Jan Jelínek: Principy umělé inteligence jsme znali už v 70. letech. Chyběl ale výpočetní výkon

Autorku rozhovoru pojí s respondentem příbuzenský vztah, Jan Jelínek je její strýc.

Na ČVUT jsi nastoupil na konci roku 1969. Čemu ses tehdy věnoval?

Vybral jsem si úplně nové téma, kterému se v Československu téměř nikdo nevěnoval, a to učícím se systémům.

Jak se téma učících se systémů na katedru dostalo?

Přinesl ho profesor Zdeněk Kotek, vedoucí naší Katedry řídicí techniky a pozdější děkan Elektrotechnické fakulty. V polovině 60. let strávil několik měsíců na Stanford University, kde se s konceptem učících se systémů jako novým módním tématem seznámil. Musíme si ale uvědomit, že mluvíme o době, kdy počítače nebyly běžně dostupné ani na amerických univerzitách. První učící se systémy se proto stavěly pomocí klasické analogové techniky, která v podstatě vycházela z technologií používaných už za druhé světové války.

Tématu jsme se začali věnovat společně s kolegou Ivanem Brůhou. Byl to nový obor, v němž ještě neexistovala pevná hierarchie a kde jsme mohli přijít s něčím vlastním.

Výsledkem byla kniha Adaptivní a učící se systémy. Jak vznikala?

Někdy kolem roku 1972 nebo 1973 si nás Zdeněk Kotek zavolal a řekl nám, že má se Státním nakladatelstvím technické literatury uzavřenou smlouvu na knihu o učících se systémech. Sám na její napsání neměl čas, a tak se nás zeptal, zda bychom se toho neujali.

Souhlasili jsme a začali na knize systematicky pracovat. Vyšla v polovině 70. let pod názvem Adaptivní a učící se systémy. Byli pod ní uvedeni čtyři autoři, ale většinu textu jsme napsali my dva s Ivanem Brůhou. Strávili jsme nad ní stovky, možná tisíce hodin, diskutovali jsme matematické problémy a snažili se uspořádat obor, který tehdy ještě neměl ustálenou podobu.

Kniha získala ocenění a změnila ti život. Jak?

Dostala výroční cenu České matice technické. Každý z nás obdržel čtyři tisíce korun, což tehdy nebyly zanedbatelné peníze.

Ještě důležitější pro nás ale bylo ocenění, které jsme za naši knihu získali od British Council, což je britská vládní agentura podporující kulturní výměnu se zahraničím. Jeho součástí bylo stipendium na roční pobyt na libovolné univerzitě ve Spojeném království. Mohli jsme si vybrat třeba Oxford nebo Cambridge, ale oba jsme s Ivanem zvolili Univerzitu v Edinburghu. Ta měla totiž jedno z nejlepších pracovišť počítačových věd v Evropě a velmi těsné vazby na Spojené státy.

Do Edinburghu jsme odjeli v září 1976 a strávili jsme tam téměř rok. Byla to obrovská zkušenost. Dostali jsme se k odborné literatuře, k lidem i technologiím, k nimž byl v tehdejším Československu velmi omezený přístup.

Co jsi očekával po návratu do Československa?

Mysleli jsme si, že se vrátíme s unikátními zkušenostmi. Uměli jsme anglicky, znali jsme prostředí jedné z nejlepších britských univerzit a viděli jsme, jak se výzkum dělá na Západě. Předpokládali jsme, že to bude pro naši další práci na ČVUT důležité.

Velmi jsme se ale přepočítali. Po návratu nikoho nezajímalo, co jsme se v Edinburghu naučili. Když přišla řeč na Anglii, lidé mlčeli a spíš se dívali stranou. Znalosti, které jsme přivezli, se nevyužívaly. Dokonce jsme sledovali, jak podle naší knihy přednášejí jiní kolegové, kteří byli politicky vhodnější, zatímco my jsme přednášet nemohli.

16 kB počítač

Přesto jsi na ČVUT vedl přednášky o umělé inteligenci. Jak tehdy vypadaly?

Po návratu jsem začal vést první nepovinné přednášky o umělé inteligenci, ale strojové učení, centrální téma naší knihy jsme ani Ivan ani já nikdy v Česku neučili. Tehdy se jednotlivé části oboru chápaly trochu jinak než dnes.

Rozpoznávání obrazů a strojové učení už byly relativně rozvinuté disciplíny a začínaly se vydělovat jako samostatné obory. Vedle nich existovala umělá inteligence v užším smyslu, kam patřilo například porozumění přirozenému jazyku nebo řešení problémů.

Dnes se všechno opět spojuje pod širší pojem umělé inteligence.

V čem se tehdejší učící se systémy lišily od současné umělé inteligence?

Především ve své velikosti. Matematické principy, na nichž funguje velká část dnešní AI, jsme v podstatě znali už v 70. letech, ale nebyla k dispozici technologie, která by je dokázala využít ve velkém měřítku. Chyběl nám výpočetní výkon.

V rukopise naší knihy jsem psal, že učící se systém s větším počtem parametrů by musel být fantasticky složitý. Redaktor mi tehdy řekl, že slovo „fantastický“ nepatří do vědecké literatury a že máme napsat „velmi složitý“. Já jsem ale měl na mysli skutečně tehdy nepředstavitelnou složitost.

Věděli jsme, že učící se systémy mají obrovský potenciál. Nedokázali jsme si ale představit, že někdy vznikne stroj, který bude mít dostatečný výpočetní výkon. Neexistovaly mikroprocesory, nebyly grafické procesory a počítače nebyly běžnou součástí výzkumných pracovišť.

Co jste tedy měli k dispozici?

V roce 1976 jsme na katedru dostali první sovětský řídicí počítač. Měl paměť s ferritovými jádry s kapacitou šestnáct kilobajtů! Dnešní telefony přitom mají gigabajty paměti a současné velké jazykové modely mohou mít desítky nebo stovky miliard parametrů. My jsme tehdy pracovali se systémy, které měly třeba sedm nastavitelných parametrů.

Velký zlom ve výzkumu umělé inteligence přinesly později grafické procesory. Původně vznikaly pro počítačové hry, protože kvalitní grafika potřebovala specializované čipy schopné provádět velké množství výpočtů současně. Ukázalo se, že přesně tento typ výpočtů potřebují také rozsáhlé neuronové sítě.

Teprve když se spojily matematické principy, obrovské množství dat a výkonné procesory, mohly učící se systémy dosáhnout dnešní složitosti.

Zemřít jako odborný asistent, nebo emigrovat

Proč jsi se rozhodl Československo opustit?

Nebylo to rozhodnutí ze dne na den. Ani při našem pobytu v Anglii jsme ještě o emigraci vůbec neuvažovali. Místo toho jsme snili o tom, jak to po návratu v Praze „rozjedeme“.

Zásadní pro mě bylo poznání, že pokud nevstoupím do komunistické strany, nemám na ČVUT skutečnou možnost profesního postupu. Někdy v roce 1978 mi Zdeněk Kotek otevřeně nabídl, že když vstoupím do strany, může ze mě během několika měsíců udělat docenta. Pro mě to z osobních a náboženských důvodů nepřipadalo v úvahu.

Bylo tím ale jasně řečeno, že odborná práce sama o sobě nestačí. Mohl jsem napsat knihu, absolvovat pobyt na špičkové zahraniční univerzitě a věnovat se novému oboru, ale bez politického členství bych pravděpodobně zůstal celý život odborným asistentem.

V roce 1984 jsem poprosil univerzitu v Edinburghu o možnost dalšího stipendia, ihned mi kladně odpověděli, odjel jsem a už se nevrátil. 

Tak snadné to ale nebylo, doma zůstala manželka a dvě dcery…

Nechtěli jsme odejít do emigrace bez dětí. Zatímco jsem tedy byl v Edinburghu, žena si požádala o turistickou výjezdní doložku do Německa. Díky tomu, že úřady nebyly počítačově propojené se jí podařilo doložku po odvolání získat. Ministerstvo zahraničí totiž nevědělo, že jsem také za hranicemi, protože mně služební doložku udělilo Ministerstvo školství. Odvolání ženě pomohl sepsat právě kolega Ivan Brůha, kterého jsme poté za hranicemi náhodně potkali. Taktéž emigroval, ale do Kanady. Ač jsme spolu strávili tolik hodin při psaní knihy, ani jeden jsme o emigračních plánech toho druhého netušili až do doby těsně před odjezdem. Nemohli jsme o tom mluvit ani s rodinou. Dcery si prostě myslely, že jedou s mámou na dovolenou do Německa a už se nevrátily.

Proč jste nezůstali v Německu?

V Německu jsme byli pár měsíců v utečeneckém táboře v Zirndorfu u Norimberka. Imigrační úředníci si vyhledali všechny mé publikace a přemlouvali mě, ať v Německu zůstaneme, ale já jsem jim řekl, že chci být rovnoprávným občanem, a ne doživotním emigrantem. A to mi v mých očích mohly nabídnout jen Spojené státy americké.

Od automatického třídění pošty k automaticky naváděným střelám

Jak jsi se po emigraci dostal do společnosti Honeywell?

Když jsme se dostali do Spojených států, hledal jsem práci v oboru počítačového vidění, což byla moje disertační specializace. V té době se intenzivně vyvíjely střely s plochou dráhou letu, které používají optickou navigaci, a tak existovala velká poptávka po lidech, kteří uměli zpracovávat obrazy a orientovat se v počítačovém vidění.

Většina nabídek ale vyžadovala americké občanství, protože šlo o práci související s obranou. Ze stovky inzerátů jsem našel jen několik, kde občanství nebylo podmínkou. Jedním z nich byl inzerát Honeywellu v Minneapolis, který byl navíc už asi dva roky starý.

Přesto jsem odpověděl. Honeywell se mi téměř okamžitě ozval. Po půlhodinovém telefonickém rozhovoru mě pozvali na pracovní pohovor do Minneapolis a zaplatili mi cestu i hotel. Absolvoval jsem několik rozhovorů, a ještě týž den mi práci nabídli.

V Honeywellu jsi ihned pracoval na obranných projektech?

Ne. Pentagon to nakonec nepovolil, když jsem neměl americké občanství a mohlo jít o utajované informace. Musel jsem si najít náhradní náplň. A tak jsem napsal svůj první návrh projektu. Federální vláda totiž vypsala projekt na automatické třídění pošty. Bylo potřeba vyvinout systém, který na dopise nebo balíku najde adresu, přečte ji a umožní zásilku automaticky roztřídit. Zakázku jsem získal. Hned na začátku jsem se tak dostal do pozice, v níž jsem vedl programátory a inženýry pracující na projektu. Byla to myslím první a poslední zakázka Honeywellu pro americkou poštu (smích).

Brzy nato jsi získal velmi úspěšný patent. Jak se to stalo?

Na konci osmdesátých let byl vývoj střel dokončen, masivní poptávka po expertech na počítačové vidění zanikla a naše oddělení bylo zrušeno. Nabídli mi přeřazení do oddělení průmyslového řízení, protože věděli, že jsem v Praze učil teorii řízení. Vrátil jsem se tak vlastně k oboru, který jsem původně studoval.

V té době se průmyslové řízení zásadně měnilo. I v americkém průmyslu stále ještě převládaly tradiční analogové regulátory. Já jsem se snažil prosazovat digitální řízení. Mnoho zkušených inženýrů ale digitálním systémům nedůvěřovalo. Celý profesní život pracovali s analogovou technikou, neuměli programovat a nebyli zvyklí uvažovat o regulátoru jako o matematickém algoritmu.

Jak jsi je přesvědčil, že digitální řízení může fungovat?

Poprosil jsem vedoucího, aby mi dal měsíc času na to, abych se mohl věnovat svému nápadu z Prahy, který jsem na ČVUT matematicky vyřešil, ale neměl jsem možnost ho naprogramovat. V Minneapolis jsem ho konečně za ten měsíc naprogramoval a systém fungoval velmi dobře!

Patentoval jsem ho a na konferenci věnované řízení elektráren jsem tento přístup představil. Postupně se ukázalo, že digitální regulace dokáže řešit problémy, s nimiž si tradiční analogové systémy neuměly poradit.

Byl to ale dlouhý proces. Část firemních inženýrů i manažerů naše výsledky zpochybňovala a hledala důvody, proč nová technologie nemůže fungovat. Ve velké korporaci nestačí mít dobrý technicky nápad. Máte proti sobě stávající zaměstnance, kteří nové technologii nerozumí, mají zavedené postupy, rozpočty a tudíž i osobní zájem na tom, aby se nic neměnilo. Přechod na novou technologii tak není jen technologická změna, ale má i výraznou sociální stránku.

Za tuto práci jsi získal nejvyšší technické ocenění Honeywellu. Co pro tebe znamenalo?

Byl jsem jmenován do pozice Fellow, tedy do technologického vedení firmy. Měl jsem větší svobodu vybírat témata, sestavovat týmy a hledat nové projekty. Hi-tech firmy mají nejen administrativní, ale i technologické vedení.

DARPA projekty musí být jako nevyvratitelná science fiction

Součástí tvé práce bylo také získávání projektů od agentury DARPA. Jak tento systém funguje?

DARPA je agentura amerického ministerstva obrany, jejímž cílem je podporovat technologie, které mohou Spojeným státům přinést zásadní technologickou převahu. DARPA má velmi široký záběr, nejsou to jen počítače nebo jaderná fyzika. Tomu odpovídá i její rozpočet, který letos dosahuje 4,5 miliardy dolarů.

Aby DARPA projekt podpořila, musí být takzvaně „DARPA hard“. To znamená, že má vypadat téměř jako science fiction, ale odborníci zároveň nedokážou jednoznačně vysvětlit, proč by nemohl fungovat.

Projekty nebývají odmítány jen proto, že jsou příliš riskantní. Naopak, často jsou odmítnuty proto, že nejsou dostatečně ambiciózní. DARPA odmítá financovat drobná zlepšení existující technologie. Hledá myšlenky, které mohou změnit celý obor.

Člověk nejprve připraví krátký dvoustránkový dokument, v němž velmi přesně popíše problém, navrhované řešení, současný stav a očekávaný přínos. Pokud návrh zaujme, je autor pozván do Washingtonu, kde jej diskutuje s odborníky. Teprve potom případně DARPA vypíše veřejnou soutěž, do níž se hlásí univerzity a firmy.

Jak náročné bylo takový projekt získat?

Samotné zpracování návrhu běžně stalo desítky tisíc dolarů. Nestačilo přijít s dobrým technickým nápadem. Museli jste také sestavit správný tým. Potřebovali jste špičkové programátory, vědce a doktorandy z univerzit, mechaniky, konstruktéry, odborníky na elektroniku a optiku nebo lidi schopné vyrobit unikátní součástky a všechno v návrhu popsat. Často jsme najímali malé specializované firmy nebo jednotlivce, třeba i z ciziny, a jen na několik měsíců.

Jeden z posledních návrhů, které jsem vedl, měl rozpočet přes dva miliony dolarů. Mnoho technicky orientovaných odborníků si neuvědomuje, že vědec v pozdější fázi kariéry už nemůže pouze sám vykonávat odbornou práci v klidu své kanceláře. V první řadě musí být schopen přinést peníze pro druhé. Potom dát dohromady různorodý tým a vést ho. Mně se naštěstí dařilo projekty získávat, v Honeywellu jsem měl přezdívku „zlatý důl“ (smích).

V čem spočíval tvůj poslední, dvoumilionový projekt z roku 2005?

Výzvou projektu bylo získat kvalitní optické obrazy v pozemských podmínkách, kde optická nestabilita vzduchu znemožňuje dosáhnout dostatečného zvětšení klasickou optikou. Motivačním – a testovacím – příkladem bylo postavit opticko-elektronický systém, který umožní rozpoznat duhovku lidského oka u pohybujícího se člověka na vzdálenost 20 metrů. Systém z bezpečnostních důvodů nesmí používat blesk ani žádné jiné osvětlení cíle, aby se nepříteli neprozradil.

Shodou okolností jsem krátce předtím v odborném časopise z astronomie narazil na článek o novém čipu pro adaptivní optiku vyvinutém na MIT, který byl používán v astronomii k odstranění zkreslení způsobeného atmosférou. Uvědomil jsem si, že stejný přístup lze využít i pro kamery sledující pozemské objekty.

Z našeho původního nápadu inovovat Honeywellské kamery na letištích se stal řádově větší armádní projekt. O jeho dalším osudu už nevím, protože jsem v roce 2013 odešel do důchodu.

Propojování poznatků z různých oborů je ve výzkumu nesmírně důležité. Řešení často nenajdete ve vlastním úzkém oboru, ale v článku z fyziky, optiky nebo jiné oblasti, který původně vznikl kvůli úplně jinému problému.

Založení české výzkumné pobočky Honeywellu

Po roce 1989 ses podílel také na založení výzkumné pobočky Honeywellu v Praze. Jak tato myšlenka vznikla?

Na začátku 90. let jsem se na konferenci o nelineárním řízení setkal s kolegou z Prahy. Začali jsme diskutovat o tom, zda by Honeywell nemohl v Praze založit výzkumné nebo vývojové pracoviště.

Honeywell už měl v Praze malé obchodní zastoupení, ale nešlo o výzkum. Po návratu do Minneapolis jsem proto kontaktoval našeho korporátního viceprezidenta, který měl na starosti vědu a akvizice. Myšlenka ho zaujala, ale ptal se, proč by nové pracoviště mělo vzniknout právě v Československu, a ne třeba v Rusku, Polsku, Německu nebo Skotsku.

Připravil jsem proto podklady o výzkumu a technických schopnostech jednotlivých zemí. V roce 1992 tehdejší vedení amerických firem vědělo o střední a východní Evropě velmi málo. Někteří lidé se mě vážně ptali, zda máme v Československu silnice nebo zda známe programovací jazyk Fortran.

Nakonec zvítězila Praha. Důležitou roli hrálo, že jsem prostředí znal, dokázal jsem doporučit lidi a mohl jsem do určité míry zaručit, že se investované prostředky využijí smysluplně.

Kdy nové pracoviště vzniklo?

Oficiální založení proběhlo na jaře 1993. Nyní je takřka čtyřtisícový tým v Brně, ale tehdy náš český výzkumný tým začínal se čtyřmi lidmi v pronájmu v prostorách Ústavu teorie informace a automatizace Akademie věd v Praze 8 na Ládví. 

To si vzpomínám, často jsi byl tehdy u nás doma, protože ústav máme za rohem…

Bylo to ještě v době, kdy jsme neměli e-mail a většina komunikace probíhala osobně nebo telefonicky. Zorganizovat vše mezi Minneapolis a Prahou bylo mnohem složitější než dnes. Pro řízení pobočky jsme vybrali Jaroslava Doležala, já jsem ji řídit nechtěl. Mnohem více mě zajímala technická práce než administrativní řízení lidí, peníze a pracovní výkazy.

Nechtěli jste se po převratu vrátit s rodinou do Československa?

Nikdy. Vždycky jsem měl strach, že mnohonárodnostní Evropa je v jádru nestabilní, něco se jednou zase někde zvrtne a bude to jako dřív. Amerika nám a našim dětem dala nový život a možnosti, které bychom v Česku nikdy neměli. Navíc nám komunisté zabavili v Praze námi postavený dům a prodali ho.

Sleduješ vývoj své alma mater ČVUT?

Fandím jí. Jestli jsem se za něco nikdy nemusel stydět, tak to byla úroveň mého vzdělání z ČVUT. I když jsem seděl v místnosti s hochy z Harvardu či MIT, nikdy jsem neměl pocit méněcennosti.

Co podle tebe umožňuje, aby se z výzkumného nápadu stala skutečná technologie a třeba univerzita či firma na ní vydělala?

V první řadě musíte mít ambiciózní nápad. Současně ale potřebujete společnost, jejíž ekonomický model vytváří trvalou poptávku po inovacích. Společnost, která je ochotna za novinky platit a nemilosrdným tempem je rychle prosazovat v praxi. V tomto ohledu je americká kultura velmi odlišná od evropských sociálně-demokratických představ o sociální harmonii. Inovace jsou často sociálně disruptivní a každá kultura se s tímto faktem musí vyrovnávat po svém. Myslím si, že mnoha Evropanům zvyklým na svůj „klídek“ by se v Americe nelíbilo.

V Honeywellu jsem pochopil, že technologická firma musí neustále vyvíjet nebo kupovat něco nového. Jakmile se z její technologie stane běžná komodita, její marže klesne a firma už s ní nedokáže udržet svoji pozici na trhu. Proto velké technologické společnosti stále neúnavně hledají nové oblasti, kam se vrhnout, a své starší technologie předávají svým výrobním divizím nebo je prodávají.

Někdy se ale návratnost protáhne na desítky let…

Ano, jako u umělé inteligence. Už před více než padesáti lety jsme věděli, že učící se systém může být mimořádně schopný, pokud bude mít dostatečný počet parametrů. Jen jsme si neuměli představit technologii, která by takový systém dokázala realizovat. Dnes budujeme systémy se stovkami miliard parametrů a potřebujeme celé elektrárny, aby jejich výpočty napájely. Princip se v mnohém nezměnil. Změnilo se měřítko.

Jan Jelínek (1946) vystudoval Elektrotechnickou fakultu ČVUT, kde učil teorii řízení, zkoumal strojové učení a počítačové vidění. V roce 1984 emigroval do USA, kde pracoval ve výzkumu a vývoji firmy Honeywell v Minneapolis, MN. Za svou práci obdržel v roce 1989 nejvyšší ocenění firmy a byl jmenován Senior Fellow (technologický manažer, t.č. v důchodu).