Przyszłość technologii informacyjnych i przyszłość książki

Włodzisław Duch

Katedra Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń

Cywilizacja istnieje bardzo krótko. Pisane źródła pokrywają zaledwie 5000 lat historii ludzkości. Przez miliony lat praludzie nie znali pisma, nie czytali, a społeczeństwa zmieniały się znacznie wolniej niż w ostatnich tysiącleciach. Jeszcze 500 lat temu nie rozumiano poprawnie prawie żadnego zjawiska przyrodniczego, a świat wydawał się być pełny sił tajemnych.

Zaledwie 50 lat temu firma IBM rozpoczęła sprzedaż pierwszych komercyjnych komputerów, przewidując zapotrzebowanie na 3-5 takich maszyn w całym USA. 25 lat temu nie istniał rynek programów komputerowych a prezydent Digital Equipment Corporation nie widział powodu, dla którego ktokolwiek chciałby mieć w domu komputer. 10 lat temu nikt nie przewidywał, że Internet będzie tak ważny. Eksperci zajmujący się komputerami potraktowali pojawienie się technologii WWW jako ciekawostkę bez większego znaczenia, zabawkę fizyków z CERNU udostępniających sobie informacje dotyczące fizyki wysokich energii. Komputery, oprogramowanie, Internet są teraz podstawą nowej gospodarki, która pomimo chwilowego kryzysu rozwija się w szalonym tempie i będzie decydować o prosperity bogatych krajów. Rząd USA ocenił wpływ technologii informatycznych na rzeczywisty wzrost gospodarczy w latach 1995-97 na 35%.

Przewidywanie jest zawsze trudne, zwłaszcza przewidywanie przyszłości. W Silicon Valley, amerykańskim zagłębiu supertechnologii, regułą jest by nie robić planów na dłużej niż dwa lata. Pomimo tego warto się zastanowić, jak rozwój technologii informatycznych może zmienić nasze życie nie tylko za kilka lat, ale i w dłuższym okresie. Jak wpłynie to na biblioteki i na same książki? Czy nie okaże się, że w historii ludzkości okres czytania, czynności do której nie jesteśmy ewolucyjnie przystosowani, to krótki epizod? Przyszłość będzie zapewne dziwniejsza, niż możemy przypuszczać a tempo zmian będzie nadal rosło. Potrzebujemy jednak pewnej wizji przyszłości by przygotować się na niebezpieczeństwa jak i nowe możliwości, jakie powstaną w wyniku rozwoju technologii informatycznych.

Źródła rewolucji

Wiek XX, a zwłaszcza jego druga połowa, to okres niespotykanego rozwoju nauki, który pociągnął za sobą rozwój technologii informatycznych. Dzięki odkrytej w 1925 roku mechanice kwantowej zaczęto rozumieć procesy zachodzące w półprzewodnikach, co doprowadziło do rozwoju fizyki ciała stałego, budowy tranzystorów i obwodów scalonych (właśnie za to w 2000 roku nagrodę Nobla z fizyki otrzymał Jack Kilby). Przyszłe technologie elektroniczno-optyczne to nadal domena fizyki, chociaż należy się spodziewać coraz większego wpływu biochemii i biologii molekularnej. Nowy sprzęt umożliwił rozwój nowych technologii informatycznych, o wielkich możliwościach przechowywania i przekształcania informacji.

Oto krótki kalendarz wydarzeń ważnych dla zrozumienia przyszłości:

• 1543 - Mikołaj Kopernik rozpoczyna rewolucję naukową;
• 1687 - Izaak Newton tworzy podstawy fizyki;
• 1859 - Karol Darwin tworzy teorię ewolucji;
• 1888 - Heinrich Hertz odkrywa fale radiowe;
• 1925 - powstaje mechanika kwantowa, podstawa elektroniki;
• 1940-1949 - budowa pierwszych komputerów;
• 1947 - wynaleziono tranzystory (laboratorium Bella);
• 1959 - wynaleziono obwody scalone (J. Kilby);
• 1971 - powstają pierwsze mikroprocesory (Intel);
• 1978 - pierwsze programy komputerowe powszechnego użytku, VisiCalc (arkusz kalkulacyjny) i WordStar (program do redakcji tekstu), rozpoczynają erę oprogramowania aplikacyjnego;
• 1981 - komputer osobisty IBM PC zmienia wyobrażenie o komputerach; pierwsze sieci akademickie BITNET powalają na wymianę poczty elektronicznej i rozpowszechnianie informacji za pomocą programów zwanych list-serwerami;
• 1982 - powstają standardy techniczne (protokoły TCP/IP) będące podstawą Internetu;
• 1984 - przyjazne komputery Apple Macintosh z graficznymi interfejsami;
• 1992 - pojawia się podstawa WWW, czyli protokół wymiany informacji http (CERN);
• 1993 - program Mosaic jest pierwszą graficzną przeglądarką WWW (NCSA); komputery osobiste mają dostatecznie dużą wydajność dla aplikacji multimedialnych;
• 1994 - rząd USA, a po nim rządy W. Brytanii, Japonii i Nowej Zelandii tworzą serwery informacyjne WWW; powstają projekty tworzenia cyfrowych bibliotek, obejmujących książki i dokumenty, dla których nie obowiązują prawa autorskie; powstają pierwsze galerie sklepów Internetowych, można zamówić pizzę z dostawą do domu (Pizza Hut); otwarto pierwszy cyberbank; nadawanie rozpoczynają pierwsze Internetowe stacje radiowe;
• 1995 - Chinnok, program do gry w warcaby, wygrywa z mistrzem świata Donem Lafferty; po 10 latach rozwoju systemu eksperckiego CyC, posiadającego wiedzę encyklopedyczną opartą na ponad milionie reguł, powstaje CyCorp, firma komercyjna zajmująca się dalszą pracą nad tym systemem; zaczyna się masowa komercjalizacja Internetu.

W 1997 roku moc obliczeniowa komputerów wzrasta do poziomu 1/10.000 ludzkiego mózgu. Wystarczy to by długoletni mistrz świata w szachach, Gari Kasparow przegrał z systemem komputerowym Deep Blue (oprócz programu zawierał on wyspecjalizowane obwody scalone). Chociaż nie było to zaskoczeniem, gdyż co roku poziom programów do gry w szachy wyraźnie wzrastał, wielu ludzi nie mogło w to uwierzyć. Podkreślano ogromną szybkość i pamięć Deep Blue porównując ją z intuicją człowieka. W rzeczywistości mózg ludzki wykonuje tysiące razy więcej obliczeń niż komputery, ale w większości obliczenia te służą tak prozaicznym celom jak kontrola napięcia mięśni umożliwiająca utrzymanie równowagi. Programy komputerowe dowodzą twierdzeń, z którymi nie radzą sobie matematycy, np. hipotezy Robbinsa, która ponad 60 lat czekała na udowodnienie. Komputery coraz lepiej rozpoznają twarze i zamieniają mowę na tekst, radząc sobie z zadaniami, dla których nie istnieją algorytmy pozwalające na jednoznaczne rozwiązanie. Pokazuje to możliwości rozwoju sztucznej inteligencji. Pojawiają się pierwsze doniesienia o próbach integracji komórek nerwowych z urządzeniami elektronicznymi.

Przemysł telekomunikacyjny zmierza do pełnej integracji z Internetem i technologiami cyfrowego przechowywania i przekazywania wszelkiego rodzaju informacji. Powstają protokoły WAP do bezprzewodowego przesyłania informacji ze stron internetowych.

W 1998 roku, po kilku latach rozwoju, adresy internetowe serwerów WWW posiada większość firm komercyjnych, agend rządowych, różnych organizacji jak i wiele osób prywatnych. W kilku dziedzinach nauki i techniki Internet stał się głównym źródłem informacji. W biologii molekularnej dostęp do odległych baz danych stał się jedną z najważniejszych przyczyn szybkiego rozwoju. Wiele książek, encyklopedii i pism naukowych ma swoje wersje cyfrowe, dostępne przez globalną sieć. Podejmowane są próby automatycznej indeksacji wszystkich dostępnych w danej dziedzinie prac naukowych. Próby masowego wprowadzenia elektronicznych książek nie udają się. Odpowiedzialna jest za to niedojrzała technologia: drogie i ciężkie czytniki, zbyt wiele konkurujących ze sobą formatów, niska jakość obrazu.

Rozwój technologii baz danych i analizy głosu doprowadził do powstania systemów telefonicznego składania zamówień, a więc pierwszych sterowanych głosem systemów komercyjnych wykorzystujących transakcje pomiędzy ludźmi a komputerami. Program komputerowy bez udziału człowieka prowadził samochód przez całe Stany Zjednoczone z przeciętną szybkością bliską maksymalnej na większości rodzajów dróg. W japońskich i amerykańskich samochodach pojawiają się systemy nawigacji pokładowej, korzystające z map cyfrowych i GPS (satelitarnego systemu określania pozycji). Pojawiają się pierwsze trzymane w dłoni urządzenia komputerowo-telefoniczne (PDA, Personal Digital Assistants), pozwalające na dostęp do Internetu z dowolnego miejsca na świecie.

W 1999 roku Unia Europejska rozpoczęła inicjatywę eEurope, rzucając hasło budowy "społeczeństwa informacyjnego", w którym za kluczowy czynnik rozwoju gospodarczego, konkurencyjności i tworzenia nowych miejsc pracy uznano Internet. Obroty firmy Intel w sprzedaży przez strony WWW przekraczają miliard dolarów miesięcznie. Na rozbudowę infrastruktury informatycznej przeznaczane są coraz większe środki.

Superkomputery osiągają szybkości 10¹² operacji na sekundę i wielkości pamięci 10 GB RAM, co stanowi ułamek procenta możliwości ludzkiego mózgu. Pierwsze eksperymenty z komputerami kwantowymi pokazują, że ten radykalnie odmienny sposób przetwarzania informacji może być realny. W ciągu dwóch lat nakłady na badania nad komputerami kwantowymi wzrosły do ponad 100 milionów dolarów rocznie (amerykanie, w odróżnieniu od nas, prowadzą aktywną politykę naukową). Awatary, czyli programy mające być "wcieleniem" osobowości swojego twórcy, pojawiają się w laboratoriach informatyków. Powoli budowane są narzędzia do tworzenia wirtualnych światów, w których awatary będą nas reprezentować. Nastąpił dalszy postęp na drodze do cyborgizacji organizmów biologicznych: przeszczepiono głowę małpie, a do kory wzrokowej człowieka przyłączono sygnały z kamery wideo. Projekty stworzenia sztucznej siatkówki są w fazie szczegółowych planów. Powszechne stają się implanty przesyłające sygnały z mikrofonu do nerwu słuchowego. Pokazano projekt kombinezonu wzmacniającego siłę mięśni człowieka.

Sony zaczęło sprzedawać pierwszą autonomiczną zabawkę-robota, pieska AIBO. Jest to robot obdarzony dużymi możliwościami percepcji, rozpoznawania obiektów, rozpoznawania poleceń słownych (w wersji z 2001 roku prawie 100 poleceń), oraz kontroli ruchu, utrzymywania równowagi i planowania działań.

W 2000 roku komputery osobiste miały już dostatecznie dużą wydajność by rozpoznawać mowę ciągłą i obiekty widziane za pomocą kamery. W Internecie nadają tysiące rozgłośni radiowych i wiele telewizyjnych. Powstają różne urządzenia domowe, przyłączone do Internetu, np. lodówki czy kuchenki mikrofalowe. W przyszłości każda kuchenka będzie miała dostęp do tysięcy przepisów z książek kucharskich dostępnych w sieci. Na rynku pojawiły się kurtki firm Levis i Philips z wbudowanymi komputerami, dostępem do Internetu i projekcją obrazu na siatkówkę za pomocą odpowiednich okularów. "Rozszerzona rzeczywistość" (augumented reality), w odróżnieniu od wirtualnej, dodaje informacje do naturalnie widzianych obrazów i słyszanych dźwięków, pozwalając świadomie kształtować swoje środowisko informacyjne. W muzeach pojawiają się elektroniczne czytniki pozwalające na odczytywanie i odsłuchiwanie informacji na temat obiektów, w pobliżu których się znajdujemy. Czujniki wbudowane w bieliznę monitorują wiele parametrów organizmu. Dla osób chorych takie ubrania mogą w krótkim czasie zostać uznane za nieodzowne.

Na 5 lat przed planowanym czasem zakończono mapowanie ludzkiego genomu. Dla bioinformatyki moc obliczeniowa komputerów i algorytmy analizy informacji zawartej w genomicznych bazach danych mają decydujące znaczenie. Szczególną rolę gra tu sztuczna inteligencja, gdyż procesy zachodzące w komórkach są zbyt złożone, by umysł ludzki mógł je w pełni zrozumieć. Teorie działania układów biologicznych mają postać systemów ekspertowych, odpowiadających na pytania zadawane w języku naturalnym. Informacje potrzebne do tworzenia takich teorii zbierane są automatycznie z artykułów publikowanych w Internecie! Konieczne do tego było stworzenie wyrafinowanych metod analizy tekstów i specjalistycznych ontologii, czyli powiązań semantycznych pojęć i symboli używanych w danej dziedzinie.

Powstają pierwsze roboty zaprojektowane w kilku wariantach przez komputerowe programy, zbudowane z wcześniej przygotowanych elementów przez roboty, umieszczone i obserwowane w naturalnym środowisku a następnie automatycznie ulepszane przez programy oparte na algorytmach ewolucyjnych. Programy te wybierają projekty, które okazały się najlepiej przystosowane i na tej podstawie tworzą nowe projekty robotów. Sztuczna inteligencja od lat jest podstawą projektowania złożonych obwodów elektronicznych, takich jak mikroprocesory, chociaż proces ten nadal wymaga interwencji człowieka. Jest też wykorzystywana w coraz większym stopniu w grach komputerowych. W Internecie można porozmawiać z (niezbyt inteligentnymi) botami, czyli programami służącymi do konwersacji w języku naturalnym. Współzawodnictwo Loebnera to organizowane dorocznie konkursy, w których programy tego typu usiłują oszukać sędziów, prowadzących z nimi rozmowę za pomocą terminala. Kilku sędziów uznało niektóre programy za "bardziej ludzkie" od rozmawiających z nimi ludzi. Pokazano również pierwsze roboty rozpoznające emocje i reagujące w emocjonalny sposób (projekt Kismet na MIT).

Okazało się, że komórki macierzyste wszczepione do mózgu zamieniają się w nowe neurony. Stwarza to nadzieję na łatwiejszą integrację mózgów z urządzeniami elektronicznymi. Możliwe jest już poruszanie kursorem po ekranie za pomocą myśli (dzięki analizie sygnałów EEG), ale jest to powolne. Napisanie jednej litery trwa pół minuty, dlatego potrzebne jest bezpośrednie połączenie z neuronami. Mózg węgorza podłączono w ten sposób do robota i dostarczono mu zwrotnej informacji, dzięki czemu węgorz kontrolował ruchy robota. W roku 2000 co sekundę powstawało 500 milionów tranzystorów (koszt produkcji jednego tranzystora był znacznie niższy niż druku jednej litery) i około 10 miliardów neuronów; wkrótce te proporcje się odwrócą.

Mamy obecnie rok 2001. Na dysku swojego notebooka mam ponad 100 000 plików, w tym całe roczniki pism, materiałów konferencyjnych, tysiące prac naukowych, wiele książek, 12 000 zdjęć, 40 godzin muzyki i wiele krótkich filmów. Pojemność dysków rośnie szybciej, niż czas potrzebny by je zapełnić, dlatego znajdując w Internecie interesujące prace, zdjęcia czy filmy chowam je w sowim archiwum. Coraz więcej czasu spędzam szukając informacji w swoim komputerze, nawet jeśli odbitka pracy leży gdzieś na półce. Na podręcznych CD-ROM-ach i DVD-ROM-ach mam kilka encyklopedii i dużych słowników.

W 2001 roku cała redakcja renomowanego pisma Machine Learning (Kluver) zrezygnowała, przenosząc się do nowego pisma, dostępnego za darmo przez Internet. Ma ono szerszy zasięg, jest publikowane szybciej i dostępne dla każdego, utrzymując ten sam poziom naukowy. W niektórych dziedzinach nauki ponad 90% czytanych prac pochodzi z Internetu. W takich dziedzinach informatyki jak uczenie maszynowe czy sieci neuronowe istnieją doskonałe archiwa specjalistyczne, automatycznie indeksuje się wszystkie dostępne w Internecie prace (w formatach postscriptowych i PDF), oceniając je według liczby cytowań. Od lat moi współpracownicy nie korzystali z biblioteki. Chociaż wśród znajomych fizyków nie brakuje tradycjonalistów, opowiadających o zaletach papierowych wydań pism, w praktyce prawie wszyscy czytają prace na ekranach monitorów ściągając je z Internetu. W wąskich dziedzinach odwrót od słowa drukowanego stał się już faktem, chociaż nadal tylko niewielki procent książek specjalistycznych pojawia się w formie elektronicznej.

W Internecie pojawia się coraz więcej książek, np. cała klasyka literatury polskiej, dostępna w większości za darmo w formacie PDF. Kwitną blogi, czyli pisanie pamiętników, zarówno przez osoby znane publicznie jak i całkiem nieznane. Jaka będzie przyszłość książek? Kierunek wydaje się wskazywać muzyka i filmy, tworzące obecnie znacznie większy rynek niż książki. Technologia odtwarzania, nagrywania i przechowywania plików muzycznych stała się tania i łatwa w użyciu, a płyty CD i DVD są drogie. W efekcie sieć zapełniła się serwerami oferującymi nielegalny dostęp do plików muzycznych (głównie w formacie MP3) i w mniejszym stopniu (ze względu na czas, potrzebny do skopiowania pliku przez Internet) filmów. Pomimo znacznego szumu wokół zamknięcia Napstera, pierwszego szeroko znanego serwisu umożliwiającego wymianę plików muzycznych, nie udało się powstrzymać wymiany plików muzycznych. Są one powszechnie dostępne dzięki programom typu P2P (peer-to-peer), pozwalającym na bezpośrednią wymianę plików pomiędzy indywidualnymi, przyłączonymi do Internetu komputerami.

Sporządzenie elektronicznej wersji książki jest dużo trudniejsze niż przegranie płyty CD. Nowsze wydawnictwa istnieją w formie elektronicznej, ale nie są tak rozpowszechniane za wyjątkiem nielicznych przypadków, gdy autorzy sami udostępniają swoje książki po wygaśnięciu umowy z wydawnictwem. Ta sytuacji zmieniać się będzie powoli ze względu na powszechną dostępność skanerów i programów do tworzenia elektronicznych kopii książek (np. firmy Adobe). Z drugiej strony technologie "cyfrowego papieru" i polimerowych ekranów obiecują doskonałe wyświetlacze grubości kartki papieru. Pojawienie się takich wyświetlaczy w zapowiadanych na 2002 rok komputerach typu "tablet-PC" może wpłynąć na znaczny wzrost popularności elektronicznych książek. Komputery te mają być równie funkcjonalne i łatwe w użyciu jak kartka papieru, na której można robić notatki w dowolnej formie.

Czy słowo drukowane ma przyszłość, czy też okaże się stosunkowo krótkim epizodem w historii ludzkości? Popularność telewizji pokazuje, że mając wybór większość ludzi woli raczej oglądać niż czytać, popularność telefonu pokazuje, że raczej wolimy rozmawiać niż pisać. Oglądanie i rozmawianie to czynności naturalne z ewolucyjnego punktu widzenia, mózgi nie powstały by czytać czy pisać. Technologie tworzenia multimedialnych prezentacji nadal są trudne i kosztowne w użyciu, ale to się zmieni. Można się wiec spodziewać, że procent informacji przyswajanych za pomocą druku będzie się nieustannie zmniejszał. W listopadzie 2001 roku Japonia wprowadziła, jako pierwszy kraj na świecie, telefonię komórkową trzeciej generacji (UMTS). Możliwość szybkiego przesyłania dużej ilości cyfrowych danych pozwala na wideotelefonię oraz wymianę plików wideo. Powstają urządzenia integrujące funkcje telefonu, podręcznego notesu, kamery cyfrowej, odtwarzacza muzycznego i terminala Internetu. Takie urządzenia będą miały coraz więcej funkcji wspomagających wyszukiwanie informacji i będą coraz lepiej reagować na polecenia głosowe. Pokazano już system komputerowy tłumaczący na żywo z dokładnością 90%. Porozumiewanie się za pomocą takiego systemu jest nieco uciążliwe, ale możliwe; należy się spodziewać pojawienia się funkcji tłumaczenia w urządzeniach UMTS. Popularność zaczęły zdobywać również dwa standardy bezprzewodowej komunikacji pomiędzy urządzeniami elektronicznymi, Bluetooth i Wi-Fi.

Integracja tylu funkcji w niewielkich urządzeniach przenośnych wymaga dalszej miniaturyzacji. Pokazano pierwsze nanoobwody scalone i od strony technologicznej nie należy się spodziewać spowolnienia tempa rozwoju. Wiele projektów badawczych zmierza do bezpośredniego połączenia mózgów i urządzeń sztucznych. Pojawiły się oferty implantów przesyłających sygnały do rdzenia kręgowego i dalej do centrów przyjemności mózgu; do ich założenia wymagana jest kosztowna operacja. Bardziej bezpieczną techniką jest stymulacja kory mózgu silnymi polami magnetycznymi (TMS, Transcranial Magnetic Stimulation), pozwalająca na pobudzanie i hamowanie aktywności różnych obszarów mózgu.

Podstawy przyszłego rozwoju już powstały. Setki milionów komputerów tworzą ogromny rynek dla oprogramowania, które coraz łatwiej jest tworzyć dzięki nowym narzędziom dla programistów. Rozwój przebiega po spirali: nowe komputery pozwalają na projektowanie coraz to doskonalszych komputerów, dzięki którym można stosować coraz bardziej złożone narzędzia do projektowania kolejnych generacji komputerów. Wydajność komputerów rosła w ostatnich 35 latach zgodnie z "prawem Moore'a", które głosi, że co 18 miesięcy podwaja się liczba tranzystorów w jednym obwodzie scalonym. W 2001 roku oferowano mikroprocesory posiadające około 170 milionów tranzystorów a zapotrzebowanie na moc komputerową ciągle rosło.

Przyszłość...

W latach 2000/2001 w ramach programu "Przyszłe i dopiero pojawiające się technologie" Unia Europejska rozpoczęła w finansowanie wizjonerskich projektów o dużym stopniu ryzyka. Wśród nich znaleźć można takie projekty jak "znikające komputery", bezpośrednio niewidoczne jako osobne urządzenia, ale wzbogacające środowisko, przedmioty codziennego użytku, możliwościami przetwarzania informacji i współpracy pomiędzy urządzeniami. "Neuro-informatyka żywych artefaktów" to projekt zmierzający do budowy sprzętu i oprogramowania dla urządzeń, które potrafią się zaadaptować do różnych warunków i ewoluować zależnie od potrzeb. W ramach projektu "hodowania twórczych społeczeństw informacyjnych w globalnych ekosystemach informatycznych" zamierzamy badać procesy twórcze pojawiające się w złożonych systemach autonomicznych agentów. Maszyny pokazały już pewne zaczątki twórczych zachowań [1, 2], a w następnych 10 latach, wraz ze wzrostem wydajności komputerów do poziomu ludzkiego mózgu, idea twórczego działania komputerów może zostać powszechnie zaakceptowana.

Inteligencja obecna w tle wszelkich działań, niewidoczna i powszechna, pozwoli na naturalny sposób komunikacji z systemami informacyjnymi w domu, pracy i podróży. Każdy, kto kiedykolwiek uruchamiał w latach 1960-70 komputer centralny IBM wie, jak wiele inteligencji mamy już w urządzeniach wszelkiego rodzaju. W domu różne urządzenia będą współpracować z lokalnymi sklepami, dbając o zaopatrzenie, optymalizację zużycia energii, dostarczając informacji na żądanie, interakcyjnych rozrywek, zarządzania finansami, wspomagając systemy opieki medycznej. Nowe narzędzia w radykalny sposób zmienią pracę w biurze. W czasie podróży systemy nawigacji będą wyszukiwać optymalne drogi, na niektórych trasach same będą prowadzić pojazdy umożliwiając nam pracę lub rozrywkę przy wykorzystaniu dostępu do sieci. Jesteśmy na etapie tworzenia technologii i infrastruktury informatycznej, która umożliwi ten rozwój: bezprzewodowych sieci, urządzeń elektronicznych, oprogramowania i zawartości informacyjnej.

Dalsza przyszłość przyniesie drastyczne zmiany, pojawią się technologie, które w tej chwili jeszcze nie istnieją. Patrząc na przykład WWW widać, że w bardzo krótkim czasie nowe technologie mogą przynieść daleko idące zmiany, wywierając wpływ na ekonomię krajów rozwiniętych. Co przyniesie najbliższa przyszłość, co zmieni się w ciągu następnych 5 lat?

• Zintegrowane urządzenia UMTS wejdą do masowego użytku, pozwalając na szybki dostęp do informacji, ale również na multimedialną dokumentację (zdjęcia, wideo, głos) naszego życia codziennego. Oprócz blogów w Internecie pojawią się pamiętniki multimedialne. Należy oczekiwać znacznych postępów w tworzeniu systemów wideokonferencji i postępów w kierunku teleimersji (stwarzania iluzji obecności w danym miejscu).
• Dyktowanie tekstu stanie się powszechne, gdyż urządzenia te, jak i same komputery, wyposażone będą w oprogramowanie umożliwiające zamianę mowy na tekst jak i proste tłumaczenia tekstów na żywo. Umiejętność pisania kaligraficznego już prawie zanikła, teraz rozpocznie się powolny proces zaniku umiejętności pisania, zastępowanego przekazywaniem plików dźwiękowych i automatyczną zamianę mowy na tekst. Rozpoznawanie mowy pozwoli na komunikacje z bazami danych, stopniowo wypierając uciążliwe systemy voice mail, wymagające wielokrotnego naciskania cyfr by zaznaczyć wybierane opcje.
• Komputery w ubraniach staną się powszechne w bogatych krajach; czujniki monitorujące zdrowie znajda się w toaletach i koszulach alarmując w przypadku pojawienia się pierwszych symptomów choroby.
• Pojawią się infosystemy personalne, podobne do samochodowych, dostarczające przez okulary projekcyjne informacji, np. przewodniki miejskie.
• Technologie elektronicznego atramentu i nowych ekranów polimerowych zastosowanych w komputerach tabliczkowych (tablet-PC) wejdą do użytku i pozwolą zastąpić drukowane wersje gazet, pism i książek.
• Prosty dialog z komputerem wyposażonym w "zdrowy rozsądek" powinien stać się możliwy (przynajmniej w języku angielskim). Możliwości inteligentnego wyszukiwania informacji przez programy Internetowe w systemach wyposażonych w analizę mowy powinny pozwolić na odnajdywanie i odczytywanie informacji na wiele tematów. W eksperymentalnych systemach dialog będzie uwzględniał rozpoznawanie gestów, emocje i prozodię wypowiedzi.
• Należy oczekiwać pojawienia się symulatorów gier i droższego sprzętu komputerowego dla gier w wirtualnej rzeczywistości, z trójwymiarową grafiką, efektami zapachowymi i dotykowymi.
• Programy typu "osobisty awatar" będą wysyłane jako agenci programowi, znający nasze upodobania i reprezentujący nas w wielu sytuacjach. Agenci programowi stosowani są obecnie do wyszukiwania i porównywania informacji z kilku źródeł, najczęściej w tak prostych zadaniach jak porównywanie cen w sklepach internetowych. Należy też oczekiwać znacznego postępu w sprzężeniu mózgów zwierząt i komputerów.
• Nareszcie pojawią się pierwsze użyteczne roboty domowe do prostych prac, takich jak odkurzanie i pomoc osobom starszym. "Łatwiej będzie zrobić sztucznego profesora niż kierowcę buldożera", napisał Herbert Simon, pionier badań nad sztuczną inteligencją i laureat nagrody Nobla z ekonomii. Percepcja i kontrola ruchu to bardzo złożone problemy, wymagające ogromnych mocy obliczeniowych. Dlatego na w pełni autonomiczne roboty uniwersalne trzeba będzie poczekać dłużej.

• Media, telekomunikacja i technologie informacyjne połączą się ze sobą; urządzenia komunikacyjne pozwolą na dostęp do wszelkiej informacji multimedialnej znajdując ją szybko dzięki inteligentnym przeglądarkom. Interfejsy w języku naturalnym staną się powszechne. Większość urządzeń będzie się ze sobą porozumiewać bezprzewodowo.
• Komputery staną się niezbędnymi partnerami w podejmowaniu decyzji; symulacje komputerowe umożliwia przewidywanie skutków decyzji ekonomicznych i politycznych.
• Technologia zdrowego rozsądku pozwoli na wyszukanie dowolnej informacji i inteligentne odpowiadanie na pytania.
• Pierwsze serwery WWW 3D pokażą możliwości cyberprzestrzeni i teleimersji; dostarczając obraz do okularów tworzących trójwymiarowy obraz i reagując na ruchy ciała pozwolą na dość realistyczne oglądanie miejsc w wirtualnej przestrzeni i miejsc rzeczywistych wyposażonych w system wielu kamer. Konieczny będzie do tego bardzo szybki dostęp do Internetu, realizowany obecnie w ramach projektów Grid.
• Większość transakcji w elektronicznych sklepach i urzędach będzie się odbywać pomiędzy człowiekiem i awatarami lub pomiędzy samymi awatarami. Programy te będą przedstawiać rezultaty tych działań swoim właścicielom. Zapotrzebowanie na projektantów awatarów będzie duże i będą one pełniły rolę alter ego.
• Tradycyjne nauczanie zastępowane będzie automatycznymi systemami sprawdzającymi wiedzę i przedstawiającymi uczniom i studentom materiał do nauczenia; sposób nauczania zmieni się bardzo na skutek powszechnego dostępu do dowolnych informacji oraz łatwości tworzenia materiałów multimedialnych przez niewielkie studia filmowe i indywidualnych ludzi.
• Muzycy będą nagrywać płyty ze sztucznymi muzykami, obdarzonymi indywidualnymi osobowościami artystycznymi; będzie to możliwe dzięki zdolności do analizy reakcji emocjonalnych ludzi na muzykę różnego rodzaju.
• Pojawią się pierwsze roboty-zabawki i roboty opiekuńcze rozpoznające emocje człowieka i zdolne do własnej ekspresji emocjonalnej.
• Bezpośrednia stymulacja mózgu ludzkiego będzie często stosowana u ludzi niepełnosprawnych ruchowo, niewidomych, głuchych, niemych czy też ludzi nie panujących nad swoimi emocjami. Stymulacja mózgu niemowląt stanie się niezbędnym składnikiem wychowania.
• W wyniku rozwoju inżynierii genetycznej pojawią się różne chimery, niektóre częściowo sterowane komputerowo.

Kolejna dekada przyniesie dalsze przyspieszenie tempa rozwoju. Do 2020 roku za 1000 dolarów będzie można kupić oparty o nanotechnologie komputer dorównujący mocą obliczeniową ludzkiemu mózgowi.

• Sztuczne mózgi przestaną być fantazją. Komputery będą podejmować większość decyzji lepiej niż ludzie i będą zdolne do rozumowania na każdy temat, dlatego będą partnerami i doradcami ludzi. Głównym interfejsem programowym stanie się artilekt (sztuczny intelekt) w formie awatara, znający indywidualne preferencje i wykonujący wiele zadań w sposób podobny do inteligentnej sekretarki, która dobrze zna swojego szefa. Rozpoznawanie gestów, nastrojów i emocji pozwoli na naturalną komunikację z artilektami.
• Komputery będą coraz bardziej podlegać automatycznej ewolucji, projektując coraz bardziej złożone komputery, budowane przez automatyczne, zrobotyzowane fabryki. Początkowo będą się trzymać celów ustalonych przez człowieka, ale należy się spodziewać powstania technologii sztucznych umysłów, które będą sobie same stawiać cele. Możliwości tworzenia teorii, zwłaszcza w zakresie nauk biologicznych, znacznie przekroczą możliwości poznawcze ludzi. Z tego powodu udział ludzi w odkryciach stanie się coraz mniejszy;
• Być może powstaną również komputery kwantowe, zdolne do rozwiązywani problemów daleko przekraczających możliwości ludzkich mózgów.
• Komputery a raczej wyspecjalizowane obwody scalone wbudowane będą we wszystkie przedmioty i przestaną być zauważane; świat pełen będzie inteligentnych przedmiotów wbudowanych w ubrania, pojazdy, elementy domów czy urządzeń gospodarstwa domowego i urządzeń służących rozrywce.
• W opinii większości oceniających zdolności językowe komputerów będą dostatecznie duże by przejść test Turinga, przynajmniej przy komunikacji czysto tekstowej.
• Cyberprzestrzeń stanie się podstawowym medium komunikacji pomiędzy ludźmi i artilektami; spotkania będą się odbywać zwykle w wirtualnej przestrzeni a dzięki teleimersji nie będą się istotnie różnić od rzeczywistych. Okulary 3D i metody projekcji stworzą złudzenie rzeczywistości, pojawiają się też interfejsy wrażeń dotykowych. Tylko niewielka część społeczeństwa będzie dojeżdżać do pracy, reszta korzystać będzie z możliwości cyberprzestrzeni.
• Bezpośrednia integracja urządzeń elektronicznych z mózgiem (być może dzięki rozwinięciu technik stymulacji magnetycznej, TMS) pozwoli na rozszerzenie doznań zmysłowych i możliwości poznawczych. Nanotechnologia przyspieszy tendencje do cyborgizacji. Wielu starszych ludzi korzystać będzie z implantów rozszerzających możliwości percepcji i sprawność ruchu oraz możliwości poznawcze.
• Wszystkie materiały kiedykolwiek wydrukowane dostępne będą na żądanie przez bezprzewodową supersieć.
• Specjalizowane roboty o różnych kształtach spotykać się będzie na każdym kroku, pojawią się również uniwersalne, autonomiczne roboty.
• Pojawią się komputerowi artyści; będą rozwijać związki emocjonalne pomiędzy ludźmi i artilektami.

Sztuczne systemy przejdą test Turinga w dowolnej formie i będą twierdzić, że są świadome. Większość ludzi to zaakceptuje, chociaż zagadnienie świadomości jest obecnie bardzo niejasne i wielu naukowców sądzi, że czekają nas tu wielkie niespodzianki. Najbardziej prawdopodobną odpowiedzią na pytanie "czy można zbudować świadomy system sztuczny" jest stwierdzenie, że każdy system dostatecznie skomplikowany, by jego stany wewnętrzne odzwierciedlały zmiany w środowisku (a więc obdarzony pamięcią i zdolnością do wirtualnej symulacji stanów środowiska w pamięci roboczej), musi twierdzić, że ma wrażenia i jest świadomy, jeśli tylko będzie zdolny do komentowania stanów swojej pamięci roboczej. Stworzenie takiego mózgo-podobnego, świadomego systemu powinno więc być możliwe.

Większość interakcji zachodzić będzie pomiędzy sztucznymi osobowościami, które będą realizować swoje własne cele lub reprezentować ludzi. Upowszechnią się bezpośrednie połączenia z mózgiem, implanty rozszerzające możliwości percepcji i działania, w tym sterowanie myślami; dzięki implantom wirtualna rzeczywistość nie będzie się różnić od wrażeń realnych. Prawny status cyborgów stanie się poważnym problemem; osobowości ludzkie będą mieszać się ze sztucznymi, aż osiągnięta zostanie całkowita rozszerzalność umysłu, praktyczna nieśmiertelność. Formy postrzegania i przeżywania świata staną się zupełnie niepodobne do pierwotnych. Być może nawet przeprowadzka z umysłu do umysłu sztucznego i odwrotnie stanie się możliwa ...

Niebezpieczeństwa i możliwości

Nie potrafimy sobie wyobrazić rozwoju w skali czasu rzędu kilkudziesięciu lat. Zmiany będą nadchodzić coraz szybciej, zmienią się też nasze cele, radykalnie zmieni się codzienne życie. Oczywiście w ciągu ostatnich 100 lat życie zmieniło się już radykalnie, ale zmiany są coraz głębsze i szybsze. Przyszłość nie będzie przypominać wizji z literatury science fiction. Możemy opierać swoje przewidywania tylko na podstawie ekstrapolacji technologii, które obecnie znamy. Dzisiejsze komputery mają wydajność zbliżoną do wydajności mózgu insektów, ale to, co zajęło ewolucji setki milionów lat, zajmie nam już tylko kilkadziesiąt lat i nie ma powodu, by się zatrzymać na możliwościach mózgu człowieka.

Tendencje rozwoju są wyraźne, chociaż trudno jest podać precyzyjne daty. Nie potrafimy przewidzieć sytuacji jaka powstanie w wyniku rozwoju komputerów, które będą miały możliwości porównywalne lub większe niż nasze mózgi. W pewnym momencie zaczną sobie stawiać własne cele i zaspakajać własną ciekawość. Chociaż napisano wiele popularnych książek o ograniczeniach komputerów, wynikających jakoby z przyczyn fundamentalnych, są one oparte na nieporozumieniach wynikających z myślenia życzeniowego a nie z rzeczywistej analizy możliwości technologicznych. W szczególności często przytaczane argumenty oparte na twierdzeniu Gödela [4] nie stawiają komputerom żadnych istotnych ograniczeń. Sami nie jesteśmy w stanie odpowiadać na znacznie prostsze pytania niż te, które dotyczą formalnej specyfikacji naszych mózgów. Takie twierdzenia pokazują jedynie ograniczenia logiki formalnej, która nie pozwala wywnioskować ze skończonej liczby aksjomatów wszystkich prawd matematycznych, pozostawiając niektóre jako nierozstrzygalne. Maszyna nie może wiedzieć wszystkiego, może jednak wiedzieć dużo więcej niż człowiek, a nie mając ograniczeń związanych z fizjologią może myśleć z dużo większą szybkością.

Programy sztucznej inteligencji oparte na idei, że "interesujące" oznacza "proste i pozwalające na wyciągnięcie wielu konkluzji i utworzenie wielu skojarzeń", użyto między innymi do symulacji ciekawości w matematyce. Roboty, które mają zaprogramowane ogólne wartości, np. "dobrze jest mieć wrażenia", potrafią na tej podstawie wykształcić sobie wiele interesujących zachowań [3]. Głównym problemem jest budowa i uczenie systemów, które mają dostatecznie złożone i bogate reprezentacje wewnętrzne by wykazywać zachowania interesujące z naszego, ludzkiego punktu widzenia. Nie jest to kwestia ograniczeń komputerów a raczej naszych umiejętności konstruowania złożonych systemów.

Czy potrafimy tworzyć tak złożone systemy? Czy potrafimy na tyle zrozumieć swoje własne mózgi, by stworzyć coś podobnego? Budowa machin latających nie wymagała zrozumienia wszystkich szczegółów aerodynamiki lotu ptaków. Konstrukcja maszyn myślących może również nie wymagać szczegółowego odtworzenia wszystkich subtelności budowy naszego mózgu. Ogólne zasady działania już znamy, a kolejna generacja sprzętu komputerowego i oprogramowania pozwoli na dalsze udoskonalenia w procesie, którego końca nie widać [5, 6]. Automatyzacja tego procesu i wykorzystanie idei ewolucyjnych może znacznie skrócić czas pomiędzy kolejnymi generacjami. Ewolucja inteligentnych maszyn może przebiegać podobnie do ewolucji zwierząt, lecz miliony razy szybciej. Niektórzy ludzie obawiają się [7] koncentracji władzy w rękach elity, która będzie panować nad nowymi technologiami. Politycy nie są zainteresowani strategiami rozwoju w dłużej skali czasowej. Przyszłość może nas całkowicie zaskoczyć, jeśli się do niej nie przygotujemy.

Niezależnie od prognoz rozwoju dla odległej przyszłości najbliższe 20 lat może zamienić dzisiejsze biblioteki w archiwa, do których nie będzie potrzeby zaglądać. Najpierw tanie technologie skanowania, przechowywania, inteligentnego wyszukiwania informacji, niskie koszty dostępu do informacji w sieci, oraz jakość prezentacji na nowych ekranach spowodują znaczne zmniejszenie się zapotrzebowania na materiały drukowane. Popularne książki będą pojawiały się w sieci w formie elektronicznej, a procent ludzi czytających książki będzie nadal malał na rzecz multimedialnych środków przekazu.

Głównym zadaniem bibliotek może stać się czasowe udostępnianie elektronicznych kopii zgromadzonych materiałów, jeśli uda się wprowadzić systemy zabezpieczające prawa autorskie na tyle skutecznie, by powstrzymać nielegalne kopiowanie elektronicznych książek. "Pożyczanie" odbywać się będzie elektronicznie, łącząc się ze swojego podręcznego komunikatora z lokalną biblioteką. Na dalszym etapie inteligentne systemy nauczające zmniejszą zapotrzebowanie na podręczniki i materiały przydatne do studiowania. Większość książek będzie dostępna w globalnej sieci, ale czy czytania nie spotka los podobny do ręcznego pisania? Będzie przecież można w każdej chwili polecić swojej podręcznej tabliczce do wszystkiego: znajdź mi jakąś nową historię z Sherlockiem Holmes'em i poczytaj...

Literatura

1. Ray Kurzweil, The Age of Spiritual Machines: When Computers Exceed Human Intelligence. Viking, 1999.
2. Jerome C. Glenn, Future Mind: Artificial Intelligence. Acropolis Books Ltd, Washington D.C.
3. Gerald Edelman, Przenikliwe powietrze, jasny ogień. O materii umysłu. PIW, Warszawa 1999.
4. Roger Penrose, Cień umysłu. Oxford University Press 1995.
5. Hans Moravec, Robot: Mere Machine to Transcendent Mind. Oxford University Press 1999.
6. Hans Moravec, Rise of the Robots. Scientific American, Dec. 1999, pp. 124-135.
7. Bill Joy, Why the future doesn't need us? Wired Magazine, 8.04.2000.

O Autorze

Pan prof. dr hab. Włodzisław Duch jest jest kierownikiem Katedry Informatyki Stosowanej, interdyscyplinarnej samodzielnej jednostki na wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Mikołaja Kopernika.

Studia fizyki ukończył na UMK (1977), doktorat zrobił z metod obliczeniowych chemii kwantowej (1980), w 1987 roku obronił pracę habilitacyjną a w 1997 roku otrzymał tytuł profesora. W latach 1980-82 prowadził badania na stażu podoktoranckim na University of Southern California (USC) w Los Angeles, w latach 1985-87 był stypendystą fundacji Alexandra von Humboldta w Instytucie Astrofizyki Maxa Plancka w Monachium, z którym współpracuje od 1984 roku do dzisiaj. Pracował wielokrotnie w Japonii, Kanadzie, Niemczech i USA jako Visiting Professor. Jego zainteresowania badawcze dotyczyły początkowo metod obliczeniowych mechaniki kwantowej, fizyki komputerowej, podstaw fizyki i interpretacji mechaniki kwantowej. W ostatnich latach zajął się całkowicie teorią i zastosowaniami sieci neuronowych, uczeniem maszynowym, metodami sztucznej inteligencji i modelowaniem funkcji mózgu.

Jest również przewodniczącym Komitetu Naukowego pisma "Kognitywistyka i Media w Edukacji" oraz członkiem redakcji kilku międzynarodowych pism.

E-mail: duch@phys.uni.torun.pl.
WWW: http://www.phys.uni.torun.pl/~duch.

Od Redakcji: Zachęcamy Czytelników WE do odwiedziń stron z obrazkami do tekstu powyżej http://www.phys.uni.torun.pl/ ~duch/ref/01-biblio/przyszlosc.html.