Лэнс Фотноу - Золотой билет. P, NP и границы возможного

Подобными проблемами занимается особая математическая дисциплина – машинное обучение. На первом этапе алгоритм получает большую обучающую выборку (в нашем случае – несколько тысяч примеров написания для каждой цифры). По ней он должен сконструировать относительно несложную модель, которая позволит корректно отличать одну рукописную цифру от другой. Хорошо натренированный алгоритм безошибочно распознает незнакомые цифры даже в том случае, когда обучение завершилось давно.

За последние двадцать лет в этой области удалось добиться впечатляющих успехов. Современные методы классификации данных позволяют анализировать уже не тысячи, а миллионы обучающих примеров. Распознавать теперь можно не только чеки; некоторые программы редактирования изображений умеют вполне сносно фильтровать фотографии по лицам. Сайты интернет-компаний ( Amazon, Netflix, Pandora и многие другие) рекомендуют книги, фильмы и музыку, основываясь на ваших предпочтениях и истории покупок. Программы распознавания голоса и автоматического перевода, конечно, не выдерживают конкуренции с человеком, однако дают нам общее представление о смысле написанного или сказанного. Спам-фильтры избавляют нас от нежелательных сообщений, а автомобили к 2020 году научатся ездить практически без нашего участия.

Дальше, очевидно, все станет только лучше. С какого-то момента успехи и достижения польются непрерывным потоком. Значит ли это, что сбривать больше нечего?

Нет, не значит. Принцип Оккама гласит, что самое простое описание следует считать самым лучшим, однако не помогает нам это описание найти. Современные методы машинного обучения работают с данными довольно примитивной структуры; обычно это просто набор не связанных друг с другом свойств. Найти самое простое описание, т. е. создать небольшую эффективную программу (на каком языке, неважно), которая умела бы быстро классифицировать данные, – задача чрезвычайно трудная и принадлежит классу NP.

Урбанский алгоритм позволяет быстро решить любую проблему из NP, а значит, найти простую программу для классификации данных будет не сложнее, чем решить школьную задачку по программированию. От нас потребуется лишь подавать на вход большие обучающие выборки: всю остальную работу алгоритм сделает сам. Так мы сможем получить практически любые знания.

Мы уже знаем, что при помощи новых технологий можно победить болезни и усовершенствовать национальную американскую игру. Вернемся назад в будущее и посмотрим, как урбанский алгоритм изменил саму суть искусства.

Урбанский алгоритм в сочетании с «бритвой Оккама» позволяет получить практически любые знания – например, понять, что делает картины притягательными, музыку – популярной, а слова – берущими за душу: ведь если P = NP, мы можем просто перебрать все потенциальные варианты. Так мы найдем процедуру распознавания гениальности, а она даст нам возможность быстро находить и гениальные произведения.

В 2022 году Демократическая партия проводила очередные праймериз в Сенат от штата Колорадо. Пит Джонсон был в избирательных списках первым с конца – но только до своей «той самой речи». За две недели до выборов в небольшом театре города Вейл Джонсон выступил с десятиминутной речью об Америке и Колорадо. Слова кандидата потрясли аудиторию; ему устроили овацию, и все тридцать два приглашенных аплодировали стоя.

Прессу на собрание не звали, однако один из присутствующих записал все на телефон и выложил в интернет. Выступление посмотрели миллионы, и тысячи людей потом клялись, что видели все своими глазами. В результате праймериз Джонсон выиграл, и после этого начались довольно серьезные разговоры о его участии в президентских выборах 2024 года. Политик планировал часто появляться перед публикой, поэтому уволил руководителя своей избирательной кампании и пригласил известного на всю страну профессионала.

Желая отомстить, экс-начальник избирательного штаба созвал пресс-конференцию и рассказал, почему речь Джонсона имела такой успех. Шансы добраться до выборов были почти на нуле, и избирательной кампании требовался мощный толчок. Штаб нанял программиста, который собрал чуть ли не сотню тысяч успешных речей, произнесенных за последние десятилетия, и с помощью урбанского алгоритма написал новую речь, где говорилось о происходящих в Колорадо и в мире событиях. После долгих репетиций Джонсон произнес синтезированную компьютером речь с блеском, а начальник штаба заплатил одному из слушателей, чтобы тот все снял на видео и выложил в интернет.