- کلود شانون: بنیانگذار عصر اطلاعات
- دیدار شانون و بوتوینیک: نبرد ذهن‌ها
- شطرنج و هوش مصنوعی
- ماشین‌های شطرنج‌باز اولیه
- آیا انسان یک ماشین است؟
کلود شانون: بنیانگذار عصر اطلاعات
اگر قرار باشد کسی را بنیانگذار عصر اطلاعات بنامیم، او بدون شک کلود شانون است. شانون (1916-2001) با کارهای پیشگامانه خود در تلاقی ریاضیات، مهندسی و علوم کامپیوتر، پایه‌های نظری کامپیوترهای دیجیتال مدرن را بنا نهاد.
او همچنین حوزه تئوری اطلاعات را بنیان گذاشت و “بیت” یا واحد عینی اطلاعات را ابداع کرد. شانون کدهای دیجیتالی را تشریح کرد که فشرده‌سازی و انتقال دقیق اطلاعات را برای مهندسان ممکن ساخت. خود اینترنت بر پایه‌های فکری استوار است که شانون ایجاد کرده بود.
هنگامی که تحقیقات ما برای نوشتن اولین زندگی‌نامه شانون آغاز شد، تحت تأثیر طیف گسترده‌ای از سرگرمی‌ها و فعالیت‌های جانبی او در کنار کارهای علمی‌اش قرار گرفتیم؛ از نواختن کلارینت جاز و دوچرخه‌سواری گرفته تا شعر آماتور و شعبده‌بازی. شانون نیز مانند بسیاری از دانشمندان هم‌تراز خود، عاشق شطرنج بود. اما با کمال تعجب متوجه شدیم که در زمینه شطرنج، او بسیار فراتر از یک علاقه‌مند صرف بود. او به اندازه‌ای مهارت داشت که بتواند یک چالش واقعی برای یکی از معتبرترین بازیکنان جهان ایجاد کند. آن بازیکن کسی نبود جز میخائیل بوتوینیک، استاد بزرگ بین‌المللی شوروی و قهرمان سه دوره جهان.
در دهه‌های 1950 و 1960، نام کلود شانون در اتحاد جماهیر شوروی به شهرت رسید. ریاضی‌دانان شوروی از اولین پذیرندگان نظریه‌های شانون بودند و ترجمه‌های آثار او به طور گسترده‌ای توزیع شد. این موضوع به خودی خود قابل توجه بود، اما با توجه به تنش‌های آن دوران، اهمیت بیشتری پیدا می‌کرد. روابط ایالات متحده و شوروی در پرتنش‌ترین حالت خود قرار داشت، و غرور شوروی در مهارت‌های فنی و ریاضی‌شان به این معنی بود که آنها در ابراز تحسین خود از کار شانون هیچ ملاحظه‌ای نداشتند. اینکه یک ریاضی‌دان آمریکایی تا این حد مورد احترام قرار می‌گرفت، بحث‌های جزئی ایجاد می‌کرد، اما کار او حتی برای مقامات شوروی که به دنبال بهانه‌ای برای زیر سوال بردن آن بودند، غیرقابل خدشه بود. بر اساس این احترام، در سال 1965، شانون به شوروی دعوت شد و او و همسرش بتی به آنجا سفر کردند.
دیدار شانون و بوتوینیک: نبرد ذهن‌ها
در طول این سفر، شانون با بوتوینیک در تماس بود. بوتوینیک نیز مانند شانون در رشته مهندسی برق تحصیل کرده بود. او از 12 سالگی شروع به مطالعه شطرنج کرد و هرگز دست از آن نکشید. او قهرمانی‌ها و تورنمنت‌های بسیاری را پشت سر گذاشت و زمانی که در سال 1965 با شانون ملاقات کرد، یک اسطوره در روسیه شوروی به شمار می‌رفت. موفقیت در شطرنج مایه افتخار برای رهبران شوروی بود و بوتوینیک یکی از بهترین‌های آنها بود.
بنابراین، وقتی در سال 1965 با کلود شانون ملاقات کرد و توسط این ریاضی‌دان و مهندس آمریکایی به یک بازی دوستانه دعوت شد، با کمال میل موافقت کرد. بوتوینیک این بازی را نیز مانند بسیاری از بازی‌های نمایشی بی‌شماری که برای مقامات بازدیدکننده انجام می‌داد، بی‌اهمیت تلقی می‌کرد. او در تمام طول بازی در اتاق سیگار می‌کشید و بی‌تفاوتی‌اش برای همه حاضران آشکار بود. اما ناگهان، شانون در اوایل مسابقه موفق شد یک تعویض مطلوب انجام دهد؛ یک اسب و یک پیاده در ازای رخ بوتوینیک به دست آورد. توجه بوتوینیک فوراً به صفحه معطوف شد و جو اتاق تغییر کرد، زیرا قهرمان روسی متوجه شد که حریفش چیزی بیش از یک علاقه‌مند معمولی است.
همسر شانون به خاطر می‌آورد که: “بوتوینیک نگران شده بود.”
بازی بسیار طولانی‌تر از آنچه هر کسی، از جمله قهرمان غافلگیر شده، می‌توانست پیش‌بینی کند، ادامه یافت. هیچ سابقه‌ای از حرکات این بازی در دست نیست، و به جز آن تعویض اولیه، از جزئیات حرکات خاصی که بین این دو انجام شد، بی‌اطلاعیم. با این حال، حتی با وجود موفقیت اولیه شانون، شکی در مورد نتیجه نهایی وجود نداشت. پس از 42 حرکت نفس‌گیر، شانون شاه خود را تسلیم کرد و بازی را واگذار کرد. با این وجود، دهه‌ها مقاومت در برابر بوتوینیک، که در میان بااستعدادترین شطرنج‌بازان تمام دوران محسوب می‌شود، حق افتخار مادام‌العمر را برای شانون به ارمغان آورد.
اگر بوتوینیک لحظه‌ای از مقاومت حریف خود غافلگیر شده بود، همکاران شانون در ایالات متحده غافلگیر نمی‌شدند. در میان مشغله‌های فراوانی که با جزر و مد کنجکاوی شانون آغاز و رها می‌شدند، شطرنج یکی از معدود سرگرمی‌های مادام‌العمر او باقی ماند. داستان‌ها حاکی از آن است که شانون آنقدر در آزمایشگاه بل شطرنج بازی می‌کرد که “حداقل یکی از سرپرستان تا حدودی نگران شد.” با پخش شدن خبر استعداد او در سراسر آزمایشگاه‌ها، بسیاری تلاش می‌کردند تا او را شکست دهند. براکوی مک‌میلان، یکی از همکاران شانون، می‌گفت: “بیشتر ما بیش از یک بار مقابل او بازی نکردیم.”
شانون در زمان مسابقه با بوتوینیک، در سطح نظری نیز به شطرنج فکر زیادی کرده بود. در اوایل دهه 1940، او کنجکاوی خود را به این سوال معطوف کرده بود که چگونه و آیا ممکن است یک کامپیوتر برای رقابت در شطرنج با یک انسان برنامه‌ریزی شود یا خیر.
از برخی جهات، کار شانون روی شطرنج کامپیوتری شبیه کار بسیار معروف‌تر او در زمینه تئوری اطلاعات بود: این نمونه دیگری از ورود شانون به یک میدان و در یک حرکت، مشخص کردن محدودیت‌های آن و کشف بسیاری از امکانات اصلی آن بود. چند دهه پس از انتشار مقاله او در سال 1950، “برنامه‌ریزی یک کامپیوتر برای بازی شطرنج”، مجله بایت آن را به اختصار بیان کرد: “از زمان کلود شانون، ایده‌های جدیدی در شطرنج کامپیوتری وجود داشته است.”
شانون نوشت، شطرنج نه تنها به خودی خود او را مجذوب خود می‌کرد: “تفکر دقیق در مورد ساخت یک کامپیوتر بازی شطرنج ممکن است “به عنوان گوه ای در حمله به مشکلات دیگر با ماهیت مشابه و با اهمیت تر عمل کند.” او تصور می‌کرد که برخی از این برنامه‌ها می‌توانند شامل هوش مصنوعی باشند که برای مسیریابی تماس‌های تلفنی، ترجمه متن یا آهنگسازی برنامه‌ریزی شده‌اند. به همان اندازه که این برنامه‌ها متنوع بودند، یک کیفیت مشترک مهم داشتند: آنها طبق “فرایند محاسباتی دقیق و غیرقابل تغییر” عمل نمی‌کردند. در عوض، “راه‌حل‌های این مشکلات صرفاً درست یا غلط نیستند، بلکه دامنه‌ای از ‘کیفیت’ مستمر دارند.”
به این ترتیب، شطرنج یک آزمون ارزشمند برای نسل نوظهور هوش مصنوعی بود.
شطرنج و هوش مصنوعی
تقریباً نیم قرن قبل از اینکه دیپ بلو قهرمان انسانی جهان را شکست دهد، شانون ارزش شطرنج را به عنوان نوعی زمین تمرین برای ماشین‌های هوشمند و سازندگان آنها پیش‌بینی می‌کرد.
شانون بر این باور بود که حداقل در قلمرو شطرنج، ماشین‌ها دارای مزایای ذاتی خاصی هستند. موارد آشکار، سرعت پردازش بسیار فراتر از مغز انسان و ظرفیت بی‌نهایت برای محاسبه بود. علاوه بر این، هوش مصنوعی مستعد کسالت یا خستگی نخواهد بود. پس از اینکه همتای انسانی خود تمرکز خود را از دست داده بود، می‌توانست به تمرین در موقعیت شطرنج ادامه دهد. از نظر شانون، کامپیوترها دارای موهبت “آزادی از خطا” بودند، که تنها اشتباه آنها “به دلیل نقص برنامه است، در حالی که بازیکنان انسان به طور مداوم در اشتباهات بسیار ساده و آشکار مقصر هستند.”
این به خطاهای روانی نیز کشیده شد: کامپیوترها نمی‌توانستند از موردی مانند عصبانیت یا اعتماد به نفس بیش از حد رنج ببرند، دو نقص در بازیکنان انسانی که منجر به اشتباهات پایان بازی می‌شد (و در مورد دوم، تقریباً بوتوینیک را به یک باخت شرم‌آور می‌برد). یک بازیکن رباتیک می‌توانست شطرنج را بدون احساس و بی‌هیجان بازی کند: یک بازی بالینی که در آن هر حرکت فقط یک مسئله ریاضی جدید بود.
شانون فکر می‌کرد که نقص بزرگ یک ماشین شطرنج این بود که نمی‌توانست “پرواز” یاد بگیرد، ظرفیتی که او معتقد بود برای پیروزی در سطوح نخبه حیاتی است. او از روبن فاین، استاد شطرنج آمریکایی، در مورد باورهای غلط درباره بازیکنان رده بالا و رویکرد آنها به بازی نقل قول کرد: “اغلب مردم این ایده را دارند که استادان همه چیز یا تقریباً همه چیز را پیش‌بینی می‌کنند… اینکه همه چیز از نظر ریاضی تا حدی محاسبه می‌شود.”
فاین ادامه می‌دهد: “با لبخند تمسخرآمیز به من نگاه کن، وقتی که پیاده رخ وزیر یک حرکت جلوتر از پیاده اسب شاه حریف حرکت می‌کند. همه اینها البته فانتزی محض است. بهترین مسیری که باید دنبال کرد این است که عواقب اصلی دو حرکت را یادداشت کنید، اما سعی کنید تغییرات اجباری را در حین انجام آنها بررسی کنید.”
بنابراین، در تسلط بر احتمالات هر موقعیت قابل تصور، یک کامپیوتر شطرنج صرفاً به عنوان یک استاد بزرگ فوق‌العاده عمل نمی‌کند، بلکه به عنوان یک بازیکن اساساً متفاوت عمل می‌کند. اساساً، انسان و کامپیوتر در حالی که روی یک صفحه نشسته‌اند، دو بازی متفاوت انجام می‌دهند.
بنابراین شانون نسبت به برنامه‌نویسی کامپیوترها برای بیش از حد شبیه انسان‌ها رفتار کردن هشدار داد: “پیشنهاد نمی‌شود که ما باید استراتژی را مطابق تصویر خود طراحی کنیم. بلکه باید با ظرفیت‌ها و ضعف‌های کامپیوتر مطابقت داشته باشد. کامپیوتر از نظر سرعت و دقت قوی و در توانایی تحلیل و تشخیص ضعیف است. کامپیوترها باید بر اساس شایستگی‌ها و معایب خود در نظر گرفته شوند، نه به عنوان انسان‌های جایگزین.” آنچه در این مقاله دنبال شد و بعدها شانون در مقاله‌ای نه چندان فنی برای ساینتیفیک امریکن عمومیت داد، طیفی از استراتژی‌هایی بود که می‌توان آن را در کامپیوتر برنامه‌ریزی کرد: طرحی برای تبدیل یک ماشین به یک بازیکن خوب، اگر نه یک بازیکن عالی.
این یک بررسی کاملاً گسترده بود: او نتایج احتمالی هر حرکت را مطالعه کرد، رویکردهای نظری بازی را در نظر گرفت، چگونگی ارزیابی حرکات توسط ماشین را تشریح کرد و به این نتیجه رسید که یک کامپیوتر می‌تواند برای انجام یک بازی کامل شطرنج برنامه‌ریزی شود، اما چنین نتیجه‌ای بسیار غیرعملی خواهد بود. این به نوعی محدودیت تکنولوژی آن زمان بود: شانون محاسبه کرد که اگر هدف یک کامپیوتر معاصر، محاسبه تمام حرکات ممکن برای خود و حریفش بود، اولین پیاده خود را برای $10^{90}$ سال حرکت نمی‌داد.
ماشین‌های شطرنج‌باز اولیه
در حال حاضر، کامپیوترهای شطرنج باید محدودتر عمل کنند. اما، همانطور که او در حال توسعه استدلال مقاله شطرنج خود بود، شانون همچنین یکی از اولین کمک‌های عملی را در این زمینه جمع‌آوری کرد: یک ماشین شطرنج‌باز که خودش ساخته بود.
این ماشین که در سال 1949 تکمیل شد، هم با نام “پایان بازی” و هم “کایسا” (پس از الهه خیالی شطرنج، کایسا) شناخته می‌شد. همانطور که از نامش پیداست، ماشین شانون فقط می‌توانست بازی‌های پایانی را مدیریت کند و بیش از شش مهره را در یک زمان کنترل کند.
بیش از 150 سوئیچ رله برای محاسبه یک حرکت استفاده شد، قدرت پردازشی که به ماشین اجازه می‌داد ظرف 10 تا 15 ثانیه تصمیم بگیرد. رله‌ها در جعبه‌ای که با الگوی تخته شطرنج تزئین شده بود پنهان شده بودند. هنگامی که آنها یک حرکت را انتخاب می‌کردند، یک سری چراغ آن را به کاربر نشان می‌داد.
هرچند ساده بود، این یکی از اولین کامپیوترهای شطرنج‌باز در جهان بود که از اجداد دور دیپ بلو محسوب می‌شد. این همچنین تصویری از اشتیاق شانون برای ساختن آنچه روی کاغذ در ذهن داشت با دستانش بود.
برای شانون، هم مقاله شطرنج و هم ماشین شطرنج به سوالات فریبنده‌تری نیز می‌پرداختند. چگونه باید در مورد “ماشین‌های متفکر” فکر کنیم؟ آیا ماشین‌ها به روش ما فکر می‌کنند؟ آیا ما آنها را می‌خواهیم؟ نقاط قوت و ضعف یک مغز مصنوعی چه بود؟
شانون پاسخی سنجیده داد: “اگر تفکر را به عنوان ویژگی اعمال بیرونی بدانیم تا روش درونی، ماشین مطمئناً فکر می‌کند.”
اما او با گذشت زمان نسبت به اینکه مغزهای مصنوعی از مغزهای ارگانیک پیشی می‌گیرند، مثبت‌تر می‌شد. دهه‌ها طول کشید تا برنامه‌نویسان یک کامپیوتر شطرنج در سطح استاد بزرگ را بر اساس پایه‌هایی که شانون به آنها کمک کرد بسازند، اما او مطمئن بود که چنین نتیجه‌ای اجتناب‌ناپذیر است. این تصور که یک ماشین هرگز نمی‌تواند از خالق خود فراتر رود، “فقط منطق احمقانه، منطق اشتباه و نادرست” بود. او ادامه داد: “شما می‌توانید چیزی بسازید که از خودتان هوشمندتر باشد. هوشمندی در این بازی تا حدودی ناشی از زمان و سرعت است. من می‌توانم چیزی بسازم که می‌تواند بسیار سریع‌تر از نورون‌های من عمل کند.”
آیا انسان یک ماشین است؟
هیچ چیز مرموزتر از این وجود نداشت:
“به نظر من انسان یک ماشین است. نه، شوخی نمی‌کنم، فکر می‌کنم انسان ماشینی از نوع بسیار پیچیده است، متفاوت از کامپیوتر، یعنی از نظر سازمانی متفاوت است. اما می‌توان آن را به راحتی بازتولید کرد – حدود 10 میلیارد سلول عصبی دارد، یعنی $10^{10}$ نورون. و اگر هر یک از اینها را با تجهیزات الکترونیکی مدل کنید، مانند مغز انسان عمل می‌کند.”
تمام این تأملات در تئوری و عمل شطرنج کمک کرد تا شانون در سال 1965 به یک حریف سرسخت برای یک استاد بزرگ تبدیل شود. اما این تنها راهی نبود که سفر او به روسیه موفقیت‌آمیز بود.
شانون که در شب اول سفر به اتاق هتلش رسید، وقتی متوجه شد که قفل در شکسته است، با صدای بلند شکایت کرد. یک قفل ساز فورا ظاهر شد – او را به شک انداخت که اتاق توسط مقامات شوروی مورد حمله قرار گرفته است. حرکت بعدی او این بود که با صدای بلند شکایت کند که هرگز حق امتیاز نسخه روسی اثر منتشر شده خود را دریافت نکرده است – و یک چک روز بعد محقق شد.
توسط راب گودمن و جیمی سونی
نویسندگان و نویسندگان مشترک کتاب “ذهنی در بازی: چگونه کلود شانون عصر اطلاعات را اختراع کرد.”