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人工智能前传

2017-10-26  悠然一笑.

四大文明的总结:各文明侧重不同,科学技术起源于欧洲并不是偶然;宗教统治的中世纪孕育出了文艺复兴,也孕育了出了科技中的智能哲学。

 

从某种意义上说,人类文明是一个人类对世界和自己不断认知的过程,所谓认知就是对有用的数据---信息进行采集过滤、加工处理、预测输出、调整反馈的全过程。纵观人类最早的美索不达米亚文明(距今6000多年)、古埃及文明(距今6000年)及其衍生出的古希腊文化(现代西方文明的起源,距今3000年左右),其本质反映的是人与物(客观对象)之间的关系,这也是科学技术之所以在此快速发展的文化基础;而古印度所表征的文明中常常蕴含着人与神之间的信念;时间稍晚的古代中国文明是四大古文明中唯一较为完整地绵延至今的文化脉搏,其核心之道理反映的是人与人、人与环境之间的沟通交流(这也许正是中华文明之所以持续的重要原因吧)。

从上文可见在岁月的发展的历史长河当中,人类四大文明分别聚焦于人物、人神、人人、人与环境,相互之间的关系,而科学和技术的发展,和人和物之间的关联密切相关,所以,现代科学技术起源于欧洲,是顺理成章的,也是可以理解的。但是,目前来看,随着社会和人类不断的进步,人和人之间、人和环境之间的关系,日益提到日程上来,所以,现在整个世界的焦点,逐渐从西方转移到了以人人、人与环境为主的东方视角来。

大概在2500年前,人类文明在东西方几乎同时出现了阶跃式的发展:“水是最好的”(Water is best),这句话是西方“科学和哲学之祖”泰勒斯(Thales,约公元前624年-公元前546年)的名言,无独有偶,与他同时代的东方圣人老子(约公元前571年-公元前471年之间)也曾说过 “上善若水”。正如东西方的这两位先贤对水的青睐一样,人类科技发展的初始动因也源自对水的利用,因对尼罗河、两河、恒河、黄河的开发治理诞生出了四大古国的灿烂文明,使得数学、物理、化学、天文、地理等科学技术知识纷纭而至。面对繁重的劳动量,人们发明制造出了可以减轻生理负荷的各种机械装置(蒸汽机、电动机是它们中的典型代表),随着科技的飞速发展,人们劳动中的生理负荷不断下降,而认知负荷却日益上升,如何减轻不断增加的这些脑力负荷呢?人们终于发明出了计算机这一机器,并且在1997年5月11日,名为“深蓝”的电脑毫无悬念地在标准比赛时限内击败了国际象棋男子世界冠军卡斯帕罗夫的人脑,从而证明了在有限的时空里“计算”可以战胜“算计”,进而论证了现代人工智能的基石条件(假设):物理符号系统具有产生智能行为的充分必要条件(Newell and Simon,1976)是成立的。更有意思的是,2011年2月17日,一台以IBM创始人托马斯·沃森名字命名的电脑在智力问答比赛中狂虐两位最聪明的美国人而夺得冠军,自此,人机之间却也衍生出了一种微妙的不服气:物理符号系统具有产生情感行为的可能吗?也就是说能产生心理符号系统吗?

纵观这些人、机(物)、环境之间系统交互的过程中,认知数据的产生、流通、处理、变异、卷曲、放大、衰减、消逝是无时无刻不在进行着的……如何在这充满变数的过程中保持各种可能的稳定与连续呢?为此人们发明了众多理论和模型,使用了许多工具和方法,试图在自然与社会的秩序中找到有效的答案和万有的规律。从公元五世纪到十五世纪的中世纪,西方一直关注无限/理想/想象出的宗教问题,然而发生在十四世纪的大瘟疫、十三世纪萌芽的文艺复兴,终于在16世纪,一位天主教教士哥白尼的“日心说”让宗教的权威逐渐转让给了科学,从此数百年来,实验和逻辑重新建构了一个完全不同的时空世界,一次又一次地减轻了人们的生理负荷、脑力负荷,甚至包括精神负荷……

随着科学思想的不断演化,技术上也取得了长足的进步,“老三论”(系统论、控制论和信息论)尚未褪色,耗散结构论、协同论、突变论等“新三论”便粉墨登场,电子管、晶体管、集成电路还未消逝,纳米、超算机、量子通信技术更是跃跃欲试,20世纪4、50年代诞生的人工智能思想和技术就是建立在这些基础领域上而涌现出的一个重要前沿方向。但是由于认知机理的模糊、数学建模的不足、计算硬件的局限等原因,使得人工智能一直不能快速地由小到大,由弱变强。从目前了解到的数学、硬件等研究进展上看,短期内取得突破性进展将会很难,所以如何从认知机理上打开突破口就成了很多科学家的选择之处。本报告旨在对人工智能的诸多问题进行初步地的介绍与述评,以期促进人工智能在国内的研究与应用,不足之处还望大家不吝指正!

(2)智能与交互的本质

人和物之间的关系,是西方一个重要的研究方向,机器是人造物,所以人机交互,也是起源于这个西方。人机交互的本质,是共在,即“being together”。人把自己的优点,和机器的长处结合在一起,形成了一个交互的,实质性的问题,而未来人工智能的发展方向,很可能是人机融合智能或人机混合智能,即把人的智慧和机器的智能结合在一起,形成一个更有力的,支撑性的发展趋势,这样不但研究人机交互的脖子以下的,即生理的问题,而且还会研究脖子以上的,即心理的或者大脑的问题。其实,人机交互或人机混合智能,都是不准确的词,最准确的词是人机环境交互系统,因为人和机器及物质,其交互是不完整的,是通过环境这个大系统,来进行沟通的,所以人机环境系统工程,可能是未来的,一个主要的研究方向。

那么,人工智能或智能的本质是什么?可以从人的成长经历或发展上看出一些端倪。一般来说胎儿在母亲腹中,就已经开始有了各种感觉,如听觉、嗅觉、味觉、触觉,已经开始和外部的环境及母亲腹中的内部环境进行交互,已经产生了一个,很简单的“我”的概念。然后,出生以后,因为视觉、听觉等感觉发育得不是很完善,更多的是用触觉来接触世界,了解他周围的一些事物,随着自主能力的产生,会试图摆脱大人的束缚,更愿意自己爬,自己走,不希望别人去扶。可以看到,这时候已经开始否定了,否定别人的帮助。据国内外最新的研究结果,小孩形成语言的时候,无论东方还是西方,除了被不断重复灌输的爸爸、妈妈这种词以外,自己先说出的,都是从第一个单词--动词“不”开始的,然后会发展到,说“没有”还有“别”这些词。“不”、“没有”、“别”这些词,就是孩子们成长的一个过程,在这个过程当中,就体现出人的智能,是从否定开始的,否定外部,否定自己,否定很多事物,来产生了某种智慧性的东西。需要注意,在人工智能里边,其否定机制,还远远没有产生,所以人工智能和人的智能,有很大的差异。

我们在研究过程中发现,人工智能的起点,第一个词是“是”,being”,即存在,客观的物质,这是西方的哲学的一个很重要的词,世界是物质的还是意识的,其中物质就是“being”。然后,关于人的智能和智慧,还存在着 “Should”,“应该”。《三国演义》里面的“义”,就是“Should”,“应该”的意思,“仗义”的“义”也是“应该”的意思,“应该”这个词,在西方里边非常重要,在东方里边也很重视,这是东西方交流的一个交汇点。Should,翻译成哲学语言,就是意识,即awareness、consciousness。另外还有want,人有want,即想干什么,而机器不会want,机器只会按照程序、指令进行操作,而人还有一个“能(can)”的问题,即能做还是不能做。机器没有这个问题,只是操作。

休谟在他的哲学体系里边,提出了很重要的 “休谟之问”:“是”推不出“应该”,这句话的意思是从事实里边,推不出价值观。中国古代著名的一句话“天行健,君子必自强不息”是不成立的。天行健是一个事实,君子必自强不息,是一种价值观,二者不能划等号,这里面涉及到一个很重要的词--“change”,“变”,人会不断的“change”,而机器则不能,只会按部就班、因循守旧、刻舟求剑。我们认为这五个词是人工智能和人类智能很重要的差异。另外,人还有一个很重要的特质,即感知的恒常性,人在变化的外界环境当中通常能够保留对这个事物的本来面目的感知,例如某种颜色。在不同的背景下,会改变这种颜色的影响,但是人却会能够在这种变化当中,找到不变的那种感觉,而机器不然,机器它对外部变化的颜色,会有一个实时的反应,很难找到那种不变的东西。

(3)心理对智能的影响

心理学一词起源于希腊文,由“灵魂”(ψυχή)和“研究”(λόγος)所组成,意思是关于灵魂科学。随着科学的发展,心理学的对象由主观的灵魂逐渐变为了客观的心灵。德国心理学家艾宾浩斯(H.Ebbinghaus,1850-1909)曾这样概括地描述心理学的发展历程:“心理学有一个漫长的过去,但只有短暂的历史。”在这漫长的过去中,群星灿烂,异彩纷呈,其中包括有约翰·洛克(John Locke,1632-1704)、巴克莱主教(Bishop Berkeley,1685-1753)和大卫·休谟(David Hume,1711-1776)创立并发起的联想主义心理学派,其基本理念是:心理事件是由联想规律控制的,在意识中发生的一切是由心理事件彼此之间的联系决定的,我们之所以相信因果关系并非因为因果关系是自然的本质,而是因为我们所养成的心理习惯和人性所造成的(Popkin & Stroll,1993: 272)。然而,联想主义秉持的内省—观念范式遭到了许多心理学家的质疑:主观的意识研究能否被称为科学探索呢?接下来,对此的批评和质疑直接导致了在20世纪初的美国和德国分化出了行为主义心理学派和格式塔心理学派。以华生(John B.Watson,1878-1958)、斯金纳(B. F. Skinner, 1904-1990)美国心理学家为代表的行为主义心理学学派主张:“寻求理解特定的环境刺激如何控制特定类型的行为”。其主张心理学应分析先行的环境条件,即在行为之前出现、而且为一个机体产生反应或抑制反应提供活动场所的条件。主张心理学应该研究可以被观察和直接测量的行为,即刺激-反应范式,反对研究没有科学根据的意识。而德国的格式塔心理学派是以马科斯·韦特墨(MaxWertheimer,1880-1943)、沃尔夫冈·苛勒(WolfgangKöhler,1887-1967)和科特·考夫卡(KurtKoffka,1886-1941)三位心理学家在研究似动现象的基础上创立。他们不反对研究意识,但认为人脑的运作原理是整体的,“整体不同于其部件的总和”。例如,我们对一朵花的感知,并非纯粹单单从对花的形状、颜色、大小等感官资讯而来,还包括我们对花过去的经验和印象,加起来才是我们对一朵花的感知。另外,格式塔派除了研究似动、整体以外,还有一个重要的研究领域:顿悟,也许这些概念都是需要未来人机交互领域仔细打磨的范畴吧!几十年来,这些心理学派众说纷纭,莫衷一是,各持己见,令很多其他科学领域的学者很是困惑:一个无法定量说明刺激-反应内在规律的行为主义以及一个只用“似动”、“整体”、“顿悟”等神秘的字眼加以解释意识(似乎不能满足理论说明的要求,也无实际指导意义)的格式塔派怎能归属经得起客观逻辑验证的科学领域呢?这种质疑和否定一直持续到了20世纪40年代末,这个时期的数学(信息论)和电子学(计算机)的迅速发展,使得信息—这一神秘的事物不但可以量化存储而且还可以逻辑计算,在这两门学科突变的直接带动下,20世纪50年代中期在美国兴起了认知心理学思潮,作为人类行为基础的心理机制,其核心是输入和输出之间发生的内部心理过程。它研究人的高级心理过程,主要是认知过程,如注意、知觉表象记忆思维语言等。其主要代表人物是奈瑟尔(Ulric Neisser,1928-2012)、乔姆斯基(Noam Chomsky,1928-)和纽厄尔(Alan Newell, 1927-1992)和西蒙(Herbert Alexander Simon, 1916-2001)。正是由于诸多学科的不断融合交叉,形成了探究人脑或心智工作机制的前沿性尖端学科需求,1975年,由于美国著名的斯隆基金的投入,美国学者将哲学、心理学、语言学、人类学、计算机科学和神经科学6大学科整合在一起,研究“在认识过程中信息是如何传递的”,这个研究计划的结果产生了一个新兴学科——认知科学,并迅速地引起了全世界科学家们的广泛关注。这6个支撑学科之间互相交叉,又产生出11个新兴交叉学科:①控制论;②神经语言学;③神经心理学;④认知过程仿真;⑤计算语言学;⑥心理语言学;⑦心理哲学⑧语言哲学;⑨人类学语言学;⑩认知人类学;(11)脑进化。

作为20世纪世界科学标志性的新兴研究门类,认知科学实际上悄悄地指明人与机的智能未来研究方向,同时,它再一次地证明了人工智能科学其实和社会的遵循着相似的发展规律:合久必分,分久必合。


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