Аллен Ньюэлл

Аллен Ньюэлл (англ. Allen Newell; 19 марта 1927, Сан-Франциско, Калифорния — 19 июля 1992, Питтсбург, Пенсильвания) — американский учёный в области когнитивной психологии и искусственного интеллекта (ИИ). Один из основателей этого научного направления, лауреат премии Тьюринга (1975, совместно с Гербертом Саймоном) и Национальной медали науки США (1992). Известен разработкой первых программ ИИ, созданием теории физической символьной системы и моделированием человеческого познания.

Биография

Ранние годы и образование

Аллен Ньюэлл родился в семье врача. В 1944 году поступил в Стэнфордский университет, где изучал физику. В 1947 году получил степень бакалавра. В 1949 году окончил магистратуру Принстонского университета по специальности «математика». Во время обучения в Принстоне Ньюэлл заинтересовался психологией и теорией принятия решений, что впоследствии определило его научный путь.

Начало карьеры и работа в RAND Corporation

После окончания магистратуры Ньюэлл поступил на работу в корпорацию RAND (Санта-Моника, Калифорния). Там он занимался исследованиями в области логистики, управления и моделирования человеческого мышления. В 1954 году он познакомился с Гербертом Саймоном, экономистом и политологом, разделявшим его интерес к процессам принятия решений. Это сотрудничество стало одним из самых плодотворных в истории науки.

Сотрудничество с Гербертом Саймоном

В 1955 году Ньюэлл и Саймон начали совместную работу над созданием компьютерных программ, имитирующих человеческое мышление. В 1956 году они представили программу «Логик-теоретик» (Logic Theorist), которая доказывала теоремы из «Principia Mathematica» Бертрана Рассела и Альфреда Уайтхеда. Эта программа считается первой в истории программой искусственного интеллекта. В том же году Ньюэлл участвовал в Дартмутском семинаре по искусственному интеллекту, где это направление получило своё название.

Академическая деятельность

В 1961 году Ньюэлл перешёл в Университет Карнеги-Меллона (Питтсбург), где работал до конца жизни. Сначала он был профессором Школы промышленной администрации, а затем — профессором компьютерных наук и психологии. В 1972 году он основал и возглавил отделение компьютерных наук. Под его руководством университет стал одним из мировых центров исследований в области ИИ и когнитивной науки.

Признание и награды

В 1975 году Ньюэлл и Саймон совместно получили премию Тьюринга — высшую награду в области информатики — за «фундаментальный вклад в искусственный интеллект, психологию человеческого познания и обработку списков». В 1992 году, незадолго до смерти, Ньюэлл был удостоен Национальной медали науки США. Он также являлся членом Национальной академии наук США и Американской академии искусств и наук.

Научные достижения

Логик-теоретик (1956)

Логик-теоретик (Logic Theorist) — программа, способная доказывать математические теоремы. Она использовала эвристический поиск, то есть не перебирала все возможные варианты, а применяла правила, сокращающие пространство поиска. Это был первый пример использования эвристик в компьютерной программе. Программа доказала 38 из 52 теорем из «Principia Mathematica», а некоторые доказательства оказались более элегантными, чем оригинальные.

Общий решатель задач (1957)

Общий решатель задач (General Problem Solver, GPS) — программа, предназначенная для решения широкого круга задач, а не только математических. GPS моделировал процесс решения задачи как поиск в пространстве состояний, используя метод «средств-анализа» (means-ends analysis). Этот метод заключается в сравнении текущего состояния с целевым и выборе действий, уменьшающих разницу между ними. GPS стал важной вехой в развитии когнитивной психологии, так как демонстрировал, как формальные алгоритмы могут имитировать человеческое мышление.

Теория физической символьной системы

Ньюэлл и Саймон сформулировали гипотезу физической символьной системы (Physical Symbol System Hypothesis). Согласно этой гипотезе, любая система (человек или компьютер), способная манипулировать символами, обладает необходимыми и достаточными средствами для проявления интеллекта. Символы — это физические паттерны (например, биты в памяти компьютера или нейронные сигналы в мозге), которые могут обозначать объекты, отношения и действия. Эта гипотеза стала основой для всего направления «символьного» ИИ.

Soar (1983)

В 1983 году Ньюэлл начал разработку архитектуры Soar (State, Operator And Result). Soar — это универсальная архитектура когнитивной системы, предназначенная для моделирования всех аспектов человеческого познания: обучения, решения задач, планирования, понимания естественного языка. Soar основана на принципе «единой теории познания» (Unified Theory of Cognition). Архитектура использует механизм «чанкинга» (chunking) — автоматического формирования новых правил из успешных решений. Soar продолжает развиваться и используется в современных исследованиях ИИ.

Вклад в когнитивную психологию

Ньюэлл был одним из пионеров когнитивной психологии. Он рассматривал человеческий разум как информационную систему, обрабатывающую символы. Его работы, особенно книга «Человеческое познание» (Human Problem Solving, 1972, совместно с Саймоном), заложили основы компьютерного моделирования мышления. Ньюэлл разработал модели памяти, внимания и восприятия, которые до сих пор используются в психологии.

Ключевые работы

Книги

• «Human Problem Solving» (1972, совместно с Гербертом Саймоном) — фундаментальный труд, в котором описывается модель решения задач человеком на основе протоколов «мышления вслух».
• «Unified Theories of Cognition» (1990) — книга, в которой Ньюэлл излагает теорию Soar и аргументирует необходимость создания единой теории познания.

Статьи

• «The Logic Theory Machine: A Complex Information Processing System» (1956) — первое описание программы «Логик-теоретик».
• «Computer Science as Empirical Inquiry: Symbols and Search» (1976, совместно с Саймоном) — лекция при вручении премии Тьюринга, в которой излагается гипотеза физической символьной системы.
• «The Knowledge Level» (1982) — статья, в которой Ньюэлл вводит понятие «уровня знаний» как абстрактного уровня описания интеллектуальных систем.

Критика и наследие

Критика символьного подхода

Гипотеза физической символьной системы подвергалась критике со стороны сторонников коннекционизма (нейронных сетей) и воплощённого познания (embodied cognition). Критики утверждали, что символьная модель не учитывает роль тела, окружающей среды и неосознаваемых процессов в познании. Однако Ньюэлл и его последователи настаивали на том, что символы — это единственный способ описания интеллекта на высоком уровне абстракции.

Влияние на современный ИИ

Несмотря на критику, идеи Ньюэлла остаются актуальными. Архитектура Soar используется в разработке интеллектуальных агентов для игр, робототехники и военных симуляторов. Метод «средств-анализа» лёг в основу многих современных алгоритмов планирования. Гипотеза физической символьной системы, хотя и оспаривается, продолжает влиять на философию искусственного интеллекта.

Память

В честь Аллена Ньюэлла названа премия Ассоциации вычислительной техники (ACM) за выдающиеся исследования в области искусственного интеллекта (ACM Allen Newell Award). В Университете Карнеги-Меллона учреждена профессура его имени.

Источники

• Newell, A., & Simon, H. A. (1972). Human Problem Solving. Prentice-Hall.
• Newell, A. (1990). Unified Theories of Cognition. Harvard University Press.
• McCorduck, P. (2004). Machines Who Think: A Personal Inquiry into the History and Prospects of Artificial Intelligence. A K Peters.
• Russell, S., & Norvig, P. (2020). Artificial Intelligence: A Modern Approach (4th ed.). Pearson.
• Биографические материалы Национальной академии наук США (NAS).