Мичио Каку
Бъдещето на човечеството (10) (Заселването на Марс, междузвездните полети, безсмъртието…)

7.
Роботи в космоса

Трябва да очакваме, че един ден машините ще властват над хората.

Алън Тюринг

Едва ли през следващите един-два века може да се случи нещо подобно.

Дъглас Хофстатър

Годината е 2084-та. Арнолд Шварценегер е обикновен строителен работник, измъчван от натрапчиви сънища за Марс. Той решава да отиде там, за да разбере на какво се дължат тези сънища. Когато пристига на Марс, вижда многолюдни градове, лъскави стъклени сгради и големи минни предприятия. Развита инфраструктура от тръбопроводи, електропроводи и генератори осигурява енергия и кислород за хиляди постоянни жители.

Филмът „Зов за завръщане“ много добре показва как би изглеждал един град на Марс: бляскав, добре уреден и ултрамодерен. Има обаче един малък проблем. Въпреки че подобни въображаеми градове са добър холивудски декор, тяхното построяване със сегашните технологии би надхвърлило бюджетните възможности и на най-мащабната мисия на НАСА. Имайте предвид, че първоначално всеки чук, лист хартия и кламер ще трябва да се доставят на Марс от десетки милиони километри разстояние. А ако става дума за пътуване извън Слънчевата система до близките звезди, откъдето бързите комуникации със Земята ще са невъзможни, проблемите ще станат още повече. Вместо да се разчита на транспортирането на материални средства от Земята, трябва да се намери начин да се установи присъствие в космоса, без да се разори американската хазна.

Това вероятно може да се постигне чрез използването на технологии от четвъртата вълна. Нанотехнологиите и изкуственият интелект може коренно да променят нещата.

Към края на XXI в. развитието на нанотехнологиите би трябвало да позволи производството на големи количества графен и въглеродни нанотръбички — свръхлеки материали, които ще предизвикат революция в строителството. Графенът се състои от един-единствен молекулен слой от устойчиво свързани въглеродни атоми, които образуват изключително тънък и здрав листов материал. Той е почти прозрачен и невероятно лек, но е най-здравият материал, познат на учените — 200 пъти по-як от стоманата и дори по-твърд от диамант. Ако теглото на цял слон бъде концентрирано в една точка, колкото върха на подострен молив, това пак няма да е достатъчно да се пробие или разкъса лист графен. Освен това графенът е електропроводим. Учените вече могат да издълбават транзистори с размерите на молекула върху листове от графен. Компютрите на бъдещето може би ще се правят от този материал.

Въглеродните нанотръбички представляват листове от графен, навити във вид на дълги тръбички. Те са практически неразрушими и почти невидими. Ако носещата конструкция на Бруклинския мост беше изградена от въглеродни нанотръбички, щеше да изглежда, че мостът виси в пространството без никаква опора.

Щом графенът и нанотръбичките имат такива чудни свойства, защо не се използват днес в строителството на жилища, мостове, сгради и пътища? Понастоящем е изключително трудно да се произвеждат големи количества чист графен. Дори и най-малкият примес или дефект на молекулно ниво може да го лиши от чудните му физични свойства. Трудно е да се правят листове по-големи от пощенска марка.

Но химиците се надяват, че масовото производство на графен ще е възможно през следващия век, което значително ще намали разходите за изграждането на инфраструктура в космоса. Този толкова лек материал ще може ефективно да се транспортира до далечни извънземни дестинации, а може и да се произвежда на други планети. Не е изключено в марсианската пустиня да изникнат цели градове, построени от този въглероден материал. Сградите сигурно ще бъдат частично прозрачни. Скафандрите ще станат свръхтънки и прилепнали по тялото. Автомобилите ще имат изключително нисък разход на гориво, защото ще тежат много малко. Архитектурната практика ще претърпи цялостна трансформация в резултат на навлизането на нанотехнологиите.

Но дори при толкова развити технологии, кой би могъл да свърши цялата черна работа, свързана с построяването на селища на Марс, колонии за добив на природни ресурси в астероидния пояс и бази на Титан и екзопланетите? Решението може би се крие в изкуствения разум.

Изкуственият интелект — една млада наука

През 2016 г. една новина от областта на изкуствения интелект разбунва духовете: компютърната програма „АлфаГо“ на фирмата „ДийпМайнд“ побеждава Лий Седол, световен шампион по го (вид древна игра). Дотогава много хора смятат, че подобно постижение е възможно едва след няколко десетилетия. Новината кара медиите да прогнозират края на човешката раса. Машините вече са преминали най-важния рубеж и скоро ще станат пълновластни господари, казват те. Няма връщане назад.

„АлфаГо“ е най-съвършената игрова програма, създавана някога. Докато в шаха има средно между 20 и 30 възможни хода във всеки един момент, при игра на го вариантите са около 250. Всъщност общият брой на възможните конфигурации в играта го надвишава броя на атомите във вселената. Преди се е смятало, че е твърде трудно за един компютър да предвиди всички възможни ходове, затова успехът на „АлфаГо“ срещу Лий Седол предизвиква медийна сензация.

Скоро обаче става ясно, че колкото и съвършена да е тази програма, тя знае само един фокус. Играе страхотно на го, но само толкова. Орен Ециони, директор на Института за изкуствен интелект „Пол Алън“, отбелязва: „Програмата «АлфаГо» не може даже шах да играе.^[32] Не може и да обсъжда играта. Шестгодишното ми дете е по-умно от нея“. Колкото и мощен хардуер да притежава дадена машина, не можеш да я потупаш по гърба, да я поздравиш за победата й над човека и да очакваш смислена реакция. Машината няма ни най-малка представа, че е постигнала исторически успех. Всъщност тя дори не знае, че е машина. Често забравяме, че днешните роботи са прехвалени сметачни машини без самосъзнание, креативност, здрав разум и емоции. Те се справят отлично с конкретни, шаблонни, строго определени задачи, но при по-сложни проблеми, които изискват общи познания, се провалят.

Въпреки че в науката за изкуствения разум има наистина революционни постижения, напредъкът в тази област трябва да се разглежда в по-широк контекст. Ако направим паралел между развитието на роботиката и това на ракетната техника, можем да кажем, че роботиката е минала „етапа на Циолковски“, тоест времето на хипотезите и теориите. Тя отдавна е навлязла в „етапа на Годард“, когато се конструират реални прототипи, а те, макар и примитивни, потвърждават основните принципи. Тепърва обаче предстои „етапът на Фон Браун“, когато иновациите ще доведат до масово производство на високоефективни роботи, които ще строят градове на далечни планети.

Засега роботите се справят великолепно като машини с дистанционно управление. Зад космическите апарати „Вояджър“, които прелитат покрай Юпитер и Сатурн, зад апаратите „Викинг“, които кацат на Марс, зад „Галилео“ и „Касини“, които обикалят около газовите гиганти — зад всички тях стоят екипи от усърдни хора, които направляват дейностите. Подобно на дронове, тези роботи просто изпълняват инструкциите на господарите си, на хората от космическия център в Пасадина. Всички „роботи“, които виждаме по филмите, са или кукли, или компютърна анимация, или пък машини с дистанционно управление. (Любимият ми робот от научнофантастичните филми е Роби от „Забранената планета“. Въпреки че изглежда футуристично, всъщност се играе от актьор.)

Но като имаме предвид, че през последните няколко десетилетия мощността на компютрите се удвоява на всеки 18 месеца, какво можем да очакваме в бъдеще?

Следващата стъпка: истински автомати

След сегашните роботи с дистанционно управление следващата цел е конструирането на истински автомати — роботи, способни да вземат самостоятелни решения с минимална човешка намеса. Подобен автомат би се задействал с устни команди от рода на: „Вземи боклука“. Това не е по силите на сегашните роботи. В бъдеще ще има нужда от автомати, които могат почти самостоятелно да изследват и да колонизират далечни планети, защото радиокомуникацията с тях би отнела часове.

Тези истински автомати може да се окажат крайно необходими за създаването на колонии на отдалечени планети и спътници. Имайте предвид, че в продължение на много десетилетия населението на космическите селища вероятно ще наброява само няколкостотин души. Човешката работна ръка ще бъде дефицитна и много търсена, а в същото време ще има спешна необходимост да се строят нови градове в далечни светове. Роботите могат да запълнят този дефицит. Отначало задачата им ще бъде да вършат работа, която е опасна, монотонна или мръсна.

Като гледаме холивудски филми, понякога забравяме колко е опасно в космоса. Дори в условията на слаба гравитация роботите ще бъдат незаменими при работата с тежки товари в строителството, защото ще могат с лекота да пренасят масивни греди, бетонни панели, тежка техника и др., което ще е необходимо при изграждането на база на чужда планета. Роботите ще се справят много по-добре от астронавтите с техните обемисти скафандри, слаби мишци, бавни движения и тежки кислородни апарати, Хората лесно се изморяват, докато роботите могат да работят неограничено, ден и нощ.

Освен това в случай на инцидент роботът може да се ремонтира или да се замени в една или друга рискована ситуация. Той би обезвредил опасен експлозив, каквито ще има на строителните и пътните обекти. При пожар ще мине през огъня, за да спаси астронавт, а на далечен спътник би могъл да работи при много ниски температури. Не му трябва кислород и следователно няма опасност да се задуши, докато за астронавтите това е постоянен риск.

Роботите ще могат и да изследват опасни терени на далечни небесни тела. Много малко се знае например за стабилността и структурата на ледените шапки на Марс или за ледовитите езера на Титан, а те вероятно ще бъдат изключително важен източник на кислород и водород. Би могло също така с помощта на роботи да се проучват лавовите тунели на Марс, които ще осигурят укритие от опасните нива на радиация, или да се изследват спътниците на Юпитер. Слънчевите изригвания и космическите лъчи могат да увеличат заболеваемостта от рак сред астронавтите, докато роботите ще бъдат в състояние да работят дори в убийствено мощни радиационни полета. Ако някоя част от тялото на робота се повреди от интензивната радиация, той ще си я смени с друга, която ще вземе от специален склад с висока степен на противорадиационна защита.

Роботите ще вършат не само опасна, но и монотонна работа, особено еднообразни производствени дейности. Всяка планетарна или спътникова база ще има нужда от големи количества промишлени стоки, които може да се произвеждат масово от роботи. Това е много важно за създаването на самозадоволяващи се колонии, които ще добиват местни суровини за производството на всички необходими стоки за съответните бази.

Освен това роботите ще вършат и мръсна работа. Ще поддържат и ще ремонтират санитарно-канализационните системи в космическите колонии. Ще могат да работят с токсични вещества, каквито ще има в цеховете за рециклиране и преработка на отпадъци.

Виждаме, че автоматите, които функционират без пряка човешка намеса, ще играят съществена роля, ако искаме в марсианските пустини и голата пустош на спътниците да изникнат модерни градове, пътища, небостъргачи и жилищни сгради. Но въпросът е колко далече сме от създаването на истински автомати. Ако изключим измислените роботи от филмите и научнофантастичните романи, какво е реалното ниво на технологиите? След колко време ще има роботи, способни да строят градове на Марс?

История на изкуствения интелект

През 1955 г. в колежа „Дартмът“ в САЩ се провежда среща на група изследователи, която поставя началото на науката за изкуствения интелект. Участниците в срещата са напълно убедени, че за кратко време ще успеят да създадат интелигентна машина, която може да решава сложни задачи, да борави с абстрактни понятия, да ползва език и да се учи от опита си. Те заявяват: „Смятаме, че поне по едно от тези направления може да се постигне значителен напредък, ако внимателно подбрани учени работят заедно по въпроса в рамките на едно лято“.

Но тези изследователи допускат сериозна грешка. Те изхождат от представата, че човешкият мозък е дигитален компютър. Смятат, че ако свойствата на разума се сведат до набор от кодове и тези кодове се въведат в компютър, той изведнъж ще се превърне в мислеща машина. Ще придобие самосъзнание и ще може да води смислени разговори. Това се нарича „низходящ подход“ или „разум в бутилка“.

Идеята обаче изглежда проста и логична и дава повод за оптимистични прогнози. През 50-те и 60-те години се постигат големи успехи. Създават се компютри, които могат да играят дама и шах, да доказват теореми от алгебрата и да обработват серийни данни. През 1965 г. Хърбърт Саймън, един от пионерите в областта на изкуствения интелект, заявява: „След 20 години машините ще могат да вършат всичко, което вършат хората“. През 1968 г. във филма „2001: Космическа одисея“ е представен компютърът ХАЛ, който разговаря с хората и пилотира полет до Юпитер.

Но в един момент изкуственият интелект удря на камък. Напредъкът става изключително бавен поради две главни трудности: разпознаването на образи и здравия разум. Роботите имат зрение и виждат много по-добре от хората, но не разбират какво виждат. Ако робот види маса, той ще възприеме само някакви линии, квадрати, триъгълници и овали. Няма да може да направи връзка между тези елементи и да идентифицира цялото. Той не знае що е маса. Затова му е много трудно да се движи в стая, да разпознава мебелите и да избягва препятствията. А ако излезе на улицата, съвсем ще се обърка в целия хаос от линии, кръгове и квадрати и няма да разбере кое е бебе, кое — полицай, куче или дърво.

Другата трудност е здравият разум. Ние знаем, че водата е мокра, че с въже може да се тегли, но не и да се бута, че с пръчка може да се бута, но не и да се тегли, и че майките са по-възрастни от дъщерите си. Всичко това е очевидно за нас. Но откъде знаем, че е така? Няма математическа дисциплина, в която да е доказано, че с въже не може да се бута. Ние сме стигнали до тези истини чрез практическия си опит, чрез сблъсъка си с действителността. Всеки от нас се учи от университета на живота.

За разлика от нас, роботите не могат да се ползват от предимствата на житейския опит. Всичко до най-малката подробност трябва да им се налива с фуния, като за целта се използват компютърни кодове. Правени са опити да се закодира всяко зрънце здрав разум, но проблемът е, че зрънцата нямат чет. Едно четиригодишно дете интуитивно знае повече за физиката, биологията и химията, отколкото най-модерният компютър.

Предизвикателството на ДАРПА

През 2013 г. Агенцията за перспективни изследователски проекти (ДАРПА) към Пентагона, която навремето полага основите на интернет, поставя предизвикателство пред учените от цял свят: да конструират робот, който може да разчисти радиоактивните отломки от трагедията във Фукушима, където през 2011 г. се е получило прегряване на ядреното гориво в три реактора. Отломките са толкова високорадиоактивни, че работниците могат да влизат в смъртоносното радиационно поле само за по няколко минути. В резултат на това разчистването е сериозно забавено. Според най-новите оценки процесът ще трае 30–40 години и ще струва около 180 милиарда долара.

Ако може да се конструира робот, който да разчиства отломки и отпадъци без човешка намеса, това вероятно ще бъде първата стъпка към създаването на истински автомат, който би помогнал за изграждането на база на Луната или селище на Марс дори в условията на радиация.

Разбирайки, че Фукушима е идеалното място за изпробване на най-новите технологии в областта на изкуствения интелект, ДАРПА решава да организира конкурс с награден фонд 3,5 милиона долара за изобретяването на роботи, които да извършват елементарни дейности по почистване. (Един предишен конкурс на ДАРПА се оказва изключително успешен и спомага за изобретяването на самоуправляващия се автомобил.) Освен това конкурсът за Фукушима е идеалният форум за популяризиране на постигнатия напредък в областта на изкуствения разум. Време е да се демонстрират реални постижения след години на високопарни приказки и медиен шум. Светът ще види, че роботите могат да изпълняват някои основни задачи, които не са подходящи за хора.

Правилата са много ясни и минималистични. Голямата награда ще бъде дадена за робот, който може да изпълнява осем прости дейности, включително да управлява автомобил, да премахва отломки, да отваря врати, да отваря и затваря клапани, да запушва повредени такива и да свързва противопожарен маркуч. От цял свят постъпват разработки от хора, които са привлечени от възможността да станат известни и да спечелят парична награда. Но вместо да покажат кълновете на нова ера, резултатите са донякъде разочароващи. Много от представените роботи не успяват да изпълнят задачите, а някои дори се прекатурват пред обективите на камерите. Конкурсът показва, че изкуственият интелект е доста по-сложна материя, отколкото предполага низходящият подход.

Учещи се машини

Има изследователи, които напълно са се отказали от низходящия метод и предпочитат да подражават на природата, като действат по възходяща линия. Тази алтернативна стратегия може да се окаже по-обещаваща по отношение на създаването на роботи, способни да работят в космоса. Извън лабораториите за изкуствен интелект съществуват сложно устроени автомати, които са по-ефективни и от най-добрите човешки творения. Това са животните. Има например дребни хлебарки, които умело маневрират из горите в търсене на храна и партньор. За разлика от тях, създадените от човека непохватни роботи ходят толкова тромаво, че понякога буквално „къртят мазилката“.

Погрешните схващания, на които се базират усилията на групата от „Дартмът“ преди шест десетилетия, продължават да влияят негативно върху науката за изкуствения разум. Мозъкът не е дигитален компютър. В него няма софтуерни програми и подпрограми, кодове, процесор, чип „Пентиум“. Ако от даден компютър се махне един транзистор, компютърът най-вероятно няма да може да работи. Но ако се махне половината от човешкия мозък, другата половина ще продължи да функционира.

Природата е дала на мозъка невероятни изчислителни способности, като го е превърнала в мрежа от нервни клетки, която всъщност представлява машина, способна да се учи. Един лаптоп не може да се учи — днес той е също толкова глупав, колкото е бил вчера или миналата година. Но човешкият мозък буквално се преформатира след всяко усвоено ново умение. Ето защо малкото бебе бъбри нечленоразделно преди да се научи да говори, а поотрасналото дете залита с велосипеда си, докато не се научи да го кара. Невронните мрежи се усъвършенстват постепенно чрез постоянно повтаряне в съответствие с правилото на Хеб, което гласи, че колкото повече пъти се изпълнява дадена дейност, толкова повече се подсилват съответните невронни пътища. Основният принцип е, че когато невроните работят заедно, между тях се създават връзки. Може би сте чували вица, дето един човек спира друг на улицата и го пита:

— Как се стига до Карнеги Хол?

А онзи му отговаря:

— С много труд и постоянство.

Е, невронните мрежи доказват, че е точно така.

Ето един пример: планинарите знаят, че ако една пътека е добре утъпкана, значи оттам минават много хора, а това може би означава, че това е най-добрият маршрут. Правилният път се утвърждава с всяко ново минаване по него. Същото става и в мозъка. Колкото по-често човек върши дадена дейност, толкова повече се подсилва невронният път, активиран чрез тази дейност.

Всичко това е важно, защото изследването на космоса много ще зависи от наличието на учещи се машини. Роботите в космоса непрекъснато ще се изправят пред нови и най-различни опасности. Ще попадат в ситуации, които днешните учени дори не могат да си представят. Ако са програмирани само за строго определени критични ситуации, ще бъдат безполезни, защото съдбата ще им поднася всякакви изненади. Ако вземем една мишка, в нейните гени няма как да бъдат закодирани всички възможни сценарии, в които би могла да попадне тя, защото сценариите са безкрайно много, а гените на мишката са краен брой.

Да речем, че на Марс има изградена база и тя е връхлетяна от дъжд от метеори, който поврежда много от сградите. Роботите, които имат невронни мрежи, ще се поучат от тази и други неочаквани ситуации и всеки път ще стават все по-кадърни. Но традиционните роботи, създадени по низходящия метод, няма да могат изобщо да реагират на непредвидени кризи.

Много от тези идеи са залегнали в изследванията на Родни Брукс, бивш директор на известната Лаборатория за изкуствен интелект към Масачузетския технологичен институт. Когато го интервюирах, той изказа възхитата си как най-обикновен комар, чието микроскопично мозъче се състои от 100 000 неврона, може с лекота да лети във всички посоки, докато един робот, който само ходи по земята, се нуждае от безкрайно сложни компютърни програми и пак няма гаранция, че няма да се спъва. Родни Брукс е създал нов подход: той изобретява роботи-буболечки и инсектоиди, тоест роботи, които се учат да ходят на шест крака като насекоми. В началото те често се прекатурват, но при всеки нов опит се справят все по-добре и постепенно се научават да координират движението на краката си като истински насекоми.

Процесът на въвеждане на невронни мрежи в компютрите се нарича „дълбинно обучение“. По-нататъшното развитие на тази технология може да доведе до революционни промени в редица области на живота. В бъдеще, когато човек иска да се консултира с лекар или адвокат, ще може да се обърне към специална интелигентна стена или към ръчния си часовник и да поиска съдействие от „Рободоктор“ или „Робоадвокат“ — софтуерни програми, които ще намират в интернет компетентни медицински или юридически съвети. Тези програми ще се учат от задаваните въпроси и ще могат все по-добре да откликват на конкретните потребности на хората и дори да ги предугаждат.

Дълбинното обучение може също така да доведе до създаването на необходимите за усвояването на космоса автомати. През следващите десетилетия низходящият и възходящият подход вероятно ще се съчетаят, при което на роботите ще им бъдат задавани някакви първоначални знания, но те ще могат да работят и да се обучават с помощта на невронни мрежи. Също както хората, автоматите ще могат да се учат от опита си и така ще се научат да разпознават образи, което ще им позволи да боравят с инструменти в триизмерното пространство, а освен това ще придобият здрав разум, благодарение на който ще се справят с нови ситуации. Този вид роботи ще има решаваща роля за строежа и поддръжката на селища на Марс и в цялата Слънчева система, както и извън нея.

Ще има различни роботи за различните дейности. Тези, които трябва да се научат да плуват из канализацията и да откриват течове и повреди, ще приличат на змии. Трябва да има и много силни роботи, които ще се учат да пренасят тежки товари на строителните обекти. Роботизирани дронове, които може би ще приличат на птици, ще се учат да анализират и да изследват повърхността на чужди небесни тела. Други пък ще се учат да изследват лавовите тунели и вероятно ще приличат на паяци, защото многокраките създания са изключително стабилни при движение по неравни повърхности. Ще има и такива, които ще обхождат полярните ледени шапки на Марс и сигурно ще представляват нещо като интелигентни снегомобили. А ако трябва да плуват в океаните на спътника Европа и да улавят разни неща, може би ще наподобяват октоподи.

За усвояването на космоса ще има нужда от роботи, които са способни да се учат както от сблъсъка си с действителността, така и чрез директен прием на информация.

Но дори и такова високо ниво на изкуствен интелект може да е недостатъчно, ако трябва роботите сами да строят цели градове. Най-голямото предизвикателство за роботиката е създаването на машини, които могат да се възпроизвеждат и имат самосъзнание.

Самовъзпроизвеждащи се роботи

Бях още малък, когато узнах що е самовъзпроизводство. В един учебник по биология пишеше, че вирусите се размножават, като установяват контрол върху нашите клетки и създават свои подобия, а бактериите се размножават чрез делене и възпроизводство. Ако една бактериална колония живее при благоприятни за нея условия в продължение на месеци или години, тя може да нарасне до размерите на планетата Земя.

Отначало идеята за безконтролно самовъзпроизводство ми се струваше абсурдна, но по-късно започнах да виждам логиката. Вирусът всъщност е една голяма молекула, която може да се размножава. Ако в носа ни попадне малко количество такива молекули, до една седмица те могат да ни причинят настинка. Всяка подобна молекула може бързо да създаде трилиони свои копия, а това е достатъчно да ни накара да се разкихаме. Човешкият живот пък започва от една микроскопична оплодена яйцеклетка в утробата на майката. Само за девет месеца тази мъничка клетка се превръща в човек. С други думи, човешкият живот също зависи от прогресивното нарастване на броя на клетките.

Това именно е силата на самовъзпроизводството, което лежи в основата на самия живот. А тайната на самовъзпроизводството се крие в молекулата на ДНК. Две свойства отличават тази чудна молекула от всички останали: първо, тя може да съхранява огромно количество информация, и второ, може да се възпроизвежда. Но машините също може да придобият такива свойства.

Идеята за самовъзпроизвеждащите се машини е толкова стара, колкото и представата за еволюцията. Скоро след като Дарвин публикува епохалния си труд „Произход на видовете“, Самюъл Бътлър пише статия, озаглавена „Дарвин и машините“, в която предрича, че един ден машините също ще започнат да се възпроизвеждат и да еволюират в съответствие с Дарвиновата теория.

През 40-те и 50-те години на XX в. Джон фон Нойман — създателят на няколко направления в математиката, включително теорията на игрите — се опитва да разработи математически подход към самовъзпроизвеждащите се машини. Той си задава въпроса коя е най-малката самовъзпроизвеждаща се машина и разделя процеса на няколко етапа. Първият етап може да бъде например събирането на голям брой компоненти (представете си купчина блокчета „Лего“ с различни стандартни форми). След това ще е необходим „монтажник“, който да сглоби компонентите. Трето, трябва да се създаде програма, която да каже на „монтажника“ кои компоненти да сглоби и в каква последователност. Този етап е изключително важен. Всеки, който си е играл с конструктор тип „Лего“, знае, че с малко на брой части може да се изградят много сложни и оригинални конструкции, стига да бъдат сглобени както трябва. Целта на Джон фон Нойман е да определи минималния брой операции, с които „монтажникът“ може да направи свое копие.

Но накрая Фон Нойман се отказва от проекта. Става ясно, че решението на въпроса зависи от най-различни произволни допускания, свързани например с точния брой и формата на използваните компоненти, а това затруднява математическия анализ.

Самовъзпроизвеждащи се роботи в космоса

Идеята за самовъзпроизвеждащите се роботи получава нов тласък през 1980 г., когато НАСА оглавява изследването „Модерни решения за автоматизацията на космическите мисии“. В доклада от изследването се прави изводът, че самовъзпроизвеждащите се роботи ще имат решаваща роля за построяването на селища на Луната, а освен това се посочва, че ще бъдат необходими най-малко три вида роботи. Роботите миньори ще добиват основни суровини, роботите строители ще топят и ще пречистват суровините и ще се занимават с монтажна дейност, а роботите по поддръжката ще извършват ремонт и поддръжка на самите себе си и на своите колеги без човешка намеса. Също така в доклада е представена визия за самостоятелното функциониране на роботите. Те ще се движат по релсови пътища като един вид „интелигентни вагонетки“, снабдени със захващащи челюсти или ринещо гребло, ще транспортират различни материали и ще ги обработват.

Това изследване има едно голямо предимство, свързано с момента на провеждането му. То е извършено скоро след като астронавтите са донесли стотици килограми скален материал от Луната и след като е станало известно, че съдържанието на метали, силиций и кислород в лунните скали е почти идентично с това в земните. Лунната кора е изградена предимно от реголит — комбинация от твърда скална основа, древна лава и отломки от метеоритни сблъсъци. Въз основа на тази информация учените от НАСА могат да съставят по-конкретни и реалистични планове за построяването на фабрики на Луната, които ще изработват самовъзпроизвеждащи се роботи от местни суровини. В доклада на агенцията се разглежда възможността за добив на метали от лунния реголит.

След това изследване идеята за самовъзпроизвеждащите се машини е изоставена за десетилетия поради липсата на обществен ентусиазъм. Но днес, когато отново има интерес към полети до Луната, а и до Червената планета, цялата тази концепция се обмисля отново. Изграждането на селище на Марс например би могло да започне по следния начин: първо трябва да се проучи пустинята и да се планира строежът на фабрика за роботи. После ще се пробият дупки в повърхностния слой и в тях ще се извършат взривове. Камъните и отломките ще се разчистят с булдозери и механични гребла, за да се подравни теренът. После камъните ще бъдат натрошени и стрити на малки късчета, ще се вкарат в микровълнова пещ, където пръстта ще се разтопи и ще може да се извлекат втечнените метали. Металите ще бъдат разделени на пречистени слитъци, които после ще бъдат обработени до получаването на арматура и други изделия, необходими за построяването на сградата. Така ще може да се построи фабриката. След като в нея се произведат първите роботи, те ще поемат нещата в свои ръце и ще продължат да произвеждат още роботи.

По времето, когато е публикуван докладът на НАСА, технологичните възможности са били ограничени, но днес положението е доста различно. Едно от обещаващите изобретения от полза за роботиката е триизмерният принтер. С него може да се произвеждат доста сложни машинни части, което става чрез компютърно регулирано подаване на течни пластмаси и метали. Технологията на триизмерното принтиране вече е толкова развита, че може да се използва за създаването на човешки тъкани чрез впръскване на единични човешки клетки с помощта на микроскопична дюза. Веднъж за един епизод на документален сериал по „Дискавъри“, който аз водех, направиха демонстрация с моето драгоценно лице. То беше сканирано с лазер и данните бяха въведени в един лаптоп. Оттам информацията постъпи в принтер, който започна да изпуска тънка струйка течна пластмаса през малко чучурче. Така за трийсетина минути беше направено точно пластмасово копие на лицето ми. След това принтерът сканира цялото ми тяло и за няколко часа изработи пластмасова фигурка, която изглеждаше досущ като мен. Така че в бъдеще всеки ще може да застане редом до Супермен в собствената си колекция от пластмасови фигурки. След време триизмерните принтери сигурно ще могат да възпроизвеждат деликатните тъкани, съставляващи важни човешки органи, или да изработват машинни части за самовъзпроизвеждащи се роботи. Може да ги използват и във фабриките за директна изработка на роботи от разтопени метали.

Най-трудна ще бъде направата на първия самовъзпроизвеждащ се робот на Марс. За целта до Червената планета ще трябва да се транспортират огромни количества производствена техника. Но след като първият робот стане факт, той ще може сам да направи копие на себе си. После двата робота ще направят свои копия и ще станат четири робота. Така броят им ще нараства прогресивно и скоро ще има достатъчно голяма трудова армия, която да се захване с промяната на пустинния пейзаж. Тази армия ще добива минерали от повърхностния слой на Марс, ще строи нови фабрики и ще произвежда неограничен брой други роботи евтино и ефективно. Ще може да развие мащабно селско стопанство и да стимулира възхода на цивилизацията не само на Марс, но и в целия космос, като разгърне добива на природни ресурси в астероидния пояс, производството на лазерни батерии на Луната и орбиталното строителство на гигантски звездолети, а също и като започне да създава колонии на далечни екзопланети. Успешното конструиране и използване на самовъзпроизвеждащи се машини би било изключително постижение.

Но отвъд този рубеж има още един, който е може би най-висшата цел в роботиката: създаването на машини със самосъзнание. Те ще могат не просто да изработват копия на самите себе си. Тези роботи ще знаят кои са и ще бъдат в състояние да изпълняват ръководни дейности — ще надзирават други роботи, ще издават заповеди, ще планират проекти, ще координират дейности и ще предлагат творчески решения. Ще разговарят с хората и ще дават смислени съвети и идеи. Но концепцията за роботите със самосъзнание повдига сложни екзистенциални въпроси и направо всява ужас у някои хора, защото те се боят, че машините може да се опълчат срещу създателите си.

Роботи със самосъзнание

През 2017 г. възниква спор между двама милиардери: основателя на „Фейсбук“ Марк Зукърбърг и основателя на „Спейс Екс“ и „Тесла“ Илон Мъск. Зукърбърг заявява, че изкуственият интелект е мощен източник на богатство и просперитет и е от полза за цялото общество. Мъск е много по-скептичен и твърди, че изкуственият интелект всъщност поражда екзистенциален риск за човечеството и един ден създадените от хората машини може да се обърнат срещу тях.^[33]

Кой от двамата е прав? Ако човечеството започне да разчита твърде много на роботите за поддръжката на базите си на Луната и градовете на Марс, какво ще стане, ако някой ден роботите решат, че хората повече не са им нужни? Няма ли да превземат човешките колонии в космоса?

Тези опасения не са от вчера и са изразени още през 1863 г. от писателя Самюъл Бътлър, който предупреждава: „Ние сами създаваме тези, които ще ни наследят.^[34] Човекът ще стане за машината това, което са конят и кучето за човека“. Постепенно роботите ще станат по-интелигентни от хората и това може да накара хората да се почувстват непълноценни и примитивни в сравнение със собствените си творения. Специалистът в областта на изкуствения интелект Ханс Моравец посочва: „Животът ни може да се обезсмисли, ако не ни остане нищо друго, освен да седим и да гледаме тъпо свръхинтелигентните си потомци как се стараят да ни обяснят все по-невероятните си открития на бебешки език, така че да ги разберем“. Експертът от „Гугъл“ Джефри Хинтън се съмнява, че свръхумните роботи ще продължават да слушат хората. „Все едно детето да командва родителите си… не се случва често по-неинтелигентни създания да командват по-интелигентни“. Професорът от „Оксфорд“ Ник Бостром отбелязва, че „изправени пред перспективата за истинска експлозия от интелект, ние, хората, сме като малки деца, които си играят с бомба… Не знаем кога ще избухне бомбата, макар че като я доближим до ухото си, чуваме слабо тиктакане“.

Според други анализатори евентуалният бунт на роботите може да се разглежда като част от естествения еволюционен процес. Най-приспособените изместват по-слабите — това е в реда на нещата. Някои специалисти по компютърни науки дори биха се радвали роботите да надминат хората по отношение на познавателната им способност. Бащата на теорията на информацията Клод Шанън казва: „Представям си как един ден ще станем за роботите това, което са кучетата за нас, и искрено желая успех на роботите“.^[35]

През годините съм интервюирал много изследователи от областта на изкуствения разум и всички те са убедени, че някой ден машините ще се доближат до човека по интелект и ще му бъдат много полезни. Но много от тях се въздържат да прогнозират кога ще се случи това. Професорът от Масачузетския технологичен институт Марвин Мински, който е автор на някои от основополагащите публикации за изкуствения интелект, е правил оптимистични прогнози през 50-те години на XX в., но в неотдавнашно интервю сподели с мен, че вече не се наема да посочва конкретни срокове, защото изследователите от неговата област много пъти са грешали. Едуард Файгенбаум от Станфордския университет изтъква: „Нелепо е още отсега да говорим за такива неща — много сме далеч от изкуствения интелект“.^[36] А един специалист по компютърни науки, цитиран в списание „Ню Йоркър“, казва за интелигентните машини: „На мен те не са ми грижа, както не ми е грижа и пренаселеността на Марс“.

Ако трябва да взема отношение по спора между Марк Зукърбърг и Илон Мъск^[37], бих казал, че лично според мен Зукърбърг е прав в краткосрочен план. Изкуственият интелект не само ще позволи изграждането на градове в космоса, но и ще допринесе за благото на обществото чрез повишаване на ефективността, качеството и рентабилността на различни дейности и чрез създаването на съвсем нов вид работни места в областта на роботиката, която може да стане по-мощна индустрия от днешното автомобилопроизводство. Но в дългосрочен план Мъск има основание да говори за значителен риск. В този дебат основният въпрос е кога роботите ще преминат чертата и ще станат опасни. Аз мисля, че повратният момент ще настъпи, когато машините придобият самосъзнание.

Днес роботите не знаят, че са роботи. Но може би един ден ще бъдат в състояние сами да си поставят цели, вместо да следват целите, определени от техните програмисти. Тогава може да решат, че искат не това, което искат хората. В момента, в който интересите на роботите и на хората започнат да се разминават, роботите може да станат опасни. Кога би могло да се случи това? Никой не знае. В днешно време роботите са интелигентни колкото насекоми. Има обаче вероятност към края на века да бъдат създадени първите роботи със самосъзнание. По това време на Марс вече ще има бързо развиващи се постоянни селища. Ето защо е важно да решим въпроса още сега, а не когато хората вече ще разчитат на роботите за оцеляването си на Червената планета.

За да добием представа за мащабите на този изключително важен проблем, нека да помислим какво би станало в най-добрия и в най-лошия случай.

Най-добрият и най-лошият вариант

Един от хората, които вярват в най-добрия вариант, е изобретателят и известен писател Рей Кърцуайл. При всяко мое интервю с него той очертава ясна и завладяваща визия за бъдещето, в която обаче има спорни моменти. Кърцуайл смята, че към 2045 г. ще бъде достигнато така нареченото състояние на сингуларност^[38], в което роботите ще бъдат равни на хората по интелект или ще ги превъзхождат. Този термин е заимстван от физиката, където се говори за гравитационна сингуларност — състояние на безкрайна плътност, като например в черните дупки. В компютърните науки терминът е въведен от математика Джон фон Нойман, който казва, че компютърната революция ще доведе до „непрекъснато ускоряващ се напредък и промени в начина на живот на хората, което ще създава впечатление за приближаване към някаква същностна сингуларност… отвъд която човешките дела не могат да останат такива, каквито ги познаваме“. Рей Кърцуайл твърди, че когато бъде достигнато състоянието на сингуларност, един компютър за 1000 долара ще е милиард пъти по-интелигентен от всички хора, взети заедно. Освен това този вид роботи ще се самоусъвършенстват, а потомците им ще наследяват придобитите от тях качества и така всяко следващо поколение ще превъзхожда предишното, което ще доведе до възходяща спирала на все по-голяма функционалност на машините.

Кърцуайл смята, че вместо да установят своята власт над хората, роботите ще разкрият пред създателите си един нов свят на здраве и благоденствие. Според него в човешката кръвоносна система ще циркулират микроскопични роботи (наноботи), които „ще унищожават патогените, ще коригират грешки в ДНК, ще елиминират токсините и ще правят много други неща за подобряване на физическото здраве на хората“. Той се надява, че учените скоро ще открият средство против стареенето, и е твърдо убеден, че ако живее достатъчно дълго, ще живее вечно. Кърцуайл е споделял с мен, че пие по няколкостотин хапчета на ден, което е свързано със стремежа му да постигне безсмъртие. Но в случай че не успее, иска след смъртта му тялото му да бъде запазено в течен азот в криогенно хранилище.

Освен това Кърцуайл предвижда, че в много по-далечно бъдеще роботите ще превърнат земните атоми в компютри. Впоследствие всички атоми на Слънцето и в Слънчевата система ще станат част от тази огромна мислеща машина. Понякога, когато вдигне взор към небето, Кърцуайл си представя, че след време би могъл да види признаци за това как свръхинтелигентни роботи преустройват звездите.

Не всички обаче са убедени в това розово бъдеще. Основателят на корпорацията „Лотос Дивелъпмънт“ Мич Кейпуър посочва, че привържениците на идеята за сингуларността изначално се ръководят от религиозни подбуди. „И колкото и да се правят на благоразположени ентусиасти, не могат да скрият от мен този факт“, допълня той. В противовес на утопията на Рей Кърцуайл, Холивуд ни показва какво би могло да стане в най-лошия случай, ако хората създадат свои еволюционни наследници и те ги изместят, като ги пратят по стъпките на птицата додо^[39]. Във филма „Терминатор“ военните създават интелигентната компютърна мрежа Скайнет, с която се следят всички ядрени оръжия на човечеството. Целта е да се избегне ядрена война. Но в един момент Скайнет придобива самосъзнание. Военните са изплашени от този развой на събитията и се опитват да изключат мрежата. Тя обаче е програмирана да се защитава и за да избегне спирането си, прави единственото възможно нещо: опитва се да унищожи човешката раса. Започва опустошителна ядрена война, която погубва цивилизацията. От човешкото население остават само групи скитници и бунтовници, които се мъчат да се противопоставят на огромната мощ на машините.

Може би Холивуд просто иска да печели от страховете на хората? Или показаното във филма наистина може да се случи? Въпросът е труден, отчасти защото понятията „съзнание“ и „самосъзнание“ са толкова натоварени с морални, философски и религиозни внушения, че липсва точна общоприета рамка за тяхното тълкуване. Преди да продължа изложението си за интелигентните машини, ще се опитам да дам ясно определение на понятието „самосъзнание“.

Времепространствена теория на съзнанието

Аз имам своя теория, която наричам времепространствена теория на съзнанието. Тя отговаря на изискванията за проверяемост, възпроизводимост, опровержимост и измеримост. Тя не само дава дефиниция за самосъзнание, но и позволява то да бъде измерено по определена скала.

Теорията ми се основава на схващането, че животните, растенията и дори машините могат да имат съзнание. Според мен съзнанието е процес на създаване на модел на самия себе си чрез различни механизми за обратна връзка (например в пространството, в обществото или във времето) с оглед постигането на дадена цел. За да измерим съзнанието, трябва просто да определим броя и видовете механизми за обратна връзка, които са необходими на субекта, за да получи модел на самия себе си.

Една единица съзнание притежават например термостатът и фотоклетката, защото те използват само един механизъм за обратна връзка, чрез който създават модел на самите себе си по отношение на температурата или съответно на светлината. Цветето притежава, да речем, 10 единици съзнание, защото ползва 10 механизма за обратна връзка за измерване на влагата, температурата, посоката на гравитационната сила, слънчевата светлина и т.н. Въз основа на тези показатели може да се определят различни нива на съзнанието. Термостатите и цветята спадат към нулевото ниво.

Първо ниво на съзнание притежават например влечугите, плодовите мушици и комарите, които генерират модели на самите себе си по отношение на пространството. Влечугите имат множество механизми за обратна връзка, с които определят местоположението на плячката си, на потенциални партньори или съперници, както и на самите себе си.

Второ ниво включва социалните животни. Техните механизми за обратна връзка касаят стадото или племето им и създават модели на сложната социална йерархия в колектива, които се изразяват чрез емоции и жестове.

Тези нива съответстват приблизително на етапите на еволюция на мозъка при бозайниците. Най-древният дял от човешкия мозък е разположен в тилната му част и контролира вестибуларната функция, чувството за територия и инстинктите. По-късно мозъкът е нараснал напред и тогава се е образувала лимбичната система — така нареченият „маймунски мозък“, отговарящ за емоциите; той се намира в централната част на мозъка на съвременния човек. Същото развитие от тилната към челната част се наблюдава днес при подрастващите.

Какво по-конкретно представлява човешкото съзнание? Какво ни отличава от растенията и животните?

Според моята теория хората се различават от животните по това, че имат усещане за време. Освен пространствено и социално съзнание ние имаме и времево съзнание. Най-късно еволюиралата част от човешкия мозък е префронталната зона на мозъчната кора, разположена непосредствено зад челото. Тя постоянно разиграва симулативни сценарии за бъдещето. При животните сякаш също се наблюдава способност за планиране (едно от привидните й проявления е зимният сън), но това се дължи до голяма степен на инстинктите им. Няма как да накараме кучето или котката си да разберат какво е „утре“, защото те живеят в настоящето. Ние, хората, обаче непрекъснато мислим за бъдещето и дори за времето след смъртта си. Все нещо планираме и все за нещо мечтаем — така сме устроени. Човешкият мозък е, машина за планиране.

С помощта на ядрено-магнитен резонанс е установено, че когато се подготвяме да свършим нещо, ние си спомняме аналогични ситуации от миналото и се осланяме на тях, което прави плановете ни по-реалистични. Съществува теория, че животните не притежават развита памет, защото разчитат на инстинктите си и нямат нужда да си представят бъдещето. С други думи, функцията на паметта може би е да се проектира в бъдещето.

Всичко това ни дава рамката, в която можем да дефинираме самосъзнанието, като кажем, че то е способността да се поставим в симулативен сценарий за бъдещето, подчинен на определена цел.

Ако приложим тази теория към машините, ще видим, че най-съвършените от тях в момента са на най-ниското, първо ниво на съзнание, което отчита способността им да определят положението си в пространството. Повечето машини, като например роботите от конкурса на ДАРПА, едва могат да се движат из празна стая. Има и такива, които могат отчасти да симулират бъдещето, като компютъра „ДийпМайнд“ на „Гугъл“, но те правят това само в изключително тесен диапазон. Ако поискаме „ДийпМайнд“ да направи нещо различно от това да играе го, той ще блокира.

Какво още трябва да се направи и през какви етапи трябва да се мине, докато бъде създадена машина със самосъзнание от типа на Скайнет от филма „Терминатор“?

Създаване на машини със самосъзнание?

За да имат машините самосъзнание^[40], е необходимо да им бъде зададена някаква цел. Тази цел не може да дойде от нищото, а трябва да се програмира отвън. Ако не се програмира, това е почти стопроцентова гаранция, че машините никога няма да се опълчат срещу хората. Нека да си припомним пиесата „Р. У. Р.“ от 1921 г., в която за пръв път е използвано понятието „робот“. В нея роботите въстават срещу хората заради лошото им отношение. Това обаче не би било възможно без сложно програмиране. Роботите не могат да изпитват страдание, съчувствие или желание да завладеят света, освен ако това не им е зададено отвън.

Но да предположим хипотетично, че някой робот е програмиран със задачата да унищожи човечеството. Тогава той трябва да си създаде реалистични симулативни сценарии за бъдещето и да постави себе си в тях. Тук възниква един много голям проблем. За да може роботът да разгледа вероятните сценарии и резултати и да прецени колко са реалистични, трябва да е усвоил милиони правила на здравия разум — онези прости закони на физиката, биологията и човешкото поведение, които ние приемаме за даденост. Освен това е необходимо да разбира причинно-следствените връзки между нещата и да предвижда последиците от определени действия. Хората научават всичко това от личен опит в продължение на десетилетия. Една от причините детството да продължава толкова дълго е, че подрастващият трябва да усвои много голям обем специфична информация за човешкото общество и природата. Роботите обаче остават встрани от почти всички форми на взаимодействие, които се основават на споделения опит.

Мисля си как един опитен банков обирджия например може ефективно да планира следващия си удар и да надхитри полицията, защото има богати спомени за предишни обири и е в състояние да прецени ефекта от всяко свое решение. Но за да може един компютър да извърши нещо толкова просто като да влезе с пистолет в някоя банка с цел да я обере, той трябва да анализира сложна поредица от хиляди второстепенни събития, за всяко от които ще са му нужни милиони редове информация. Компютърът няма естествено усещане за причинно-следствените връзки.

Възможно е в някакъв момент роботите да придобият самосъзнание и да станат опасни, но сами разбирате, че това е малко вероятно, особено в обозримото бъдеще. Би било адски трудно в една машина да се въведат всички необходими формули, за да се стигне до унищожаването на човешката раса. Проблемът с роботите убийци до голяма степен може да се реши, като се предотврати евентуалното им програмиране с вредни за хората цели. А когато настъпи ерата на роботите със самосъзнание, трябва да им бъде монтиран авариен чип, който ще ги изключва в случай на зли намерения. Няма изгледи в скоро време да се озовем зад решетките в зоопарка, а нашите господари, роботите, да ни подхвърлят фъстъци и да ни карат да подскачаме.

Това означава, че човечеството ще може да разчита на помощта на роботите при изграждането на необходимата инфраструктура за създаването на селища на далечни спътници и планети, но трябва да се внимава дали техните цели са в унисон с целите на хората и да се осигурят аварийни механизми срещу възможна заплаха от тяхна страна. Въпреки че появата на роботите със самосъзнание може да създаде опасност за хората, това няма да се случи преди края на нашия век или началото на следващия, така че имаме време да се подготвим.

Кога роботът може да пощурее

Има обаче една вероятност, която силно тревожи изследователите. Ако даден робот получи двусмислена или зле формулирана команда и я изпълни, може да нанесе големи поразии.

Във филма „Аз, роботът“ има един главен компютър, наречен ВИКИ, който контролира инфраструктурата на града. ВИКИ получава нареждане да защитава хората. Но като анализира как хората се отнасят помежду си, той стига до извода, че те са най-голямата заплаха за самите себе си. По математически път компютърът решава, че може да ги защити само като ги подчини на себе си.

Друг пример е митът за цар Мидас. Той измолва от бог Дионис способността да превръща в злато всичко, до което се докосне. Отначало това изглежда като сигурен начин за печелене на богатство и слава. Но когато Мидас докосва дъщеря си, тя също се превръща в злато. Храната му пък става невъзможна за консумация. Така той се превръща в роб на дарбата, която толкова много е искал да притежава.

За подобен проблем става дума и в разказа „Човекът, който правеше чудеса“ от Хърбърт Уелс. В него се разказва за обикновен чиновник, който открива, че притежава невероятна способност. Всичко, което пожелае, се сбъдва. Една вечер той излиза да се почерпи с приятел и междувременно прави разни чудеса. Двамата не искат вечерта да свършва, затова главният герой, без да се замисли, пожелава Земята да спре да се върти. Изведнъж ги връхлетяват силни ветрове и мощни порои. Хора, сгради и градове политат към космоса с 1600 км/ч — скоростта на въртене на Земята. Като разбира, че е унищожил планетата, героят има едно последно желание: всичко да се нормализира, да стане както е било преди той да придобие необикновената си способност.

Ето как научната фантастика ни учи да сме предпазливи. Докато развиваме изкуствения интелект, трябва много внимателно да анализираме всички възможни последствия, особено тези, които не са толкова очевидни. Способността да предвиждаме последствията е присъща на нас, хората.

Квантови компютри

За да добием по-пълна представа за възможното бъдеще на роботиката, нека да разгледаме подробно как работят компютрите. В днешно време устройството на повечето дигитални компютри се основава на силициеви интегрални схеми, а развитието на компютърната техника се подчинява на закона на Мур, според който мощността се удвоява на всеки 18 месеца. Но през последните няколко години развитието на технологиите започва да се забавя в сравнение с изключително високото темпо през предходните десетилетия и някои наблюдатели правят крайно песимистичната прогноза, че законът на Мур ще престане да действа и световната икономика силно ще пострада от това, защото тя разчита на прогресивното нарастване на мощността на компютрите. Ако това се случи, Силициевата долина може да бъде сполетяна от същата участ, както изгубилата индустриалната си мощ североизточна част на САЩ. За да се избегне тази потенциална криза, физиците от цял свят търсят заместител на силиция. Разработва се цяла гама от алтернативни видове компютри: молекулярни, атомни, ДНК, квантовоточкови, оптични и протеинови, но нито един от тези видове не е готов за внедряване.

Има и още една възможност, която засега е само хипотетична. Силициевите транзистори стават все по-малки и постепенно се доближават до размерите на атом. В момента силициевите слоеве в някои стандартни чипове „Пентиум“ са с дебелина от двайсетина атома. През следващото десетилетие дебелината би могла да се намали до под атома, но тогава, според квантовата теория, може да се получи изтичане на електрони и да се предизвика късо съединение. Ето защо е необходим качествено нов тип компютри. Молекулярните компютри, вероятно на основата на графен, може да заменят тези със силициеви чипове. Но дори и при тях може един ден да възникнат проблеми, както сочи квантовата теория.

Тогава сигурно ще се наложи създаването на нещо още по-добро, а именно квантови компютри, в които ще се използва най-малкият възможен транзистор: атомът.

Ето как би могло да стане това. В силициевите интегрални схеми има логически елемент, който може да е или отворен, или затворен по отношение на потока електрони. Информацията се съхранява въз основа именно на тези отворени и затворени вериги. На езика на математиката това се нарича двоичен код, съставен от цифрите 0 и 1, където 0 може да означава затворен логически елемент, а 1 — отворен.

Какво би станало, ако вместо силиций имаме редица от отделни атоми? Атомът е нещо като миниатюрен магнит с два полюса: северен и южен. Бихме предположили, че когато атомът се намира в магнитно поле, ще сочи в една от двете посоки. В действителност обаче всеки атом сочи едновременно в двете посоки до момента, в който се подложи на наблюдение. Даден електрон може да бъде едновременно в две състояния. Това противоречи на здравия разум, но е факт според квантовата механика. Тук се крие огромен потенциал. Ако всяко „магнитче“ сочи само в една посока, възможността за съхраняване на информация е ограничена. Но ако „магнитчето“ е едновременно в две различни състояния, тогава може в малък брой атоми да се съхранява много по-голямо количество информация. Всеки бит информация, който може да е или 1, или 0, става кюбит — сложна комбинация от единици и нули, осигуряваща несравнимо по-голям капацитет.

Същественото в случая е, че квантовите компютри може да се окажат ключът към изследването на вселената. По принцип те биха ни помогнали да надхвърлим рамките на човешкия разум. Но това засега е само хипотетична възможност. Не можем да кажем кога ще се появят квантовите компютри и какъв ще бъде реалният им потенциал. Те обаче биха били незаменими в усвояването на космоса. С тяхна помощ не само ще се строят градовете на бъдещето, но вероятно ще бъде възможно извършването на качествено нов вид проектиране за благоустрояването на цели планети.

Квантовите компютри ще бъдат неизмеримо по-мощни от обикновените дигитални компютри. На един дигитален компютър може да му отнеме няколко века да разгадае шифър, който се основава на изключително трудна математическа задача, например разлагането на многоцифрено число на два множителя. Но квантовият компютър, чиято изчислителна мощ се определя от голям брой смесени атомни състояния, би могъл бързо да се справи с дешифрирането. ЦРУ и други разузнавателни агенции много добре знаят колко обещаваща е тази технология. Сред огромното количество класифицирана информация, изтекла от Агенцията за национална сигурност на САЩ преди няколко години, има един свръхсекретен документ, от който става ясно, че агенцията внимателно следи разработките на квантови компютри, но не очаква решителен пробив в близко бъдеще.

Предвид интереса и медийния шум около квантовите компютри, кога всъщност може да се очаква тяхната поява?

Защо все още няма квантови компютри

Стремежът да се сведе компютърната електроника до атомно ниво е нож с две остриета. Въпреки че в атомите може да се съхранява огромен обем информация, дори и най-малкият примес, вибрация или смущение може да провали извършваните изчисления. Необходимо е атомите да бъдат напълно изолирани от външния свят, но това е изключително трудно. Те трябва да достигнат състояние на кохерентност, при което вибрациите им да са синхронизирани. Но при най-малкото смущение — дори ако някой кихне в съседната сграда, атомите започват да вибрират хаотично и синхронът между тях изчезва. Тази декохерентност е един от най-големите проблеми, които спъват разработването на квантови компютри.

Ето защо в днешно време квантовите компютри правят само най-обикновени изчисления. Най-добрите от тях имат около 20 кюбита. Това не изглежда особено впечатляващо, но всъщност е голямо постижение. Създаването на първия високофункционален квантов компютър може да се очаква едва след няколко десетилетия или към края на века, но когато стане факт, това изобретение ще даде мощен тласък на развитието на изкуствения интелект.

Роботите в далечното бъдеще

Като се има предвид колко са примитивни днешните автомати, аз лично очаквам първите роботи със самосъзнание също да се появят най-рано след няколко десетилетия или към края на века. Междувременно изследването на космоса може би ще продължи с помощта на сложни машини с дистанционно управление, а на по-късен етап ще се премине към иновативни автомати, способни да се учат, и с тях ще започне изграждането на човешки селища в космоса. След това ще се появят самовъзпроизвеждащи се автомати, които ще довършат строителството на инфраструктурата, а накрая — квантови машини със съзнание, които ще помогнат на човечеството да основе и да поддържа междугалактическа цивилизация.

Разбира се, разсъжденията за полети до далечни звезди повдигат един важен въпрос. Как ние или нашите роботи ще достигнем звездите? Колко надеждни могат да бъдат звездолетите, които виждаме по телевизията?