Изначально я планировал эту книгу в виде размышлений главы компании в разгар ее преобразований. Как человек, задающий курс корпоративной трансформации и одновременно создающий для этого технологии, я хотел поделиться с читателем своим опытом «в режиме реального времени», вместо того чтобы впоследствии смотреть на него с высоты прожитых лет. Преображение Microsoft, безусловно, продолжается. Перед лицом глобальной неопределенности как в экономике, так и в сфере технологий мы перезагрузили свою миссию, заново определили культурные приоритеты, создали или возродили партнерства ради укрепления фундаментальных основ своего бизнеса. Кроме того, нам нужно было укрепить дух инноваций и сделать новые, рискованные ставки. Именно это обеспечивало Microsoft статус надежного технологического бренда на протяжении более четырех десятилетий.
Мы не ограничивали наше поле зрения исключительно ПК и серверами, чтобы достичь успеха в облачных технологиях. Но нам пришлось подумать и о том, что будет после облаков. Прогнозирование технологических трендов – дело опасное и неблагодарное. Считается, что люди склонны переоценивать возможные достижения в краткосрочной перспективе, недооценивая при этом отдаленную перспективу. Но мы делаем инвестиции таким образом, чтобы стать лидерами по трем ключевым технологиям, которые будут определять лицо нашей индустрии и других сфер жизни в грядущие годы. Это смешанная реальность, искусственный интеллект и квантовые вычисления. Эти технологии неизбежно вызовут огромные перемены в экономике и в общественной жизни.
В последних трех главах этой книги мы исследуем ценностные, этические, политические и экономические аспекты, которые необходимо принимать во внимание в ожидании этой новой волны.
Вот один из способов поразмышлять о взаимодействии грядущих технологических сдвигов. При помощи смешанной реальности мы создаем невероятный опыт взаимодействия с компьютером, при котором ваше поле зрения становится цифровой основой, а цифровой мир и ваш физический мир сливаются воедино. Все данные, приложения и даже контакты ваших коллег и друзей, сохраненные у вас в телефоне или на планшете, теперь доступны вам везде, где угодно: когда вы работаете в офисе, отправляетесь к заказчику или общаетесь с коллегами в конференц-зале. Искусственный интеллект дает вам дополнительные преимущества, расширяя человеческие возможности аналитическими выкладками и прогностической силой, которые иными путями недоступны человеку. Наконец, квантовые вычисления позволяют выйти за пределы закона Мура, который гласит, что количество транзисторов в компьютерных чипах удваивается примерно каждые два года. Они меняют саму физическую основу вычислений, какой мы знаем ее сегодня. Квантовые вычисления дают ресурсы для решения самых больших и сложных мировых проблем. Сегодня смешанная реальность, искусственный интеллект и квантовые вычисления, возможно, не связаны воедино, но вскоре они станут звеньями одной цепи. Мы ставим на это.
Технологическая компания, не принимающая в расчет подобные тенденции, неминуемо окажется в числе отстающих. В то же время, конечно, подстегивать становление непроверенных технологий, пренебрегая основой сегодняшнего бизнеса, весьма опасно. Это классическая дилемма инновации – рисковать существующим успехом в пользу новых возможностей или пытаться всеми силами сохранить достигнутое.
Исторически сложилось так, что Microsoft часто приходилось бороться за сохранение правильного баланса. Планшет у нас появился раньше iPad, и мы успешно продвигались к созданию электронной книги еще до Kindle. Но в ряде случаев наше программное обеспечение развивалось быстрее, чем «железо»: к примеру, у нас не было необходимых ключевых компонентов для сенсорных экранов или широкополосного соединения.
В других случаях нам недоставало умения мыслить в духе проектирования «под ключ», чтобы предлагать рынку законченное решение. Кроме того, мы были излишне уверены в том, что сможем догнать и перегнать конкурента, забывая о рисках, сопряженных с подобной стратегией.
Возможно, мы слишком боялись испортить собственные сверхуспешные бизнес-модели. Из этой ситуации мы извлекли необходимые уроки. Не существует формулы, при помощи которой можно изобрести будущее. Каждая компания должна сформировать законченное видение своих уникальных возможностей. После этого нужно подкрепить его уверенностью в своих силах и способностью воплотить это видение в жизнь.
Еще до того как стать CEO, я решил, что мы должны продолжить инвестиции, причем еще более агрессивные и точечные, в новые технологии и рынки, но только в том случае, если сумеем успешно следовать принципам «трех К». Будут ли у нас захватывающая концепция, необходимые для успеха ключевые сотрудники и культура, приветствующая новые идеи и подходы?
Чтобы не угодить в ловушку дилеммы инноваций (и перестать постоянно концентрироваться на срочных делах сегодняшнего дня ради важных возможностей дня завтрашнего), мы решили взглянуть на свою инвестиционную стратегию под иным углом. Мы оценивали ее с точки зрения трех горизонтов роста: первый – развивать сегодняшние ключевые бизнес-направления и технологии; второй – генерировать новые идеи и создавать продукты для будущего; третий – инвестировать в долгосрочные прорывные идеи.
На первом горизонте наши клиенты и партнеры продолжат квартал за кварталом, год за годом наблюдать за тем, как обновляются все наши бизнес-направления. На втором горизонте мы уже вкладываемся в невероятные краткосрочные изменения нашей платформы – такие, как новые пользовательские интерфейсы с речевым или рукописным вводом, новые приложения с персональными помощниками и ботами, а также в интерфейсы интернета вещей для всех – от фабрик и автомашин до «умных домов». На третьем горизонте Microsoft сосредоточена на областях, которые всего несколько лет назад считались делом отдаленного будущего, а сегодня находятся на переднем крае инноваций. Речь идет о смешанной реальности, искусственном интеллекте и квантовых вычислениях. Смешанная реальность станет востребованным инструментом в здравоохранении, образовании и промышленном производстве. Искусственный интеллект позволит прогнозировать кризисные ситуации, такие как эпидемия вируса Зика, и поможет нам уделять время и внимание самым важным делам. Квантовые вычисления обеспечат вычислительную мощь для лечения рака и эффективной борьбы с глобальным потеплением.
Интеллектуальная история компьютеров, расширяющих возможности человеческого разума ради становления коллективного интеллекта, всегда меня поражала. В 1960-е годы Дуг Энгельбарт стал героем события, названного «матерью всех демонстраций», когда представил публике компьютерную мышь, гипертекст и видеоконференцию на общем экране. Закон Энгельбарта гласит: возможности человека растут экспоненциально – пока технологии будут усиливать наши возможности, способность к совершенствованию останется уникальным стремлением человечества. По существу, Энгельбарт заложил основы взаимодействия человека и компьютера.
Было немало других провидцев, оказавших влияние на меня лично и на всю нашу отрасль в целом. Когда я в 1992 году вступил в ряды Microsoft, инженеры в кампусе компании зачитывались двумя футуристическими романами. Нил Стивенсон в произведении «Лавина» популяризовал термин «метавселенная», предсказав появление коллективного виртуального пространства и общей рабочей среды. Дэвид Гелернтер написал книгу «Зеркальные миры», предсказав появление ПО, которое произведет революцию в компьютерной среде и трансформирует общество, заменив реальность на цифровые имитации. Сегодня эти идеи воплотились в жизнь.
Когда вы впервые встречаетесь с новой великой технологией, это совершенно волшебное ощущение (по крайней мере для меня). В 1980-е меня постиг момент просветления, когда я впервые сумел написать несколько строчек кода BASIC для компьютера Z80, который мне купил отец. Я общаюсь с машиной! Я что-то написал, а она выдала результат, отклик. Я мог, изменив программу, изменить ответ. Я открыл для себя ПО – самое коварное изобретение человека. Это было похоже на молнию, заключенную в бутылке. Отлично помню охватившее меня возбуждение, когда я в первый раз увидел электронную таблицу. Структуры данных, например сводные таблицы, стали сегодня привычным способом представления числовой информации.
Наша индустрия изобилует подобными моментами истины. А самый потрясающий из них случился со мной на поверхности планеты Марс… в подвальном помещении Здания 92, где располагается Microsoft.
Там я впервые испытал на себе устройство HoloLens – небольшой полностью автономный компьютер, который крепится на голове. Внезапно HoloLens перенес меня (виртуально, разумеется) на поверхность Красной планеты, за 400 миллионов километров – спасибо данным с марсохода Curiosity. При помощи HoloLens я видел, как мои ноги в обычной уличной обуви реалистично, но непостижимо маршируют по пыльной марсианской равнине, мимо каменистой путевой отметки Кимберли, следуя по маршруту марсохода к холмам Мюррея. HoloLens позволил мне одновременно передвигаться по настоящей комнате, видеть стол, общаться с людьми вокруг меня – и осматривать скалы на поверхности Марса. Такова удивительная, ни с чем не сравнимая природа того, что мы именуем смешанной реальностью. Ощущение было настолько вдохновляющим и волнующим, что один из членов моей руководящей команды во время той виртуальной экскурсии даже расплакался.
То, что я увидел и испытал в тот день, можно назвать мимолетным видением будущего Microsoft. Может, этот момент запомнится мне как заря эры смешанной реальности, где каждый будет работать и играть в создающем эффект присутствия окружении, где слиты воедино реальный и виртуальный миры. Может, когда-нибудь появятся уроженцы смешанной реальности – молодые люди, которые уже сейчас ждут, когда все знакомые им компьютерные интерфейсы сольются в реально-виртуальную среду? Ведь уже сегодня мы видим цифровое поколение, не знающее мира без интернета.
При помощи наголовных компьютеров компании развивают различные подходы к виртуальной реальности. Устройства на Windows 10 MR или Oculus Rift Facebook в большей степени блокируют реальность, погружая пользователя в полностью цифровой мир. Google Glass, например, проецирует информацию на ваши очки. Snapchat Spectacles дополняют увиденное соответствующим контентом и фильтрами. HoloLens дает доступ к смешанной реальности, в которой пользователи имеют возможность ориентироваться как в текущем местоположении (взаимодействовать с людьми в том же помещении), так и в удаленной среде, манипулируя голограммами и прочими цифровыми объектами. Аналитики исследовательской компании Gartner Inc. изучили циклы и кривые зрелости новых технологий, подвергнув их анализу с момента изобретения до широкого распространения (или передачи эстафеты). По их мнению, до перехода технологий виртуальной реальности в разряд мейнстрима остается лет пять – десять.
Но человечеству оказалось непросто добраться даже до исходного рубежа. Мой коллега Алекс Кипман некоторое время доводил до совершенства прототип HoloLens. Он и его команда уже совершили один прорыв, разработав Microsoft Kinect – технологию восприятия движущихся объектов, которая сегодня устанавливается на самых современных роботах (позволяя им двигаться более человекоподобно) и одновременно дарит удовольствие тем, кто играет в игры на Xbox. Однако проект HoloLens завис в компании в ожидании постоянного финансирования. Не было ясности по поводу того, станет ли Microsoft вкладываться в смешанную реальность – новый бизнес на непроверенном рынке. В то время перспективы казались настолько смехотворными, что Алекс дал проекту причудливое кодовое прозвище «Барабу» в честь городка в Висконсине, где находится музей цирка и клоунады.
Но, увидев однажды, на что способен HoloLens, я полностью убедился в том, что это стоящий проект. Хотя было очевидно, что основной областью применения HoloLens станут видеоигры, я моментально увидел весь его потенциал для учебных классов, больниц и – да, для исследований космоса. NASA одной из первых поняла всю ценность HoloLens, и первая версия устройства позволила астронавтам на Земле работать вместе с астронавтами в космосе. Если после марсианской демонстрации кто-то еще колебался, электронное послание Билла Гейтса убедило даже заядлых скептиков.
В ходе марсианской демонстрации меня очень впечатлили две вещи.
Во-первых, достоверность была чрезвычайно высока. Картинка выглядит реальной, и когда я двигал головой, то ощущал, что все словно существует на самом деле. Как будто я там присутствую.
Во-вторых, возможность очень естественно передвигаться в пространстве физически, используя периферийное зрение, чтобы ни на что не наткнуться. Хотя я еще не вполне уверен, какие приложения выстрелят в будущем, последняя демонстрация действительно наполнила меня энтузиазмом: мы обязательно найдем способ успешно реализовать этот проект. Вы меня завербовали.
Да, Алекс, финансирование будет.
Чтобы почувствовать дух HoloLens, стоит рассказать вам об Алексе и его прошлом. В некотором смысле наши истории схожи. Сын профессионального дипломата из Бразилии, он в детстве много путешествовал, и его единственными верными спутниками были книги по математике и естественным наукам, а потом – компьютеры. «Если математика и естественные науки научили тебя рисовать, ты способен на все», – однажды сказал мне Алекс. Родители купили ему домашнюю видеоприставку Atari 2600. Он ее постоянно ломал, пока не научился программировать. Страсть к технологиям привела его в Рочестерский технологический институт, затем в интернатуру NASA, а позднее – на требующие высокой квалификации должности в сфере компьютерного программирования в Кремниевой долине.
Но целью его поиска было найти место, где можно было бы разрабатывать софт ради самого софта и где программы возвели бы в ранг высокого искусства. Придя в Microsoft, он сыграл заметную роль в разработке Windows Vista, долгожданной преемницы Windows XP. Когда Vista начала получать не слишком теплые отклики, несмотря на ее продвинутый функционал, никто не был разочарован так, как Алекс. Он воспринял это на свой счет и вернулся в Бразилию, чтобы все обдумать и нажать кнопку «Обновить» в собственной карьере.
Алекс – философ, поэтому в поисках указаний он обратился к Ницше, и вот что он нашел: «Если у человека есть “зачем” жить, он может выдержать любое “как”». Алекс был недоволен собой, потому что еще не нашел свое «зачем», то есть не сформировал мнения о том, в каком направлении должны развиваться информационные технологии.
Позже он расскажет журналисту Кевину Дупчику, как однажды в Бразилии бродил с ноутбуком и размышлял о том, какой вклад он хотел бы внести в компьютерное дело, пока не забрел на одну ферму на побережье. Он начал размышлять о том, каким образом компьютеры могли бы сдвинуть время и пространство. Почему мы накрепко прикованы к клавиатурам и экранам? Почему нельзя сделать так, чтобы компьютер позволил мне быть рядом с теми людьми, с которыми я хочу, вне зависимости от того, где они находятся? Алекс осознал, что компьютерная эволюция едва достигла стадии наскальной живописи в доисторических пещерах. Смешанная реальность должна была стать тем инструментом, которая создаст принципиально иную компьютерную парадигму.
Он поставил перед собой новую карьерную цель: «Я хочу делать машины, воспринимающие реальный мир». Восприятие, а не мышь, клавиатура или экран оказалось главным героем истории Алекса. Машины, которые воспринимают нас, людей, стали его «зачем».
Планом действий (его «как») было создание нового компьютерного интерфейса, основанного на сенсорах, способных воспринимать людей, их среду и окружающие их объекты. Новый компьютерный интерфейс должен обеспечивать три вида взаимодействия: способность ввода аналоговых данных, способность вывода цифровых данных и способность ощущать данные или дотрагиваться до них – функция, известная как хептика.
Первым этапом работы стал Kinect – он дал человеку возможность вводить в компьютер информацию при помощи движений. Так внезапно мы обрели возможность танцевать с компьютером. Теперь HoloLens делает все это и намного больше – он дает возможность людям, окружающей среде и объектам вводить и получать данные во времени и пространстве. Астронавт на Земле может изучать кратер на Марсе. Последнее новшество, хептика, включает в себя возможность осязать и ощущать. Танцуя с Kinect или протягивая руку к скале, используя HoloLens, мы все-таки не ощущаем партнера по танцам или поверхность скалы. Но однажды придет день, когда это станет возможным.
Сегодня перед Microsoft стоит задача демократизировать смешанную реальность, сделать ее доступной для каждого. Выпуская HoloLens, мы воспользовались проверенной стратегией нашей компании: пригласили сторонних разработчиков, чтобы они помогли нам создать впечатляющие приложения для платформы HoloLens. Вскоре после того как мы анонсировали выход устройства, более пяти тысяч разработчиков представили свои идеи приложений, которые они хотели бы создать. Мы организовали 24-часовое голосование на Twitter, чтобы решить, какую идею запустить первой. Разработчики и фанаты выбрали Galaxy Explorer, при помощи которого можно смотреть в окно и странствовать по Млечному Пути – проходя сквозь него, увеличивая масштабы, комментируя увиденное и сохраняя свою виртуальную прогулку. Приложение воспроизводит окружающую среду той или иной планеты на стенах вашей комнаты: пыльные бури, раскаленную плазму, ледяные образования.
Сейчас другие разработчики создают другие необычайно полезные приложения для HoloLens. К примеру, магазины товаров для дома Lowe’s при помощи HoloLens предоставляют клиенту возможность встать посреди их собственной кухни или ванной и наложить на стены голографические изображения новых шкафов, бытовой техники и аксессуаров, чтобы в точности увидеть, на что будет похож их дом после ремонта.
Путь новой технологии начинается с простого отслеживания того, что видит машина. Но в один прекрасный день она будет понимать гораздо более сложные задачи, которые мы поставим перед искусственным интеллектом. Kinect дал компьютеру способность отслеживать ваши движения – видеть вас и понимать ваши действия. Вот что такое искусственный интеллект, машинное обучение и смешанная реальность сегодняшнего дня. Технологические новшества умеют видеть, говорить и анализировать и делают это с каждым днем все лучше и лучше, однако пока что они не умеют чувствовать. Но смешанная реальность сумеет научить машины сопереживать людям. При помощи этих технологий мы сможем разделить чувства беженца или жертвы преступления, и это, конечно же, усилит нашу способность налаживать эмоциональные контакты и преодолевать барьеры, которые сегодня разделяют людей. Я как-то встречался с начинающими разработчиками ПО из Австралии, которые принимали участие в нашем конкурсе Imagine Cup. Так вот, они создали приложение на принципе смешанной реальности, при помощи которого люди, ухаживающие за больными, учатся видеть мир глазами аутиста.
Голливуд подарил нам бесчисленное количество художественных образов искусственного разума. В результате фильмы об информационных технологиях стали отдельным жанром. В фильме 1973 года «Мир Дикого Запада» Юл Бриннер играет робота – крутого ковбоя-андроида, который заходит в салун и только и ждет случая, чтобы затеять перестрелку. Много лет спустя компания Disney создала иной образ. В мультфильме «Город героев» гигантский надувной робот Бэймакс заботливо помогает своему 14-летнему хозяину в его захватывающих приключениях. «Он изменит твой мир», – провозглашает фильм.
И так оно и есть. Искусственный интеллект изменит наш мир. Он будет помогать людям и расширять их возможности скорее как Бэймакс, чем как персонаж Бриннера.
Единство трех прорывных технологий – Big Data, грандиозной вычислительной мощи и алгоритмов высокой сложности – выведет искусственный интеллект со страниц научной фантастики в реальный мир. Технологии сбора данных развиваются с поразительной скоростью за счет широкого проникновения камер и сенсоров в повседневную жизнь. Чтобы искусственный интеллект мог самообучаться, ему необходимы данные. Облачные технологии сделали крупные вычислительные мощности доступными для каждого, и сегодня можно создавать сложные алгоритмы для получения результатов аналитической обработки информации из огромных объемов данных.
Но если отвлечься от Бэймакса или персонажа Бриннера, сегодня искусственный интеллект еще далек от того, чтобы стать сильным искусственным интеллектом. Это уровень, на котором компьютер способен сравняться по силе или превзойти умственные способности человека.
Как и человеческий разум, искусственный интеллект можно подразделить на уровни-категории. Нижний уровень – простое распознавание образов; средний – восприятие, умение прочувствовать все более сложные явления. Человек воспринимает приблизительно 99 процентов информации при помощи речи и зрения. Наконец, высший уровень разума – это эвристическое восприятие, глубокое понимание человеческого языка.
Таковы строительные блоки искусственного интеллекта, и в течение многих лет Microsoft вкладывалась в развитие всех этих уровней: в инструменты статистического машинного обучения для осмысления данных и распознавания образов; в компьютеры, которые умеют видеть, слышать, двигаться и даже немного учить и понимать человеческий язык.
Под руководством нашего главного эксперта по речевым технологиям Сюэдонга Хуанга и его команды Microsoft установила рекорд точности: наша компьютерная система выполнила расшифровку телефонного разговора лучше опытного профессионала-расшифровщика. Что касается машинного зрения и обучения, то в конце 2015 года наша команда по разработке искусственного интеллекта получила первый приз по выполнению пяти задач, хотя мы обучали нашу систему только одной из них. По направлению «Общие объекты в контексте» система искусственного интеллекта пытается решить несколько задач по визуальному распознаванию. Мы обучили систему решать первую из них – просто смотреть на фото и давать обозначение увиденному. Но на основе самых ранних версий технологии взаимопроникающего обучения построенная нами нейронная сеть сумела обучиться и затем выполнить другие задачи самостоятельно. Теперь она не только могла объяснить, что изображено на фото, но и обводила кружком каждый отчетливо изображенный на нем объект и выдавала предложение на английском языке, которое описывало увиденное на фото действие.
Я уверен, что через десять лет искусственный интеллект будет распознавать речь и образы лучше человека. Но то, что машина умеет видеть и слышать, еще не значит, что она по-настоящему умеет учиться и понимать. Следующий рубеж – это восприятие естественного языка, взаимодействие между компьютерами и людьми.
Так как же искусственный интеллект сумеет оправдать созданную вокруг него шумиху? Как он дорастет до такого уровня, когда сможет быть полезным каждому? Ответ, как и вопрос, состоит из нескольких уровней.
Штучный продукт. Сегодня мы только-только вступили на первый этаж огромного здания под названием «Искусственный интеллект». Он делается на заказ, под клиента. IT-компании с их привилегированным доступом к данным, компьютерным мощностям и алгоритмам вручную создают продукты на основе ИИ и выпускают их в мир. Мало кто умеет производить искусственный интеллект для многих – вот на какой ступеньке он стоит сегодня.
Демократизация. Демократизация – это следующий уровень. Мы как платформенная компания всегда производили фундаментальные технологии и инструменты, при помощи которых другие создавали инновационные продукты. Поэтому наш подход состоит в том, чтобы передать инструменты для создания искусственного интеллекта всем желающим. Демократизация ИИ означает, что каждый человек и каждая организация должны иметь возможность давать волю воображению и создавать потрясающие решения в сфере искусственного интеллекта, чтобы удовлетворять собственные специфические нужды. Это аналог той демократизации, которую сотворили наборный шрифт и печатный пресс. К середине XV века во всей Европе, по разным оценкам, имелось около 30 тысяч книг, и каждая из них была создана вручную монастырскими писцами. Библия Гутенберга стала первой книгой, напечатанной при помощи наборного шрифта. Уже через 50 лет количество книг выросло примерно до 12 миллионов, и это стало предпосылкой для эпохи Ренессанса в образовании, науке и искусстве.
Тем же путем должен следовать искусственный интеллект. А для этого нужно быть демократичными и открытыми для всех. Поэтому наше видение заключается в том, чтобы создавать инструменты, которые наполняют искусственным разумом виртуальных помощников, приложения, сервисы и инфраструктуру.
• Мы используем искусственный интеллект, чтобы фундаментальным образом изменить природу взаимодействия людей с виртуальными помощниками, такими как Cortana. Это должно стать частью повседневной жизни.
• Приложения, такие как Office 365 и Dynamics 365, будут иметь встроенный искусственный интеллект. Благодаря этому они помогут нам концентрироваться на самых важных вещах и выжимать по максимуму из каждого момента жизни.
• Мы наделим наши сервисы базовыми «умными» функциями – распознаванием образов, восприятием и когнитивными способностями, – которые станут доступны каждому разработчику приложений на планете.
• И наконец, мы уже строим самый мощный в мире суперкомпьютер с искусственным интеллектом и делаем эту инфраструктуру доступной для всех.
Перечисленные инструменты искусственного интеллекта используются в самых разных областях. McDonald’s создает систему на основе ИИ, которая будет помогать сотрудникам принимать заказы в окошках «Мак-Авто» и делать этот процесс более точным, простым и эффективным. Uber при помощи наших когнитивных сервисных средств предотвращает случаи мошенничества и повышает безопасность пассажиров, проверяя фото водителя, чтобы убедиться, что за рулем – именно ваш таксист. Volvo применяет наши средства ИИ, чтобы распознавать случаи, когда водители отвлекаются, и предупреждать их об опасности, снижая таким образом риск аварии.
Если вы владеете или управляете бизнесом, представьте, что у вас есть система ИИ, способная в буквальном смысле видеть весь цикл операций, осмыслять, что происходит, и уведомлять вас о том, что именно требует повышенного внимания. Prism Skylabs на основе наших когнитивных сервисов внедрила инновацию: теперь компьютеры контролируют камеры видеонаблюдения и анализируют происходящее. Если вы владелец строительной компании, система уведомит вас о том, что она заметила, как на одну из площадок прибывает цистерна с цементом. В розничных сетях система может вести учет складских запасов или находить нужного менеджера в магазине. Когда-нибудь в больнице искусственный интеллект будет наблюдать за действиями хирурга и его ассистентов, чтобы заблаговременно предупредить о возможности врачебной ошибки, пока еще не поздно.
Научить учиться. Высший уровень технологии – это когда компьютеры учатся обучаться и самостоятельно писать программы. Подобно людям, компьютеры развиваются и уже не просто подражают своим создателям, но изобретают новые, лучшие решения проблем. Глубинные нейронные сети и взаимопроникающее обучение предопределяют сегодняшние технологические прорывы; но искусственный интеллект подобен лестнице, и мы стоим лишь на первой ее ступеньке. А на самой вершине нас ждут сильный искусственный интеллект и полное понимание человеческого языка машинами. Этот момент наступит, когда компьютер обретет разум, равный человеческому или неотличимый от него.
Один из наших ведущих исследователей искусственного интеллекта решил в качестве эксперимента продемонстрировать, как компьютер умеет самообучаться. Эрик Хорвиц, авторитетный специалист в области вычислительных систем и доктор медицины, руководит нашей исследовательской лабораторией в Редмонде. Его уже давно занимают машины, способные к восприятию, обучению и мышлению.
Эксперимент заключался в том, чтобы помочь посетителям легко находить Хорвица и при этом освободить его ассистента для более важных дел, чем без конца провожать визитеров. Чтобы попасть в офис ученого, вы заходите в холл на первом этаже, где камера и компьютер немедленно вас замечают, рассчитывают направление, маршрут и расстояние, а потом прогнозируют время так, что вас уже поджидает лифт. Когда вы входите в него, робот приветствует вас и спрашивает, не нужно ли помочь отыскать кабинет Эрика в лабиринте коридоров и офисов. Виртуальный ассистент, уже осведомленный о вашем приходе, знает, что Эрик как раз заканчивает говорить по телефону, и спрашивает, не хотите ли вы присесть и подождать, пока он освободится.
Система получила базовое обучение, но с течением времени приступила к самообучению без содействия программистов. Например, она теперь знает, что делать, если человек в холле останавливается, чтобы ответить на звонок или поднять упавшую на пол ручку. Она делает выводы, учится и самопрограммируется.
Питер Ли, еще один талантливый ученый и исследователь искусственного интеллекта, однажды во время утренней беседы в своем офисе вспомнил слова, сказанные журналистом Джеффри Уиллансом: «Вы никогда не будете понимать ни одного языка, если не выучите хотя бы два». Гете пошел еще дальше, сказав: «Кто не знает иностранных языков, ничего не знает и о своем собственном». Изучение или совершенствование одного навыка или мыслительной функции положительно влияет на другие. А результатом будет взаимопроникающее обучение, которое наблюдается в отношении не только человеческого, но и машинного разума. Так, наша команда обнаружила, что если мы учим компьютер говорить по-английски, то испанский или какой-то другой язык он усваивает быстрее.
Команда Питера решила создать языковой переводчик, работающий в режиме реального времени, который бы преодолел языковой барьер и позволил сотне людей одновременно говорить на девяти разных языках или печатать сообщения на пятидесяти. Результат оказался весьма вдохновляющим. Пользователи по всему миру могут разговаривать по скайпу или просто при помощи смартфонов и сразу же понимать друг друга. Выступающий из Китая может представлять план маркетинга и продаж на родном языке, а его коллеги будут видеть или слышать происходящее на своих языках.
Мой коллега Стивен Клейтон поведал мне историю о том, какой мощный эффект произвела эта технология на его мультикультурную семью. Когда он впервые увидел, как работает данная система, он осознал, что благодаря ей его маленькие дети, говорящие на английском, смогут поговорить со своими китайскими родственниками.
Если заглянуть в будущее, то мы увидим, что многие жители планеты будут при помощи наших разработок расширять возможности переводчика, выходя за пределы базовых языков, с которых мы начинали. К примеру, медицинская компания захочет создать английские, испанские и другие узкоспециальные версии переводчика, обученного медицинской терминологии. Инструменты искусственного интеллекта будут в течение некоторого времени слушать разговоры медиков, а потом станут автоматически генерировать новую версию специально для медиков. Коренные жители Америки смогут сохранить свои языки, слушая, как говорят старейшины. Оптимального уровня мы достигнем тогда, когда эти системы ИИ будут не только переводить, но и совершенствовать сказанное. Возможно, они будут преобразовывать разговоры в идеи о том, как лучше заботиться о пациентах, или в научные доклады.
Святым Граалем искусственного интеллекта долгое время считался действительно хороший виртуальный ассистент, который способен осмысленно помогать вам при решении бытовых и рабочих вопросов. Cortana, виртуальная голосовая помощница с элементами искусственного разума, названная в честь героини популярной видеоигры Halo, – потрясающий пример того, какого прогресса мы достигли на сегодняшний день. Она олицетворяет нашу надежду на то, что однажды мы явим миру высокоэффективное альтер эго – помощника, который будет знать нас, наше окружение, нашу семью, наши дела лучше нас самих. А еще он будет знать весь мир. Его возможности окажутся беспредельны. И он будет делаться все умнее, по мере того как мы начнем им пользоваться. Он станет учиться, взаимодействуя с вашими приложениями, документами и электронными сообщениями в Office.
Сегодня Cortana ежемесячно используют 145 миллионов людей в 116 странах. Эти пользователи уже задали 13 миллиардов вопросов, и, отвечая на каждый из них, помощница учится быть все более и более полезной. Я сам уже научился полагаться на Cortana в том, что касается соблюдения моих обязательств. Она ищет среди моих электронных писем упоминания о данных мной обещаниях, а потом вежливо напоминает о них, если близится срок сдержать слово. Если я кому-то сказал, что встречусь с ним через три недели, Cortana делает для себя заметку, а потом напоминает мне, что нужно выполнять обещанное.
Наша команда Cortana является частью относительно нового подразделения по искусственному интеллекту и исследованиям. Она работает в высоком здании Microsoft в деловом центре Белвью, из окон которого открывается вид на озера и горы северо-западной части Тихоокеанского побережья. Окружающие красоты вкупе с возможностью создавать инновации привлекли к нам потрясающе талантливых людей: дизайнеров, лингвистов, специалистов по инженерии знаний и программистов.
Джон Хамейкер, один из руководителей инженерной группы, говорит, что его цель – сделать так, чтобы клиенты говорили ему: «Как я раньше жил без Cortana – она меня сегодня снова спасла!» Он и его команда целыми днями обдумывают сценарии, которые позволят достигнуть этой цели. Что делают наши пользователи – как, когда, где и с кем взаимодействуют? Как протянуть связующую нить между нами и пользователем? Как сэкономить ему время, уменьшить стресс, помочь на шаг-другой опередить вызовы повседневной жизни? Задача Джона – вычленить все виды данных из таких источников, как GPS-датчик, электронная почта, календарь, и сопутствующие данные из сети и преобразовать их сначала в понимание, а потом – в эмпатию. Может, ваш электронный помощник выделит в рабочем графике время, чтобы он задавал вам вопросы, а вы отвечали? Это поможет заполнить пробелы там, где данных недостаточно, – все ради вас и вашего блага. Возможно, помощник окажется полезен вам в трудную минуту, например когда вы находитесь в другой стране, с чужой валютой и незнакомым языком.
Подобного рода трудности воодушевляют наших инженеров, которые занимаются семантической онтологией – созданием свода правил, описывающих взаимосвязи между людьми и сущностями. Их амбициозная цель – создать виртуального помощника, который сможет делать намного больше, чем просто выдавать поисковые результаты. Они мечтают, что когда-нибудь цифровой ассистент будет распознавать контекст и понимать смысл, чтобы лучше предупреждать потребности и желания человека. У электронного помощника всегда должен быть ответ наготове – даже на тот вопрос, о наличии которого вы и не подозревали.
Эмма Уильямс не инженер – она занималась английской литературой, специализировалась на англосаксах и древних скандинавах. Ее работа состоит в том, чтобы продумывать структуру эмоционального интеллекта наших продуктов, работающих на основе ИИ, включая Cortana. Она уверена в высоком IQ команды, работающей над виртуальными помощниками, но хочет быть уверена, что у нас все в порядке и с эмоциональным интеллектом.
Однажды она наткнулась на новую сборку Cortana, которая сердилась, если ей задавали определенные вопросы. Эмма Уильямс решительно ей это запретила. (Средневековые истории о викингах научили ее тому, что первооткрывателям новых земель не следует заниматься мародерством.) Она настояла на том, что Cortana должна дать честное слово пользователям всегда оставаться спокойной, милой и сдержанной. Вместо того чтобы на вас злиться, Cortana должна понимать ваше эмоциональное состояние, каким бы оно ни было, и реагировать соответственно. И команда откорректировала Cortana в соответствии с чувствительным восприятием Эммы.
Если создание помощника с искусственным интеллектом – это путь длиной в миллион миль, то мы пока одолели лишь первые из них. Но эти первые шаги вдохновляют нас, когда мы представляем себе, каким может оказаться результат.
Мой бывший коллега Дэвид Хекерман – выдающийся ученый, который тридцать лет работал над проблемами искусственного интеллекта. Много лет назад он создал один из первых эффективных спам-фильтров. Он нащупал слабое звено у своих противников – спамеров, которые забивают входящую почту всяким мусором, и тем самым разрушил их планы. Сегодня команда, которую он создал в Microsoft, разрабатывает алгоритмы машинного обучения для определения и использования «слабых звеньев» ВИЧ, рака и простуды.
ВИЧ – вирус, вызывающий СПИД, – быстро мутирует и распространяется в организме человека. Однако мутации тоже имеют ограничения. Созданные нами продвинутые алгоритмы машинного обучения определили, какие части белков, входящих в структуру ВИЧ, жизненно необходимы для их функционирования, чтобы можно было нацелить действие вакцины именно на эти участки. На основе данных клинических исследований команда может смоделировать мутации и выявить целевые участки. Точно так же берутся геномные последовательности раковых опухолей и прогнозируются наилучшие цели для иммунного ответа.
Если от таких возможностей искусственного интеллекта захватывает дух, то потенциал квантовых вычислений просто шокирует.
Санта-Барбара, штат Калифорния, ближе к Голливуду, чем Кремниевая долина. Неформальный кампус колледжа на побережье, расположенный к северу от «фабрики грез», – удивительный центр развития квантовых вычислений, будущего нашей индустрии. Близость к Голливуду – фактор скорее положительный, потому что киносценарий – это, возможно, лучший проводник по миру квантовой физики, чем учебник. Об этом отлично сказано в телесериале «Сумеречная зона»: «Вы путешествуете в другом измерении – измерении не только звука и зрения, но и разума. Это путешествие в волшебную страну, границы которой очерчены только воображением. Следующая остановка – Сумеречная зона».
Дать определение квантовым вычислениям непросто. Квантовые вычисления, зародившиеся в 1980-е годы, используют некоторые квантовые физические свойства атомов или ядер, которые начинают взаимодействовать друг с другом как квантовые биты, или кубиты. Они играют роль процессора и памяти компьютера. Взаимодействуя друг с другом и будучи одновременно изолированными от окружающей среды, кубиты способны производить определенные вычисления во много раз быстрее традиционных, классических компьютеров.
Фотосинтез, миграция птиц и даже человеческое сознание изучаются в этой научной области как квантовые процессы. Сегодняшний мир классических вычислений устроен таким образом: наш мозг думает, мысли при помощи печатного или речевого ввода заносятся в компьютер, который, в свою очередь, выводит обратную связь на экран. В квантовом мире, как предполагают некоторые исследователи, барьеры между нашим мозгом и вычислительным устройством исчезнут. До цели еще очень далеко, но кто знает – может быть, в один прекрасный день сознание человека сможет слиться с сознанием машины?
Лауреат Нобелевской премии из Дании Нильс Бор однажды сказал: «Если квантовая механика не потрясла тебя до глубины души, ты просто ее не понял». Позднее другой нобелевский лауреат по физике, Ричард Фейнман, выдвинул идею квантовых вычислений, открыв дорогу к применению квантовой механики в компьютерных вычислениях. Среди тех, кто стремится освоить эту идею, – Microsoft, Intel, Google, IBM, стартапы вроде D-Wave и даже правительства с их внушительными оборонными бюджетами. Все мы надеемся, что квантовые вычисления в итоге преобразят саму вычислительную физику как таковую.
Конечно, если бы построить квантовый компьютер было так легко, он уже был бы построен. В то время как классические вычисления ограничены бинарным кодом и законами физики, квантовые вычисления уводят все виды операций – в математике, естественных и технических науках – из линейного мира битов в многомерную вселенную кубитов. Вместо того чтобы принимать значение 1 или 0, как классический бит, кубиты могут быть любой комбинацией (суперпозицией). Это позволяет осуществлять множество вычислений одновременно. Таким образом, мы вступаем в мир, в котором можем одновременно получать результаты множества параллельных вычислительных операций. По словам одного из наших ученых, при условии корректно составленного квантового алгоритма результатом будет «великое побоище, в которой падет бесславной смертью большинство неправильных ответов».
Квантовые вычисления осуществляются не только быстрее традиционных. При их использовании рабочая нагрузка подчиняется другому масштабному закону – закон Мура уходит в разряд воспоминаний. Закон Мура, сформулированный основателем Intel Гордоном Муром, гласит, что количество транзисторов в интегральных схемах устройств увеличивается вдвое примерно раз в два года. Некоторые ранние суперкомпьютеры работали примерно на 13 тысячах транзисторов; Xbox One, который стоит у вас в гостиной, содержит пять миллиардов. Но недавно компания Intel сообщила, что темпы роста замедлились. Возникла высокая потребность в альтернативных способах ускорения обработки данных, которое необходимо для развития искусственного интеллекта. Сиюминутным достижением можно назвать инновационные ускорители, такие как фермы графических процессоров, чипы тензорных процессоров и программируемые логические матрицы в облаке. Но квантовый компьютер пока остается несбыточной мечтой.
Сегодня мы испытываем потребность в решении задач, на которые у классических компьютеров ушли бы века, а квантовым понадобилось бы несколько минут или часов. К примеру, скорость и точность квантовых вычислений, позволяющих преодолеть высочайший на сегодняшний день уровень шифрования, поражают ум. Классическому компьютеру потребовался бы миллиард лет, чтобы пробить криптографическую защиту RSA-2048, но квантовый сделал бы это примерно за сто секунд, то есть меньше чем за две минуты. К счастью, квантовые вычисления еще и в корне меняют классическое шифрование, повышая уровень безопасности операций.
Но, чтобы достигнуть этой цели, нужно совершить три научных и инженерных прорыва. Главный прорыв, над которым мы работаем, – это топологический кубит. Необходимый прорыв в области сверхпроводимости – процесс генерирования тысяч топологических кубитов, одновременно надежных и стабильных. Прорыв в области компьютерных наук – это создание новых вычислительных методов для программирования квантового компьютера.
В настоящий момент сотрудники и партнеры Microsoft работают над проблемами переноса, экспериментальной и теоретической физики, математики и информационных технологий, которые однажды сделают квантовые вычисления реальностью. Центром этой деятельности является «Станция Q», расположенная на одной территории с кафедрой теоретической физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.
«Станция Q» – это детище Майкла Фридмана, который в 1986 году, в возрасте тридцати шести лет, получил высшую награду по математике – Филдсовскую премию – на Международном математическом конгрессе. После этого Майкл пришел на работу в Microsoft Research – исследовательское подразделение корпорации. В Санта-Барбаре он собрал ведущие мировые таланты в области квантовой технологии – физиков-теоретиков, которые, пользуясь для своих расчетов только карандашом и бумагой, «подкидывают дрова» в топку физиков-экспериментаторов. Те, в свою очередь, проводят эксперименты, играя с этими теориями, и в результате дают инженерам-электрикам и разработчикам приложений возможность открывать квантовым вычислениям дорогу на широкий рынок.
Итак, время – после полудня, место – «Станция Q», инструменты – тако аль-пастор. Двое физиков-теоретиков расспрашивают физика-экспериментатора о его последних находках. Они спорят о разработках в сложной области на стыке математики и физики, известной как майорановские фермионы, или частицы. Это весьма многообещающее направление в сфере сверхпроводников, необходимых для создания устойчивого квантового компьютера. Блики солнечного света играют на поверхности Тихого океана в районе Кампус-Пойнта, освещая бесчисленные уравнения, написанные мелом на досках по периметру комнаты для совещаний.
Перед нами – род напряженной групповой работы в режиме реального времени, в ходе которой рождаются необходимые нам научные прорывы. Крейг Манди, визионер и бывший руководитель технологического отдела Microsoft, много лет назад дал старт нашим квантовым разработкам, однако научные исследования протекают очень медленно. Физик-теоретик обнародует свою идею. Физик-экспериментатор проверяет эту теорию и публикует результаты. Если эксперимент заканчивается неудачей или дает результаты ниже оптимальных, теоретик начинает критиковать экспериментальную методику и вносит изменения в изначальную теорию. И все начинается заново.
Насущная потребность в квантовых вычислениях ускорила темпы научных открытий, и единственный способ первыми добраться до цели – это сократить временной зазор между теорией, экспериментом и созданием прототипа. Изобретение квантового компьютера превратилось в процесс сродни гонке вооружений. Нам нужно было действовать быстрее и эффективнее, а также больше ориентироваться на результат, поэтому мы поставили себе цель в отведенные сроки создать квантовый компьютер, который бы умел делать нечто полезное, на что не способны классические компьютеры. Но для этого требуются тысячи кубитов. Достижение этой цели требовало более напряженной совместной работы. Мы собрали у себя величайшие мировые умы и попросили их поработать вместе, на равных, подходя к проблемам с открытостью и смирением. Мы договорились, что теоретики и экспериментаторы сядут за один стол – физически или при помощи скайпа, – чтобы генерировать идеи и обсуждать эксперименты. Этот метод заметно ускорил процесс.
Мы уже получили более тридцати патентов, однако до финиша еще далеко. Борьба за облачные технологии, искусственный интеллект и смешанную реальность сопровождается громкими заявлениями и широким освещением в прессе. А вот борьба за первенство в сфере квантовых вычислений проходит в основном незамеченной, отчасти потому, что все это слишком сложно, да к тому же держится в тайне.
Достойной целью в области квантовых технологий будет наделение искусственного интеллекта способностью по-настоящему понимать человеческую речь, а потом с точностью резюмировать услышанное. Еще более перспективная задача квантовых вычислений – спасение человеческих жизней за счет невероятных открытий в области медицины. Например, проблема с вычислениями при разработке вакцины от СПИДа заключается в том, что существующих ресурсов не хватает, поскольку оболочка белка ВИЧ обладает высокой вариабельностью и постоянно меняется. Как следствие, вакцина против ВИЧ, по некоторым оценкам, появится лишь через несколько десятилетий. А с квантовым компьютером мы смогли бы подойти к решению проблемы по-новому.
То же самое можно сказать и о множестве других областей, в которых технология пока буксует – это и высокотемпературные сверхпроводники, и производство энергоэффективных удобрений, и теория струн. Квантовый компьютер позволит по-новому взглянуть на самые неразрешимые проблемы нашего времени.
Специалист по вычислительной технике Криста Свор – одна из самых активных участниц нашей команды, занятой решением проблем, связанных с квантовым компьютером. Криста получила докторскую степень в Колумбийском университете, занимаясь отказоустойчивыми и масштабируемыми квантовыми вычислениями. Она провела год в Массачусетском технологическом институте, работая над экспериментальным проектированием ПО, необходимого для управления квантовыми компьютерами. Ее команда в настоящее время разрабатывает экзотическую программную архитектуру, которая поможет нашим экспертам в области математики, физики и сверхпроводимости добиться успеха в создании квантового компьютера. Чтобы определиться с тем, какие задачи должно решать это ПО в первую очередь, Криста позвала квантовых химиков со всего мира. Их попросили выступить с докладами и принять участие в мозговом штурме.
Одна проблема сразу же бросилась в глаза. Миллионы людей в мире голодают по причине нерационального производства продуктов питания или неправильной системы поставок. Одна из ключевых проблем при производстве продуктов питания – необходимость в удобрениях, а те, как правило, стоят дорого и истощают природные ресурсы. Производство удобрений требует преобразования атмосферного азота в аммиак, который запускает процесс разложения бактерий и грибов. Этот химический процесс, известный как процесс Габера – Боша, не совершенствовался с момента открытия его Фрицем Габером и Карлом Бошем в 1910 году. Эта проблема так велика и сложна, что в ней не наблюдалось никаких прорывов. Работая сообща, квантовый и классический компьютеры смогут осуществлять масштабные эксперименты по поиску нового искусственного катализатора, который бы имитировал процесс бактериального разложения, сокращал количество энергии и метанового газа, необходимого для производства удобрений, и при этом снижал бы угрозу экологии.
Подход Microsoft к квантовым вычислениям полностью отличается от методов десятка наших конкурентов в этой области. Враг квантовых вычислений – это «шум», то есть электронные помехи в виде космических излучений, ударов молнии и даже мобильника в кармане вашего соседа. Эти труднопреодолимые преграды стали одной из причин, по которой большинство квантовых технологий предназначены для сверхнизких температур. Наша команда «Станция Q», взяв за основу труды Майкла Фридмана, разработала при участии сотрудников со всего мира метод топологических квантовых вычислений. Эти вычисления сокращают затраты квантовых ресурсов на два-три порядка по сравнению с другими подходами. Этот вид топологического кубита сам по себе менее подвержен погрешностям, чем другие варианты, так как его восприимчивость к помехам ниже. Хотя данный метод требует открытий в новых областях фундаментальной физики, потенциальные выгоды от его применения будут просто невероятными.
Не думайте, что в один прекрасный день квантовый компьютер превратится в новый отдельно стоящий сверхбыстрый ПК на вашем рабочем столе. Нет, он будет функционировать как сопроцессор, который станет получать инструкции и команды от набора классических процессоров. Это будет гибридное устройство, «сидящее» на облаке и ускоряющее сверхсложные вычисления, о которых мы пока не можем даже мечтать. Ваш помощник в области искусственного интеллекта, действуя от вашего имени, будет решать задачи, для которых потребуется проверять миллиарды графов на квантовом компьютере, а тот сможет просканировать этот миллиард вариантов и немедленно выдать вам несколько оптимальных результатов.
Экспериментальная разработка кубитов в своем развитии достигла точки, в которой масштабируемая технология кубитов уже существует в реальности. Заглядывая в будущее на несколько лет вперед, мы ожидаем увидеть небольшие квантовые компьютеры. Это даст возможность создавать первые варианты приложений на основе коротких квантовых алгоритмов, которые по определенным аспектам будут превосходить классические компьютеры. Что еще важнее, получив квантовый компьютер, мы сумеем приблизиться к другой цели – создать удлиненные «логические кубиты», а также стимулировать инженерные усилия по разработке больших и надежных квантовых компьютеров.
Квантовая архитектура аппаратного обеспечения, которая в итоге непременно обеспечит масштабируемость, требует, чтобы сегодняшние компьютерные специалисты, физики, математики и инженеры объединили усилия для преодоления препятствия на пути к универсальным квантовым вычислениям. Мы в Microsoft делаем ставку на то, что квантовые вычисления сделают искусственный интеллект разумнее, а смешанной реальности придадут новую глубину погружения.