются, мы открыли SAIL для специально отобранного класса девочек из девятых и десятых классов. Последовавший за этим двухнедельный краш-курс по ИИ, несмотря на свою интенсивность, продемонстрировал всем присутствующим, что требуется на удивление мало, чтобы убедить исторически исключенных людей в том, что они тоже принадлежат к этой группе. Идея оказалась настолько популярной, что превратилась в национальную некоммерческую организацию, распространившуюся на кампусы по всей Северной Америке и расширившую свою миссию. Вскоре мы стали предлагать подобные курсы другим маргинализированным группам, включая цветных и экономически неблагополучных студентов.
Всего через несколько лет инициатива получила официальное название AI4ALL и даже привлекла определенный капитал: в финансировании приняли участие Pivotal Ventures Мелинды Френч Гейтс и основатель Nvidia Дженсен Хуанг. Это был маленький шаг на пути, на который , вероятно, уйдет несколько поколений, но это было начало. И это было желанное, пусть и скромное, успокоение, когда мы наблюдали за тем, как индустрия гонится за будущим этой технологии с гораздо большим энтузиазмом, чем за самоанализом.
Однако наблюдение за тем, как такие компании, как Yahoo и Google, получают мучительные уроки в режиме реального времени, в то время как весь мир наблюдает и осуждает их, напомнило нам, что недостаточно просто инвестировать в следующее поколение и надеяться на лучшее. Ольга, получившая предложение стать профессором в Принстоне и принявшая его, занялась расширением программы исследований своей новой лаборатории, перейдя от механики машинного восприятия к более широкому вопросу справедливости в вычислениях, включая особый акцент на "дебиасинге": формальной, математически строгой попытке количественно оценить и нейтрализовать предвзятость, скрывающуюся в наших данных. С такими людьми, как Ольга, которые предлагают такие социально сознательные идеи, моя надежда на будущее начала расти.
Я всем сердцем верил в ценность этой технологии, начиная с ее потенциала пролить новый свет на тайны интеллекта и заканчивая реальной пользой, которую я видел в работе с Арни в больницах. Но цена даже минутной самоуверенности стремительно росла. Хуже того, эту цену заплатят другие, вероятно, самые уязвимые из нас. ИИ вышел из лаборатории и в значительной степени вышел из-под нашего контроля; хотя вихрь новых идей, новых лиц и новых институтов был бодрящим, было так же много новых опасений. Даже обещание коммерческих инвестиций в эту сферу, казавшееся находкой для таких исследователей, как мы, наводняло все вокруг с такой силой, что это больше походило на дерзость, зловещую и чреватую, чем на удачу.
Слова продолжали терпеть неудачу. "Феномен" был слишком пассивным. "Разрушение" - слишком нагло. "Революция" - слишком самодовольно. Современный ИИ представал перед нами как головоломка, кусочки которой имели острые края. Тем не менее, как ни тревожно было это осознавать, растущее чувство опасности было именно тем, что ученые должны ценить. Оно разжигало во мне другую форму любопытства, некомфортную, но убедительную. Мне просто нужен был способ увидеть это вблизи.
"Пока результаты обнадеживают. В наших тестах поиск нейронной архитектуры позволил создать классификаторы, обученные на ImageNet, которые превзошли свои человеческие аналоги - причем все самостоятельно".
Шел 2018 год, и я сидел за дальним концом длинного конференц-стола в Google Brain, одной из самых известных исследовательских организаций компании в области ИИ, расположенной в самом сердце штаб-квартиры - Googleplex в Маунтин-Вью, штат Калифорния. Речь шла об особенно захватывающей разработке, которая уже несколько месяцев вызывала шум по всему кампусу: "поиск нейронной архитектуры", попытка автоматизировать оптимизацию архитектуры нейронной сети.
Поведение таких моделей определяется целым рядом параметров, определяющих компромисс между скоростью и точностью, памятью и эффективностью, а также другими аспектами. Настроить один или два параметра по отдельности достаточно просто, но найти способ сбалансировать все эти параметры - задача, которая часто не под силу человеку, и даже эксперты с трудом справляются с тем, чтобы настроить все как надо. Удобство, которое обеспечит автоматизация, - цель, безусловно, достойная, и, кроме того, она может сделать ИИ более доступным для растущего сообщества нетехнических пользователей, которые смогут использовать его для построения собственных моделей без руководства экспертов. Кроме того, было что-то поэтическое в том, что модели машинного обучения разрабатывают модели машинного обучения и быстро становятся лучше нас.
Но за всю эту мощь приходилось платить. Обучение даже одной модели все еще было дорогостоящим для всех лабораторий и компаний, кроме самых финансируемых, а поиск нейронной архитектуры предполагал обучение тысяч моделей. Это была впечатляющая инновация, но очень дорогая в вычислительном плане. Этот вопрос стал одним из основных предметов обсуждения на встрече.
"На каком оборудовании это работает?" - спросил один из исследователей.
"В любой момент времени мы тестируем сто различных конфигураций, каждая из которых обучает восемь моделей с немного отличающимися характеристиками . В общей сложности одновременно обучается восемьсот моделей, для каждой из которых выделяется свой графический процессор".
"Итак, мы рассматриваем около..."
"Восемьсот, да".
Восемьсот графических процессоров. Это было головокружительное увеличение, учитывая, что в 2012 году AlexNet потребовалось всего два, чтобы изменить мир. И дальше цифры становились все более внушительными. Если вспомнить бюджет моей лаборатории, что самые мощные GPU Nvidia стоят около 1000 долларов (что объясняло, почему у нас самих их было едва ли больше дюжины), то минимальные расходы на подобные исследования теперь составляли почти миллион долларов. Конечно, это не считая времени и персонала, необходимых для объединения в сеть такого количества высокопроизводительных процессоров и поддержания приемлемого температурного режима при круглосуточном кипении кремния. Не учитывается и местоположение. С точки зрения физического пространства и астрономического энергопотребления такая сеть точно не годится для среднего гаража или спальни. Даже университетские лаборатории, подобные моей, с трудом смогли бы создать нечто подобное. Я откинулся на спинку стула и оглядел комнату, гадая, находит ли кто-нибудь еще это столь же огорчительным, как я.
В 2016 году мне предстоял двадцатиодномесячный академический отпуск, и мой почтовый ящик был завален сообщениями об ухаживаниях от таких компаний, как Nvidia, Uber и Google. Я сохранил хорошо отточенный инстинкт отвергать их сразу, но все чаще ловил себя на том, что сначала задерживаюсь на мгновение. Возможно, в этом больше смысла, чем раньше, подумал я со вздохом. Я имею в виду, совсем немного.
Я должен был признать, что идея работы в частном секторе уже не казалась мне такой чуждой, как раньше. Коллеги, которых я не мог сосчитать, сами перешли на эту работу, и даже мои студенты делали перерывы в учебе для высокооплачиваемой работы в технологических фирмах по всему миру - и не всегда возвращались обратно. Теперь, когда многое меняется так быстро, мне пришлось задуматься, не изжила ли себя моя неприязнь к тому, чтобы делать все как раньше, . Я хотел увидеть, как выглядит современный ИИ за пределами Стэнфорда и страниц научных журналов. Возможно, это был шанс сделать именно это, по крайней мере на некоторое время.
Поразмыслив, я решил занять должность главного научного сотрудника по искусственному интеллекту в Google Cloud. Несмотря на то что Google была давно известной компанией, ее недавно сформированное подразделение облачных вычислений существовало всего год или около того, и мне представился шанс помочь построить что-то с нуля. Кроме того, я была знакома с недавно назначенным генеральным директором компании Дайаной Грин - одной из немногих женщин, покоривших Кремниевую долину в качестве соучредителя гиганта в области виртуализации VMware, - и рассчитывала работать вместе с ней в отрасли с таким перекошенным гендерным балансом.
Это не было похоже на подозрительно позолоченную должность на Уолл-стрит, которую мне предложили, когда я был студентом, или на быстрое место в McKinsey, над которым я мучился в Калтехе. Я больше не мог притворяться, что работа в частном секторе - это циничная взятка за отказ от лаборатории. В эти дни это было приглашение возглавить еще более крупную лабораторию. Возможности, превосходящие все, что я когда-либо себе представлял. Высокопроизводительные вычисления любого масштаба. Команды докторов наук на порядки больше, чем те, что я мог собрать в Стэнфорде. И, что самое удивительное, доступ к данным в таких объемах, о которых я и не мечтал. Конечно, моя работа будет определяться дорожной картой продуктов компании, по крайней мере косвенно, но эти продукты всегда были ниже фундаментальных исследований, которые делали их возможными.
Самое главное - Google Cloud означало, что я увижу не один пример применения искусственного интеллекта, а тысячи. Поскольку облачные сервисы нашли свое место практически во всех отраслях, которые только можно себе представить, такие поставщики, как Google, стали присутствовать во всех из них. Это был шанс увидеть, где используется искусственный интеллект и данные, на основе которых он работает, - в производстве, сельском хозяйстве, страховании, транспорте и логистике, розничной торговле, финансовых услугах и даже в правительстве. Это был уровень масштаба и разнообразия, превосходящий все, что может предложить университет, и все это одновременно.
Потребовалось некоторое время, чтобы обговорить детали, тем более что я не планировал полностью покидать Стэнфорд даже на время академического отпуска. Я продолжал бы проводить один день в неделю в кампусе, что позволило бы мне быть в курсе дел лаборатории и встречаться со студентами. Логистика, безусловно, будет сложной задачей. Но я уже принял решение.
Ничто из того, что я видел за все годы учебы в университете, не подготовило меня к тому, что ждало меня за кулисами Google Cloud. Технологическая индустрия не просто соответствовала своей репутации богатства, власти и амбиций, но и значительно превосходила ее. Все, что я видел, было больше, быстрее, изящнее и сложнее, чем то, к чему я привык.
Одно только изобилие еды поражало воображение. В комнатах отдыха было больше закусок, напитков и профессионального оборудования для приготовления эспрессо, чем в Стэнфорде или Принстоне, а практически в каждом здании Google такая комната была на каждом этаже. И все это еще до того, как я попал в кафетерии.
Далее последовали технологии. После стольких лет, проведенных в нервотрепке из-за нестабильных проекторов и неудачных продуктов для видеоконференций 2000-х годов, совещания в Google были похожи на что-то из научной фантастики. Современная система телеприсутствия была встроена в каждую комнату, от залов заседаний, рассчитанных на пятьдесят человек, до кабинок размером со шкаф для одного, и все активировалось одним нажатием на сенсорный экран.
А еще был талант - просто поразительная глубина таланта. Я не мог не покраснеть, вспоминая два изнурительных года, которые ушли на то, чтобы привлечь трех коллег для помощи в создании окружающего интеллекта для больниц. Здесь же в первый день меня ждала команда из пятнадцати человек, готовая к работе. И это было только начало - всего за восемнадцать месяцев мы выросли в двадцать раз. Доктора наук с блестящими дипломами, казалось, были повсюду, и это укрепляло ощущение, что все возможно. Каким бы ни было будущее ИИ, Google Cloud стал для меня окном в мир, который мчался к нему так быстро, как только мог.
Мои пятницы в Стэнфорде только подчеркивали это сравнение, поскольку слух о моей новой должности распространился, и запросы на стажировку стали ежедневным явлением. В какой-то степени это было понятно, поскольку мои студенты (и иногда профессора) просто делали все возможное, чтобы наладить связи. Однако меня беспокоило то, что все без исключения разговоры на эту тему заканчивались одним и тем же: что наиболее интересные для них исследования невозможны вне частной лаборатории. Даже в таком месте, как Стэнфорд, бюджеты просто не были достаточно большими. Часто они даже не были близки к этому. Корпоративные исследования были не просто более прибыльным вариантом, но и все чаще единственным.
И наконец, были данные - товар, на котором основывался весь бренд Google. ImageNet стал моим первым взглядом на потенциал данных в достаточно большом масштабе, и почти все мои исследования с тех пор строились на этой идее. Десятилетия моделей автомобилей с Джоном, кипы фотографий в паре с описаниями с Андреем, целая страна из изображений Street View и записей Бюро переписи населения с Тимнитом - объемы данных продолжали расти, а вместе с ними росли и возможности ИИ. Теперь меня окружало не только неописуемое изобилие, но и категории, о которых я раньше даже не подозревал: данные от сельскохозяйственных предприятий, стремящихся лучше понять растения и почву, данные от клиентов из медиаиндустрии, желающих упорядочить свои библиотеки контента, данные от производителей, работающих над сокращением дефектов продукции, и многое другое.
По мере того как тянулись месяцы, я ходил туда-сюда, балансируя между двумя учреждениями, которые лучше всего подходят для того, чтобы внести свой вклад в будущее ИИ. Оба были полны талантов, творчества и видения. Оба имели глубокие корни в истории науки и техники. К ним даже можно было добраться по одной и той же автостраде, расположенной всего в нескольких выездах на 101-е шоссе. Но только у одной из них, похоже, хватало ресурсов для адаптации, поскольку барьеры на пути к успеху росли, как гора, возвышающаяся над горизонтом, а ее пик был намного выше облаков.
Мои мысли постоянно возвращались к тем восьмистам графическим процессорам, пробивающим себе дорогу через вычислительную нагрузку, которую профессор и ее студенты даже не могли себе представить. Так много транзисторов. Столько тепла. Столько денег. Слово "головоломка" не передавало того ужаса, который я начинал испытывать.
ИИ становился привилегией. Исключительно эксклюзивной.
Еще со времен ImageNet было ясно, что масштаб важен, но в последние годы это понятие приобрело почти религиозное значение. Средства массовой информации были перенасыщены стоковыми фотографиями серверных помещений размером с городской квартал и бесконечными разговорами о "больших данных", укрепляя идею масштаба как своего рода магического катализатора, призрака в машине, который отделял старую эру ИИ от бездыханного, фантастического будущего. И хотя анализ мог стать немного упрощенным, он не был ошибочным. Никто не мог отрицать, что нейронные сети действительно процветали в эпоху изобилия: ошеломляющие объемы данных, массивные многоуровневые архитектуры и акры взаимосвязанного кремния действительно привели к историческим изменениям.
Что это означало для науки? Что это говорит о наших усилиях как мыслителей, если секрет нашей работы может быть сведен к чему-то столь голому, количественному? К тому, что в конечном итоге кажется грубой силой? Если идеи, которые, казалось бы, проваливались при слишком малом количестве слоев, или слишком малом количестве обучающих примеров, или слишком малом количестве GPU, внезапно оживали, когда их количество просто достаточно увеличивалось, какие уроки мы должны были извлечь о внутренней работе наших алгоритмов? Все чаще и чаще мы обнаруживали, что наблюдаем за ИИ эмпирически, как будто он возникает сам по себе. Как будто ИИ - это нечто, что нужно сначала определить, а потом понять, а не разрабатывать на основе первых принципов.
Характер наших отношений с искусственным интеллектом менялся, и это было интригующей перспективой для ученого. Но с моего нового места работы в Google Cloud, откуда с высоты птичьего полета открывается вид на мир, все больше зависящий от технологий на всех уровнях, сидеть сложа руки и удивляться тому, что все это происходит, было роскошью, которую мы не могли себе позволить. Все, что могло делать это новое поколение ИИ - хорошее или плохое, ожидаемое или иное, - было осложнено отсутствием прозрачности, присущей его конструкции. Тайна была вплетена в саму структуру нейронной сети - некоего колоссального множества крошечных, тонко взвешенных единиц принятия решений, бессмысленных по отдельности, ошеломляюще мощных при организации в самых больших масштабах и, таким образом, практически не поддающихся человеческому пониманию. Хотя мы могли говорить о них в некотором теоретическом, отстраненном смысле - что они могут делать, какие данные им нужны для этого и каков общий диапазон их характеристик после обучения, - что именно они делают внутри, от одного обращения к другому, было совершенно непрозрачно.
Особенно тревожным следствием этого факта стало появление угрозы, известной как "атаки противника", при которых исходные данные подготавливаются с единственной целью - запутать алгоритм машинного обучения, чтобы добиться неинтуитивных и даже разрушительных целей. Например, фотография, на которой, казалось бы, изображено нечто однозначное - жираф на фоне голубого неба, - может быть изменена с помощью тонких колебаний цветов отдельных пикселей, которые, хотя и незаметны для человека, вызовут каскад сбоев в нейронной сети. При правильной настройке результат может превратить правильную классификацию, например "жираф", в дико неправильную, например "книжная полка" или "карманные часы", при этом исходное изображение останется неизменным. Но если над зрелищем, когда передовые технологии спотыкаются о фотографии дикой природы, можно только хихикать, то атака противника, призванная обмануть самодвижущийся автомобиль и заставить его неправильно классифицировать знак "Стоп", не говоря уже о ребенке на пешеходном переходе, вряд ли покажется смешной.
Конечно, не исключено, что в этом может помочь более глубокая инженерия. Новое, обнадеживающее направление исследований, известное как "объяснимый ИИ", или просто "объяснимость", стремилось свести почти магические рассуждения нейронных сетей к форме, которую человек мог бы тщательно изучить и понять. Но это направление находилось в зачаточном состоянии, и не было никакой уверенности в том, что оно когда-нибудь достигнет тех высот, на которые рассчитывали его сторонники. Тем временем модели, которые она должна была осветить, распространялись по всему миру.
Даже полностью объяснимый ИИ будет лишь первым шагом; встраивания в уравнение безопасности и прозрачности после факта, каким бы изощренным оно ни было, будет недостаточно. Следующее поколение ИИ должно быть разработано с принципиально иным отношением с самого начала. Энтузиазм - это хороший первый шаг, но настоящий прогресс в решении таких сложных и негламурных задач требует благоговения, которого в Кремниевой долине, похоже, просто не было.
Академики давно знали о негативном потенциале ИИ в таких вопросах, как отсутствие прозрачности, подверженность предвзятости и негативному влиянию, и тому подобное, но, учитывая ограниченный масштаб наших исследований, риски всегда были теоретическими. Даже окружающий интеллект - самая значительная работа, которую когда-либо проводила моя лаборатория, - имел бы достаточно возможностей столкнуться с этими подводными камнями, поскольку наше волнение всегда было сдержано клиническими правилами. Но теперь, когда у руля стояли компании с рыночной капитализацией, приближающейся к триллиону долларов, темп работы радикально ускорился. Готовы мы к этому или нет, но эти проблемы нужно было решать со скоростью бизнеса.
Как бы ни пугала каждая из этих проблем в отдельности, они указывали на будущее, которое будет характеризоваться меньшим надзором, большим неравенством и, при неправильном подходе, возможно, даже неким надвигающимся цифровым авторитаризмом. Было неловко размышлять об этом, прогуливаясь по коридорам одной из крупнейших компаний мира, особенно если учесть искренность и добрые намерения моих коллег. Это были институциональные, а не личные проблемы, и отсутствие очевидных злодеев с закрученными усами только еще больше запутывало проблему.
Я вспомнил о своей работе с Арни и о том, как трудно было внедрить небольшие, сделанные вручную прототипы всего в нескольких больницах. Инновации в мире здравоохранения, отличающемся повышенной осторожностью, внедрялись постепенно, и хотя этот факт иногда разочаровывал, он же и успокаивал. Я задался вопросом, не является ли этот пример примером, которому стоит следовать более широко.
Кремниевую долину никогда не обвиняли в отсутствии высокомерия, но эра искусственного интеллекта вознесла корпоративное бахвальство на новую высоту, даже когда наше понимание его подводных камней , казалось, росло. Руководители компаний по всему миру выступали с программными речами, которые варьировались от провидческих до неуклюжих и откровенно оскорбительных, обещая автомобили, которые скоро будут ездить сами, виртуозные алгоритмы обнаружения опухолей и сквозную автоматизацию на заводах. Что касается судеб людей, которых эти достижения вытеснят с рабочих мест, - водителей такси, дальнобойщиков, рабочих сборочных линий и даже врачей-рентгенологов, - то настроения корпораций, похоже, находились где-то между полусерьезными разговорами о "переквалификации" и тонко завуалированным безразличием.
Но как бы ни отталкивали общественность слова руководителей компаний и самопровозглашенных футуристов, растущее внедрение технологии давало людям еще больше причин бояться ИИ. Это была эпоха вех, и приближалась самая мрачная из всех, которые только можно себе представить. Впервые в истории нашей области будет пролита кровь.
Элейн Херцберг погибла, когда прототип самодвижущегося автомобиля, тестируемый группой перспективных технологий Uber, сбил ее, когда она толкала велосипед по дороге в Темпе, штат Аризона. Менее чем через три года после того, как Uber организовала отток преподавателей с кафедры робототехники Карнеги-Меллона, амбиции компании в области самодвижения стали объектом общественного презрения. Если теперь частые столкновения ИИ с предрассудками вызывали у меня и моих коллег тошноту, то ощущения, которые мы испытывали сейчас, не поддавались описанию. Хотя было легко обвинить Uber - и без того печально известный бренд по причинам, не имеющим никакого отношения к технологиям, - было совершенно ясно, что это далеко не последняя подобная история.
Действительно, вскоре были получены дополнительные уроки. Серия расследований ProPublica 2016 года зафиксировала широкое использование предвзятого искусственного интеллекта для помощи кредиторам в обработке заявок на получение займов и даже для помощи судьям в принятии решений об условно-досрочном освобождении. Аналогичные репортажи выявили сомнительное использование технологии для отбора кандидатов на работу еще до собеседования с людьми, часто с непреднамеренным (но не удивительным) дискриминационным эффектом. Смерть Элейн Херцберг справедливо вызвала отказ от инициативы Uber по созданию самодвижущихся автомобилей и поставила крест на всей сфере, но такие быстрые исправления были бы невозможны для этих более тонких, более институциональных форм вреда. Это были почти безмолвные проблемы, действующие в гораздо больших масштабах и с гораздо меньшим надзором. Ожидать такого же уровня общественного возмущения было нереально. Но осведомленность росла, и СМИ понимали, что при освещении ИИ нельзя игнорировать такие вопросы, как предвзятость, справедливость и конфиденциальность.
По мере того как я начинал осознавать этот новый ландшафт - неподотчетные алгоритмы, целые сообщества, которым отказано в справедливом отношении, и оборванные человеческие жизни, - я пришел к выводу, что простые ярлыки больше не подходят. Даже фразы вроде "вышел из-под контроля" казались эвфемистическими. ИИ - это не феномен, не нарушение, не загадка, не привилегия. Мы находились в присутствии силы природы. Что-то настолько большое, мощное и капризное, что оно может разрушить так же легко, как и вдохновить. Чтобы сделать его достойным нашего доверия, потребуется гораздо больше, чем корпоративные бромиды.
Это была сложная ситуация, которая регулярно усугублялась тем, что ИИ был не единственной угрозой для общественного блага со стороны технологического мира. Параллельно происходили такие события, как скандал с Cambridge Analytica, широко распространенные опасения по поводу дезинформации во время президентских выборов 2016 года в США и растущие сообщения о плохом влиянии социальных сетей и "пузырей" фильтров в новостных лентах. Тем не менее, общий знаменатель был достаточно устойчивым. Мир просыпается к мысли о том, что данные не только ценны, но и влиятельны - даже детерминированы - в такой степени, как никогда раньше.
К 2018 году уже никто не сомневался в том, что ставки высоки. Приложения для социальных сетей, такие как Facebook и Instagram, подвергались все более пристальному вниманию, поскольку гиперперсонализированный контент, который они подавали, отточенный до тревожного состояния искусственным интеллектом для максимального "вовлечения", стал потенциальной причиной подростковой депрессии и тревожности. Amazon подверглась критике в прессе за практику работы на складах, где используется ряд инструментов наблюдения, включая браслеты для мониторинга, чтобы отслеживать производительность работников от одного момента к другому. Компания Microsoft столкнулась с критикой со стороны защитников неприкосновенности частной жизни и групп по защите гражданских свобод, когда пыталась продвинуть на рынок свою технологию распознавания лиц на основе искусственного интеллекта. Я тоже оказался в центре разногласий, когда контракт Google Cloud с Министерством обороны, известный внутри компании как Project Maven, вызвал широкие дебаты в компании. В течение нескольких месяцев напряженность выплеснулась в прессу, вновь поднимая вопросы о роли наших технологий в военных делах. Наступила техногенная вспышка, и теперь ИИ не отделить от нее.
"Мы будем ждать, прямо здесь", - сказал я.
Было 5:30 утра. Я наблюдал, как медсестра везет мою мать в операционную для очередной процедуры на открытом сердце - самой инвазивной. Остальные пожелания я произнесла под дых, по молчаливой традиции китайских семей.
Люблю тебя, мама.
Не зная, чем себя занять, я встал через несколько тоскливых минут и стал бродить по коридорам, пока не нашел тихую скамейку, подальше от шума и движения, а затем опустился на нее. Ее металлическая поверхность оказалась холоднее, чем я ожидал, и заставила меня вздрогнуть. Здесь была только я, голова, полная мыслей, с которыми я не была готова встретиться, и пустое место слева от меня, где в любой другой день могла бы сидеть моя мама. Возможно, колючая и осуждающая, но всегда рядом и всегда на моей стороне.
Прошло мгновение, и я понял, что пространство не пустое. Меня нашел отец. Он выглядел так, словно хотел что-то сказать, но не знал, как это сделать.
"Фей-Фей..." - начал он. Его тон был нехарактерно серьезным. Даже взрослым. Но я чувствовала не силу или власть. Это была уязвимость.
"Все любили моего отца, когда я был мальчиком, - сказал он в конце концов. "Особенно я. Я когда-нибудь рассказывал вам о нем? Мы не были богаты, но жили в достатке, особенно для такого маленького городка, как наш. Это было очень удачное воспитание. Я чувствовал себя... особенным".
Я не знала, что и думать об услышанном. Он так редко говорил о своем прошлом - об отсутствующем дедушке, о детстве, из которого он так и не смог вырасти, о нашей семье, помимо меня и моей матери. Но он продолжал, все глубже погружаясь в историю, которую я никогда не слышал.
Мой отец не рос со своей матерью из-за какого-то тяжелого, но неясного психологического заболевания, о котором он говорил сдержанно. Несмотря на это или, скорее, благодаря этому, его отец - мой дед - баловал его по полной программе. Мой дед не был особенно богат или влиятелен, но он занимал административную должность в таком маленьком городке, что даже намека на статус было достаточно, чтобы получить скромную привилегию или две. Это было счастливое время для моего отца, огражденное от сложностей эпохи и полное приключений, которые, как я предполагал, должен был пережить человек с его характером.
Я громко рассмеялся, когда он рассказал мне о своем любимом домашнем животном: медведе - настоящем, реальном медведе, которого он вырастил сам, пока тот не вырос до таких опасных размеров, что его пришлось отдать в зоопарк. Конечно, я не должен был удивляться: большинство мальчиков, обладающих хотя бы номинальной привилегией, мечтают использовать ее для получения образования или карьеры, но мой отец не был большинством мальчиков. Конечно, он использовал бы их, чтобы выгуливать медведя по городу на поводке. Узел в моем животе ослаб. По общепринятым меркам он был не слишком хорошим родителем, но в таких моментах все равно было что-то впечатляющее. Он действительно мог привнести тепло в любой случай.
Но история приняла другой оборот, когда на моего дедушку обрушился внезапный приступ болезни. Началось все загадочно, как это часто случалось в то время, и усугубилось их изоляцией. Они остались вдвоем в городе с такими ограниченными средствами, что адекватная медицинская помощь была практически невозможна. Мой отец был бессилен вмешаться, хотя симптомы деда - усталость, спутанность сознания и быстро пропадающий аппетит - становились все хуже и хуже.
В отсутствие должного ухода мой дед просто развалился на части, превратившись за считанные месяцы в инвалида. Мой отец мог лишь наблюдать за ним с постели, не в силах остановить его - центр его мира - от исчезновения на глазах. Когда смерть наконец наступила, она казалась бессмысленной и недостойной. Врач, прибывший слишком поздно, пытался объяснить, что крайнее недоедание усугубило состояние желудочно-кишечного тракта, в результате чего его организм не выдержал. Но объяснения мало что значили для мальчика, так внезапно оказавшегося в одиночестве. В этом не было никакого смысла.
Это был 1961 год. Моему отцу было четырнадцать лет.
Чудесным образом коллега моего дедушки вызвался вмешаться и стал законным опекуном моего отца в отсутствие живых родственников. Он устроил его в школу, обеспечил удовлетворение его основных потребностей и позаботился о том, чтобы он доучился до конца. Щедрость этого человека позволила моему отцу выжить в период, который в противном случае съел бы его заживо. Но он уже никогда не был прежним.
Когда умер мой дед, вместе с ним умерла и часть моего отца. Осталась лишь частица мальчика, единственное уцелевшее доказательство того, что мир, который он любил и потерял, когда-либо существовал. Поэтому он решил остаться таким, каким был. Даже став взрослым, получив высшее образование и став в итоге мужем и отцом, он продолжал жить жизнью того мальчика, каким он его помнил.
Однако кое-что все же прояснилось. За милыми улыбками, дурацкой игрой слов и вечным отказом от ответственности скрывалась тайная боль, не желающая заживать и кипящая по прошествии стольких лет. Она лежала в основе его единственного убеждения: капризный и жестокий мир, забравший его отца, никогда не заберет его самого. Он никогда не заберет мою мать. И никогда не заберет меня.
Тогда-то все и прояснилось. Мой отец не просто раскрывал историю моей семьи или частные причины, по которым он разделял желание моей матери сбежать. Это были слова человека, который отчаянно пытался как-то подготовить свою дочь к потере матери. Он вытаскивал на поверхность свое самое старое, глубокое горе, погребенное под десятилетиями новой жизни, чтобы мы могли вместе встретить новое горе. Он защищал меня. Столько лет я думала, что его подростковый возраст никогда не закончится, а на самом деле он закончился - слишком рано. Он всегда казался мне ребенком, застывшим во времени, но в тот момент я увидела нечто новое. Под всем этим билось отцовское сердце.
Приближался конец моего второго десятилетия работы в области ИИ, а также конец второго года работы в Google, и я никогда еще не чувствовал себя так плохо. Хаос в моей области охватывал все, включая меня. Но я также начал осознавать закономерность, которая, казалось, определяла мою жизнь. Как бы трудно ни было, что-то напоминало мне о том, что значит быть человеком посреди всего этого. Каждый раз я был благодарен.
Разговоры о профессиональной этике сложны практически в любой обстановке, но в один из дней осени 2018 года, когда я стоял в переполненном конференц-зале и пытался ответить на вопросы команды инженеров и менеджеров по продуктам, которые теперь подчинялись мне, это было особенно напряженно. После стольких потрясений - как в нашей отрасли, так и за ее пределами, от культуры до политики, - момент размышлений казался мне давно назревшим.
"Знаете, - начал я, делая длинные паузы, разделяющие мои слова, - я люблю физику почти столько, сколько себя помню. Но невозможно отделить красоту науки от чего-то вроде, скажем, Манхэттенского проекта. Это просто реальность. У ИИ есть свои козлы отпущения, будь то роботы-убийцы, повсеместная слежка или даже просто автоматизация всех восьми миллиардов людей, лишивших нас работы. Это страшные вещи, и их стоит опасаться. Но это крайности, и они, скорее всего, не произойдут завтра".
Я выдержал долгую паузу, обдумывая свои следующие слова.
"И вот тут, я полагаю, все становится по-настоящему сложным. Потому что в это время нужно учитывать еще очень многое. Много хорошего и много плохого, причем некоторые из них могут произойти уже завтра. Поэтому я надеюсь, что вы сможете оценить возможности, которые нам открываются. Мы играем роль в том, что будет дальше. Мы должны относиться к этому серьезно. Именно поэтому этические рамки так важны. Что-то, что поможет нам оценить каждый наш шаг, прежде чем мы его сделаем".
На мгновение в комнате воцарилась тишина.
"Могу я задать вопрос?" Голос принадлежал недавно нанятому научному сотруднику, сидевшему в дальнем углу комнаты. Она была блестящей и высокотехничной, недавно окончила одну из самых элитных школ мира. Но голос ее звучал робко. "Эта идея "этических рамок"..."
"Да?"
"... что это значит?"
Это был более фундаментальный вопрос, чем я ожидал, и, вероятно, именно тот, который мы все должны были задать.
Присоединяйтесь к команде, помогающей местным одиночкам найти любовь с помощью больших данных, аналитики и искусственного интеллекта! Сейчас мы принимаем на работу!
С заднего сиденья я прищурился на очередной рекламный щит на 101-м шоссе. Я начал задумываться, не является ли реальной угрозой ИИ то, что становится невозможным рекламировать что-либо, кроме ИИ. Прошло несколько месяцев после моего разговора об этике нашей работы с командой, и с тех пор этот вопрос часто приходил мне на ум. Голос моего коллеги прервал размышления.
"Эй, взгляни", - сказал он, протягивая мне несколько распечатанных страниц. "Просто некоторые тезисы от PR-команды, которые мы могли бы использовать".
Я улыбнулся, глядя вниз, но это были не те слова, которые подняли мне настроение, пока наша машина ползла сквозь очередную утреннюю пробку на южном направлении . Мы ехали в Маунтин-Вью, чтобы принять участие в ежегодной традиции, которую мне предстояло испытать во второй раз. Google привозит сотни своих летних стажеров - обширную когорту из офисов по всему миру - в Googleplex, чтобы встретиться с руководством и узнать больше о многочисленных путях развития своей карьеры. Для компании это было рекрутинговое мероприятие. Для меня же это был отдых от корпоративной жизни, который напомнил о лучших моментах работы преподавателем. Комната, полная ярких, молодых и, несомненно, перспективных мыслителей. И я могу поговорить с ними.
Обычно я с удовольствием следовал сценарию. В отличие от моего опыта свободного профессора, быть представителем Google означало отвечать перед столькими руководителями, PR-консультантами и даже юристами, что мысль о том, чтобы выйти из себя, могла быть откровенно пугающей. Мои заявления обычно представляли собой некую реконфигурацию одного и того же шаблона об искусственном интеллекте и бизнесе, который вежливо и без инцидентов доставлялся тому или иному репортеру или аудитории аналитиков. Я дошел до того, что мог практически декламировать слова по памяти.
Но это были странные времена, и что-то внутри меня жаждало перемен. Мои мысли вернулись к встрече с командой. Последний вопрос повторялся снова и снова: что именно означает "этические рамки"? В той мере, в какой я сам имел хоть какое-то представление о том, что может представлять собой это понятие, - а чем больше я об этом думал, тем больше понимал, - многое из того, что я знал об этике технологий, было счастливой случайностью нетрадиционной карьеры. Предложения Совета по институциональному надзору с Кристофом в Калтехе. Годы работы с такими людьми, как Арни, в больницах, углубленные благодаря сопровождению врачей на обходах и выслушиванию проблем медсестер. Родители дома, о которых я не переставал беспокоиться. Жизнь подростка-иммигранта.
Суровая правда заключалась в том, что в таких областях, как здравоохранение, существуют нормы, прецеденты и этические основы, которые создавались на протяжении веков, если не тысячелетий, с учетом неизбежной реальности жизни и смерти. ИИ, для сравнения, был настолько молод, что его собственный этический кодекс практически не существовал. Путь нашей области к самопониманию еще только начинался. Так что этических рамок не хватало не только Google, но и таким людям, как тот молодой инженер, задавший вопрос. Это были все мы.
Я притворялся заинтересованным в работе пиарщиков, сканируя выделенные неоном фрагменты, но я уже принял решение: к лучшему или худшему, эта речь будет без репетиций. Мне предстояло выступить перед семью сотнями самых влиятельных технических специалистов завтрашнего дня, и я решил говорить от всего сердца. Кроме того, поскольку мой отпуск подходил к концу, я чувствовал себя более чем интроспективно.
Несмотря на то, что работа в Google Cloud часто дезориентирует, я не могу не испытывать благодарности за время, проведенное в компании. Мне была предоставлена возможность, которая редко выпадает ученым: встретиться с людьми, на которых влияние исследований в моей области сказывается в самом большом масштабе, и хотя бы на мгновение посмотреть на них с их точки зрения. В течение двух лет я регулярно общался с руководителями, дизайнерами продуктов и разработчиками всех видов, как в стартапах, так и в корпорациях из списка Fortune 500, в таких отраслях, как финансовые услуги, сельское хозяйство, здравоохранение, энергетика, развлечения и транспорт. Это стало для меня уроком, более унизительным и более ясным, чем я мог себе представить, и самым непосредственным напоминанием о том, что ИИ - это уже не интеллектуальная диковинка, а поворотный пункт в жизни общества, который может изменить жизнь целых групп населения. В конце концов я понял, что ни одно учебное заведение не сможет выжить, не считаясь с этой технологией на каком-то уровне. Признаки были безошибочными. Я размышлял над тем, что видел, день за днем, неделя за неделей, месяц за месяцем, пытаясь лучше понять, с какой точкой перегиба мы столкнулись и что нужно сделать, чтобы пройти ее ответственно. Я был горд, оптимистичен и по-прежнему полон энтузиазма. Но никогда еще груз этой ответственности не казался мне таким тяжелым.
Куда бы я ни пошел, мой путь начинался со слов, которые я произносил, стоя на сцене перед этими стажерами. Я отойду от корпоративных идей, в которые погружался почти два года, и вместо этого предложу своего рода исповедь. Я планировал признать в словах, которые мне еще предстояло сформулировать, что перед нами лежит трудное будущее и что независимо от того, были ли мы студентами или профессорами, стажерами или генеральными директорами, все мы находились в темноте. Нам предстояло столкнуться с плохими новостями, понять трудные истины и столкнуться с реальной возможностью причинить вред. Но были и хорошие новости: еще не поздно встретиться с этим вместе.
Поднявшись на сцену, я почувствовал знакомых бабочек в животе. Но я утешался тем, что видел аудиторию, которую любил больше всего: студентов.
"Добрый день!" сказал я в микрофон. "Рад быть здесь".
Это были последние слова, которые я произнес в тот день по сценарию.
Я услышал в голосе матери монотонное неповиновение, как всегда - даже сейчас, спустя всего две недели после операции на открытом сердце, которая стала для нашей семьи самым близким столкновением с немыслимым. Здоровой или больной, молодой или старой - это было ее естественное состояние.
"Мы ведем этот разговор уже двадцать лет, Фей-Фей".
Я снова взглянул на экран - письмо все еще было видно. В сообщении от 7 июня 2018 года заместитель директора по персоналу Комитета по науке, космосу и технологиям Палаты представителей Конгресса США, похоже, приглашал меня дать показания. Это было пугающее предложение для человека, который никогда не занимался подобными вещами, а до слушаний, назначенных на двадцать шестое число, оставалось менее трех недель. Когда я размышлял о событиях, которые привели к настоящему моменту, - техножреце, предвзятом ИИ и многом другом, - мне казалось, что соглашаться на это предложение категорически не стоит. А зная, как сильно я нужен своей матери, признает она это или нет, становилось еще хуже. Честно говоря, я просто хотел, чтобы она приняла решение за меня, чтобы настояла на том, что сейчас безответственное время для моего отъезда. Но, как и положено, она была не в настроении предлагать короткие пути.
"Фей-Фей, помнишь, как мы приземлились в аэропорту Кеннеди? Наш первый момент в этой стране? Как это было, когда папа не пришел нас встречать?"
"Да, конечно".
"Те часы, которые мы провели у выдачи багажа, беспомощные? В ужасе? И теперь, два десятилетия спустя, вы получаете такое приглашение? Поехать в столицу этой страны? Чтобы свидетельствовать о предмете, который вы любите больше всего?"
"Да, но что, если все не так просто? Что, если они думают, что я участвую в каком-то скандале? Что если..."
"Тогда ты будешь отстаивать себя! Ты скажешь им, что двадцать лет посвятил этой стране, что твоя семья отдала все, чтобы стать ее частью, и что ты не хочешь, чтобы с тобой обращались как с чужаком!"
Если бы все это исходило от кого-нибудь другого, я бы только посмеялся. Выступать перед комитетом Конгресса с подобным тоном - это то, что большинство из нас лучше себе представить, чем сделать на самом деле. Но, зная мою маму, именно так она бы и сказала, если бы кто-то посмел усомниться в ее характере. Я подумал, не послать ли ее давать показания вместо меня.
"Подумайте о том, как отчаянно люди во всем мире жаждут подобного. Открытые слушания. Публичный диалог между лидерами и гражданами. Как вы думаете, почему мы с отцом привезли вас в эту страну?"
С ударом молотка началось слушание. Теперь пути назад не было.
"Комитет по науке, космосу и технологиям приступает к работе", - непринужденно произнесла в микрофон председатель комитета Барбара Комсток, представительница штата Вирджиния. "Доброе утро и добро пожаловать на сегодняшние слушания под названием "Искусственный интеллект - великая сила влечет за собой великую ответственность"".
По крайней мере, я понял отсылку к Человеку-пауку. Это должно было что-то значить. Тем не менее в голове плясали всевозможные невротические переживания. Тысяча пар глаз, казалось, сверлили мой затылок, пока я переосмысливал каждую деталь путешествия, которое привело меня сюда. Моя жизнь как иммигранта. Моя роль в развитии технологии, вызывающей все больше разногласий. Техношок. Все это.
Но чем больше я слушал, тем больше меня осеняло, что мои опасения по поводу этого момента были неуместны. Выступления представителей одно за другим демонстрировали вдумчивую, ищущую позицию, которая застала меня врасплох. Их голоса отражали любопытство, искренность и готовность работать с реальными идеями, какими бы сложными они ни были. Постепенно я понял, что пришел сюда не для того, чтобы меня поджаривали. У меня даже появилась возможность рассказать о состоянии моей матери и о том, какую роль оно сыграло, вдохновив меня на собственные исследования на стыке ИИ и здравоохранения. То, что, как я опасался, перерастет в конфронтацию, оказалось беседой о чем-то более простом, но глубоком: как будет выглядеть жизнь американцев в ближайшие десятилетия?
Именно в ответ на упоминание о моей матери представитель Комсток оторвалась от своих подготовленных выступлений и обратилась непосредственно ко мне, поделившись своими мыслями о проблемах, с которыми столкнутся США по мере старения населения.
Когда она уступила слово, представитель Техаса Рэнди Вебер спросил о здоровье моей матери. Я радостно заверила его, что ее состояние достаточно стабильно, чтобы я могла находиться здесь, и что она наблюдает за происходящим со своей больничной койки. "Привет, мама!" игриво вмешался представитель Комсток, в то время как представитель Вебер делился своими пожеланиями в народном стиле. Обмен мнениями был неожиданно милым, и это отодвинуло на задний план все мои страхи.
Я направил свои хорошие чувства на то, чтобы рассказать о том, каким, по моему мнению, может и должен быть ИИ. Я рассказал об опыте, который вдохновил AI4ALL, и о том, как много нового я узнал из этой программы за время ее существования. Я говорил об окружающем интеллекте и о том, насколько эта тема дорога моему сердцу. Я говорил о будущем и о том, как много, по моему мнению, может сделать ИИ для устранения пробелов в возможностях по всему миру.
Это была самая дружелюбная беседа из всех, что я когда-либо вел на эту тему. Благодаря влиянию представителя штата Иллинойс Билла Фостера, доктора физики, который до прихода в политику работал в Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми Министерства энергетики, мы даже перешли на более ботаническую территорию. Его любознательность зарядила меня энергией и еще раз подчеркнула, насколько новым является ИИ как область исследований, на столетия моложе, чем более устоявшиеся занятия, такие как химия, биология и физика. Даже современный ИИ ближе к доньютоновской эпохе Галилея и Тихо Браге, когда явления наблюдались, каталогизировались и предсказывались, но единая модель еще не была формализована. Мы живем в захватывающий, зарождающийся момент, сказал я, все еще ожидая рассвета нашей "классической" эры.
"Я благодарю свидетелей за их показания, а членов Совета - за вопросы. Запись останется открытой в течение двух недель", - сказал представитель Вебер. "Слушания закрыты". Еще один удар молотка - и все закончилось.
Хорошо, подумал я, несколько раз моргнув, когда осознание того, что только что произошло, казалось, настигло меня. Я снова могу дышать.
Когда я шел обратно в отель, настроение столичных улиц было совершенно иным. Уровень адреналина начал снижаться, а мысли обрели более четкий ритм. Я чувствовал себя более похожим на себя. Но я все еще был без руля, не зная, за какой Северной звездой стоит следовать дальше.
Я снова включила телефон и позвонила Сильвио, не обращая внимания на почти непрерывное жужжание уведомлений. "Привет! Как она поживает? Есть новости?" спросила я.
"С твоей мамой все в порядке. Я только что позвонила медсестре, чтобы перепроверить. А как ты?"
"Я выжил, насколько я могу судить. Что вы думаете?"
"Я думаю, все прошло хорошо", - сказал он, который, вероятно, только что посмотрел больше C-SPAN, чем когда-либо в своей жизни. "Я не заметил особых нервов".
Слава Богу. Это была не только я.
"Но знаете что? Наверное, я получил неверное представление о фильмах, потому что на самом деле все это было не так уж и интересно", - добавил он с усмешкой.
Я рассмеялся громче, чем ожидал.
Когда слушание наконец осталось позади, я стал представлять себе, как все могло бы пройти по-другому. Например, оно могло бы быть гораздо длиннее, . И в нем могло бы участвовать гораздо больше свидетелей с более широким спектром знаний. Повестка дня могла бы охватить больше тем, и результаты могли бы быть представлены в большем количестве форм. Но даже такие понятия, как "дольше" и "больше", казались какими-то маленькими. Было так много интересного.
Кроме того, мы все еще находились в центре того, что казалось глобальной бурей. Каждый день, казалось, приносил новые заголовки об угрозе автоматизации для работников по всему миру. Опасения журналистов и правозащитников только усиливались по мере того, как ИИ использовался для слежки, модернизируя вековые угрозы частной жизни и достоинству личности. И несмотря на первоначальное возмущение, алгоритмическая предвзятость все еще нависала над технологией в целом, а также над проблемами репрезентативности, которые так часто с ней ассоциируются.
Я использовал много разных слов, чтобы описать это новое воплощение того, что когда-то считал исключительно наукой. "Феномен". "Нарушение". "Загадка". "Привилегия". "Сила природы". Но по мере того как я повторял свои шаги по столице, одно новое слово выходило на первый план. ИИ стал обязанностью. Для всех нас.
Я был уверен, что это вызов, который стоит принять. Глубокое обучение развивалось так быстро, что с каждым годом оно ощущалось как совершенно новая область, а его приложения становились все глубже и разнообразнее так стремительно, что даже штатным аспирантам и постдокам, не говоря уже о профессорах, было трудно угнаться за литературой. Не было конца ни возможностям, ни проблемам, которые еще оставались. Даже в такое мрачное время ИИ обладал способностью вдохновлять, как ничто другое. Для того чтобы по-настоящему решить все эти проблемы - проблемы глобального масштаба, возможности исторического масштаба и открытые вопросы, на раскрытие которых может уйти несколько поколений, - потребуется гораздо больше, чем может дать корпоративная стратегия или академическая учебная программа.
Что делает компании Кремниевой долины такими могущественными? Дело не только в их миллиардах долларов, миллиардах пользователей или даже в непостижимой вычислительной мощи и хранилищах данных, которые превосходят ресурсы академических лабораторий. Они сильны тем, что под их крышей работают тысячи уникально талантливых умов. Но они могут только использовать эти умы - они не формируют их. Я неоднократно наблюдал последствия этого: блестящие технологи, способные создать практически все, что угодно, но при возникновении вопроса об этике их работы они отводили взгляд.
Пришло время пересмотреть подход к преподаванию ИИ на всех уровнях. В ближайшие годы специалисты-практики будут нуждаться не только в технологических знаниях, но и в философии, этике и даже юриспруденции. Они должны будут видеть все то, что Арни сделал так, чтобы команда по созданию окружающего интеллекта видела, и они должны будут интегрировать его во множество предметов. Исследования тоже должны будут развиваться. А после проведенного дня я понял, что нам нужен новый подход и к политике - для начала нужно организовать обучение по этой теме для избранных чиновников, подобных тем, с которыми я только что встретился.
Многое можно было себе представить, но все это было связано воедино благодаря одному важному фактору: университету. ИИ зародился там задолго до того, как кто-то начал делать на нем деньги. Именно там до сих пор чаще всего можно почувствовать искру какого-нибудь совершенно неожиданного исследовательского прорыва. Перцептроны, нейронные сети, ImageNet и многое другое появилось именно в университетах. Все, что я хотел создать, уже было там. Нужно было только применить их на практике.
Это, в совокупности, и есть следующая Северная звезда: переосмысление ИИ с нуля как практики, ориентированной на человека. Я вижу в этом не столько изменение направления движения, сколько расширение его рамок. ИИ должен стать таким же преданным человечеству, каким он всегда был для науки. Он должен оставаться сотрудничающим и почтительным в лучших академических традициях, но не бояться противостоять реальному миру. Звездный свет, в конце концов, многогранен. Его белое сияние, будучи разгаданным, открывает все цвета, которые можно увидеть.
Глава 12. Следующая северная звезда
Было приятно вернуться.
Несмотря на нейтральные цвета и мягкое освещение, аудитория Nvidia Auditorium кипела энергией. Лекционный зал был забит до отказа, и жаждущие слушатели сидели на полу, на лестнице и у задней стены, с ноутбуками на коленях и между скрещенными ногами. Сотни других наблюдали за происходящим удаленно, в общей сложности около шестисот человек. Это была весна 2019 года и набор на курс CS231n: Convolutional Neural Networks for Visual Recognition" взорвался с момента его появления тремя годами ранее. Этот предмет быстро стал моим любимым.
Стоя у кафедры, я вспомнил, какой трепет испытывал, будучи первокурсником в Принстоне, спеша занять место в этом переполненном зале. Я вспомнил, как замирал от предвкушения, когда стихали разговоры и появлялся профессор, мгновенно покоряя класс своим, как мне казалось, сверхчеловеческим присутствием. Теперь я понимаю, насколько человечны наши ученики - возможно, они достигли больших успехов, но в то же время они уязвимы и ошибаются так, как я и представить себе не мог, будучи студентом. Тем не менее, классная комната остается для меня необычайно особенным местом, а моменты, подобные этому, просто потрясают воображение.
Для многих присутствовавших сегодня это будет первое знакомство с идеями , которые я так долго любил, и мне была оказана честь их представить. Мой опыт обучения у Боба вернулся ко мне - мистеру Сабелле, каким я его тогда знал, - и напомнил мне, какой глубокий след может оставить учитель в жизни молодого человека. Нам доверено делиться особым видом радости. Трепет знаний, прилив новых возможностей. Конечно, это чувство не может длиться долго, поскольку в конечном итоге оно осложняется карьерой, публикациями, собеседованиями, а может быть, и венчурным капиталом и прогнозами доходов. Но в такие моменты разум - это все, что имеет значение. Возможно, некоторые люди в этой комнате собирались открыть для себя что-то, за чем стоит гнаться.
И все же я должен был признать, как много изменилось с тех пор, как я в последний раз сидел за этими креслами, и как много я увидел за прошедшие годы. Конференц-залы Google. Центры обработки данных размером со склад. Больницы. Паническая прогулка по Вашингтону. ИИ по-прежнему оставался моей любимой наукой, но теперь это была уже не только наука. Кем бы ни суждено было стать этим студентам - исследователями, дизайнерами продуктов, руководителями высшего звена, политиками или кем-то еще, чего я даже не мог себе представить, - они унаследуют огромную ответственность.
"Общий знаменатель всего этого, - сказал я вслух, - будь то устранение предвзятости в наших данных или защита пациентов в больницах, - это то, как наши технологии относятся к людям. В частности, к их достоинству. Именно к этому слову я постоянно возвращаюсь. Как ИИ может, прежде всего, уважать человеческое достоинство? Из этого вытекает очень многое".
Это был не самый отрепетированный момент, и некоторым слушателям он мог показаться немного левым. Но это шло от сердца, и я знал, что это не последний раз, когда я говорю об этих проблемах.
"ИИ, ориентированный на человека", - сказал я, наконец-то озвучив термин, над которым размышлял уже несколько месяцев. "Именно так я назвал эту идею. Надеюсь, это словосочетание будет точно описывать всю мою карьеру. И я надеюсь, что она будет иметь значение для всех вас в ближайшие годы".
Как обычно бывает в первый день курса, образовалась очередь из желающих задать последующие вопросы. Но эта очередь тянулась от пюпитра в передней части комнаты до задней стены.
"Здравствуйте, профессор Ли", - спросил студент, стоящий в начале очереди. "Мне очень нравится глубокое обучение. Я прочитал все, что мог".
"Я тоже в восторге от этого! Ты выбрал отличную сферу деятельности".
"Итак, вы создали ImageNet, верно?"
"Мне много помогали, но да", - сказал я с улыбкой. Узнаваемость имени - не лучшая причина для того, чтобы заниматься наукой, но положительные отзывы всегда ценятся.
"Да, мне просто интересно, были ли у вас... ну, не знаю, какие-нибудь другие идеи с тех пор?"
Ой. Вот тебе и повышение самооценки.
В этом, конечно, и заключается очарование студентов. Они, как правило, неуклюжие собеседники, но у них есть умение перейти к делу. У меня был соблазн поделиться парой идей, над которыми работала моя лаборатория, но в последний момент я изменил курс.
"На самом деле, я думаю, что да. Все еще находится на ранних стадиях, но я настроен оптимистично. На самом деле, я говорил об этом буквально минуту назад".
"О, вы имеете в виду... человеко-ориентированный ИИ?"
"Ориентирован на человека", - ответил я со смехом. "По крайней мере, я так думаю. Над названием тоже еще работаю".
"Хм..." Студент почесал голову. "Звучит интересно, но это не то, что я ожидал услышать на подобном занятии. Наверное, это заставляет меня задуматься... какое отношение этика и общество имеют к написанию кода и прочему?"
Здание Gates Computer Science Building кажется мне одновременно величественным и скромным. Благодаря высоким потолкам и мраморным полам в его вестибюле царит эхо, как в музее, а сводчатые, размером с театр, классы отдают должное силе идей. Но лучше всего мне знакомы тесные коридоры верхних этажей, где находится моя лаборатория, а также SAIL. Теперь в этом здании, в отремонтированном крыле на первом этаже, расположилось нечто новое: штаб-квартира Стэнфордского института искусственного интеллекта, ориентированного на человека, или Стэнфордского института искусственного интеллекта (Stanford HAI).
Меня радует символизм такой явно гуманистической организации в самом сердце одного из старейших в стране факультетов информатики. Но амбиции Stanford HAI - стать центром междисциплинарного сотрудничества - не просто поэтичны, они уже воплощаются в жизнь. В любой день я обязательно встречусь с кем-нибудь вроде Дэна Хо из Стэнфордской школы права, Роба Райха, профессора политологии, Мишель Элам, профессора гуманитарных наук, или Сурии Гангули, физика-теоретика струн, ставшего вычислительным нейробиологом. Каждый из них с готовностью согласился стать частью HAI, работая непосредственно со студентами и исследователями в области ИИ, изучая пересечения между нашими областями и делясь опытом, который они приобрели за время своей карьеры и жизни. Мы даже привлекли партнеров из-за пределов кампуса, включая Эрика Бринйолфссона, известного экономиста из Массачусетского технологического института, который переехал через всю страну, чтобы помочь HAI лучше понять влияние ИИ на рабочие места, богатство и концентрацию власти в современном мире. Иногда возникает ощущение, что вся дисциплина рождается заново, причем в более яркой форме, чем я мог себе представить еще несколько лет назад.
Одно партнерство, в частности, как никакое другое, изменило мое представление о возможностях. Когда я впервые встретил Джона Этчеменди десятью годами ранее, он был проректором университета, а я, переехавший с Восточного побережья, был одержим идеей все еще незавершенного ImageNet. За прошедшие годы мы стали соседями и друзьями, и мое уважение к глубине его интеллекта как ученого только возросло. Но за долгие годы работы администратором Джон приобрел опыт работы в сфере высшего образования - хороший, плохой и откровенно кафкианский - и точно знал, что нужно сделать, чтобы воплотить в жизнь маловероятное видение HAI. Не просто говорить о человеко-ориентированном ИИ или обсуждать его достоинства, а строить его, кирпичик за кирпичиком. Поэтому, когда он согласился сотрудничать со мной в качестве содиректора Stanford HAI, я понял, что у нас есть все шансы сделать это.
Среди моих любимых достижений нашего партнерства - Национальное исследовательское облако, или NRC, - общая платформа для разработки ИИ, полностью поддерживаемая государственным финансированием и ресурсами, а не частным сектором. Ее цель - сделать исследования в области ИИ доступными для ученых, стартапов, неправительственных организаций и правительств по всему миру, чтобы наша область не была навсегда монополизирована технологическими гигантами или даже такими университетами, как наш.
За два года до этого NRC был не более чем идеей. И без Стэнфорда HAI, скорее всего, так бы оно и осталось. Но в руках более разносторонней команды, включая экспертов в области права и государственной политики, это стало миссией. Джон, в частности, задействовал весь свой карьерный потенциал, привлекая университеты по всей стране для создания коалиции, столь впечатляющей, какой я еще не видел в академических кругах, и положил начало шквалу идей, предложений, перелетов через границу и дебатов, которые вскоре превратились в полностью реализованный законодательный проект, направляющийся на Капитолийский холм. Нам еще предстоит пройти долгий путь, чтобы сделать ИИ по-настоящему инклюзивным, но такие достижения, как NRC, - это значительные шаги в правильном направлении.
В сентябре 2020 года, спустя почти десять лет после нашего первого разговора, мы с Арни опубликовали всеобъемлющий обзор наших исследований под названием "Освещение темных пространств здравоохранения с помощью Ambient Intelligence". В нем мы представили наше полное видение интеллектуальных датчиков, которые расширяют сознание врачей и медсестер, позволяя им отслеживать хаос медицинской среды с невиданными ранее масштабами и последовательностью.
В статье описывается, какую роль может сыграть окружающий интеллект в улучшении ухода за пожилыми людьми, помощи в лечении хронических заболеваний, выявлении симптомов психических расстройств, отслеживании использования хирургических инструментов в течение всей операции, поддержании гигиены врача в течение всей смены и многом другом. И эта статья была опубликована не в журнале, посвященном компьютерным наукам, искусственному интеллекту или обработке информации, а в Nature, возможно, самом известном журнале во всей науке. Это было напоминание о том, что лучшая работа часто выполняется в общем пространстве науки в целом - в глобальном сотрудничестве, которое без колебаний преодолевает границы, - а не в "пузырях" наших собственных областей.
Я гордился этой работой, но впереди меня ждал долгий путь. Всего через пару месяцев после выхода обзора Nature, в декабре, журнал The Lancet опубликовал своеобразное опровержение под названием "Этические проблемы использования окружающего интеллекта в здравоохранении". Это была откровенная и тщательно аргументированная статья, в которой не было никаких штампов и предлагалось честное, но строгое рассмотрение последствий нашей работы. По словам авторов, потенциал окружающего интеллекта для повышения качества оказания медицинской помощи был сопряжен со "спектром этических проблем", многие из которых связаны с масштабным сбором данных, новыми проблемами конфиденциальности и, с более философской точки зрения, с природой информированного согласия в среде таких иммерсивных, децентрализованных технологий мониторинга. Хотя читать критику собственной работы всегда нелегко, эта статья была именно тем видом этического дискурса, который нужен ИИ, и я со многим в ней согласился.
Ambient intelligence, скорее всего, всегда будет основой исследований моей лаборатории, и достаточно взглянуть на моих родителей, чтобы вспомнить, почему я считаю эту работу такой важной. Именно поэтому даже сейчас я посвящаю определенную часть каждого дня тому, чтобы быть в курсе последних экспериментов, испытаний и изменений в законодательстве. Но когда я размышляю о том, как быстро развивалась наша область в последние несколько лет - прорывы в распознавании объектов, создание человекоподобных описаний фотографий и даже видео, - мне становится все труднее игнорировать общую мысль: при всей изощренности этих методов они, по сути, сводятся к пассивному наблюдению. В той или иной форме каждый из них представляет собой экземпляр алгоритма, рассказывающего нам о том, что он видит. Наши модели научились наблюдать, иногда очень подробно и с поразительной точностью, но не более того. Конечно, думаю я в последнее время, что-то должно лежать за пределами этого.
"Эй, помнишь, о чем ты спросил меня пару лет назад в первый день занятий? Мне интересно, остался ли он с тобой".
Кофе-брейк закончился, и мы со студентом возвращались в лабораторию, держа в руках бумажные стаканчики с крышками.
"Вообще-то да", - улыбнувшись, напомнил он. "Я спросил вас, какое отношение этика имеет к этим вещам".
"Ну?" Я улыбнулся в ответ. "Думаете, вы нашли ответ?"
Он вздохнул, глядя на небо, краски которого потускнели, когда полдень сменился ранним вечером.
"Честно? Не совсем. И я определенно думала об этом. Как я мог не думать? В последнее время об этом говорят во всех новостях. Я даже ходила на занятия к профессору Райху".
Он имел в виду курс "Компьютеры, этика и государственная политика", созданный компьютерщиком Мехраном Сахами, ученым-политологом Джереми Вайнштейном и Робом Райхом, политологом и этиком, который до сих пор является одним из основателей HAI. Я кивнул.
"Я знаю, что все это важно на бумаге, наверное". Он сделал глоток кофе. "Но я не знаю. Послушай, Фей-Фей, мой робот до сих пор не может вытащить кусок хлеба из тостера. Работа сама по себе достаточно утомительна, понимаешь? И такое ощущение, что все публикуются без остановки. Я уже живу в страхе перед следующей конференцией и ее сроками публикации! Сколько же мозгов я должен тратить на этику того, что все еще кажется таким примитивным?"
Это был справедливый вопрос. Несмотря на невероятный прогресс ИИ за последнее десятилетие, очень многое в этой области все еще находится в зачаточном состоянии. В частности, робототехника - печально известная сложная технология, которая продолжает постепенно прогрессировать даже в эпоху повсеместного распространения глубокого обучения. В такие моменты, как этот, человекоориентированный ИИ может оказаться непростой задачей.
"Знаете, - начал я, - не так давно я был студентом. В то время отличить кошку от собаки было еще почти научной фантастикой. Затем глубокое обучение изменило все в одночасье, и наши алгоритмы стали использоваться так, что мы думали, что до этого еще десятилетия. Только подумайте, как много мы сейчас говорим о распознавании лиц. Журналисты, политики, активисты... у всех внезапно появились вопросы - и хорошие вопросы! Ведет ли все это к усилению слежки? К более предвзятым алгоритмам? Может быть, даже к оружию ИИ? И все это подкралось к нам так быстро".
Мы дошли до лаборатории. Я пронесла свой пропуск по считывающему устройству, и мы вошли в двойные двери.
"Я хочу сказать, - заключил я, - что все может измениться гораздо быстрее, чем вы думаете".
Я знал, что не убедил его. Не совсем. Но при всех своих опасениях он был достаточно заинтересован, чтобы продолжать слушать. Это было начало.
Скептицизм - обычное дело для новобранцев. Но внутри лаборатории, куда бы я ни посмотрел, можно было заметить признаки этики, ориентированной на человека. На доске с предыдущего вечера все еще виднелись записи проекта по обучению нейронных сетей на конфиденциальной информации, сохраняя при этом приватность ее владельцев, а на аналогичной доске велась работа по маскировке человеческих лиц в наборах данных изображений без ущерба для эффективности полученной модели.
Мы даже обратили критический взгляд на собственное наследие, приняв исследование, количественно определяющее предвзятость ImageNet в отношении расы, пола и сексуальности, которую мы впитали из тех миллионов фотографий, которые мы первоначально содрали из интернета. Полученные результаты послужили основанием для замены большого количества изображений альтернативными, представляющими более сбалансированную картину человеческой идентичности, а также для удаления ярлыков категорий с оскорбительным подтекстом.
Возможно, самым вдохновляющим, по крайней мере для меня, был тот факт, что наша работа никогда не была так сильно привязана к реальному миру. Если не считать злоключений одного младшего научного сотрудника с тостами, то десятилетний ренессанс машинного восприятия настолько фундаментально изменил робототехнику, что теперь ее трудно отделить от собственно ИИ. Как бы иллюстрируя это, две изящные механические руки, любовно названные Чарли и Адой, терпеливо сидели на металлической скамье в ожидании следующего упражнения. Сегодня они являются такой же неотъемлемой частью работы нашей лаборатории, как и любой алгоритм.
Тем не менее, даже самое современное оборудование - это средство достижения цели, поэтому главным принципом нашей работы остается благополучие людей, а не только эффективность процессов. Именно на этом основано наше сотрудничество с Лабораторией цифровой экономики, еще более новой исследовательской группой, организованной при Стэнфордском институте экономики, которая использует результаты опросов Бюро труда США, чтобы лучше понять, как люди оценивают свою работу - где они приветствуют удобство автоматизации, а где находят ее вторжение угрожающим или даже дегуманизирующим. Впервые я осознал это различие, работая с Арни над проектом "Окружающий интеллект": ИИ всегда должен стремиться расширить возможности человека, а не конкурировать с ним. Теперь это фундаментальная ценность нашей лаборатории.
Что именно означает эта ценность - вопрос для каждого отдельного исследователя, но примеров, радующих глаз, предостаточно. Например, одна из самых масштабных работ нашей лаборатории связана с кропотливым 3D-моделированием повседневных пространств - домов, офисов и больниц, каждый из которых имеет множество разновидностей, планировок и стилей. Это попытка погрузить наши алгоритмы в среду, в которой живут и работают люди и где интеллектуальные машины могут принести наибольшую пользу, особенно для тех, кто страдает от болезней и инвалидности. В другом проекте используются гарнитуры виртуальной реальности и перчатки с отслеживанием движений, которые позволяют исследователям демонстрировать реальные, значимые задачи, от складывания одежды до приготовления пищи, кодируя их движения в цифровом виде, чтобы создать эталоны для оценки работы роботов. В другом проекте исследуется новый подход к машинному обучению, при котором цифровые агенты создаются с учетом врожденного любопытства и помещаются в виртуальную среду, побуждающую их к игре, что является важной частью того, как дети обретают такую интуитивную связь с окружающей средой.
Каждая из этих историй представляет собой очередное изменение в том, как мы думаем о данных и чего мы от них ожидаем. Если раньше мы стремились дать нашим алгоритмам своего рода энциклопедическую осведомленность - обо всех категориях и вещах, - то теперь мы стремимся к чему-то более богатому. Более глубокого понимания пространств, моментов и даже смыслов, в которые эти вещи вложены. Расширение не только количества, но и деталей и нюансов. Новые подходы к данным, которые выходят за рамки простой курации и каталогизации и позволяют моделировать целые среды и действия, которые в них разворачиваются. Именно поэтому по мере роста гуманизма, лежащего в основе нашей работы, она сопровождается взрывом технической сложности. Формирование такого целостного представления о реальной жизни - более достоверного, чем когда-либо прежде, - потребует глубины и точности, на которые, как мне кажется, сейчас не способны даже наши самые совершенные технологии. Поэтому, повторюсь, волнение заключается в вызове. Нам снова придется развиваться.
Точная форма этой эволюции, конечно, остается загадкой, но интригующие намеки уже появляются. Среди наиболее значимых событий последних лет - растущий спектр альтернатив человеческому узкому месту в обучении модели - растущие затраты, время и даже этические проблемы, связанные с организацией достаточного количества ручного труда для подготовки наборов данных в больших и больших объемах, которые требует прогресс. Однако прогресс в том, как модели обрабатывают эти данные, в том, что касается их размера, способности работать параллельно и способности самостоятельно выявлять полезные закономерности - их "внимания", как это называется в литературе, - делает возможным обучение на наборах данных настолько больших, что в некоторых случаях они составляют значительную часть самого интернета. В случае с текстом, например, это часто означает всю Википедию, библиотеки книг и академических периодических изданий и даже истории сообщений на онлайн-форумах вроде Reddit. В результате, когда анализируется каждое слово, пробел и знак препинания, получается статистическая модель человеческого языка, настолько обширная и в то же время плотная, что она способна экстраполировать даже короткую подсказку - зародыш идеи в виде одного предложения, будь то вопрос, утверждение или строка диалога - в огромные массивы потрясающе реалистичной прозы. Полученные модели, которые теперь принято называть "большими языковыми моделями", или LLM, демонстрируют настолько беглую лингвистическую компетенцию, настолько неуловимо человеческую, что легко забыть, что читаешь не слова автора из плоти и крови.
Теперь, после стольких лет прорывов в области компьютерного зрения, LLM вызывают ренессанс в обработке естественного языка и, вполне возможно, предвещают следующую великую эпоху ИИ. Под капотом новый тип модели машинного обучения, известный как "трансформатор", который, вероятно, является самым большим эволюционным скачком в дизайне нейронных сетей со времен AlexNet в 2012 году, делает LLM возможными, воплощая в себе все необходимые качества: гигантский масштаб, возможность ускорить время обучения за счет обработки данных большими параллельными массивами и невероятно сложный механизм внимания. По любым меркам это веха, если не точка перегиба; почти сразу после публикации трансформатор продемонстрировал возможности, настолько впечатляющие, что они шокировали даже экспертов, стоявших за его созданием, и с тех пор прогресс не замедлился.
Мое первое знакомство с текстом, созданным с помощью большой языковой модели, было сюрреалистическим опытом, и оно заставило вспомнить о нашей работе с Андреем. Я вспомнил, как захватывающе было видеть, как в те дни ИИ составлял одно полное предложение - даже неуклюже сформулированное - для описания того, что он видел. Всего несколько лет спустя алгоритмы стали настолько искусными словесниками, что могут отвечать на вопросы, сочинять истории и даже объяснять шутки. Более того, зарождающийся класс "мультимодальных" сетей, обученных не только на тексте, но и на фотографиях, аудио, записанном голосе и даже видео, учится генерировать и эти медиа. Это развитие, которое на практике часто кажется опережающим на поколение или два: всего за десять лет алгоритмы прошли путь от попыток распознать содержимое фотографий до сверхчеловеческого уровня, а теперь, что удивительно, самостоятельно создают совершенно новые изображения, ничуть не хуже фотографических, но полностью синтетические и с зачастую тревожным уровнем реализма и детализации. Похоже, что эра глубокого обучения уже уступает место новой революции - наступает эра генеративного ИИ.
Но в основе этой технологии, которая даже мне порой кажется абсолютным волшебством, лежит еще один урок силы данных в больших масштабах. И, конечно, "масштаб" - это главное слово. Для сравнения: AlexNet дебютировала с сетью, состоящей из шестидесяти миллионов параметров - этого достаточно, чтобы разумно воспринимать набор данных ImageNet, по крайней мере частично. В то время как трансформаторы, достаточно большие для обучения на мире текстов, фотографий, видео и многого другого, имеют сотни миллиардов параметров. Это, конечно, создает бесконечные инженерные проблемы, но удивительно элегантную науку. Как будто эти возможности ждали нас все это время, со времен считывателя ZIP-кодов ЛеКуна, неокогнитрона Фукусимы или даже перцептрона Розенблатта. Со времен ImageNet. Все это было где-то здесь. Нужно было только сделать простую идею достаточно большой.
Однако все чаще такие объяснения кажутся простой семантикой. Большие языковые модели, даже мультимодальные, не могут быть "мыслящими" в самом прямом и великом смысле этого слова - и, чтобы мы не слишком увлекались, их склонность к абсурдным концептуальным промахам и готовность сочинять правдоподобно звучащую чепуху заставляет легко вспомнить об этом факте. Тем не менее, по мере того как они генерируют все более сложные тексты, изображения, голоса и видео - до такой степени, что все больший хор комментаторов бьет тревогу по поводу нашей способности отделить правду от фантазии, как отдельных людей, как институтов и даже как обществ, - не всегда ясно, насколько важна эта разница. Эта мысль становится особенно отрезвляющей, когда понимаешь, что все это - едва ли версия 1.0.
И так до бесконечности. Алгоритмы проявляют себя на уровне человеческой сложности. Роботы постепенно учатся ориентироваться в реальном окружении. Модели зрения обучаются не просто на фотографиях, а благодаря погружению в полностью трехмерные миры в реальном времени. ИИ, который генерирует так же бегло, как и распознает. И, поднимаясь вокруг нас, этические последствия, которые, кажется, с каждым мгновением все глубже проникают в человеческие дела. Но наука всегда была именно такой. Путешествие, которое становится все длиннее и сложнее по мере того, как оно разворачивается. Бесконечно разветвленные пути. Постоянно расширяющийся горизонт. Новые открытия, новые кризисы, новые споры. История, вечно находящаяся в первом акте.
Решение посвятить свою жизнь этой некогда малоизвестной области завело меня дальше, чем я мог себе представить. По какой-то исторической случайности я стал частью поколения, которое видело, как она превращается из академической арканы в материал для заголовков газет. Это позволило мне путешествовать по миру, сидеть за одним столом с мировыми лидерами, а в последние годы выступать на самых больших площадках, которые только существуют. Ослепительные огни, неоновые цвета, аудитория, сидящая рядами, которые, кажется, бесконечно простираются к горизонту. Это редкие привилегии, и каждая из них была неожиданной честью.
Но лаборатория остается тем местом, которое я люблю больше всего: гул флуоресцентных ламп, жесткие стулья, несвежий кофе, бесконечные щелчки и набор текста, скрип маркеров на досках. Так много произошло с тех пор, как в 2012 году появился AlexNet, с тех пор, как мы с Цзя начали работу над ImageNet в 2006 году, с тех пор, как Пьетро положил мне на стол распечатку исследования ЭЭГ Саймона Торпа. Поверьте мне. Вы захотите это прочитать. Но даже сейчас Полярная звезда светит на дорогу, которая простирается передо мной. Путешествие все еще манит. Еще так много нужно успеть.
Мне часто вспоминается моя первая встреча с Пьетро и Кристофом, когда я увидел в них гигантов. Трудно представить, что кто-то может видеть меня таким - один только мой физический рост, вероятно, дисквалифицирует меня - но в той мере, в какой я действительно обладаю некоторым авторитетом, они научили меня использовать его с пользой: как приглашение, а не как барьер. Как послание каждому студенту, готовому приложить достаточно усилий, чтобы оказаться в этом месте: если вы действительно увлечены этим делом - неважно, кто вы и откуда - ваше место здесь. Давайте строить будущее вместе.
Полдень был ярким, даже когда солнце все ниже и ниже опускалось над деревьями, а воздух был достаточно теплым, чтобы мы оставались в тени беседки. Моя мать сидела тихо, довольная, а ее внуки визжали и смеялись, гоняя футбольный мяч по лужайке. Мой отец изо всех сил старался не отставать и смеялся вместе с ними, не уступая им в темпераменте. Наконец-то он был в своей стихии - в роли дедушки, которая не требовала от него ничего, кроме игривости, которую он оттачивал всю жизнь.
Я опустил глаза на свой вибрирующий телефон и увидел сообщение от директора по политике Стэнфордской ассоциации HAI.
Национальное исследовательское облако только что прошло через Сенат
Часть большого счета
На пути к столу президента
Через минуту пришло еще одно сообщение, от Жана Сабеллы. К нему прилагалось видео. Нажав на кнопку PLAY, я наблюдал, как две пары рук с нетерпением разрывают подходящую оберточную бумагу, возбужденно крича, когда обнаружилась пара наборов "Лего" из "Звездных войн".
"Что мы скажем, ребята?" услышал я голос Жана за кадром.
"Спасибо, тетушка Фэй-Фэй и дядя Сильвио!" - радостно ответили два голоса в унисон.
Спустя два поколения ботаническое воображение Боба безошибочно передалось его внукам. Однако их неприкрытая радость подсказывала мне, что интроверсия, которая так сильно определяла его самого, прошла. Я мог представить, какую улыбку это вызвало бы на его лице.
Закрыв видео, я вернулся в групповой чат, из которого оно появилось, - продолжающийся уже год поток личных новостей от Джин, ее сына Марка и меня. Вехи. Дни рождения. Восстановление после операции по замене коленного сустава. Новая работа. Новые питомцы. Счастливые новости, печальные новости и все остальное, что наполняет годы жизни.
То, что началось с зыбкой просьбы о помощи на уроке математики в школе Парсиппани, переросло в связь, которая изменила мою жизнь иммигранта и которая теперь охватывает два побережья и три поколения. Боб был учителем, доверенным лицом и другом, а также моим спасательным кругом, когда я едва мог выразить свои мысли. Обеденный стол Сабеллов, украшенный тарелкой с домашними пирожными, всегда остается для меня величайшим уроком сострадания. А сами Сабеллы - несомненное продолжение моей собственной семьи. Я не могу представить себе жизнь без них, так же как и без своих матери и отца. Именно поэтому потеря Боба до сих пор причиняет боль, более десяти лет спустя. Но разговоры никогда не прекращались. Память о нем по-прежнему слушает, а я по-прежнему изливаю ей свое сердце.
Ни одна связь не дала мне больше знаний об этой стране. Возможно, эти уроки начались в средней школе - устремленные рассказы на уроках истории резко контрастировали с мрачной, даже жестокой реальностью иммигранта, - но они никогда не были тем, что действительно достигло меня. Даже спустя десятилетия, когда я был погружен в ту же напряженность, что и все остальные, - партийность, культурные разломы, избирательные циклы и все остальное, - мое глубочайшее понимание этой страны пришло не из новостей, не из статей какого-нибудь полемиста и даже не из учебника. Оно пришло благодаря привилегии знакомства с Сабеллами, которые являли собой пример человечности, которую я ценю в этом месте больше всего. Это дух, который, по крайней мере для меня, все еще ощущается как американский.
Я повернулась, услышав резиновый скрип открываемой раздвижной стеклянной двери. Сильвио направлялся к нам, его руки были пусты.
"Где обед?" Я спросил, наполовину дразнясь, наполовину с голодом. В основном с голодом.
"Защита была долгой", - сказал он со вздохом и нескрываемой улыбкой, зная, что я оценю его усталость не меньше, чем его радость.
Последние пару часов он провел, разбирая диссертацию своего последнего кандидата наук, оспаривая ее утверждения, выслушивая ее объяснения и, в конце концов, присуждая ей степень. Нетрудно было представить, что разбирательство затянется дольше запланированного времени; Сильвио охватила знакомая страсть, и никто из нас не мог отключиться, когда дело касалось таких вещей.
Я снова взглянул на свой телефон, на мгновение задержавшись на множестве знакомых имен, которые все еще фигурируют в моих текстовых сообщениях. В одном из недавних разговоров речь шла об Ольге и Цзя - обе сейчас преподают в Принстоне и обе остаются на переднем крае исследований в области компьютерного зрения. Ольга, в частности, является убежденным сторонником справедливости и прозрачности в области ИИ и организовала проект AI4ALL в своем новом кампусе. Было сообщение от Пьетро, который все еще преподает в Калтехе, указывающее мне на работу одного из его аспирантов, который использует компьютерное зрение для поддержки глобальных усилий по сохранению природы и устойчивости. И еще одно - от Арни, теперь уже партнера по исследованиям и друга более чем десятилетней давности, который делился последними новостями об окружающем интеллекте.
Независимо от того, буду ли я когда-нибудь чувствовать себя человеком определенного типа - китайцем, американцем, может быть, даже почетным итальянцем, - я уже давно избавился от страха, что не принадлежу себе. Люди, которых я встретил на своем пути, и доброта, которую они проявили ко мне, стали тому подтверждением. Путь иммигранта был нелегким, но я бесконечно благодарен за то, что он меня привел.
Даже история со здоровьем моей матери, растянувшаяся на столько лет, оказалась гораздо сложнее, чем простой вопрос о судьбе и несчастье. В конце концов, как долго можно откладывать неизбежное, прежде чем оно перестанет казаться таким уж неизбежным? Каким бы тяжелым ни было это путешествие, по прошествии почти трех десятилетий я вынужден признать, что по меркам невезучих семей наша была счастливой. Эти тридцать лет были тяжелыми, но это не были тридцать лет горя, потери или траура. Все эти годы мы провели вместе, и я не могу не испытывать благодарности и за это.
В последние дни я часто размышляю. Часто вспоминаются годы становления моей матери и отца: ее - запертые в культуре, которая пожирала сама себя, а его - потерянные в трагедии, из которой он так и не смог полностью выбраться. Я помню, как дрожали ее руки, когда мы садились в самолет, увозивший нас из знакомых нам жизней, и ужас, наполнявший наши желудки, когда мы ждали у выдачи багажа в аэропорту Кеннеди, одни, на мели, а ночь все не наступала. Я вспоминаю тусклую жару и гудящую, механическую атмосферу химчистки. Я думаю о том, как впервые увидел Принстон.
Оглядываясь на свою карьеру, я думаю, что опыт переезда через весь мир оставил во мне след, который я только сейчас начинаю понимать, и который продолжает влиять на мои исследования и мышление. Это заставляет вспомнить о напряжении, которое побудило мою мать, дочь политически бесправной семьи Гоминьдана, играть в азартные игры и путешествовать так далеко - и теперь, как ни удивительно, доживать свои сумерки на заднем дворе в Пало-Альто. Жизнь ученого, как и жизнь иммигранта - жизнь искателя приключений - это жизнь, в которой "дом" никогда не является четким понятием. Лучшая работа всегда происходит на границах, где идеи вечно находятся в ловушке между приходом и уходом, исследуются незнакомцами в чужих краях, внутренними и внешними одновременно. Но именно это и делает нас такими сильными. Это сохраняет уникальность наших перспектив и позволяет нам бросать вызов статус-кво.
Будущее ИИ остается глубоко неопределенным, и у нас столько же причин для оптимизма, сколько и для беспокойства. Но все это - результат чего-то более глубокого и гораздо более значимого, чем просто технология: вопрос о том, что движет нами, нашими сердцами и нашими умами, когда мы творим. Я считаю, что ответ на этот вопрос - возможно, больше, чем на любой другой, - определит наше будущее. Очень многое зависит от того, кто на него ответит. По мере того как эта область постепенно становится все более разнообразной, все более инклюзивной и все более открытой для опыта других дисциплин, я все больше верю в наши шансы ответить на него правильно.
В реальном мире есть только одна Полярная звезда - Поларис, самая яркая в созвездии Малой Урсы. Но в сознании такие навигационные ориентиры безграничны. Каждая новая цель - каждая новая одержимость - висит в темноте над горизонтом, еще один переливающийся след, манящий к себе. Вот почему я испытываю величайшую радость от осознания того, что это путешествие никогда не будет завершено. И я тоже. Всегда будет что-то новое, за чем можно погнаться. Для ученого воображение - это небо, полное северных звезд.