211service.com
Machtige muis
MET MUSEUM
In een korrelige film, opgenomen in Bell Laboratories in 1952, staat wiskundige en Bell Labs-onderzoeker Claude Shannon, SM '40, PhD '40, naast een machine van zijn eigen constructie. Het werd voor het eerst gebouwd in 1950 en was een van 's werelds eerste voorbeelden van machine learning: een robotachtige doolhofoplossende muis die bekend staat als Theseus. De Theseus uit de oude Griekse mythologie navigeerde door het labyrint van een minotaurus en ontsnapte door een draad te volgen die hij had gebruikt om zijn pad te markeren. Maar het elektromechanische speelgoed van Shannon kon zijn pad onthouden met behulp van telefoonrelaisschakelaars.
Als de film begint, verkent Shannons muis op wielen methodisch de omgeving: een doolhof van 25 vierkante meter. Shannon vertelt kijkers dat de metalen wanden van het doolhof vrij kunnen worden herschikt, dus Theseus moet een kleine computer gebruiken om de lay-out elke keer opnieuw te leren. Maar de muis, een klein houten apparaatje met een staafmagneet en versierd met snorharen, is veel te klein om een computermachine te bevatten, zegt hij. In plaats daarvan is de machine verborgen onder de vloer van het doolhof, een reeks telefoonrelaiscircuits die hij heeft hergebruikt om iets te doen wat ze nog nooit eerder hadden gedaan: leren.
Onder de metalen vloer van het doolhof kan een elektromagneet gemonteerd op een motoraangedreven wagen naar het noorden, zuiden, oosten en westen bewegen; terwijl het beweegt, doet Theseus dat ook. Elke keer dat zijn koperen snorharen een van de metalen wanden raken en het elektrische circuit voltooien, gebeuren er twee dingen. Ten eerste schakelt de schakelaar van het corresponderende relaiscircuit van aan naar uit, waarbij die ruimte wordt geregistreerd als een muur aan die kant. Dan draait Theseus 90° met de klok mee en gaat vooruit. Op deze manier beweegt hij systematisch door het doolhof totdat hij het doel bereikt, waarbij hij de uitgangen en muren registreert voor elk vierkant waar hij doorheen gaat.
Deze foto's, gepubliceerd in Life magazine in 1952, tonen het pad dat Theseus nam tijdens het leren van een doolhofpatroon en het directe pad dat hij nam tijdens zijn tweede reis door hetzelfde doolhof.
Terwijl Theseus door het doolhof werkt, gaat de film over op andere beelden terwijl Shannon praat over het telefoonnetwerk van AT&T. Een minuut of wat later keert de kijker terug naar het doolhof, waar Shannon, met de muis in zijn hand, ons vertelt dat hij klaar is met leren. Shannon plaatst het terug in het doolhof en - zodra het is losgelaten - worden Theseus en zijn ingebouwde magneet geleid door de elektromagnetische wagen langs het pad dat wordt aangegeven door de relaisschakelaars die in de aan-positie zijn gelaten. In slechts 18 seconden schiet het feilloos naar het doel, een koperen stuk kaas dat een zoemer activeert wanneer het wordt aangeraakt door de koperen snorharen.
Voordat hij bij Bell Labs werkte, had Shannon al zijn sporen verdiend als student aan het MIT, waar hij bewees dat Booleaanse logica kon worden toegepast op elektronische circuits, een concept dat de basis zou leggen voor digitaal computergebruik. De eminente cognitieve wetenschapper Howard Gardner zou later zijn masterproef uit 1940, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, misschien de belangrijkste en ook de beroemdste masterproef van de eeuw noemen.
In 1948 had Shannon het concept van informatietheorie geïntroduceerd in A Mathematical Theory of Communication, een paper dat wiskundig bewijs levert dat alle communicatie digitaal kan worden uitgedrukt. Het idee dat informatie kan worden teruggebracht tot: 1s en 0s was revolutionair in de jaren 1940, toen grote delen van het telefoonsysteem nog afhankelijk waren van operators die handmatige schakelborden gebruikten om analoge, bedrade verbindingen tussen telefoons te maken. Het was zelfs zo revolutionair dat er veel mensen waren die het niet eens waren met Shannon, zegt Mazin Gilbert, vice-president geavanceerde technologie en systemen bij AT&T Labs. Ze zagen niet de diepe doorbraak die hij had. Decennia lang twijfelden velen eraan dat communicatie volledig digitaal kon zijn, en het duurde jaren voordat mensen Shannons visie begonnen te testen en te begrijpen. Zelfs in de jaren '90 hadden wetenschappers het moeilijk om te begrijpen waar Shannon het over had, zegt Gilbert. Hij was zijn tijd meerdere generaties vooruit.
Theseus was ook zijn tijd vooruit en inspireerde het hele veld van AI, zegt Gilbert. De muis, die te zien was in Populaire wetenschap , Tijd , en Leven tijdschriften in hetzelfde jaar dat de AT&T-film werd gemaakt, puur door vallen en opstaan geleerd. Deze willekeurige trial and error is de basis van kunstmatige intelligentie, zegt Gilbert.
Volgens veel verhalen voelde Shannon zich niet op zijn gemak met zijn groeiende bekendheid; hij was teruggetrokken tijdens zijn tijd als professor aan het MIT en begeleidde slechts zeven afgestudeerde studenten tijdens zijn 22-jarige ambtstermijn. Wat Theseus betreft, werden verschillende versies van het doolhof gebouwd in Bell Labs voor demonstratiedoeleinden, waaronder de op een spiegel gemonteerde machine in de video uit 1952. Hoewel het oorspronkelijke doolhof niet meer functioneert, blijft het deel uitmaken van de collectie van het MIT Museum.
Shannon maakte het originele Theseus-doolhof thuis, met de hulp van zijn vrouw, Betty, zelf een wiskundige bij Bell Labs. Had AT&T een machinewerkplaats die het voor hem had kunnen bouwen? Ja. Maar hij bouwde het thuis omdat hij het wilde, zegt AT&T-historicus Sheldon Hochheiser. Hij hield van knutselen, vond het leuk om dingen te bouwen ... [het was] een deel van zijn genialiteit. Maar hoewel hij het misschien vooral voor de lol heeft gebouwd, gaf Shannons doolhof van zelflerende, zelfbewegende schakelaars de onderzoekers van Bell Labs een beter begrip van het labyrintische netwerk van het telefoonschakelsysteem van AT&T. In een schriftelijke beschrijving van het project merkte Shannon op dat zijn machine in staat was om op te lossen [met vallen en opstaan], de oplossing te onthouden en deze ook te vergeten als de situatie verandert en de oplossing niet langer van toepassing is. Dankzij inzichten uit het Theseus-project kon AT&T het mechanische geheugen en de routering van zijn telefoonnetwerk verbeteren.
Deze relaisschakelaars onder de vloer van het doolhof dienen als hersenen voor Theseus, de doolhofoplossende muis. MIT-museum
Maar niet alle constructies van Shannon hadden praktische toepassingen. Ik heb altijd mijn interesses nagestreefd zonder veel acht te slaan op de uiteindelijke waarde of waarde voor de wereld, zei hij in een interview in 1992. Ik heb veel tijd besteed aan totaal nutteloze dingen. Hij ging waar zijn inspiratie hem bracht, en dat was vaak speelgoed en spelletjes, waaronder schaakmachines, een Rubik's Cube-oplosser, door gas aangedreven pogosticks en een machine die, wanneer aangezet, een mechanische hand uit het apparaat laat springen. een doos en zet zichzelf uit.
Shannons wrange humor duikt op aan het einde van de Theseus-film. Hij kijkt recht in de camera en merkt op dat de methode die de muis gebruikt wiskundig gegarandeerd is om elk mogelijk doolhof op te lossen. En dan, speels, vangt hij de muis in een enkel vierkant.