Измерение интеллекта

Многим людям мышление кажется очень сложным и загадочным процессом, ведь человек способен решать самые разнообразные задачи, писать стихи, изобретать сложные машины и так далее… Те же, кто полагает, будто мышление является чем-то простым, не дают ответа об устройстве мышления, достаточного для его искусственного воспроизведения.

Как подступиться к проблеме искусственного интеллекта, с чего начать исследование? Вполне естественным было обратиться к изучению уже существующего интеллекта, единственным примером которого, как многие считают, является интеллект человеческий. Действительно, именно интеллект является единственным явным отличием человека от животных, и пропасть эта кажется столь глубокой, что даже порой сложно представить, как человек мог произойти от животных в результате эволюции (как мы, однако, увидим в дальнейшем, пропасть между ними не столь большая). Что же составляет самую суть человеческого мышления, чем оно отличается от мышления животных?

Самое очевидное отличие человека от животных — использование языка. Связь языка с мышлением настолько очевидна, что даже в фантастической литературе способность к использованию языка традиционно считается одним из основных критериев наличия интеллекта у инопланетных рас. Да и многие люди мыслят как будто словами. Даже учеными-психологами часто высказывалось мнение, что речь играет в мышлении решающую роль в соответствии с «формулой»: мышление равно речь минус звук. Но откуда соответствующие фразы появляются в мозгу? Как человек способен понимать чужие высказывания? И вообще, зачем мышлению язык?

Изучение структуры языка самого по себе не дает прямых ответов на эти вопросы. Усвоение и использование языка становится возможным только благодаря тому, что в мозгу уже существуют какие-то механизмы мышления. Кроме того, мышление может протекать и без использования слов (например, при игре в шахматы) и даже вовсе без осознания мыслей. Действительно, в словесной форме через сознание проходят десятки байт в секунду, в то время как мозг целиком должен обрабатывать, видимо, в миллиарды раз больше информации. Не удивительно, что наделить компьютер способностью пользоваться языком без реализации неких более глубинных механизмов мышления не получилось. Но что было известно о человеческом интеллекте вообще к 1950-м годам — к моменту возникновения области ИИ?

Почти до конца XIX века разум был предметом преимущественно философского рассмотрения. И хотя философы сделали ряд интересных наблюдений, их выводы слишком неконкретны, поскольку они опирались лишь на самонаблюдение (интроспекцию), без какого-либо объективного эксперимента. На практике же, например в психиатрии или педагогике, требовались теории мышления, на основе которых можно было бы разрабатывать методики обучения или лечения неврозов. Одной из первых содержательных теорий стал психоанализ Зигмунда Фрейда, больше ориентированный, правда, на патологические состояния психики и не содержащий каких-либо количественных оценок. Успехи естественных наук взывали к необходимости введения количественных характеристик в психологии, в частности, в оценке интеллекта.

Введение количественной оценки интеллекта выглядит вполне естественным: младенец вряд ли обладает интеллектом (в смысле способности решения произвольных задач), и в процессе развития ребенка дискретного перехода между «неинтеллектуальным» и «интеллектуальным» состоянием не наблюдается, т. е. уровень интеллекта должен увеличиваться непрерывно, а значит, этот уровень можно измерить количественно.

Первые тесты для выявления уровня интеллекта были предложены в 1883 году Гальтоном в монографии «Исследование человеческих способностей и их развитие». Они сводились к определению скорости реакции, способности определять характеристики зрительных и звуковых стимулов, например высоту тона.

Существенное развитие этих идей произошло в 1905 году, когда во Франции власти озаботились проблемой детей, отстающих в умственном развитии. Психологам была поставлена практическая задача выявления таких детей дошкольного возраста для их обучения по специальным программам.

А. Бине и Т. Симон разработали системы тестов для детей разных возрастов. Тесты для каждого возраста составлялись таким образом, чтобы в среднем дети меньшего возраста не могли бы на них отвечать. С помощью таких тестов можно было определять «умственный возраст», который мог отличаться от биологического возраста, что служило индикатором умственной отсталости или одаренности.

Понятие коэффициента интеллекта (intelligence quo-tient — IQ) ввел В. Штерн как отношение умственного возраста к биологическому. Сам Бине был против интерпретации результатов тестирования как уровня интеллекта, полагая, что интеллект нельзя рассматривать как простую сумму элементарных способностей. Действительно, исходно IQ подразумевал не уровень интеллекта вообще, а степень сформированности некоторых умственных навыков. Однако удобство использования тестирования и кажущаяся объективность результатов привели к существенному расширению сферы применения подобных тестов.

Развитие психологии интеллекта, выделившейся в самостоятельную ветвь исследований, оказалось под сильным влиянием тестологического подхода. Тесты дифференцировались, разделялись по «первичным умственным способностям» на группы: тесты на пространственное мышление, на восприятие, на речевые способности, на арифметические операции, на выявление закономерностей, на память… Возник вопрос, есть ли «общий интеллект», или «первичные умственные способности» не зависят друг от друга? Ясный ответ на этот вопрос получен не был, поскольку, с одной стороны, люди, хорошо выполняющие одни тесты, часто неплохо справляются и с другими тестами, но, с другой стороны, связь эта далеко не однозначна и бывает даже обратной. Постепенно список первичных умственных способностей уточнялся, например в него была добавлена способность к обучению, однако ясности не то, что в механизмы работы мышления, но даже в его основные компоненты, это привнесло немного. Нельзя даже сказать, корректно ли по аналогии со спортом выделять интеллектуальных спринтеров и стайеров, или же в случае с мышлением способность к быстрому решению простых задач не входит в противоречие с медленным осмыслением глобальных проблем.

Корректна ли метафора «мышцы интеллекта», т. е. можно ли связывать низкий уровень интеллекта или отсутствие одаренности с плохой памятью, низкой скоростью чтения, малым словарным запасом, неспособностью рифмовать слова или выполнять в уме арифметические операции? Можно ли интеллект рассматривать как простую сумму некоторых базовых навыков? В истории известно много случаев, когда человек достигал выдающихся успехов на пути преодоления, например косноязычия, становясь великолепным оратором, или слабого слуха, становясь знаменитым музыкантом. Часто человек, что-то хорошо умеющий от природы, не будет даже задумываться о том, как у него это получается, и не будет развивать свое умение. Напротив, человек с врожденным «дефектом» будет пытаться понять суть соответствующей деятельности и вполне может сверхкомпенсировать свой дефект.

Более того, некоторые дефекты могут способствовать развитию иных интеллектуальных навыков. Так, ученик с дислексией (нарушением способности чтения) часто расценивается как отстающий, и многие тесты такой ученик будет выполнять гораздо медленнее. Однако дислексия может быть вызвана лишь нарушениями некоторых специализированных участков зрительной системы и может не затрагивать каких-либо иных умственных способностей. Напротив, она может помогать более глубокому обдумыванию прочитанного. А ведь на обдумывание книг, которые действительно заслуживают прочтения, должно тратиться гораздо больше времени, чем на само прочтение. Конечно, приятно иметь способность за пять минут прочитать книгу и полностью запомнить ее содержание, но без понимания этого содержания смысла в таком чтении немного. Не так уж удивительно, что среди выдающихся ученых или режиссеров нередко встре чаются дислектики, к которым нередко относят, к примеру, и Альберта Эйнштейна (насчет IQ которого существуют различные мифы: и то, что он был сверхвысоким — больше 200, и то, что он был просто высоким — 160, и то, что он был около или даже ниже среднего –100; в любом случае маловероятно, что Эйнштейн тестировался именно по современной шкале, поскольку умер раньше ее распространения).

Количественное измерение внешнего проявления умственной деятельности в очень упрощенных условиях, каковыми являются тесты, оказалось настолько бессильным в познании природы мышления, что сторонники тестологического подхода стали даже говорить о том, что такой вещи, как «интеллект», просто нет в природе. С помощью факторного анализа (о котором мы поговорим заметно позднее) выделялись независимые «интеллекты» — вербальный, математический, пространственный, мнемонический и т.д. Некоторые ученые выделяли до 150 факторов, которым не было названий. Другие ученые, такие как Г. Айзенк, пошли на хитрость, введя понятие «психометрического интеллекта» — того свойства человека, которое может быть измерено с помощью тех или иных тестов, — не особо заботясь о том, как этот «психометрический интеллект» соотносится с реальным. Не случайно стала распространенной шутка, что подобные тесты измеряют лишь способность человека проходить сами эти тесты.

Существует даже международное сообщество под названием «Менса», в которое входит свыше 100 тысяч человек с очень высоким IQ. Среди них, однако, за редким исклю чением, отсутствуют люди, достигшие выдающихся результатов в какой-либо сфере деятельности. Напротив, многие нобелевские лауреаты, хотя и обладают относительно высоким IQ, в большинстве своем могли бы «не пройти по конкурсу» в это общество.

К сожалению, тестологический подход, несмотря на всю свою методологическую порочность (заключающуюся, в первую очередь, в исследовании внешних проявлений сложного феномена вместо изучения его внутренней структуры), проник даже в школьное обучение. Естественно, предварительное тестирование позволяет неплохо прогнозировать успешность обучения… ведь успешность обучения также оценивается по тестам.

Тем не менее в тестах IQ какая-то связь с интеллектом присутствует, и знакомство с ними может быть полезным. Посмотрим на типичные задачи в IQ-тестах.

Продолжите ряд: 2 3 7 13 27 …

Вставьте пропущенное число: 196 (25) 324 329 (??) 137

Вставьте пропущенное слово: РОТОР (РОСА) КАСКА ГАРАЖ (. . . .) ТАБАК

Кто не является поэтом:

  1. Кбол
  2. Неисне
  3. Воскарен
  4. Икшнуп
  5. Гшонантив

Вставьте пропущенное слово, являющееся концом первого и началом второго слов:
МЕ (. . .) ОЛАД

Интересно решить эти задачи, все же требующие какой-то элементарной умственной активности, и проследить процесс решения каждой их них.

Что же в этих задачах общего?.. Все они, хотя и ориентируются на разные интеллектуальные сферы (слова, числа, категории), подразумевают поиск, перебор вариантов. В первой задаче требуется найти способ получения следующего элемента последовательности по предыдущим (или формулу для n-ного элемента последовательности). Во второй и третьей задаче требуется найти способ получения указанного в скобках слова или числа и применить этот способ к незаполненному примеру. При этом в третьей задаче способ достаточно очевиден, однако само его применение требует некоторого перебора. В пропущенном слове на первой позиции может оказаться как «Г», так и «Ж», а на последней — как «А», так и «К».

Четвертая и пятая задачи также требуют определенного перебора. В четвертой задаче необходимо перебирать возможные перестановки букв в предложенных словах, пытаясь получить фамилии поэтов (либо перебирать фамилии поэтов и сравнивать их с предложенными наборами букв). Интересно, что если бы не указывалась принадлежность данных наборов букв к множеству фамилий поэтов (а например, просто говорилось «исключите лишнее»), задача решалась бы гораздо сложнее. В частности, подобрать правильное слово к набору, не являющемуся фамилией, в этой задаче сложнее, чем к остальным наборам. Пятая задача тоже решается перебором: можно перебирать недостающие буквы (или слова целиком) в поисках такой комбинации, которая будет удовлетворять условию. То, что человек может «увидеть» ответ без сознательного перебора, говорит не о том, что человек находит ответ в результате какого-то мистического озарения, а скорее, о том, что какой-то процесс поиска идет не на уровне сознания.

Итак, в большинстве своем тесты предполагают не применение явной вычислительной схемы, а поиск решения в результате перебора вариантов. Действительно, если бы в первой задаче было сказано: продолжите последовательность, прибавляя к последнему ее элементу умноженный на два предыдущий элемент, — вряд ли мы бы подумали, что это задача на мышление (в лучшем случае — на знание математических операций). Или, скажем, если бы в четвертой задаче слова были представлены не в зашифрованном виде, то эту «задачу» мы посчитали бы тестом на знание фамилий поэтов. Наоборот, если бы были зашифрованы, например, латинские названия растений, такая «задача на мышление» нас бы возмутила, поскольку была бы задачей не столько на мышление, сколько на обладание специфическим знанием.

Таким образом, многие задачи в тестах на интеллект оказываются типичными примерами NP-полных задач, хотя их размерности являются достаточно малыми. Интересно, что даже в этих случаях человек не выполняет исчерпывающего поиска ответа. Так, в четвертой задаче вы не перебираете все варианты перестановок букв. Думая, например, над расшифровкой «Воскарен», можно предположить, что это фамилия русского поэта, заканчивающаяся на «ов», далее посмотреть, какая из оставшихся букв может быть первой в фамилии и повспоминать поэтов, чьи фамилии начинаются на эту букву. То, что человек не находит мгновенно ответы для подобных задач и применяет подобные приемы для сокращения перебора, еще раз подтверждает (хотя и не доказывает однозначно) отсутствие у человека мистических «невычислимых» способностей.

Хотя интеллект человека тестируется на задачах с малой размерностью, при разработке компьютерных программ возникает большой соблазн реализовать упрощенные алгоритмы, выполняющие исчерпывающий перебор вариантов. Из-за этого гораздо продуктивнее обращаться к задачам, которые не допускают полного перебора в силу большой размерности.

Но почему вообще у человека появилась способность к решению задач, вовлекающих поиск? Есть ли сходные задачи, возникающие перед предками человека или животными в естественных условиях?