Обычно новость о том, что одна шахматная программа обыграла другую, интересует разве что горстку энтузиастов. Но AlphaZero не была обычной шахматной программой. Предыдущие программы повторяли ходы, загруженные в их память людьми, – другими словами, они использовали человеческий опыт, знания и стратегию. Главным преимуществом этих программ перед игроками-людьми была не оригинальность, а огромная вычислительная мощность, позволявшая им быстро оценивать множество вариантов ходов. AlphaZero, напротив, не использовала запрограммированных ходов, комбинаций или стратегий, заимствованных у людей. Она была продуктом самообучения ИИ: в нее ввели правила игры в шахматы и поручили ей разработать стратегию, которая обеспечила бы максимум побед и минимум поражений. Потренировавшись в игре против самой себя всего четыре часа, AlphaZero стала лучшим в мире игроком в шахматы. До сих пор ни один человек не смог ее победить.
Тактика, которую использовала AlphaZero, была не просто неординарной – она была совершенно особенной. Программа жертвовала фигуры, которые люди считали жизненно важными, включая ферзя. Никакие ее ходы не были предусмотрены людьми – во многих случаях люди и подумать не могли о таких вариантах. Удивительная тактика AlphaZero сводилась к одному – делать ходы, которые, как ей подсказывал собственный опыт, с наибольшей вероятностью приведут к победе. Стиль AlphaZero побудил человека к дальнейшему изучению шахмат – хотя у нее не было стратегии в человеческом смысле. Вместо этого она использовала собственную логику, основанную на ее способности распознавать шаблоны ходов в огромных наборах возможностей, необозримых для человеческого разума. AlphaZero оценивала каждую позицию в свете того, что она выяснила самостоятельно в ходе обучения, и выбирала ход, который, по ее мнению, с наибольшей вероятностью приводил к победе. Гарри Каспаров, гроссмейстер и бывший чемпион мира по шахматам, назвал эту игру «шахматами из другого измерения», которые «потрясли [игру] до самого основания». Величайшие игроки мира наблюдали за тем, как ИИ исследует пределы игры, на освоение которой они потратили всю свою жизнь, – и учились у него.
В начале 2020 г. исследователи из Массачусетского технологического института (МТИ) объявили об открытии нового антибиотика, способного убивать штаммы бактерий, устойчивые ко всем известным антибиотикам. Обычно на разработку нового лекарства уходят годы дорогостоящих кропотливых усилий, поскольку исследователи начинают с тысяч возможных молекул, путем эмпирических оценок, проб и ошибок сводя выбор к небольшому количеству вариантов
[3]. Исследователям приходится оценивать шансы для тысяч молекул или пытаться добиться успеха, внося изменения в молекулярные структуры существующих лекарств.
В МТИ поступили иначе: они использовали ИИ. Сначала исследователи разработали обучающий набор, в котором закодированы данные о 2 тыс. известных антибиотиков – от их молекулярных масс и типов межатомных связей до способности подавлять рост бактерий. Пользуясь этим обучающим набором, ИИ изучил атрибуты антибактериальных молекул. Любопытно, что он определил такие общие признаки молекул, которые не были специально закодированы, – включая те, которые вообще не поддаются человеческому пониманию или классификации.
По завершении обучения исследователи поручили ИИ изучить библиотеку из 61 тыс. молекул, включавшую также лекарства, одобренные Управлением США по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), и натуральные продукты, на предмет отбора молекул, которые: 1) окажутся, по мнению ИИ, эффективными антибиотиками; 2) не будут похожи на существующие антибиотики; и 3) не будут токсичными. В массиве из 61 тыс. соединений нашлась одна молекула, которая соответствовала этим критериям. В честь компьютера HAL 9000 из фильма «2001 год: Космическая одиссея» ее назвали халицин
[4].
Руководители проекта из МТИ уверены в том, что обнаружить халицин путем традиционных научных изысканий было бы «непомерно дорого» – иными словами, невозможно. Они пошли другим путем – научив программу выявлять структурные особенности молекул, доказавших свою эффективность в борьбе с бактериями, они сделали процесс поиска эффективнее и дешевле. Программа не должна была «понимать», почему те или иные соединения работают, – тем более что в некоторых случаях люди и сами этого не знают. Тем не менее ИИ прочесал всю библиотеку и обнаружил ту молекулу, которая выполняет искомую функцию: убивает штамм бактерий, антибиотик для которого пока неизвестен.
Открытие халицина стало триумфом. Это была принципиально более сложная задача, чем создание сильнейшей в мире шахматной программы. Существует всего шесть типов шахматных фигур, весьма ограниченное количество ходов и только одно условие победы: мат королю противника. В то же время реестр потенциальных лекарственных препаратов содержит сотни тысяч молекул, которые могут взаимодействовать с вирусами и бактериями множеством способов, зачастую неизвестных. Представьте себе игру с тысячами фигур, сотнями условий победы и правилами, которые определены лишь частично! Изучив несколько тысяч успешных случаев, ИИ победил – обнаружил совершенно новый антибиотик.
И это была не единственная находка ИИ. Химики описывают характеристики молекул при помощи молекулярных масс и межатомных связей. Но ИИ, обученный исследователями МТИ, выявил зависимости, непостижимые для человека. Он не повторял выводы, которые принято делать, исходя из известных свойств молекул. Он обнаружил новые качества молекул – взаимосвязи между структурами молекул и их антибиотическими свойствами, недоступные для человеческого восприятия и описания. Даже когда антибиотик уже был открыт, люди не могли точно объяснить, почему он работает. ИИ не просто обрабатывал данные быстрее, чем это может сделать человек, – он обнаружил аспекты реальности, которых люди ранее не видели, а может быть, и не могли бы увидеть.
Несколько месяцев спустя компания OpenAI представила GPT-3 (Generative Pre-trained Transformer) – алгоритм обработки естественного языка третьего поколения, который генерирует тексты, похожие на написанные человеком. Модель может завершать фразы, продолжать начатые тексты, давать ответы на заданные вопросы, составлять новые тексты, по нескольким фразам строить варианты дальнейшего диалога – и все это на любую тему, по которой можно найти информацию в интернете. Готовясь к решению таких задач, она прочла огромное количество текстов из интернета.
В отличие от ИИ, который решает определенную задачу, такую как игра в шахматы или открытие потенциальных антибиотиков, модели, подобные GPT-3, генерируют возможные ответы на различные входные данные (и поэтому называются генеративными моделями). Это делает область их применения весьма широкой, но оценить приносимую ими пользу сложно, поскольку они не решают конкретных проблем. Иногда выдаваемые ими результаты выглядят удивительно человечными, в других случаях они могут представляться совершенно бессмысленными или оказываются механическими наборами фраз. Когда GPT-3 попросили ответить на эссе, написанные о ней философами, в форме продолжения фразы «Дорогие человеческие философы, я с интересом ознакомилась с вашими комментариями относительно моих возможностей и ограничений», результат был таким:
