Код креативности. Как искусственный интеллект учится писать, рисовать и думать

Маркус дю Сотой, 2019

Знаменитый оксфордский профессор и популяризатор науки Маркус дю Сотой исследует природу творчества, освещая наиболее важные аспекты работы алгоритмов и математических правил, которые лежат в их основе. Он задается вопросом, насколько наш эмоциональный отклик на произведения искусства обусловлен реакцией мозга на закономерности и структуры и что именно означает заниматься творчеством в математике, изобразительном искусстве, литературе и музыке. На основе ярких примеров того, как «поверяется алгеброй гармония» мировых шедевров, среди которых «Евгений Онегин» Пушкина, «Песнь льда и пламени» Джорджа Р. Р. Мартина и «Гарри Поттер»; музыкальные произведения Вагнера и Шуберта, с одной стороны, и творчество Massive Attack, Beatles, Боба Дилана – с другой, автор выясняет, через какое время машины, возможно, научатся создавать действительно творческие произведения и могут ли они, в свою очередь, стимулировать наше воображение. Результат перед вами: увлекательное и совершенно необычное исследование как искусственного интеллекта, так и сути того, что значит быть человеком. «Искусственный интеллект потрясает самые основы нашего существования, демонстрируя, сколь многое из того, чем занимаются люди, машины могут делать не хуже, а то и лучше их. Но эта книга посвящена не столько будущему с беспилотными машинами и компьютеризованной медициной, сколько вопросу о том, смогут ли алгоритмы состязаться сколько-нибудь существенным образом с могуществом человеческого кода. Способны ли компьютеры к творчеству? Что нужно для творчества? В какой степени эмоциональная реакция на произведения искусства является результатом реакции мозга на определенные рисунки и структуры? Таковы некоторые из тем, которые мы рассмотрим». (Маркус дю Сотой) В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

2

Сотворение творчества

Главный враг творчества — здравый смысл.

Пабло Пикассо

В связи с тем, как высоко в наше время ценится творчество, самые разные писатели и мыслители пытаются сформулировать, что это такое, как его стимулировать и в чем его значение. Именно во время работы в комитете Королевского общества^[7], созванного для оценки вероятного влияния машинного обучения на общество в ближайшие десятилетия, я впервые познакомился с теориями когнитивиста Маргарет Боден. Ее взгляды на творчество показались мне в высшей степени ценными в контексте проблемы оценки творчества машин.

Боден отличается нестандартным мышлением. За десятилетия своей работы она сумела освоить множество разных дисциплин: она философ, психолог, врач, специалист по искусственному интеллекту и когнитивист. В свои восемьдесят с небольшим Маргарет, с развевающимися сверкающе белыми волосами, по-прежнему активно работает и с удовольствием занимается изучением возможностей этих «жестянок», как она называет компьютеры. Для этого она выделила три разных типа творчества.

Творчество исследовательское подразумевает рассмотрение уже существующего и изучение его внешних границ, расширение пределов возможного при соблюдении прежних правил. Музыка Баха стала кульминацией того пути, который прошли композиторы эпохи барокко в исследовании тональности, сплетая в единое целое разные голоса. Его прелюдии и фуги раздвигают границы возможного еще до коренной перестройки жанров и наступления эпохи классицизма Моцарта и Бетховена. Ренуар и Писсарро пересмотрели методы изображения природы и окружающего нас мира, но по-настоящему раздвинул границы Клод Моне, снова и снова писавший свои кувшинки, пока цветовые блики не растворились в новую форму абстракции.

Этим типом творчества упивается математика. Классификация конечных простых групп — настоящий шедевр исследовательского творчества. Начав с простого определения группы симметрий — структуры, определенной четырьмя простыми аксиомами, — математики в течение 150 лет составляли перечень всех элементов групп симметрий, какие только можно вообразить, и кульминацией этого процесса стало открытие «группы-монстра» М, которая содержит больше симметрий, чем содержится атомов в составе Земли, но при этом не соответствует никаким шаблонам других групп. Этот вид математического творчества предполагает расширение границ и в то же время соблюдение установленных правил. Занимающегося им математика можно уподобить путешественнику-исследователю, который продвигается все дальше в неизведанные области, но при этом ограничен пределами планеты.

Боден считает, что человеческое творчество на 97 % состоит из исследования. Компьютеры чрезвычайно способны к творчеству такого рода: доведение некой схемы или набора правил до предела — прекрасная задача для вычислительного механизма, способного выполнить гораздо больше расчетов, чем человеческий мозг. Но достаточно ли этого? Когда мы думаем о по-настоящему оригинальном творчестве, мы обычно представляем себе нечто в большей степени совершенно неожиданное.

Творчество второго типа связано с комбинированием. Представьте себе художника, который может взять две совершенно разные концепции и попытаться создать из них нечто единое. Правила, действующие в мире одной из них, часто позволяют создать интересное новое обрамление для другой. Комбинирование — чрезвычайно мощный инструмент в царстве творчества математического. Доказательство гипотезы Пуанкаре, которая описывает возможные формы Вселенной, в конце концов было получено благодаря применению очень разных средств для понимания течения по поверхностям. Потребовался творческий гений Григория Перельмана, чтобы осознать, что характер течения жидкости по поверхности неожиданно может помочь в классификации самих возможных поверхностей.

В моих собственных исследованиях средства, относящиеся к теории чисел, применяются для понимания простых чисел и их использования в классификации возможных симметрий. На первый взгляд кажется, что симметрии геометрических объектов не имеют ничего общего с простыми числами. Но применение языка, который помог нам сориентироваться в тайнах простых чисел, и замена простых чисел симметричными объектами дали нам поразительные новые идеи относительно теории симметрии.

Такого рода «перекрестное опыление» принесло огромную пользу и искусству. Филип Гласс взял идеи, о которых он узнал, работая с Рави Шанкаром, и создал на их основе аддитивный процесс, ставший центральным элементом его минималистской музыки. Заха Хадид разработала уникальный стиль искривленных зданий, скомбинировав познания в области архитектуры со своей любовью к чистым формам русского художника Казимира Малевича. В кулинарии склонные к творчеству повара также объединяют кухни разных концов света.

Имеются интересные данные, позволяющие предположить, что творчество такого рода также может идеально подходить к миру искусственного интеллекта. Если взять алгоритм, играющий блюз, и скомбинировать его с музыкой Булеза, можно получить странное гибридное сочетание, которое, возможно, породит новый мир звуков. Разумеется, может случиться и так, что в результате получится отвратительная какофония. Программисту нужно найти два жанра, которые можно алгоритмически объединить интересным образом.

Более таинственная и трудноопределимая третья форма творчества, по Боден, — творчество преобразующее. К этой категории относятся те редкие моменты, которые полностью меняют правила игры. Такие качественные скачки известны во всех видах искусства. Вспомним Пикассо и кубизм, Шёнберга и атональную музыку, Джойса и модернизм. Они подобны фазовым переходам, при которых вода внезапно превращается из жидкости в газ. Именно этот образ нашел Гёте, когда пытался описать, как он в течение двух лет бился над созданием «Страданий юного Вертера», пока не произошло совершенно случайное событие, неожиданно ставшее катализатором его работы: «В это же самое мгновение созрел план “Вертера”; составные части целого устремились со всех сторон, чтобы слиться в плотную массу. Так вода в сосуде, уже близкая к точке замерзания, от малейшего сотрясения превращается в крепкий лед»^[8].

Весьма часто в основе таких преобразующих моментов лежит изменение правил игры или отказ от предположений, из которых исходили в своей работе предыдущие поколения. Квадрат числа всегда положителен. Музыку следует сочинять в ладовой системе. Глаза расположены на лице по разные стороны от носа. На первый взгляд кажется, что запрограммировать такой решительный разрыв было бы трудно, однако для творчества этого типа существует общее правило. Нужно начать с отказа от ограничений и посмотреть, что получится. Искусство, акт творчества состоит в том, чтобы выбрать, что именно следует отбросить или какое новое ограничение ввести так, чтобы получить в результате нечто ценное.

Если бы меня попросили назвать преобразующий момент в математике, я бы назвал хорошей кандидатурой на эту роль открытие квадратного корня из минус единицы, случившееся в середине XVI века. Многие математики считали, что этого числа не существует. Его называли мнимым числом (Декарт придумал это уничижительное название, чтобы подчеркнуть, что ничего подобного, разумеется, быть не может). И тем не менее его введение не противоречило существовавшей на тот момент математике. Оказалось, что исключать это число из рассмотрения было ошибкой. Но сможет ли компьютер создать концепцию квадратного корня из минус единицы, если все данные, которые в него вводят, говорят о том, что чисел, квадрат которых может быть отрицательным, не существует? Иногда подлинное творчество требует выхода за рамки системы и создания новой реальности. Может ли это быть по силам сложному алгоритму?

История возникновения романтизма в музыке во многих отношениях представляет собой целый каталог нарушения правил. В отличие от композиторов-классиков, использовавших переходы между близкими тональностями, выскочки нового поколения вроде Шуберта предпочитали такие модуляции, которые намеренно не соответствовали ожиданиям. Шуман оставлял неразрешенными аккорды, которые Гайдн или Моцарт просто не могли бы не завершить. Шопен, в свою очередь, сочинял насыщенные хроматические последовательности и необычным образом акцентированные пассажи с непривычными сменами темпа, идущие вразрез с ритмическими ожиданиями. Все переходы от одного течения в музыкальном искусстве к другому — от средневековой музыки к барокко, к классицизму, к романтизму, к импрессионизму, к экспрессионизму и так далее — это сплошное нарушение правил. Творческий уровень каждого следующего художественного течения можно оценить только на фоне предыдущего. Почти само собой разумеется, что важным элементом возможности считать что-либо новым является исторический контекст. Творчество — деятельность не абсолютная, а относительная. Мы творим внутри своей культуры и в своей системе координат.

Способен ли компьютер запустить такого рода фазовый переход и перевести нас в новое музыкальное или математическое состояние? Эта задача кажется трудной. Алгоритмы учатся действовать на основе данных, с которыми они взаимодействуют. Не значит ли это, что они навечно обречены производить только одно и то же?

Как сказал однажды Пикассо, «главный враг творчества — здравый смысл». На первый взгляд кажется, что этот принцип резко противоречит самому духу машины. Однако систему можно запрограммировать на иррациональное поведение. Можно создать метаправило, которое будет заставлять ее менять направление работы. Как мы увидим в дальнейшем, машинное обучение очень хорошо приспособлено к такого рода вещам.

Можно ли научить творчеству?

Многие художники охотно мифологизируют свое творчество, утверждая, что их вдохновение порождается некими сторонними силами. В Древней Греции считалось, что поэты одержимы музами, которые внедряют в их разум вдохновение, тем самым иногда доводя их до безумия. Платон считал, что «поэт — это существо легкое, крылатое и священное; и он может творить лишь тогда, когда сделается вдохновенным и исступленным и не будет в нем более рассудка… И вот поэты творят и говорят много прекрасного… не с помощью искусства, а по божественному определению»^[9]. Сходным образом великий индийский математик Рамануджан говорил, что его великие открытия основаны на идеях, которые он получил во сне от богини Намагири, покровительствовавшей его семье. Что же такое способность к творчеству — форма безумия или божественный дар?

К числу самых искушенных специалистов по части запутывания следов своего творчества принадлежит один из моих кумиров в истории математики, Карл Фридрих Гаусс. В 1798 году он опубликовал одну из величайших математических работ всех времен, в которой, как принято считать, создал современную теорию чисел, — трактат под названием Disquisitiones arithmeticae^[10]. Когда читатели книги Гаусса попытались понять из нее, откуда он взял свои идеи, они совершенно зашли в тупик. Сама работа была представлена в книге как тайна за семью печатями. Казалось, что Гаусс извлекает откуда-то идеи, как кроликов из шляпы, нигде не давая читателю ни малейшего намека на то, как именно он делает свои фокусы. Позднее, отвечая на упреки в излишней скрытности, он ответил, что архитектор не оставляет строительных лесов после завершения постройки. Подобно Рамануджану Гаусс приписывал одно из своих откровений «милости Божией» и говорил: «Будто молния сверкнула — решилась загадка; я сам не мог найти связующей нити между своими прежними знаниями и последними исследованиями и тем способом, каким она была, наконец, решена»^[11].

Однако тот факт, что художник может быть не способен внятно изложить, откуда взялись его идеи, не означает, что он не следует никаким правилам. Искусство есть сознательное выражение мириады логических элементов, которые формируют процесс нашего бессознательного мышления. Разумеется, мысли Гаусса были соединены некой логической цепочкой: ему просто было трудно сформулировать, что именно он делает, — или же, возможно, он хотел сохранить тайну, пытаясь раздуть свою славу гениального творца. Утверждение Кольриджа о том, что навеянное «приемом болеутоляющего»^[12] видение о Кубла Хане явилось ему сразу целиком, опровергают все те подготовительные материалы, которые свидетельствуют о работе, проделанной поэтом до того судьбоносного дня, в который его разбудил неожиданный посетитель из Порлока. Разумеется, так получается более интересная история. Даже в рассказе о моем собственном творчестве вспышкам вдохновения неизбежно было бы уделено больше внимания, чем многолетней подготовительной работе.

У нас есть ужасная привычка романтизировать гениальных творцов. Честно говоря, образ одинокого художника, творящего в изоляции, — миф. Брайан Ино говорит о концепции не гения, а «сцения»^[13], чтобы подчеркнуть роль общества, в котором часто появляется творческое мышление. С этим согласна и американская писательница Джойс Кэрол Оутс: «Искусство, как науку, следует считать совместным усилием — попыткой одного человека озвучить мысли многих, попыткой синтезировать, изучать и анализировать»^[14].

Что же требуется для стимулирования творчества? Может ли существовать возможность запрограммировать его в машину? И существуют ли правила, следуя которым можно приобрести творческие способности? Другими словами, может ли творчество быть приобретенным навыком? Кое-кто скажет, что такое обучение, или программирование, сводится к обучению подражанию достигнутому ранее и что имитация и следование правилам несовместимы с творчеством. Тем не менее у нас есть множество примеров творческих личностей, повышающих свое мастерство за счет исследования и обучения. Можно ли, исследовав их деятельность, научиться повторять их достижения и в конце концов развить собственные творческие способности?

Эти вопросы я задаю себе в начале каждого семестра. Чтобы получить докторскую степень, аспирант-математик должен создать новое математическое построение. Это значит, что он должен придумать нечто такое, что никогда не было сделано до него. Я должен научить аспирантов, как это сделать. Разумеется, до некоторой степени они обучались этой работе и раньше. Решение задач, даже если их ответ уже известен, тоже требует индивидуального творчества.

Подобное обучение совершенно необходимо для последующего прыжка в неизвестное. Повторяя за другими путь, пройденный к величайшим достижениям, мы надеемся создать среду, которая будет способствовать развитию наших собственных творческих способностей. Однако то, что такой прыжок произойдет, далеко не гарантировано. Я не могу взять с улицы первого попавшегося человека и вырастить из него творческого математика. Возможно, лет за десять обучения мы сможем добиться этого, но, по-видимому, к математическому творчеству способен не каждый мозг. Видимо, некоторые люди могут заниматься творчеством в одной области, но не в другой, хотя понять, что именно делает обладателя одного мозга чемпионом по шахматам, а другого — лауреатом Нобелевской премии по литературе, трудно.

Маргарет Боден признает, что обладать творческим началом не всегда значит быть Шекспиром или Эйнштейном. Она различает, следуя ее терминологии, «творчество психологическое» и «творчество историческое». Многие из нас творят свои личные произведения, делая нечто новое для самих себя, но далеко не новое в историческом контексте. Эти действия Боден и называет моментами психологического творчества. И только путем многократного создания произведений личного творчества можно надеяться в конце концов создать нечто, что другие признают новым и ценным. Историческое творчество — явление редкое, но оно появляется в результате стимулирования творчества психологического.

Моя методика пробуждения в студентах творческого начала основана на тех трех типах творчества, которые выделила Боден. Вероятно, наиболее очевидный путь — исследование. Сначала понять, как мы пришли к нынешнему состоянию вещей, а затем попытаться раздвинуть границы чуть дальше. Это требует глубокого погружения в то, что мы создали до сих пор. Из этого глубинного понимания может возникнуть нечто такое, чего никогда раньше не было. Часто бывает важно внушить студентам, что акт творения очень часто вовсе не похож на Большой взрыв. Он происходит постепенно. Как писал Ван Гог, «великое не создается порывом, а представляет собой цепь постоянно слагающихся малых дел»^[15].

Вторую стратегию Боден, стратегию комбинаторного творчества, я считаю мощным средством стимулирования новых идей. Я часто советую своим студентам ходить на семинары и читать статьи по темам, которые кажутся не связанными с теми задачами, над которыми они работают. Рассуждения, относящиеся к совершенно другой части математической вселенной, могут войти в резонанс с решаемой задачей и привести к возникновению свежих идей. Некоторые из наиболее интересных творческих проектов в современной науке реализуются именно на стыке разных дисциплин. Чем больше мы выходим за пределы своих изолированных участков и делимся с другими своими мыслями и затруднениями, тем более творческой может стать наша работа. Именно здесь получают множество быстрых результатов.

На первый взгляд кажется, что творчество преобразующее трудно использовать в качестве стратегии. Но, повторюсь, задача заключается в проверке существующего положения вещей путем отказа от некоторых ранее установленных ограничений. Нужно попытаться понять, что случится, если изменить одно из основополагающих правил, которые мы привыкли считать частью самой сути рассматриваемого предмета. Такие моменты опасны, потому что этим можно обрушить всю систему, но именно это обстоятельство подводит меня к одной из самых важных составляющих, стимулирующих творчество, — готовности к неудачам.

Если вы не готовы к неудачам, вы не пойдете на риск, который позволил бы вам открыть и создать нечто радикально новое. Именно поэтому система образования и экономическая среда — области, в которых терпеть не могут неудач, — бывают столь неблагоприятны для развития творческих способностей. Неудачи учеников важно приветствовать не меньше, чем их успехи. Разумеется, на неудачах диссертацию не защитишь, но они могут научить чрезвычайно многому. В разговорах со своими студентами я снова и снова повторяю призыв Беккета: «Проигрывай. Проигрывай снова. Проигрывай лучше».

Можно ли воплотить эти стратегии в программном коде? В использовавшемся в прошлом нисходящем подходе к программированию было очень мало надежды на проявление творческого начала в результатах работы программы. То, что выдавали созданные программистами алгоритмы, никогда не бывало слишком удивительным для их авторов. Не оставалось возможностей ни для экспериментов, ни для неудач. Но недавно все это изменилось: алгоритм, построенный на коде, который учится на собственных ошибках, сделал нечто новое, ошарашившее его создателей и оказавшееся невероятно ценным. Этот алгоритм победил в игре, которую, по мнению многих, машина в принципе не могла освоить. Игра эта требует творческого подхода.

Именно известие об этом революционном событии и стало причиной моего недавнего экзистенциального кризиса как математика.

Примечания

7

Королевское общество (Royal Society) — британский аналог Академии наук, существует с 1660 г.

8

Цит. по: Гёте И.В. Из моей жизни: Поэзия и правда / Пер. с нем. Н.С. Ман // Собр. соч.: В 10 т. М.: Художественная литература, 1976. Т. 3.

9

Платон. Ион / Пер. с др. — греч. Я.М. Боровского // Собр. соч.: В 4 т. М.: Мысль, 1990. Т. 1.

10

«Арифметические исследования». Книга эта действительно была написана Гауссом в 1798 г., но опубликована в Лейпциге только в 1801-м. Русский перевод этой и других работ Гаусса (выполненный В.Б. Демьяновым с немецкого перевода): Гаусс К.Ф. Труды по теории чисел // Классики науки. М.: Изд-во АН СССР, 1959.

11

Цит. по: Бюлер В. Гаусс. Биографическое исследование / Пер. с англ. А.Л. Тоома под ред. С.Г. Гиндикина. М.: Наука. Гл. ред. физ. — мат. лит., 1989. С. 38.

12

См. вступление к поэме «Кубла Хан, или Видение во сне»: «Вследствие легкого недомогания ему [автору] прописали болеутоляющее средство, от воздействия которого он уснул в кресле…» // Кольридж Сэмюель Тэйлор. Стихи. М.: Наука, 1974. С. 77. — Примеч. ред.

13

Scenius — неологизм, образованный от английских слов scene (сцена) и genius (гений).

14

Цит. по: Иглмен Д., Брандт Э. Креативный вид: как стремление к творчеству меняет мир / Пер. с англ. Ю. Константиновой. М.: Манн, Иванов и Фербер, 2018.

15

В письме к брату Тео 22 октября 1882 г. Цит. по: Ван Гог В. Письма к брату Тео / Пер. П.В. Мелковой. М.: Азбука-классика, 2017.