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作者介绍： 中国科学院高能物理研究所 理论物理博士
东华理工大学 教师
所谓理解的机器，我们指的是任何用于理解事物如何运作的事物。特别的，这种机器是存在的，因为人类就是一部理解的机器。人类的理解对象就是我们生存的世界，人类作为理解的机器也就是通常所谓的认识世界的机器。
那么，什么是理解呢？我的回答是，理解就是构建一个意义系统，并建立事物与这个意义系统的关系。以人类的理解为例，洛克等哲学家告诉我们，人类的理解就是构建人类知识这一特定的意义系统，并建立这一系统与人类经验世界的联系，这里待理解的事物正是人类的经验世界。人类作为理解的机器也正是本文的论述重点。关于人类如何理解世界（或者说认识世界）这一问题，有两种不同的哲学观点：其一是以洛克和休谟为代表的经验主义者们的观点，即认为知识源于经验，是通过将归纳法作用于人类经验世界而得到的结果。其二，是以康德为代表的理性主义者们的观点，即认为知识是人类与生俱来的理性先验地把握到的，认知不过是要将这种先验把握的知识应用于对经验世界的描述。假如我们将人类智能看成一部理解的机器的话，那么经验主义者认为，所谓的理解世界就是这部机器的这么一段程序，它以人类经验为输入，以人类知识这一意义系统为输出，而理性主义者则认为先验知识才是输入，人类经验反过来是输出。这两派认识论哲学观点都有其道理，但也都有其自身难以解决的问题。经验主义的问题在于，归纳法何以能从特殊经验之中产生超越于经验之外的普遍性知识。英国哲学家伯特兰·罗素用一个关于归纳主义者火鸡的故事说明了这一疑难。同样，理性主义者的认识论哲学也有其自身的问题，那就是，与生俱来的人类理性究竟为何物，它为何能先验地把握到普遍性的知识。人类的知识系统和人类经验世界是有重合的，因为人类知识中相当一部分本身是直接描述人类经验的，反过来，所有的人类经验基本上也都被某种人类知识所描述。比方说人类感觉知识中有痛这个概念，但痛本身就是每个人都能够经验的，因此痛的概念所描述的事物当然就属于人类经验的范围，或者你也可以简单地说痛属于人类经验。也许正因为人类的知识系统和经验世界的这种重合，建立人类的意义系统与人类经验世界的联系才是可能的，即是说，人类理解才是可能的。那么，是不是所有人类知识系统中的概念所描述的事物都属于人类经验的范围呢？并非如此，比如上帝这一概念所描述的显然就不在人类经验范围之内。那么，人类知识系统中哪些概念所描述的事物属于经验范围之内，哪些又不是呢？对此我们的确可以作出一个划分，即，如果一个概念所描述的事物可以观察或测量，那么它所描述的事物就属于经验范围，对此我们就说这个概念属于经验之内，反之则属于经验之外。类似的，如果一个论断或模型或理论本身可以通过人类经验直接证明，那么我们就说它属于经验之内，如果不能通过人类经验证明，我们就说它属于经验之外。比如，“Town喜欢吃原味瓜子”，这个论断，这当然是可以通过Town的经验证明的（Town就是本文作者，事实上他的确喜欢原味瓜子），因此它属于经验之内，而“上帝喜欢吃原味瓜子”这一论断那就没有任何人的经验可以证明了，因此就属于经验之外。如此一来，我们就将人类知识这一意义系统划分成了经验之内和经验之外这两部分。不过，我们这样划分时得相当小心，因为有不少情况初看起来属于经验之内，仔细分析其实是不可能通过人类经验证明的，比如“每一年都有一个大年初一”，这一论断也许是真的，但它并不属于经验之内，而是属于人类经验之外的认知，因为这依赖于人类对日历的约定，而且人类也无法经验每一年，当然也就无法用人类经验证明这一论断了。类似的例子非常多，实际上，在我们应用归纳法从特殊的人类经验推理出普遍性的知识时，往往都会碰到这种情况。这些普遍性的知识往往不是人类经验可以证明的。比如说，加速度的概念，质量的概念，还有力的概念都是可以测量的，因此都属于经验之内。另外，在实验室的特殊经验中我们也的确能够观察到物体加速度正比于受力而反比于质量的现象，但是，在我们将这些现象提升为普遍性的牛顿第二定律的时候，我们就从经验之内走向了经验之外。因为很显然，我们可以通过经验检验牛顿第二定律，但是我们永远也无法通过经验证明它！此外，直线的概念显然是无法观测的，因为真实的世界中不存在直线，直线只是一个理念，因此，直线显然是经验之外的知识。类似的，我们永远无法通过经验证明欧几里德几何公理，这些公理是属于理念世界而非现实世界的，因此它们当然也是经验之外的知识。由这些公理而来的整个欧几里德几何当然都属于经验之外的知识。但，这并不意味着欧几里德几何是和人类经验世界完全隔绝的虚构的知识，事实上，学过欧几里德几何的人都很清楚，欧几里德几何在描述我们对真实空间的经验时相当有用。不光欧几里德几何如此，事实上所有的数学知识都已经或者必将在描述我们经验世界的某部分时发挥作用。人类知识这一意义系统的经验之内和经验之外是密不可分的！欧几里德几何属于康德等理性主义者所谓的，是人类以与生俱来的理性通过提出无法证明的甚至也无法通过经验检验的假设，然后通过逻辑演绎而得来的人类知识，虽然如此，这些知识也并非是与人类的经验世界完全隔绝的，它们最终要在对经验世界的描述或解释中发挥作用。前面我们谈到经验主义和理性主义两派认识论观点各自的疑难。其实，将经验主义和理性主义的观点联合在一起，或者说将归纳和理性结合在一起，就能部分地解决两者的困难，这种结合就是科学方法，它说，我们首先从对经验世界的观察出发，对这些观察进行归纳，根据这些归纳的指引我们的理性就可以提出一个经验之外的假设（请注意，单纯的归纳法无法得到这样的普遍性假设，而没有对经验观察的指引，单纯的理性要先验地得到这样的假设也几乎没有可能），然后我们应用理性逻辑演绎这个假设，从中推论出可以用经验来检验的推论, 用对这个推论的经验检验来完成对整个认知过程的经验检验（请注意，仅仅是检验而不是证明），进而确立人类的知识系统。因此从科学方法论的角度来看，所谓的理解世界，也还是通过使用人类的经验世界来确立人类的知识系统。我们说了，归纳和理性的结合只是部分而并非彻底解决了经验主义认识论和理性主义认识论两者的困难，这么说是因为，归纳法其实也是人类与生俱来的一种理性思维，可以看成是人类理性的一部分，那么问题依然是，这种与生俱来的人类理性为何物？尤其是，它为何能带领我们从人类知识系统的经验之内闯出到经验之外？这个经验之外又预先存在于何处？虽然说现在这种对经验的超越是有经验观察为指引的，但是再多的指引，对经验的观察本身依然是经验之内的事物，为何最终我们能闯出到经验之外呢？这就是认识论本身最大的疑难。要回答这一认识论的疑难，我们需要更仔细地考察一下人类知识系统这一意义系统为何物？洛克等人认为，人类知识这一意义系统可以看成是人类用语言构建的概念，以及由概念所构筑的论断或模型或理论的总体。总之，人类的知识系统是人类语言的产物。根据我们后面即将给出的分析，在人类的语言空间中其实有充足的空间可以安放人类的知识，即使它是经验之外的知识也一样。而且，人类知识的空间其实也要比理性主义者设想的能被理性认识的空间要大。人类的很多知识在一定的意义上都是非理性的，比如占卜知识，星座知识，对黑暗森林法则的知识，等等，你可以说它们不是科学知识，但我想你并不能将它们排除到人类知识的集合之外，因为你不能否定它们对人类具有意义。再比如说，公司这一概念无疑是一种重要的人类知识，实际上它基本上是一种常识，但我想我们很难将这一概念的产生完全归结于人类理性的结果，事实上它更多是人类自发行动的结果。这也告诉我们，建立在科学方法论（经验主义与理性主义的结合）意义上的认识论框架对于理解人类如何认识世界是并不足够的，我们需要建立一个更大的，并且克服了传统认识论疑难的认识论新框架。这就是我们这篇文章的核心内容。我们前面已经提出了我们的新框架的一个核心概念，即经验之外的概念，并用这个概念来重新表述了基于经验主义和理性主义以及科学方法论的传统认识论框架，以及它们内在的疑难是什么。后文我们的重点将是，如何克服这一认识论疑难，正是在对这一疑难的克服过程中，我们将构建起我们的新的认识论理论。从前面的分析我们可以看到，要解决认识论的疑难，就必须有一个空间能完全描述人类的经验，并给经验之外预留下充分的余地，只有这样才能使得人类闯出经验包围到达经验之外成为可能。这个空间就是人类的语言空间。事实上，正是人类的语言使得人类超越出经验之外成为可能。下面我们就来详细地分析一下，人类的语言空间如何可以包含人类经验之外的知识，语言如何使得我们可以闯出经验的重重包围。首先，还是要强调一下，由于我们讨论的是人类的认知，因此我们所谓的经验之外也是指人类经验之外，而非个体经验之外，当然，整个人类的经验之外也必然在任何个体的经验之外。实际上，人类所有经验之外的认知的产生都是因为人类语言能力的特性，因为人类语言可以就个体经验之外的事物进行交流。比如A吃了一个苹果觉得很甜，而B从来没有吃过苹果，因此苹果很甜是在B的经验之外，如果A,B是两只狗，那么A也许永远也无法直接将它的经验认知告诉给B，它最多只能把苹果塞到B嘴里，但是作为人类，A可以简单地说苹果很甜，而B马上就能认识到这一点，虽然他并没有这一经验。再比如吃牛油果，有人得到的经验认知是难吃，有人得到的经验认知是牛油果好吃，如果我们是动物，那么这双方就完全无法交流，但是作为有复杂语言能力的人类，这两类人却完全可以将自己关于牛油果的经验认知传达给对方，并且双方很可能还能得到一种更高的认知，即人类对牛油果的口味并不是相同的。而这种更高的认知实际上就处于整个人类的经验之外，毕竟正常情况下无人可以得到牛油果口味不同这一经验。我想，这两个简单例子足以说明人类的语言能力如何使得我们的认知能力可以超越到整个人类的经验之外。人们可能觉得人类超越经验之外主要靠想象力，这么说也许也没有错，但单纯的想象并不是认知，因为它并不具备意义，而我们这里讨论的经验之外是指经验之外的人类认识。比如，猴子也有想象力，但是两只从未吃过苹果的猴子如何得到苹果很甜这一两猴世界经验之外的猴类认知呢？可见，只有附属于人类语言能力的想象力才可能在解释超越人类经验之外的人类认知如何达成中起作用。就以上帝这一人类认知来说，它显然是经验之外的，而它也显然是人类语言能力的结果，而非仅仅是想象力对经验的超越，否则黑猩猩为什么没有类似于上帝的概念呢？实际上，所有你能想到的经验之外的人类认知都与人类的语言能力分不开，都必定包含在人类的语言空间之内，直线也好，欧几里德几何公理也好，F=ma的牛顿定律也好，都在人类的语言空间之内。总之，人类的语言空间已经给经验之外的人类认知预先留下了充分的余地。事实上，我们甚至可以进一步说，所有的人类知识都可以用人类语言来表达，整个人类的知识系统都在人类语言空间之内。并且在最宽泛的意义上，人类知识系统约略等于人类语言空间，因为在关于知识的最宽泛的定义中，每一句人类语言都可以看成是一种人类知识。因此，在最宽泛的关于人类知识的定义中，我们可以简单地把人类知识系统确立为人类语言空间，如此一来，在这种最宽泛的意义上所谓的理解世界，其实就是要建立人类经验世界到人类语言空间的联系，我们可以示意性地将之表示为：但要想彻底解决认识论的疑难，我们还需要在认识论的框架中弄清楚人类理性为何物。我们注意到，人类理性是与生俱来的，这就促使我们在认识论中去分析人类的先天属性。首先我们注意到，人类对世界之经验不是任意产生的，而是受人类的先天特性所制约的，甜之所以为甜，苦之所以为苦，都不是人类意愿的自由选择，而是人类适应自然的结果。在这个意义上，我们说人类的经验认知，或者说人类知识系统的经验之内，严重受限于人类对自然和世界的“先天理解”。让我们稍微来解释一下“先天理解”这个概念，因为它也许有一点不容易接受。但我想你可能养过狗狗，许多狗狗不需要很多训练就能熟练地接飞盘。不要小看接飞盘这一动作，因为它意味着这些狗狗在某种意义上一定要对空气动力学规律有所理解才可以。由于训练的量通常很少，所以狗狗们的这种认知显然主要是先天的，是狗狗对世界的“先天理解”。这种“先天理解”是狗狗们适应自然的结果，是由亿万年的自然选择达成的。而且我相信类似的先天理解正是人类在更高的层次上认知空气动力学规律的基础。也就是说，人类对空气动力学规律的发现，并不能看成仅仅是基础于人类直接的经验世界。如果认知仅仅只是简单的从经验世界到知识世界的变换，那么机器智能一定会达到人脑智能的水平，但实际上人脑智能相对于机器智能有一个重大的不同，人脑并不太依赖于大数据，在我看来这个区别的根本原因就是人脑预装有许多先天理解。因为人类对真实世界的经验并非任意的，而是在很大程度上取决于自然选择所产生的这种先天理解。换言之，人类对空气动力学规律的发现，应该看成是首先经历了一个从自然界到人类先天特性的自然选择，自然选择的结果在很大程度上限制了人类的经验空间，而后才是这个受先天限制的人类经验世界到语言空间的通常的认知变换。这样，最后的这个认知变换才能带给我们空气动力学规律。在个人的成长过程中，先天理解大多体现为一种经验之外的先验知识。这是因为它是通过对人类经验空间进行限制而达成的，这种限制一旦被人们意识到，进而反映在人类的语言中那就是一种先验知识，比如人类的各种本能知识，生存策略等等，比如某种先验的道德律，甚至比如某种对自由和平等的信念等等，都可以看成是这样的先验知识。那么在我们的认识论框架中，人类的理性在哪里呢？它为何物？在我们看来，人类的理性的确是与生俱来的，但这并不意味着理性本身就一定是一种先天理解，它也许更多意味着理性是人类成长过程中对各种先天理解的自然认知，是一种元认知。在某种意义上，我们也许可以将人类理性看成是人类在自身成长过程中对其祖先所经历过的自然选择的某种模拟。而这种元认知对先天理解的认知就表现为理性对相应的先验知识的自然把握。现在，我们其实已经完成了核心论证，通过对人类语言能力特性的分析，通过将自然选择看成是一种先天理解过程，进而将理性看成是一种元认知，我们其实就已经完全克服了传统认识论内在的那个疑难。回过头来，让我们来看一下，为何我们能认识牛顿定律呢？答案是，因为它一半编码在我们的先天特性里，一半编码在我们的语言空间里。通过元认知对自然选择的模拟，也即是说通过我们与生俱来并在成长过程中逐渐成熟的理性，我们解码出了编码在人类先天特性里的那一半，它在人类的语言空间里就表现为关于动力学规律的某种先验知识，而通过科学共同体的交流这一社会选择，我们又解码出了编码在语言空间里的那另一半。因此最终我们达到了对牛顿定律的完整认识。先天理解最终会在人类的语言中表现为某种经验之外的知识，因为先天就意味着它们并非人类有限的生命可以经验的，因此只可能表达成经验之外的知识，比如人类对重力规律的先天理解再加上人类对万有引力的经验认知和理性认知，最终才使得人类发现了万有引力定律。因为它离不开人类的经验认知，所以它可以用经验检验，又因为它离不开先天理解和理性认知，所以它不可能用经验证明，因此属于经验之外。可见，理性对先天理解的先验把握可引领我们从经验之内走向经验之外。那么，上帝这一经验之外的概念属于人类理性对某种先天理解的先验把握吗？也许有这个成分吧，但我的看法是，仅仅在我们将上帝理解为自然本身或者自然选择本身或者某种先天道德认知时，这种看法才有可能是成立的。如果你将上帝定义成某个全知全能的存在，那这一看法很可能就有些问题。从上面的论述可以知道，人类的意义系统是在漫长的进化过程中形成并不断演化的！人类的这一意义系统是人类理解能力的核心，不断丰富这一意义系统就是人类理解的目的之所在。人类的意义系统离不开真实世界，离不开现实，简言之，离不开经验世界。这首先是因为人类的进化就是在真实世界中进行的，其次还因为人类就生活在经验世界之中。但是，人类也不仅仅是只活在经验世界之中，比如柏拉图早就发现了，人类还有一个理念世界，大体上也就是本文所谓的经验之外的世界。这是因为，人类通过语言构建了许多概念，这些纯粹属于人类构建的概念构成了人类经验之外的理念世界，但是人类的理念世界也远非出于任意构建，而是往往和人类由进化而来的先天特性密不可分。人类是一部理解的机器，这部理解的机器以理解自然理解人类自身为目的。但是，除了人类之外，其它的许多动物甚至人工智能也都能称之为理解的机器。只不过它们通常不如人类这部理解机器这么强大。不过，任何理解的机器如果以理解自然为目的，那它的意义系统就一定离不开真实世界，离不开某种在真实世界中的经验。前面的分析已经使得我们可以清楚地看到人类语言空间在人类认知能力中的重要性，它使得人类的认知可以超越到经验之外。某种意义上我们可以将人类的语言空间看成是一个最小的包含有经验之外人类认知的认知空间，因此，如果想将人类的认知能力提升到一个新的水平上，那么我们就需要寻求一个比人类语言空间更大的可以包含经验之外人类认知的认知空间，这样的空间存在吗？我们的回答是，有一些存在的可能性。比如计算的可能性空间就包含有经验之外的人类认知，比如包含有根号2这个可计算数。问题是，计算空间比人类语言空间大吗？简单的回答是，是的。至少当前最主流的科学家都相信如此。这是因为，按照最前沿最主流的科学观念，一切事物的演化都可以看成是一种计算。比如，物理学家们相信，宇宙的演化可以看成是一种计算，这一点严格来说还没有得到证明，也许只有当某一天我们能证明宇宙的终极定律可以在某台巨大的量子计算机上精确模拟时，我们才能说自己证明了这一点。当前我们离这个目标还很远，但却并不是遥不可及，因为Preskill等科学家的确证明了一些量子场论模型是可以在量子计算机上有效模拟的，参见(Simulating quantum field theory with a quantum computer，John Preskill，arXiv:1811.10085)。果真最终能证明这一点的话，那么生命和人类作为宇宙的产物当然也可以看成是一种计算过程，人类大脑的思维过程当然也是一种计算过程（在历史上，这是图灵等人首先提出来的观念），那么人类语言作为大脑计算的产物，当然就在计算空间之内，因此人类的语言空间也就包含在计算的可能性空间之内。实际上，一切都是计算这个信念也启发我们从计算这个新的角度来看待前面建立起来的认识论理论。比如说，自然选择可以看成是生物演化这一计算的基本算法，因此，人类的先天理解就是按照这种算法进行的从自然界到人类特性空间的计算。执行这一计算的机器当然是大自然和生命整体，机器的输入就是自然环境，计算的输出就是人类的特性空间。同样的，人类的理性，人类的一切思维过程都是计算。因此认识世界就是从人类的经验世界到人类知识这一意义系统的人类计算。总之，认识世界是一种计算，通过这种计算就可以确立人类的知识系统，并将之与人类的经验世界联系起来。既然一切的认知过程都可以看成是计算，那就有一些自然的计算科学问题：首先，是否存在不可计算的事物，图灵的答案是存在，比如前文提到的不可计算数。那么，这也就意味着这些事物不可能存在于人类的知识空间中，不可计算数就是如此，但这并不意味着不可计算数的概念不存在，也不意味着有关不可计算数的数学知识不存在，实际上不可计算数的概念也好有关不可计算数的数学知识也好，这些东西本身应该都是可计算的，因此都可以存在于人类的知识空间中，我们说不可计算数在人类的知识空间中不存在仅仅只是说，谁也没有办法把它明确地写出来！实际上将人类认知看成是一种计算还会带来另一些计算科学的问题。比如说，在计算科学上，有一些问题虽然可以计算，但却是不可有效计算的，这样的问题只要它的问题规模足够大，在实际上就无法求解，因为认知是计算，因此这也就意味着对这样的问题我们实际上是无法认知其答案的。实际上，计算就是一切的信念告诉我们，计算空间将是我们可以找到的最大的认知空间，特别的，计算空间包含人类语言空间。因此强人工智能如果能做出来，那么马斯克和霍金的担忧就有可能成立，因为强人工智能的认知能力也许会大大超出人类整体。当然还有一种可能性，即也许可以反过来证明计算空间也包含在人类的语言空间中，果真如此的话，人类的语言空间将等价于计算空间。这样一来，人类语言空间就既是一个最小的包含人类经验之外的认知空间也是一个最大的认知空间，也就是说，一切包含有经验之外认知的认知空间很可能都等价于人类的语言空间。那么人类整体的认知能力很可能就是上帝之下最高的认知能力。而一切宇宙人（包括强人工智能）的认知能力在整体上都是相互等价的！
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