Artificiell intelligens och Connection Machine 2

Människan har länge tänkt sig besjälade föremål med egen intelligens. På 1980-talet konstruerades världens första kommersiella dator med ett artificiellt neuralt nätverk och inriktning mot artificiell intelligens, Connection Machine 2. Den blev ingen större kommersiell framgång men tekniskt var den en framgång vars inflytande påverkar oss än idag.

Den kanske mest kända skildringen av artificiell intelligens i populärkulturen är från filmen ”År 2001 – Ett rymdäventyr” från 1968. I filmen styr den artificiella intelligensen i datorn HAL 9000 all verksamhet ombord på rymdskeppet Discovery One. När datorn börjar fungera konstigt och besättningen bestämmer sig för att stänga av den förekommer HAL dem och börjar döda besättningen i stället för att därigenom skydda expeditionens uppdrag. 

Filmproduktionens rådgivare kring artificiell intelligens var professor Marvin Minsky, som tidigare grundat AI-laboratoriet vid MIT. Han kom att omnämnas i författaren Arthur C. Clarkes romanversion av filmen som också kom 1968: 

 

”In the 1980s, Minsky and Good had shown how artificial neural networks could be generated automatically—self replicated—in accordance with any arbitrary learning program. Artificial brains could be grown by a process strikingly analogous to the development of a human brain. In any given case, the precise details would never be known, and even if they were, they would be millions of times too complex for human understanding.”

 

Den första datorn med ett artificiellt neuralt nätverk

Nu blev det inte Marvin Minsky som kom att konstruera en AI-dator med ett artificiellt neuralt nätverk under 1980-talet. Istället blev det Minskys doktorand, Danny Hillis, som konstruerade världens första fungerande parallelldator 1986. Den var inte på något sätt odlad, som Arthur C. Clarke tänkte sig det hela 1968, utan bestod av 65 536 små processorer som var parallellkopplade för att därigenom skapa ett artificiellt neuronnät. 

Tanken med att efterlikna hjärnans nätverk av neuroner i ambitionen att skapa artificiell intelligens var alltså inte helt ny när Danny Hillis började sitt arbete i början av 1980-talet, men ingen hade fått det att fungera. De som hade försökt skapa artificiella neuronnät innan Hillis hade lagt fokus på processorerna. Till skillnad från sina föregångare fokuserade däremot Hillis mer på kopplingarna mellan processorerna, det vill säga själva nätverket i datorn, än på processorerna, som i hans dator bara var enkla 1-bitsprocessorer. 

Inte bara skulle detta härma hjärnans uppbyggnad. Genom att bygga datorn som ett nätverk av processorer skulle Hillis också komma runt ett problem känt som von Neumanns flaskhals. Den ungersk-amerikanske matematikern John von Neumann anses av många som den som först formulerade en dators grundläggande arkitektur, den så kallade von Neumannarkitekturen. Enligt denna arkitektur består datorn av en processor, ett arbetsminne, en styrenhet och ett användargränssnitt. Processorn arbetar mot arbetsminnet och oavsett hur kraftfull processorn än är så är den inte snabbare än förbindelsen till arbetsminnet. Problemet blev känt som von Neumanns flaskhals. Det var detta som Hillis ville komma runt genom att dela upp processorkraften i tusentals mindre parallellkopplade processorer. På detta vis skulle även kopplingen mellan arbetsminne och processorkraft delas upp i tusentals kopplingar. Datorn kom därför att kallas för Connection Machine.  

 

Hyperkuben 

Ett problem med den stora mängden processorer var hur de rent praktiskt och teoretiskt skulle kunna parallellkopplas. Processorerna var monterade på chip som rymde 16 stycken processorer, vilket betydde att 4096 chips behövde parallellkopplas. Lösningen kom den legendariske nobelpristagaren i fysik, Richard Feynman med. Han hade en son som arbetade med utvecklingen av Connection Machine på Danny Hillis nystartade företag Thinking Machines Corporation. Förtjust i projektets ambitioner började även den uppburne nobelpristagaren sommarjobba på företaget och resonerade att chippen borde kopplas som en hyperkub i tolv dimensioner. Thinking Corporations chefsformgivare Tamiko Thiel har i illustrationerna nedan skissat upp tanken kring hyperkuben. I denna kub av kuber utgörs varje kubs hörn av ett chip med 16 processorer. Varje chip är i sin tur direktkopplad till 12 andra chip. 

Danny Hillis var bestämd med att datorns utseende skulle sticka ut och inte se ut som ytterligare ett kylskåp. Han ville dessutom att den inte skulle vara för hög. Höjden skulle kännas mänsklig snarare än respektingivande. Thiel gav därför maskinen samma höjd som henne själv, 158 cm. Hon var också mycket inspirerad av funktionalismens credo att form följer funktion och ville att datorns form skulle berätta något om dess funktion. Ganska tidigt i projektet kom hon därför att umgås med tanken att ge datorn en kubisk form och att den skulle se ut som en kub av kuber, precis som hyperkuben. 

 I de åtta kuberna som tillsammans utgör Connection Machines kub av kuber går det att genom ett semitransparent ytskikt se totalt 4096 röda dioder lysa i 32 rader och 16 kolumner för varje delkub. Varje diod motsvarar ett chip och visar aktiviteten i datorn. I vart och ett av kuberna sitter 16 mönsterkort och en huvudprocessor. Varje mönsterkort innehåller 32 chip och alltså lika många dioder. Det svarta semitransparenta plexiglaset skapade en känsla av mystik och de blinkande dioderna en känsla av liv samtidigt som de synliggjorde hur datorns processorer arbetade. 

 

Tillämpningar 

Syftet med Connection Machine var olika tillämpningar inom artificiell intelligens och att söka och bearbeta information i semantiska nätverk. Danny Hillis hade insett att ingen av den tidens superdatorer kom i närheten av att kunna sådant som han ville att en superdator skulle kunna, som till exempel avancerad mönsterigenkänning. 

 För att kunna tillverka datorn och mjukvara till den grundade Danny Hillis företaget Thinking Machines Corporation med finansiering från TV-bolaget CBS och den amerikanska försvarsforskningsmyndigheten DARPA. Företagsnamnet anspelade på att datorn efterliknade den mänskliga hjärnan och det var också ett namn som Hillis kände kunde fungera som en vision under en lång tid. När han tryckte igång den färdiga datorn för första gången sa han till sin personal att han hoppades att det skulle vara en dator som kunde vara stolt över dem. Synen på Connection Machine, som var världens första AI-dedikerade dator på den kommersiella marknaden, var inom företaget ofta som ett eget tänkande subjekt. 

Men mer än att ”bara” fungera som en dator för tillämpningar inom artificiell intelligens så kom Connection Machine att förebåda en ny tid inom informationsteknologins historia. En av medarbetarna vid Thinking Machines var Brewster Kahle. Han drev ett projekt tillsammans med Apple och Dow Jones, som kallades för Wide Area Information Servers (WAIS). WAIS går enklast att beskrivas som en sökmotor för textsökningar i det dåvarande internet, några år innan webben. I sammanfattningen till ett paper 1989 skriver Kahle om WAIS: 

 

”Wide Area Information Servers answer questions over a network feeding information into personal workstations or other servers. As personal workstations become sophisticated computers, much of the role of finding, selecting, and presenting can be done locally to tailor to the users interests and preferences. This paper describes how current technology can be used to open a market of information services that will allow user’s workstation to act as librarian and information collection agent from a large number of sources. These ideas form the foundation of a joint project between Apple Computer, Thinking Machines, and Dow Jones. This document is intended for those that are interested in the theoretical concepts and implications of a broad-based information system.”

 

Projektet ledde fram till att Kahle grundade företaget WAIS Inc för att kommersialisera tekniken. Några av kunderna var amerikanska kongressbiblioteket, Energidepartementet, Wall Street Journal och Encyclopaedia Britannica. När AOL köpte upp WAIS 1995 fick Brewster Kahle tillräckligt startkapital för att kunna starta webbanalysföretaget Alexa Internet, som i sin tur köptes upp av Amazon 1999 vilket möjliggjorde för Kahle att grunda Internet Archive. 

 

Map/Reduce 

Connection Machine var oerhört stark i att hantera stora datamängder samtidigt eftersom den hade tusentals processorer som kunde arbeta på olika uppgifter simultant. Hanteringen av Big Data möjliggjordes också mycket på grund av att hårdvaran hade en inbyggd Map/Reducefunktion, vilket introducerade detta sätt att arbeta. Map/Reduce består av en mappingdel som definierar en fast mängd data och delar upp dessa i delsteg för att sedan distribuera, och en reduceringsdel som bearbetar delmängder och därefter returnerar ett bearbetat svar. Metodens fördel ligger i att beräkningsuppgiften distribueras på flera olika processorer. En person som lärde sig denna metod på en Connection Machine i början av 1990-talet var den unga studenten Sergey Brin. Han skulle komma att förverkliga mycket av Brewster Kahles tankar från 1989 i stor skala och detta förändrade hans liv i grunden. Tillsammans med sin kurskamrat Larry Page grundade han 1998 ett IT-företag som inriktade sig på webbsökningar och som byggde på Map/Reducemetoden. Det företagets namn var Google och det var där som Map/Reduce fick sitt namn och sin tillämpning i riktigt stor skala. 

Idag har Map/Reduce blivit standardlösningen vid hantering av Big Data och i princip alla datorer är parallelldatorer på så vis att de har flerkärniga processorer. Den moderna tillämpningen av Connection Machine-tekniken, som parallellitet och Map/Reduce har utgjort en grund för en ny IT-revolution med mängder av individanpassade digitala tjänster men också för analyser av de stora datamängder vi som kunder och användare lämnar efter oss. Det finns gott om exempel på sådant som inte varit möjligt utan parallelldatorn, som till exempel bildanalys, ansiktsigenkänning, aktiehandel i realtid, dataspelens AI och grafik, och självkörande bilar. Mycket av modern beräkningstung vetenskap, som till exempel att göra simuleringar kring globala klimatförändringar, skulle inte vara möjlig utan parallelldatorn. Richard Feynman använde en Connection Machine i sitt arbete med att lägga grunden för ett nytt område, idén om kvantdatorn. Vår tids utveckling inom det området hade knappast heller varit möjlig utan parallelldatorn och Connection Machine. 

 

Ett kulturhistoriskt arv 

Den funktionalistiska minimalismen i formen hos Connection Machine och insikten att en dator kan ha ett inspirerande formspråk sägs ha fångat företaget Apples grundare, Steve Jobs, och påverkade också formen till hans dåvarande datorprojekt NeXT Cube (1990), som liksom CM-datorn hade formen av en svart kub. Minimalismen och formfaktorn har sedan blivit något av ett kännetecken genom hela Apples produktkatalog sedan Jobs återvände till företaget 1997 och har därifrån sedan spridit sig även till andra företag och präglar idag också formen på alla smarttelefoner. 

NeXT Cube (1990)

 Connection Machine har ställts ut på Museum of Modern Art i New York för sin nyskapande och inspirerande form och på en rad amerikanska IT-museer på grund av dess för sin tid nydanande tekniska funktioner.  

 Totalt tillverkades 70 Connection Machine 2. Tekniska museet är det enda museet i Europa som har en Connection Machine i sina samlingar. Museet fick den som gåva 2009 av Parallelldatorcentrum vid KTH, där den hade varit deras första parallelldator. Utifrån förkortningen CM fick den smeknamnet Bellman. Sedan dess har alla centrets superdatorer fått namn efter svenska skalder och författare. 

 Tekniska museets exemplar visas i utställningen HyperHuman. Där bidrar den till berättelsen om mänsklighetens ambitioner att skapa en artificiell intelligens.