Этапы создания глобальной интеллектуальной сети

          Типичный пример - комплекс телескопов обсерватории Gemini на вершине горы Мауна Кеа, Гавайские острова. Известные астрономы, работающие в разных концах страны, получили возможность для самостоятельных работ с телескопами Gemini, находящимися от них за десятки тысяч километров. И если раньше весьма дорогостоящая командировка в уникальную обсерваторию могла полностью пойти насмарку из-за капризов погоды и плохой видимости, то теперь, наоборот, неожиданные ясные окна в периоды сезонного ненастья сразу открывают возможности для новых внеплановых исследований. С помощью Internet2 аппаратура Gemini сама извещает астрономов о благоприятных условиях для наблюдений, чем одновременно повышается эффективность использования телескопа и качество получаемых данных. Есть, правда, в этой работе один существенный нюанс. Стоимость телескопов обсерватории составляет около 185 миллионов долларов, и из соображений безопасности администрация не позволяет дистанционно управлять их ориентацией. Поэтому параметры, необходимые для настройки телескопа астрономы должны сообщить сотрудникам обсерватории, которые и выполняют нацеливание.

          Следует подчеркнуть, что практикуемый на горе Мауна Кеа подход - смотреть, но не трогать, нехарактерен для Internet2. Наоборот, многочисленные и разнообразные приборы непосредственно подключены к сети и допускают дистанционное управление оператором, находящимся за многие сотни и тысячи километров. Типичные примеры - наноманипулятор в университете Северной Каролины для работы с биомолекулами или сканирующий электронный микроскоп в Мичиганском университете. Доступ студентов к работе с такими приборами открывает редкостные возможности для их обучения, а ограничения диктуются лишь расстояниями, на которых начинает сказываться конечная скорость передачи сигнала и появляются недопустимые задержки в манипуляциях пробниками аппаратуры.

          Практически для всех приложений, разрабатываемых в Internet2, принципиально важной является проблема последней мили. Именно этот фактор является определяющим в прогнозировании сроков, когда подобные приложения станут доступными обычным людям.

          Даже в сытых и богатых США по сию пору около 95% пользователей подсоединяются к Интернету через 56-килобитный модем. А в Internet2 вполне обычным является подключение к сети на скорости 100 Мбит/с и более. По оценкам специалистов, для модернизации до подобного уровня существующей массовой инфраструктуры Интернета могут понадобиться десятилетия. Поэтому создаваемые в Internet2 высокоскоростные приложения поначалу будут внедрять у себя лишь самые богатые компании и организации, имеющие средства для сверхширокополосных подсоединений к магистрали. Кроме того, намечены приоритетные области, для которых будут выделяться целевые субсидии. В первую очередь - это телемедицина, оборудование для которой уже планируется установить в ведущих региональных центрах здравоохранения. По мере удешевления стоимости полосы пропускания телемедицина должна распространиться по районным больницам вплоть до кабинетов врачей.

          С наступлением кризиса в индустрии информационных технологий многие стали высказывать опасения, что развитие Internet2 непременно затормозится. Как ни странно, ничего подобного не произошло. Все ведущие компании, участвующие в проекте - Qwest Communications, Cisco Systems, Microsoft, Intel, Lucent Technologies - по-прежнему интенсивно поддерживают развитие сети. А в ходе конференции разработчиков, с которой начинался рассказ, компания Qwest объявила, что на следующие пять лет продлевает свою роль смотрителя Abilene и к октябрю 2003 года проведет очередную модернизацию магистрали, нарастив пропускную способность до 10 Гбит/с.

          Я сам являюсь активным пользователем Интернет и по опыту знаю об огромных возможностях сети. Если говорить о новом поколении, то оно использует Интернет преимущественно как средство коммуникаций и среду для развлечения. Как новая виртуальная реальность, Интернет превратился в огромный плацдарм свободы слова и породил массу так называемых виртуалов - скромных и тихих в обычной жизни людей, которые оказываясь в сети сразу превращаются рьяных поборников различных течений. В этом отношении, Интернет стал новым средством самовыражения, способом ухода от серой действительности, предоставляя возможность проявить себя многим людям, которым не удалось найти свое место в реальной жизни.

          Не так давно в Интернете появились статьи о работах Фрэнсиса Хейлайена и Джоана Боллена из Брюссельского университета, в которых рассматривалась и обосновывалась одна интересная гипотеза. Согласно ей, современное общество рассматривается как некий сверхорганизм, а сети связи играют роль его нервной системы. Считается, что подобная гипотеза может быть реализована в модели создания намного более совершенной и интеллектуальной глобальной Сети нового поколения.

3 Сеть и мозг - настоящее и  будущее человечества

         Первое требование для разработки «подобной мозгу» глобальной сети – интеграция: все части Сети должны связываться на основе единого протокола. В настоящее время большинство существующих сетей ЭВМ, как общедоступных, так и частных, уже взаимодействуют на базе протоколов TCP/IP, положенных в основу Интернета1. Таким образом, Сеть достигла критической массы уже тогда, когда стало более привлекательно подключаться именно к Интернету, а не к любой другой сети. Полагают, что данный факт можно объяснить следующим: во-первых, только Интернет обладал высокой гибкостью и устойчивостью; во-вторых, его свободный, неподконтрольный характер позволил любому, имеющему идею быстро распространить ее по Сети, предоставив возможность другим использовать и улучшать ее. В-третьих, сыграли свою роль и существующие информационные сервисы типа телеконференций, поисковых систем и особенно гипертекстовая Паутина, которая все чаще используется как единый интерфейс ко всем другим системам.

          В силу чрезвычайно простого, но мощного средства представления связанной информации – распределенной гипермедиа, Сеть получила всеобщее признание. Именно эта архитектура превращает Всемирную Паутину в главного кандидата на роль фундамента глобального мозга.

          Распределенная парадигма гипермедиа есть синтез трех базовых идей. Гипертекст – все документы Всемирной Паутины связаны посредством взаимосвязанных гиперссылок: выделенных слов или фраз в тексте, которые могут быть выбраны пользователем, вызывая связанный документ с подробной информацией о теме фразы. Связанные документы, узлы, формируют Сеть ассоциаций, или паутину, подобную ассоциативной памяти. Вторая базовая идея – мультимедиа. Данный термин означает, что документы могут представлять информацию в любой форме или доступном формате: отформатированный текст, рисунки, звук, фотографии, кино, сцены трехмерной виртуальной реальности или любая их комбинация. Это позволяет выбрать представление, оптимальное для передачи содержания документа пользователю, способствуя его интуитивному восприятию. И наконец, распределенная структура. Связанные документы могут находиться на различных компьютерах, обслуживаемых различными людьми, причем в различных частях мира. При наличии хорошего сетевого подключения время, необходимое на передачу документов с другого континента, незначительно отличается от времени, которое требуется для передачи документа из соседнего офиса.     

          Существенный недостаток имеющейся архитектуры Сети – отсутствие способности самостоятельно осваивать новую информацию. Сегодня «восприятие» информации Сетью возможно только через промежуточное звено людей-операторов, которые добавляют документы или связи к недавно размещенному материалу, руководствуясь лишь собственными приоритетами. Однако познавательная способность индивидуума слишком ограничена, чтобы получить общее представление о всей Сети, состоящей из миллионов документов. В этой ситуации интуиция – весьма слабый помощник в организации Сети. Результат налицо – сегодня Сеть подобна лабиринту царя Миноса из легенды о Минотавре, и совсем не очевидно, что пользователь отыщет то, что ему нужно.

          Первый шаг на пути реализации гипотезы, сеть есть мозг, должен позволить самой сети формировать оптимальную организацию информации. В процессе познания развитие идет через процесс ассоциативного обучения: концепции, хорошо известной как правило Хебба для нейронных сетей. Можно реализовать подобные механизмы и в Сети, создавая ассоциации связанных документов на основе путей, часто используемых пользователями. Принцип достаточно простой – самые популярные связи становятся более устойчивыми, а редко используемые – менее устойчивыми. Простая эвристика может в данном случае определить вероятных кандидатов на установление новой связи: если пользователь перемещается от документа А к документу Б и далее к документу В, то весьма вероятно, что существует не только ассоциация между документами А и Б, но и между А и В, свойство транзитивности, а также между Б и А, свойство симметрии. Так может быть сгенерирована новая связь. Однако только связи, набравшие достаточную устойчивость, будут сохранены и доступны пользователю. В зарубежной печати появилась информация, что этот алгоритм уже проверен в эксперименте, в котором сеть хаотично связанных слов была упорядочена путем самоорганизации в структурированную семантическую сеть, способную узнавать ссылки, сделанные ее пользователями.

Сила таких механизмов ассоциативного обучения в том, что, хотя они и работают локально, самоорганизация  или зарождение порядка из хаоса, которое они формируют глобально – данные и документы, которые располагаются на произвольном числе цепочек друг от друга, мслучае, если достаточное количество абонентов воспользуется этими путями. Можно расширить этот метод, например, вычислив степень подобия между документами на основе ключевых слов, которые они содержат, использовать их для предложения подобных документов в качестве кандидатов на установление связи для данного документа. Ожидаемый результат подобных процессов ассоциативного обучения в том, что документы, используемые вместе, будут располагаться близко друг к другу в топологии киберпространства.

Если такие алгоритмы  освоения информации удастся внедрить в Сети, то знание, существующее в  ней, можно будет структурировать  в гигантскую ассоциативную семантическую  сеть, которая непрерывно обучается от ее пользователей. Каждый раз при введении нового документа начинался бы процесс формирования связей как подходящих к этому документу, так и исходящих от него. Они стали бы приспосабливаться к образцу использования документа, возникли бы новые связи, о которых автор документа даже не подозревал. Данный механизм в перспективе сможет вобрать в себя коллективную мудрость всех людей, консультирующихся с Сетью, поэтому вполне вероятно, что результат поиска будет более полезным, расширенным и надежным, чем при использовании любой системы индексации, сгенерированной отдельной личностью или ограниченными группами людей.

          Приведенная аналогия, согласно которой человечество как система, сформированная всем множеством людей вместе с их каналами общения, рассматривается как единый организм – сверхорганизм или суперчеловек, достаточно часто встречается в зарубежной литературе. Однако при более внимательном ее рассмотрении выясняется, что интеграция отдельных индивидуумов, в человеческом обществе, на самом деле гораздо меньше, чем интеграция отдельных клеток в многоклеточном организме. Более того, анализ эволюционных механизмов, лежащих в основе эгоизма, соперничества и сотрудничества отдельных личностей и групп людей, кроме того раскрывает фундаментальные проблемы, препятствующие дальнейшей интеграции общества.

          Вместе с тем есть, по крайней мере, одна область, где интеграция активно берет верх – это развитие средств связи и телекоммуникации. В гипотетическом обществе как сверхорганизме каналы связи выполняют роль нервов, передающих сигналы между различными органами и мышцами. В наиболее совершенных организмах нервы организуют сложную сеть взаимосвязей, называемую мозгом, в которой последовательности поступающих сигналов обобщаются и обрабатываются.

          После появления в XIX столетии средств коммуникации, обеспечивающих связь одного источника и одного абонента, а также средств связи по типу один ко многим в первой половине XX столетия, для последнего десятилетия было характерно взрывное развитие сетей связи по типу многие ко многим. В отличие от традиционных средств связи, в которых канал непосреенные в сеть носители информации способны устанавливать множество перекрестных связей между различными каналами, что позволяет интегрировать сложные последовательности данных из различных источников еще до их доставки потребителю.

          В живых организмах для развития нервной системы характерен ряд переходов, результатом которых являются формирование структур с более высокоорганизованным уровнем сложности. Например, уровень, на котором рецепторы связаны единственным каналом с исполнительными элементами – нервами или рефлекторными дугами, называется уровнем простых рефлексов. Но только на следующем, более высоком уровне сложных рефлексов, где нервы связаны согласно установленной на генном уровне программе, начинается структурное зарождение рудиментарного мозга. В статье Фрэнсиса Хейлайена и Джоана Боллена доказывается, что существующая глобальная сеть ЭВМ находится на грани подобных переходов к высшим уровням: обучению, характеризующемуся автоматической адаптацией связей, размышлению и, возможно, к интеллекту.

Такой переход резко  увеличил бы мощность Сети, ее интеллект  и расширил возможности по решению  различных задач. Момент перехода может быть приближен, если рассматривать гипотезу сеть есть мозг более серьезно, превращая ее в модель, которая и будет положена в основу создания следующего поколения глобальной Сети. Так она сможет способствовать лучшему прогнозированию и управлению будущими изменениями.

          До последнего времени пассивная архитектура Сети лишь подчеркивала ее пассивную роль как архива знания, в то время как активный поиск информации, мышление и поиск решения ей не свойственны и организуются пользователем через лабиринт ассоциаций. Более активная Сеть способна обеспечить возможность использовать различные механизмы информационного поиска для самостоятельного исследования похожих документов и предоставления обобщенных результатов пользователю.

          Прообраз подобного механизма уже существует. Он может быть найден в wais-подобных поисковых серверах. В таких системах пользователь вводит комбинацию ключевых слов, которые лучше всего отражают его запрос. Механизм сканирует индекс документов Сети на предмет поиска документов, содержащих указанные ключевые слова и наиболее совпадающих с поисковыми критериями. Лучшие комбинации будут предложены пользователю. Например, ввод слов компьютерные вирусы и создание мог бы отыскать документы, относящиеся к написанию компьютерных вирусов. Этот метод эффективно работает в том случае, если документы содержат предложенные ключевые слова. Однако во многих документах может рассматриваться та же тема с использованием других слов или тех же слов для обсуждения других тем.