Hjernen bak datahjernen

Kunstig intelligens føreset at det finst datamaskiner som kan køyra alle dei komplekse algoritmane, og dette tek me naturleg nok for gitt i våre dagar. Difor var det forfriskande å lesa boka til John von Neumann, som vart skriven i datamaskinas urtid. I løpet av seksti år har det kome mange lag med teknologi utanpå den grunnleggande mekanismen, men når eg les denne boka skjer det ei slags av-blackboxing ,og datamaskina står fram i sin reine form.

John von Neumann var ein teknokrat av dei store. På 40-talet var han med i The Manhattan Project, og var sentral i utviklinga av plutoniumteknologi for atombomba ved Los Alamos-laboratoriet i New Mexico. Då han seinare innretta seg på datamaskiner, viste det seg at hans arkitektur fungerte kanonbra i praksis. Studentar og forskarar over heile USA bygde datamaskiner etter desse prinsippa, og von Neumann-arkitekturen er framleis ein grunnmur i informasjonssamfunnet.

Kva var det som var så smart med von Neumann sitt system? Han laga det som Alan Turing kalte ei «universell maskin» for logiske samanhengar. Istadenfor å vera spesialisert for eitt føremål, slik som til dømes eit jetfly, kan datamaskiner brukast til alle slags formål. Alt som kan gjerast av ei datamaskin kan gjerast av alle datamaskiner.

Von Neumann-maskina består av tre avgjerande element: den sentrale prosessoreininga der data vert flytta, sletta eller kopiert, minnet der data vert lagra på magnetbånd eller hôlkort og til slutt program som behandlar data, og som også er lagra i minnet (s. xxi). Det må også vera grensesnitt mot omverda, slik som skjerm og tastatur.

Måten informasjon kan lagrast og flyttast på er det verkeleg nye med ei datamaskin, og «the stored program computer» vert grundig forklart. Ein kalkulator har avgrensa nytteverdi fordi ingenting vert lagra når reknestykket er utført. Ei datamaskin, derimot, kan lagra stadig nye informasjonssett (utrekningar, tekst, etc.) og kan ta i bruk stadig fleire program for å utføra stadig meir komplekse prosessar.

Von Neumann forklarar at datamaskiner må ha markørar som kodar for den aktuelle informasjonen (s. 6). For eit titalssystem ville det trengast ti markørar, t.d. tala frå 0 til 9. For eit binært system trengst det berre to markørar, t.d. 0 og 1. På 1950-talet, då denne boka vart skriven, var det vanleg med datamaskiner basert på vakuumrøyr og binære verdiar vart markert med ein analog elektrisk puls på ei forhåndstildelt linje, og der fråveret eller nærveret av ein puls formidlar ein verdi på markøren til lagringsminnet (s. 7).

Von Neumann anbefaler at det binære systemet vert modellen for alle datamaskiner. Grunnen er at den logiske oppbygninga er maksimalt gjennomsiktig (transparent) når dei einaste mogelege markørane er 0 og 1 (mi omsetjing, s. 10). Her følgjer han Turing sitt prinsipp om å gjera datamaskina så enkel og universell som mogeleg.

Boka heiter jo vittarleg «The Computer & the Brain», og i andre del samanliknar von Neumann datamaskina og hjernen. Han ynskjer å forstå hjernen utifrå matematikarens standpunkt, og ta i bruk alt som kan overførast for å konstruera betre datamaskiner. Dette er ein ambisiøs ambisjon som kunstig intelligens-forskinga har følgt opp i mange tiår under slagordet «reverse engineering the human brain».

Von Neumann viste at hjernen er ein treg prosessor som jobbar parallelt med mange problem samstundes, medan datamaskinen er ein rask prosessor som jobbar i serie med eit problem i slengen. Allereie i 50-åra var datamaskina mykje kjappare enn hjernen til å prosessera informasjon. Men som ein god vitskapsmann ser von Neumann at det neppe vil vera aktuelt å laga ein databasert replika av hjernen sjølv om datamaskina er kjapp. Den fungerer jo serielt og kan ikkje herma etter dei parallelle prosessane i hjernen. Og uansett går det an å ha ei pragmatisk tilnærming, og herma etter det som let seg bruka i datamaskiner. Her peikar von Neumann ut vegen mot nevrale nettverk og deep learning.

«The Computer and the Brain» har eit rørande forord skriva av kona Klara von Neumann. Det viser seg at boka fyrst var planlagt som ei forelesingsrekke for Yale-universitetet våren 1956. Men hausten før vart John brått svært sjuk, og det viste seg at han hadde fått uhelbredeleg beinkreft. (Fekk han kreft fordi han var med på The Manhattan Project?)

Von Neumann vart raskt sjukare, og skreiv på manuset i eit slags kappløp med døden. Her må alt det viktigaste bli sagt på ein så tydeleg måte som mogeleg, noko dei stringente og rasjonelle setningane hans vitnar om. Forelesingane måtte avlysast, men von Neumann klarte å fullføra dei viktigaste delane av manuskriptet. Han døydde i 1957 etter eit års alvorleg sjukdom utan intellektuell aktivitet, berre 53 år gammal.

———–

RANGERT LISTE:

1:8. Herbert Simon: «The Sciences of the Artificial» (1969, tredje utgåve 1996).

2:8. Daniel Dennett: «From Bacteria to Bach and Back. The Evolution of Minds» (2017).

3:8. John von Neumann: «The Computer & the Brain» (1958, tredje utgåve 2012).

4:8. Ray Kurzweil: «The Singularity is Near. When Humans Transcend Biology» (2005).

5:8. Jerry Kaplan: «Humans Need Not Apply. A Guide to Wealth & Work in the Age of Artificial Intelligence».

6:8. George Zarkadakis: «In Our Own Image. Savior or Destroyer? The History and Future of Artificial Intelligence (2015).

7:8. Hubert Dreyfus: «What Computers Still Can’t Do» (1972, andre utgåve 1992).

8:8. Pamela McCorduck: «Machines Who Think. A Personal Inquiry into the History and Prospects of Artificial Intelligence» (1979, ny utgåve 2004).