Print Friendly

Tänkande maskiner

Av Redaktionen | 31 december 1949


1949


Artiklarna från Svensk Tidskrifts årsböcker är inskannade och sedan hjälpligt överförda till text. Denna sida ska mest ses som en bas för sökfunktionen. Läsbarheten blir bäst om man väljer PDF-versionen.

Acrobat Reader för att läsa PDF kan hämtas här.

TÄNKANDE MASKINER
Av professor EDY VELANDER
NÅR man talar om, att en maskin kan tänka, beror det ju litet
på, vad man lägger i begreppet. Man måste göra klart för sig,
hur pass stora ambitioner man hyser i den vägen å maskinens
vägnar.
Utan att gå in på några fysiologiska eller psykologiska finesser
skulle jag vilja ställa det kravet, att en tänkande maskin skall
vara i stånd att bearbeta iakttagelser och impulser på ett rationellt sätt och att låta resultatet bestämma sitt vidare handlande
inom en på förhand bestämd ram.
Till den skapande tanken med allt vad därtill kräves av subtil
associationsförmåga kan maskinen aldrig höja sig, men väl kan
man begära, att den skall kunna kombinera fakta, som står till
dess disposition, även när proceduren blir ganska invecklad. Man
kan a priori vänta sig, att maskinen skall kunna utföra detta
både snabbare och med större konsekvens än en mänsklig hjärna.
Gränsen nedåt går mot det instinktiva handlandet, då man i en
given situation utan att tänka reagerar på ett visst sätt. Man lägger handen på ett hett föremål och rycker omedelbart bort den, så
snart det perifera nervsystemet hinner att koppla ihop sensoriska
och motoriska organ. Sådant är rätt naturligt för en maskin. Ett
närliggande exempel är en smältsäkring eller maximibrytare, som
kopplar av en elektrisk anläggningsdel, så snart den märker ett
fel – en »kortslutning». Man brukar t. o. m. kalla dylikt oreflekterat handlande hos människor för maskinmässigt, även när förloppet är mycket mera komplicerat än det exempel jag här valt.
Tankeprocessen är just något, som kopplas in mellan observationen och reaktionen och den tar sig uttryck i överväganden, som
h i n d r a oss att handla maskinmässigt. Men sådana överväganden
äro ingalunda främmande i maskinernas värld. statens Järnvä-
gar har för många år sedan introducerat något, som kallas för
»kloka brytare». När det uppstår ett fel på kontaktledningen, t. ex.
229
E dy V elander
en ljusbåge över en isolator, kopplar en sådan brytare genast bort
felet. Men efter ett ögonblick försöker den av sig själv att koppla
in igen. K varstär felet, dröjer den ännu en stund och gör så ett
andra försök. Om felet kvarstår vid tredje försöket, kopplar den
av definitivt och ropar på hjälp, d. v. s. ger signal. Dylik automatisk återinkoppling börjar alltmer användas även i de stora
kraftnäten.
Hos den »kloka brytaren» finns samma sensoriska och motoriska organ som hos en vanlig brytare. Men den har därjämte
rudimenterna av tankeförmåga. Den kan komma ihåg, vad den
själv har gjort. Den kan arbeta efter en plan. Den kan välja mellan alternativ och den kan till sist fatta ett beslut, när den ej
reder upp situationen, nämligen i detta fall att avstå från vidare
försök.
Redan i detta enkla exempel kan man skönja fyra moment, som
måste finnas hos en tänkande maskin. Den skall först och främst
ha ett minne, med vars hjälp den kan jämföra intryck från känselorganen med tidigare erfarenheter. I detta minne skall alltså
kunna upplagras inkommande impulser och mellanprodukter i maskinens egen tankeverksamhet. Den skall vidare kunna göra upp
en plan för sitt handlande. Därvid kommer minnet till god hjälp,
men utöver upplagringen av rena fakta kommer här en associativ
funktion, som gör att maskinen kan steg för steg genomföra en
kedja av sammanhängande operationer. För det tredje skall maskinen ha selektionsförmåga, d. v. s. den skall först och främst
kunna välja mellan alternativa program, men den skall också under utförandet av ett sådant vara ständigt beredd på att gå över
till ett annat, som visar sig mera framkomligt, och sålunda själv
modifiera sitt handlande. Resultatet kan taga formen av en direkt
impuls till de motoriska organen. Men det kan också tills vidare
förbliva internt: tankeprodukten förvisas åter till minnet och får
vila där, till dess det fjärde momentet kommer in och ett beslut
om verkställighet fattas på basis av ytterligare överväganden.
Det svåraste ur maskinens synpunkt är den associativa funktionen eller m. a. o. att åstadkomma vad vi mena med valfrihet i
en given situation. Det myller av hjärnceller och mångahanda slag
av förbindelsevägar, som finnas även hos rätt lågt stående djur,
ger mycket större möjligheter i associationsväg än man kan åstadkomma hos en maskin med rimligt uppbåd av tekniska hjälpmedel. Men även inom det mänskliga tänkandet är urvalsfriheten
rätt begränsad, om man frånser en viss statistisk spridning. I de
230
Tänkande maskiner
flesta fall äro sammanhangen ganska enkla. Man får handlingsprogrammet klart för sig utan större möda, m. a. o. man får en vana,
som reglerar handlandet.
Det mesta man kan vänta sig av en tänkande maskin är väl,
att den får goda vanor, m. a. o. att man kan »lita på den». I mer
abstrakta fall kallas vanan för dogm. I invecklade situationer
bortser människan instinktivt från en mängd alternativ, som verkar främmande och därför oroande, och kopplar in i gamla kända
tankebanor, som utgöra en kodifiering av tidigare erfarenheter och
lärdomar. Det är inte omöjligt att hos en maskin även inpränta
sådana dogmer och giva den en sådan selektivitet, att den avstår
från mera äventyrliga utflykter. Man kan t. ex. lära den att avbryta verksamheten, då den kommer i en situation, som överstiger dess förmåga- t. ex. när något går sönder- och att genom
signal begära hjälp för sitt fortsatta handlande,- en mycket klok
åtgärd, som inte alltid faller sig så naturlig för den mänskliga
hjärnan.
Här är ej platsen att gå in på den tänkande maskinens sensoriska och motoriska organ. Det må blott konstateras, att maskinen
i dessa avseenden har mycket större möjligheter än människan
och djuren. Det är inte bara det, att en maskin kan se och höra,
känna värme och kyla, bestämma vikt och hastighet liksom vi,
utan den gör detta med mycket större precision, på ett kvantitativt sätt, vartill det icke finns någon motsvarighet inom det organiska livet. Med lukt och smak är det litet ojämnt, men där är
ju också vi människor starkt utsatta för subjektiva störningar.
I gengäld kan emellertid maskinen använda ett väldigt område
av fysikaliska fenomen, gentemot vilka människan är blind och
döv, nämligen de elektromagnetis\:a svängningarna utefter hela
frekvensskalan från likström och växelström via rundradio och
mikrovågor förbi det lilla frekvensområde, som vi uppfatta som
värme- resp. ljusstrålning och vidare in i det ultravioletta till
röntgenstrålar och radioaktiva och kosmiska strålar. Likaså kan
maskinen uppfatta mekaniska vibrationer långt utanför örats
räckvidd in i de ultrasonora svängningstalen. Men framför allt
kan maskinen med optiska och elektriska anordningar reagera
oerhört mycket snabbare än det mänskliga nervsystemet med dess
Wngsamma galvaniskt-fysiologiska förlopp.
På samma sätt gäller för de motoriska organen »servomekanismerna», att maskinen förfogar över titaniska krafter, okända inom
det organiska livet. Men samtidigt är den kapabel att arbeta i en
231
Edy V elander
mikroskala, t. ex. med avseende på förflyttningar och mekanisk
precision, för vilken människans muskelkontroll icke skulle vara
tillräcklig. När det gäller iakttagelseförmåga såväl som förmåga
att utföra en handling måste vi alltså erkänna vår underlägsenhet.
Med största rätt kan sägas, att icke någon mänsklig hjärna har
ett sådant minne som maskinen kan skaffa sig. I känslan av vår
otillräcklighet ha vi ju för länge sedan lärt oss att bilda anm,x
till vårt minne genom det tryckta ordet, genom ritningar och
fotografier och på senare tid med dess krav på koncentration alla
möjliga slag av registreringskort med invecklad klassificering. sadant material kan maskinen icke lämpligen arbeta med. Men den
har andra hjälpmedel. Bland dem, som fått störst tillämpning är
hålremsan och hålkortet, minneselement, där siffror och kodifierade fakta återgivas genom att stansa ut hål i ett givet mönster, som maskinen kan »läsa»: den kan känna hålen med små mekaniska fingrar, med elektriska kontakter, genom att observera
ljuset, som faller genom dem, eller på pneumatisk väg.
Sedan urminnes tider har man kunnat väva mattor med invecklade mönster för hand. På 1700-talet var det vanligt, att sidenvä-
varna i Lyon mobiliserade hela familjen för att efter givna kommandoord draga i de snören, som reglerade solvens och skyttelns
rörelser. Det var ungefär 150 år sedan en av dessa sidenvävare
vid namn Joseph Marie Jacquard hittade på att använda ett
slags hålremsor för att lära vävstolen att själv komma ihåg, hur
den skulle upprepa varje detalj i mönstret.
Sedan dess har hålkort och hålremsor använts för en mångfald
ändamål. Ett självspelande piano lär sig med hålremsans hjälp
att komma ihåg en melodi. En stilgjutningsmaskin enligt Monotypesystemet kan lagra upp eri hel boktext i form av hålremsor
från skrivmaskinen, till dess den får tillfälle att förvandla den till
typer och rader. Hålkortsanläggningar för bokföring enligt Powers
(mekanisk) eller Hollerith (elektrisk) håller med osviklig precision reda på tusentals affärstransaktioner, som man sedan när
som helst kan plocka fram ur detta jätteminne för att kombinera
till debiteringar eller bokslut.
Men maskinerna ha många slag av minnesorgan. Ett annat är
inspelning av ljud på magnetiska trådar och band. Detta sker ju
rutinmässigt inom rundradion, när man till tid eller rum vill frigöra de uppträdande från programmets tider eller studions lokalisering. Ett mäktigt hjälpmedel är också fotograferingen, framför
allt mikrofotograferingen, d. v. s. fotografering i mycket liten skala
232
•’
Tänkande maskiner
på filmband, som kan rullas för förvaring och sedan förstoras på
fotografisk väg eller läsas direkt i förstoringsapparaten. Det finns
en klar tendens att övergå från den maskinskrivna eller tryckta
sidan till mikrofilmen, dels därför att denna tager mindre plats,
men dels också därför att tänkande maskiner lätt och bekvämt
kan handskas med filmband.
En intressant utveckling pågår i Amerika på initiativ av den
kände dr Vannevar Bush, tidigare chef för Förenta staternas vetenskapliga krigföring. Enligt hans system kopieras på filmbandet
invid varje ruta klassificeringssymboler, som ange innehållets art
ur olika synpunkter. När man med hjälp av Bush Rapid Selector
vill ha fram data beträffande något visst fenomen, spelas filmbandet i rasande fart framför en optisk anordning, som snabbt utväljer de rutor, där klassificeringen motsvarar den sökta kombinationen. Dessa rutor blixtfotograferas, då de passerar en kamera och av den nya filmen kan man sedan göra en bunt kopior,
som innehåller just de informationer, man velat söka fram ur maskinens minne.
Tankebanor och handlingsprogram är inte heller något ovanligt
hos maskinerna. Den kloka brytaren var ett mycket enkelt exempel. Man har t. o. m. präglat ett särskilt ord, »programregulator»,
för anordningar, som gör att en maskin med största noggrannhet
går igenom ett på förhand uppgjort program, så snart förutsättningarna inställer sig. Urtypen för mekaniskt program-minne är
kamskivan-en utveckling av excenterskivan. Här får man åter
gå ca 150 år tillbaka i tiden för att finna det klassiska exemplet:
James Watt’s patent 1781-83 beträffande automatisk styrning av
slider och ventiler i en ångmaskin medelst vevar och excentrar.
Men detta hjälpmedel kan tillämpas för många ändamål. Det
kan sitta i en automatsvarv, som matar fram råämnet och utför
den ena operationen efter den andra, till dess en färdig skruv,
mutter eller annan maskindetalj ramlar ner i en behållare. Det
kan vara en el-ugn, som sakta stegrar temperaturen, håller godset vid givet gradtal under föreskriven tid, och sedan sakta kyler
av det. Det kan vara en maskin för tillverkning av glödlampor,
som arbetar med gripfingrar, tryckluft, gasflammor och elvärme
för sina olika operationer. Ett mera närliggande och enklare exempel är den automatiska tvättmaskinen, som med hjälp av ett
slags kamskiva eller snarare kontaktvals sköter hela tvätten: blötlägger och sköljer tvättgodset, tvättar det i ett par omgångar med
lagom tvålkoncentration, sköljer det i varmt och kallt vatten och
233
Edy Velander
slutligen centrifugerar det rena tvättgodset, allt medan husmor
är borta på teatern eller sitter som värdinna vid en middag.
Med hjälp av de nyssnämnda minnesorganen, hålremsor, magnetisk och optisk registrering etc. kan långt mer invecklade program sammanställas. Ett par unga kanadensiska vetenskapsmän.
Eric W. Leaver och J. J. Brown, ha i en artikel i Fortune skisserat den helautomatiska fabriken, som styres av hålremsor och
där inte bara vissa detaljer tillverkas utan där successiv sammansättning av delarna också sker automatiskt och där maskinens organ under arbetet utför kontroll på mellanprodukterna beträffande dimensioner och ytbearbetning, söker efter sprickor eller
andra felaktigheter, mäter elektriskt motstånd och magnetfält t. ex.
vid hörtelefoner, och undan för undan sorterar ut delar som avvika
från önskad standard.
Här inkommer återigen selektionen som ett moment, vilket förvandlar den slaviska programkörningen till ett led i en funktionskedja, som är så pass avancerad, att man med viss rätt kan på-
stå, att maskinen tänker.
En slags automatiska maskiner, som i ovanligt hög grad förena minne, programkörning och associativa funktioner, äro matematikmaskinerna, som på sistone låtit mycket tala om sig även
i dagspressen.
Det finns två huvudgrupper av matematikmaskiner, av vilka
den ena egentligen icke kan räknas till de »tänkande maskinerna»
utan snarare till maskiner som hjälper oss människor att tänka.
Man brukar kalla dem modellmaskiner eller analogimaskiner, därför att de i princip efterbilda matematiska ekvationer i al~ebraisk
form.
Den andra gruppen, de verkligt tänkande maskinerna, kallas
siffermaskiner, därför att de äro baserade på aritmetiska processer snarare än algebraiska.
En typisk analogimaskin är den stora differentialanalysator, som
finns vid institutet för astrofysik vid Oslo universitet. En liknande
bygges vid Chalmers tekniska högskola. Där återges algebraiska
storheter genom vridning av långa stålaxlar. Additioner och subtraktioner utföras av kugghjul i planetväxlar och även multiplikationer och integrationer efterbildas rent mekaniskt. Hela
maskinen drives med elektrisk motor. Likhetstecknet bildas genom
att man helt enkelt kopplar ihop två axelstumpar, som representerar höger och vänster sida i ekvationen och resultatet kommer
fram genom att maskinen ritar upp en kurva, som utgör ekva- 234
..:.
Tänkande maskiner
tionens lösning. Liknande analogimaskiner finnas av många slag.
En stor grupp använder elströmmar för att avbilda de algebraiska
storheterna. Man kan säga, att centralinstrument, bombsikten och
liknande anordningar, som under kriget fingo en utomordentlig
betydelse, höra till analogimaskinerna. I dessa insättas de många
skjutelement, som bestämma projektilens bana, varefter maskinen
snabbt rapporterar, hur kanonen skall riktas in eller när bomben
skall släppas för att man skall ha största möjliga chans att råka
målet.
Siffermaskinerna ha en långt mera självständig uppgift. Det ingående materialet består av siffertabeller, t. ex. i form av hålkort
eller hålremsor, som lagras upp i maskinens s. k. yttre minne. sedan får maskinen besked om, vad man väntar sig att den skall
göra, d. v. s. den får på ett språk, som den kan förstå, upplysning
om de ekvationer, som den skall tillämpa vid arbetet. För en maskin, som använder hålremsor, sker detta i regel så att varje siffergrupp förses med en order i form av utstansade hål enligt en
särskild kod, som anger vilken operation som skall utföras med
siffrorna. I regel måste en siffermaskin arbeta i många steg, t. ex.
när en storhet skall bildas genom addition av en serie termer,
som var och en fås fram genom multiplikationer och divisioner,
såsom potenser och integraler el. dyl. och maskinen måste då
också hålla reda på alla mellanprodukter i ett s. k. inre minne och
kunna i tur och ordning plocka fram dem för fortsatta räkneoperationer. Kodningen av ett invecklat räkneproblem blir därför
en maktpåliggande uppgift som kräver särskilt utbildat folk.
Det inre minnet måste arbeta med utomordentlig snabbhet och
detta har givit anledning till flera intressanta konstruktioner. I
en del siffermaskiner t. ex. i den berömda Eniac, som byggdes vid
universitetet i Philadelphia under kriget, består minnet av kaskader av elektronrör – det lär ha gått åt 18,000 för Eniac. I en annan maskin, som är under byggnad i England, består minnet av
ett långt rör med kvicksilver, försett med piezoelektriska kristaller i båda ändar. En elektrisk impuls, som kommer in till ena kristallen, omsätts till en mekanisk impuls, en knäpp, som fortplantar sig genom kvicksilvret med ljudhastighet. När den når kristallen i andra ändan ger den åter upphov till en elektrisk impuls,
som alltså kommer ut med ett visst dröjsmål. Om denna skickas
tillbaka till utgångsändan på elektrisk väg och ånyo sändes genom röret, kan man hålla den ständigt vandrande, så att den
gång på gång passerar. I själva verket kan man på så sätt hålla
235
Edy V elander
hela svärmar av impulser, växlande med tomrum, vandrande i
röret och när som helst genom omkoppling av ett elektronrör låta
impulserna i tur och ordning strömma in t. ex. i en additionsenhet.
Vid Radio Corporation i Princeton experimenterar man med
ett ännu mycket snabbare minne, som är baserat på ett elektronrör av ungefär samma typ, som finns i televisionsapparater. I
stället för att återge små bildelement i svart och vitt användes
den svepande elektronstrålen här att inlagra eller taga ut tusentals siffror per rör, vart och ett bestående av en nolla (vitt) eller
er.. etta (svart).
Det är karakteristiskt för de flesta siffermaskiner, att de arbeta
med det binära systemet i stället för det dekadiska, och sålunda
använda blott nollor och ettor. Det binära systemet är baserat på
potenser av 2 i stället för av 10. I stället för 10, 100, 1,000, 10,000
etc. får man 2, 4, 8, 16. 101 betyder 8 +O+ 2 = 10; 1,010 betyder
16 + O+ 4 + O= 20. På så sätt får man 39 siffror i det binära tal,
som motsvarar ett 9-siffrigt tal i det dekadiska systemet. Trots
att talen bli så långa, har det binära systemet stora konstruktiva
fördelar för maskinell räkning, därför att man i ett relä eller
ett elektronrör alltid har två grundställningar, »till» och »från»
full ström eller strömlöst, som kan användas för att markera nollor och ettor. övergång till hålremsor och till fotografisk reproduktion blir enkel.
Den som använder maskinen behöver ej syssla så mycket med
de binära talen, ty maskinen översätter själv inkommande vanligt siffermaterial till binära tal och när den blivit färdig med
räkningen, översätter den resultatet till siffror i lO-tals systemet
och levererar detta på hålremsor eller direkt som siffertabeller,
tryckta av maskinen.
Det karakteristiska för elektronrörsmaskinerna är att de arbetar oerhört snabbt. Den tid, som åtgår för enklare räkneoperationer, en addition eller dylikt, måste räknas i bråkdelar av en
tusendels sekund och många exempel kan anföras, där maskinen på en dag eller två kan utföra kalkyler, som eljest skulle ta
en tränad aritmetiker ett år.
Det som ger en anledning till att beteckna dessa fartvidunder
som tänkande maskiner är emellertid deras förmåga att söka sig
fram till en lösning. I många fall går det ej att finna lösningen
av ett ekvationssystem genom direkta räkneoperationer. Matematikmaskinen kan då pröva sig fram med successiva närmevärden,
som ger mindre och mindre fel, och på så sätt stänga in svaret
236
Tänkande maskiner
mellan gränser som alltmer närma sig varandra. När noggrannheten blir tillräckligt stor, konstaterar maskinen detta, slutar sö-
kandet och rapporterar resultatet.
Det är litet vemodigt att tänka på, att även dessa utomordentliga nya hjälpmedel inom forskning och teknik väsentligen har
världskriget att tacka för sin fulländning. De har använts för
att räkna skjuttabeller för artilleriet, stabilitetsvillkor för jaktflygplan och för att lösa invecklade hållfasthetsproblem t. ex. vid
studiet av explosioner. Många matematiska maskiner står därför
direkt under militära förvaltningsorgan. Här i landet har emellertid i anslutning till beslut av 1947 års riksdag, som anvisade
2 miljoner kronor för anskaffande av matematikmaskiner i Sverige, inrättats en Statens Matematikmaskinnämnd i civil förvaltning för att ställa maskiner till förfogande både för militära
ändamål och för naturvetenskaplig och teknisk forskning. Matematikmaskinnämnden har nyligen beslutat att låta bygga en relä-
maskin med måttlig programkapacitet och måttlig hastighet, som
utföres av alltigenom svenskt material. Samtidigt pågår emellertid studier i syfte att planera en helt eller delvis svenskbyggd
elektronrörsmaskin med mycket stor hastighet och kapacitet.
17-493443 Svensk Tidskrift 1949 237

Comments are closed.

ANNONSER:

Axess

Läs mer

Efter demokratin

webshop_banner