211service.com
Mektig mus
MED MUSEUM
I en kornete film skutt på Bell Laboratories i 1952, står matematikeren og Bell Labs-forskeren Claude Shannon, SM ’40, PhD ’40, ved siden av en maskin av sin egen konstruksjon. Først bygget i 1950, var det et av verdens første eksempler på maskinlæring: en robotbasert labyrintløsende mus kjent som Theseus. Thesevs fra gammel gresk mytologi navigerte i en minotaurs labyrint og slapp unna ved å følge en tråd han hadde brukt for å markere sin vei. Men Shannons elektromekaniske leketøy var i stand til å huske veien ved hjelp av telefonrelébrytere.
Når filmen begynner, utforsker Shannons mus på hjul metodisk omgivelsene – en 25 kvadrat stor labyrint. Shannon forteller seerne at labyrintens metallvegger kan omorganiseres fritt, så Theseus må bruke en liten datamaskin for å lære oppsettet på nytt hver gang. Men musen, en bitteliten treenhet som inneholder en stangmagnet og utsmykket med wirehår, er alt for liten til å inneholde en datamaskin, sier han. I stedet er maskineriet gjemt under gulvet i labyrinten, en serie telefonrelékretser han har brukt til å gjøre noe de aldri hadde gjort før: lære.
Under metallgulvet i labyrinten kan en elektromagnet montert på en motordrevet vogn bevege seg nord, sør, øst og vest; mens den beveger seg, gjør Theseus det også. Hver gang dens kobberhår berører en av metallveggene og fullfører den elektriske kretsen, skjer to ting. Først går den tilsvarende relékretsens bryter fra på til av, og registrerer at plassen har en vegg på den siden. Deretter roterer Theseus 90° med klokken og beveger seg fremover. På denne måten beveger den seg systematisk gjennom labyrinten til den når målet, og registrerer utgangene og veggene for hver firkant den passerer gjennom.
Disse bildene, publisert i magasinet Life i 1952, viser veien Theseus tok mens han lærte et labyrintmønster og den direkte veien tatt på sin andre tur gjennom den samme labyrinten.
Mens Theseus jobber gjennom labyrinten, klipper filmen til andre opptak mens Shannon snakker om AT&Ts telefonnettverk. Et minutt eller så senere kommer betrakteren tilbake til labyrinten, der Shannon, med musen i hånden, forteller oss at den er ferdig med å lære. Shannon plasserer den tilbake i labyrinten, og - når den er sluppet - blir Theseus og dens innebygde magnet ledet av den elektromagnetiske vognen langs banen som er indikert av relébryterne som er igjen i på-posisjon. På bare 18 sekunder svirrer den feilfritt til målet, et stykke messing ost som utløser en summer når den berøres av kobberhårhårene.
Før han jobbet ved Bell Labs, hadde Shannon allerede markert seg som student ved MIT, hvor han beviste at boolsk logikk kunne brukes på elektroniske kretser, et konsept som ville legge grunnlaget for digital databehandling. Den eminente kognitive vitenskapsmannen Howard Gardner ville senere kalle sin masteroppgave fra 1940, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, muligens den viktigste, og også den mest kjente, masteroppgaven i århundret.
I 1948 hadde Shannon introdusert begrepet informasjonsteori i A Mathematical Theory of Communication, et papir som ga matematisk bevis på at all kommunikasjon kan uttrykkes digitalt. Ideen som informasjon kan reduseres til 1s og 0s var revolusjonerende på 1940-tallet, da store deler av telefonsystemet fortsatt var avhengig av at operatører brukte manuelle sentralbord for å lage analoge, kablede forbindelser mellom telefoner. Det var faktisk så revolusjonerende at det var mange mennesker som ikke var enige med Shannon, sier Mazin Gilbert, visepresident for avansert teknologi og systemer ved AT&T Labs. De så ikke det dype gjennombruddet han hadde. I flere tiår tvilte mange på at kommunikasjon helt kunne være digital, og det tok år før folk begynte å teste og forstå Shannons visjon. Selv på 90-tallet hadde forskere vanskelig for å forstå hva Shannon snakket om, sier Gilbert. Han var flere generasjoner forut for sin tid.
Theseus var også forut for sin tid, og det inspirerte hele feltet innen AI, sier Gilbert. Musen, som var omtalt i Populærvitenskap , Tid , og Liv magasiner samme år som AT&T-filmen ble laget, lært rent gjennom prøving og feiling. Denne tilfeldige prøvingen og feilingen er grunnlaget for kunstig intelligens, sier Gilbert.
Av mange beretninger var Shannon ukomfortabel med sin voksende berømmelse; han var tilbaketrukket under sin tid som professor ved MIT, og veiledet bare syv hovedfagsstudenter i løpet av sin 22-årige periode. Når det gjelder Theseus, ble flere versjoner av labyrinten bygget på Bell Labs for demonstrasjonsformål, inkludert den speilmonterte maskinen i videoen fra 1952. Mens den originale labyrinten ikke lenger fungerer, forblir den en del av MIT-museets samling.
Shannon laget den originale Theseus-labyrinten hjemme, med hjelp av sin kone, Betty, selv matematiker ved Bell Labs. Hadde AT&T et maskinverksted som kunne ha bygget det for ham? Ja. Men han bygde den hjemme fordi han ville, sier AT&T-historiker Sheldon Hochheiser. Han likte å tulle, likte å bygge ting … [det var] en del av hans geni. Men selv om han kanskje har bygget den hovedsakelig for moro skyld, ga Shannons labyrint av selvlærende, selvbevegelige brytere Bell Labs-forskere en bedre forståelse av det labyrintiske nettverket til AT&Ts telefonsvitsjesystem. I en skriftlig beskrivelse av prosjektet bemerket Shannon at maskinen hans var i stand til å løse [ved prøving og feiling], huske løsningen, og også til å glemme den i tilfelle situasjonen endrer seg og løsningen ikke lenger er anvendelig. Innsikt fra Theseus-prosjektet tillot AT&T å forbedre det mekaniske minnet og rutingen til telefonnettverket.
Disse relébryterne under gulvet i labyrinten fungerer som hjernen for Theseus, den labyrintløsende musen. MIT museum
Men ikke alle Shannons innretninger hadde praktiske anvendelser. Jeg har alltid forfulgt mine interesser uten særlig hensyn til endelig verdi eller verdi for verden, sa han i et intervju fra 1992. Jeg har brukt mye tid på helt ubrukelige ting. Han dro dit inspirasjonen tok ham, som ofte var til leker og spill, inkludert sjakkspillemaskiner, en Rubiks kube-løser, gassdrevne pogo-pinner og en maskin som, når den er slått på, får en mekanisk hånd til å sprette ut av en boks og slå seg av.
Shannons skjeve humor dukker opp på slutten av Theseus-filmen. Han ser rett inn i kameraet og konstaterer at metoden musen bruker er matematisk garantert å løse enhver mulig labyrint. Og så, lekent, fanger han musen i en enkelt firkant.