論智能的起源、進(jìn)化與未來(lái)

【摘要】 人工智能（AI）在圍棋領(lǐng)域完勝人類(lèi)是里程碑式的事件，意味著計(jì)算機(jī)的計(jì)算力和網(wǎng)絡(luò)深度足以模擬人腦。無(wú)論AI存在多少潛在隱患，類(lèi)腦智能已是勢(shì)在必行。圖靈測(cè)試的啟示是智能無(wú)法數(shù)學(xué)定義但可以相互比較。原意識(shí)是人類(lèi)智能的起點(diǎn)而結(jié)構(gòu)和功能相互迭代是智能的進(jìn)化過(guò)程，據(jù)此可以給出一個(gè)類(lèi)腦AI方案。

【關(guān)鍵詞】人工智能 意識(shí)起源 智能進(jìn)化 類(lèi)腦計(jì)算

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP18 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2017.20.003

人工智能發(fā)展之迅速。遠(yuǎn)超許多人的想象。2016年4月，AlphaGo首次出現(xiàn)在公眾視野與李世乭的約戰(zhàn)引起廣泛關(guān)注。2016年末2017年初，新版AlphaGo以Master為名在網(wǎng)絡(luò)上以60連勝再次掀起波瀾，2017年5月，在中國(guó)烏鎮(zhèn)圍棋峰會(huì)上，它與排名世界第一的世界圍棋冠軍柯潔對(duì)戰(zhàn)，以3比0的總比分獲勝。

AlphaGo之父哈薩比斯在其戰(zhàn)勝柯潔的次日發(fā)表演講，揭示了AlphaGo這一年多以來(lái)經(jīng)歷的全新成長(zhǎng)。哈薩比斯表示，AlphaGo已經(jīng)可以模仿人的直覺(jué)，而且具備創(chuàng)造力——通過(guò)組合已有知識(shí)產(chǎn)生獨(dú)特想法的能力。哈薩比斯表示：“人機(jī)合作可以達(dá)到1+1>2的效果，人類(lèi)的智慧將被人工智能放大。人工智能和AlphaGo都是工具，就像哈勃望遠(yuǎn)鏡一樣，可以推進(jìn)人類(lèi)文明的進(jìn)步。”強(qiáng)人工智能是我們探索科技的最好工具，比如將AI用到材料設(shè)計(jì)、新藥研制上，還有現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，如醫(yī)療、智能手機(jī)、教育等。

方興未艾的機(jī)器智能的進(jìn)步就如小孩子學(xué)母語(yǔ)一樣，起步時(shí)很慢，到后來(lái)卻能進(jìn)展神速。機(jī)器在持續(xù)改善人們生活的同時(shí)，也帶來(lái)了危機(jī)與挑戰(zhàn)。其一，因?yàn)橹笖?shù)增長(zhǎng)，機(jī)器的能力正在十倍、百倍，20年后甚至?xí)_(dá)到千倍的增長(zhǎng)，機(jī)器以前沒(méi)有超越人類(lèi)，并不代表以后不能；其二，以前機(jī)器只是取代人類(lèi)的體力勞動(dòng)，人類(lèi)可以向智力勞動(dòng)領(lǐng)域擴(kuò)展，現(xiàn)在機(jī)器可以取代人類(lèi)的思考能力，人類(lèi)難以找到其他可擴(kuò)展的領(lǐng)域；其三，我們已然賦予機(jī)器某種偏狹的意識(shí)，假以時(shí)日，通過(guò)混合、迭代等方式，機(jī)器總有一天會(huì)進(jìn)化出同人類(lèi)一樣的、甚至更為復(fù)雜的意識(shí)；其四，人的反應(yīng)速度僅在毫秒量級(jí)，而硅基芯片卻可以達(dá)到納秒量級(jí)，機(jī)器要對(duì)人類(lèi)造成重大傷害，并不需要比人類(lèi)聰明，也不需要主觀上的故意，它只需“一根筋”地將某件事以人類(lèi)來(lái)不及反應(yīng)的速度做完；最后，人類(lèi)未來(lái)還會(huì)面臨一個(gè)終極問(wèn)題：當(dāng)機(jī)器全面超越人類(lèi)，人類(lèi)存在的價(jià)值何在？

最近10年來(lái)，機(jī)器學(xué)習(xí)在特定領(lǐng)域超越人類(lèi)的事實(shí)表明，硬件的進(jìn)步已經(jīng)足夠支持類(lèi)腦計(jì)算做出突破性的進(jìn)展，所缺少的是對(duì)人類(lèi)大腦認(rèn)知的全新視角。以自我和外界的剖分作為意識(shí)和智能的開(kāi)端，如果將人對(duì)自我邊界以外世界的理解看作一個(gè)開(kāi)放、未完成的系統(tǒng)，并將其抽象為與原子世界相對(duì)應(yīng)的坎陷世界，人們對(duì)常識(shí)、推理和直覺(jué)的認(rèn)知就會(huì)被刷新，類(lèi)腦思維的物理模型和工程實(shí)現(xiàn)也將觸手可及。與其賦予AI偏狹的意識(shí)，不如賦予AI完整的自我意識(shí)并培養(yǎng)其逐步成長(zhǎng)。先以人類(lèi)的人文關(guān)懷為機(jī)器立心才有可能最大限度地規(guī)避強(qiáng)人工智能可能帶來(lái)的隱患。

不可定義但可做比較的智能

圖靈測(cè)試（the Turing test）源于阿蘭·圖靈1950年發(fā)表的論文《計(jì)算機(jī)器與智能》。該文開(kāi)篇就提出機(jī)器能否思考（Can machines think？）這一問(wèn)題。圖靈認(rèn)為，要回答這個(gè)問(wèn)題，需要先給出“機(jī)器”和“思考”的定義：“我們可以用盡可能接近它們普通用法的方式定義這些詞語(yǔ)。但是這種方式是危險(xiǎn)的。如果使用這種方式，我們很可能會(huì)用蓋勒普調(diào)查那樣的統(tǒng)計(jì)方式來(lái)得出‘機(jī)器能夠思考么這個(gè)問(wèn)題的結(jié)論及其意義。顯然，這是荒謬的?！眻D靈主張將這一問(wèn)題替換成判斷機(jī)器能否贏得“模仿游戲”（the Imitation Game）。這一判斷方法被后人定義為圖靈測(cè)試。

圖靈測(cè)試是指測(cè)試者與被測(cè)試者（一個(gè)人和一臺(tái)機(jī)器）在分隔開(kāi)的情況下，通過(guò)一些裝置（如鍵盤(pán)）向被測(cè)試者隨意提問(wèn)。進(jìn)行多次測(cè)試后，如果有超過(guò)30%的測(cè)試者不能確定出被測(cè)試者是人還是機(jī)器，那么這臺(tái)機(jī)器就通過(guò)了測(cè)試，并被認(rèn)為具有人類(lèi)智能。

圖靈給出的是測(cè)試（模仿游戲），而非定義，說(shuō)明在圖靈看來(lái)，他無(wú)法給智能一個(gè)數(shù)學(xué)定義。實(shí)際上，自然語(yǔ)言反映的是人的認(rèn)知規(guī)律，每一個(gè)詞匯都沒(méi)有數(shù)學(xué)上的嚴(yán)格性。比如人們常用的“高”和“矮”就無(wú)法嚴(yán)格定義，同樣是身高1.7米，他是很“高”的體操運(yùn)動(dòng)員，卻也可以是很“矮”的籃球運(yùn)動(dòng)員，完全依賴(lài)于使用的場(chǎng)景。

但是，圖靈測(cè)試也意味著可以通過(guò)比較來(lái)對(duì)智能作判斷。還是拿“高”和“矮”做例子，人們能輕而易舉地看出兩個(gè)人身高的差異，哪怕只相差0.5厘米。在特定背景下，自然語(yǔ)言可以很清晰，并且能夠很傳神。比如“救火”一詞，乍一看大家都能明白其中的含義，但仔細(xì)想想，似乎在邏輯上不通。但可以想象，因?yàn)槭Щ鹆耍枰热恕⒕蓉?cái)物等，對(duì)象非常寬泛，而火勢(shì)蔓延迅速，“救火”一詞可以很好地抓住這些要點(diǎn)。

既然不能?chē)?yán)格定義，嚴(yán)格的可計(jì)算性也就不可能存在，物理主義/計(jì)算主義的基礎(chǔ)就動(dòng)搖了。以下討論智能起源與進(jìn)化是從另一個(gè)角度論證這一點(diǎn)。

智能的起源

縱觀古今歷史，中西方都體現(xiàn)出了一個(gè)周期性的興衰過(guò)程。在中國(guó)有朝代更替，在西方，一個(gè)國(guó)家在數(shù)百年內(nèi)，往往也是先繁榮而后衰落。我們認(rèn)為這一現(xiàn)象的根本原因在于人類(lèi)的自我肯定需求。即只要有可能，人對(duì)自我的評(píng)價(jià)總是高于其認(rèn)知范圍領(lǐng)域內(nèi)的平均水平，并在分配環(huán)節(jié)希望得到高于自我評(píng)估的份額。1997年，英國(guó)的《經(jīng)濟(jì)人》（Economist）雜志針對(duì)高端的理性用戶(hù)和普通用戶(hù)做了一份市場(chǎng)調(diào)查：“你認(rèn)為自己的智商是否超過(guò)了目前社會(huì)平均水平？”所調(diào)查的1500位大學(xué)教授和高材生中，75%的受調(diào)查者給出了肯定的回答。而受調(diào)查的3000位普通倫敦市民則給出了驚人的91%的肯定率。大部分人都會(huì)高估自己，這本身不是壞事，但社會(huì)的產(chǎn)出會(huì)因此逐漸難以滿(mǎn)足人們的期待，繁榮被打破就不可避免。endprint

自我肯定需求中最重要的兩個(gè)字就是“自我”，觸覺(jué)大腦假說(shuō)解釋了“自我”從何而來(lái)。嬰兒出生時(shí)大腦重約37克，神經(jīng)元的數(shù)量基本上不會(huì)在后期發(fā)生改變。大腦重量增加的原因在于神經(jīng)元之間的連接在不斷增加或加強(qiáng)。大腦的復(fù)雜性不在于腦神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量，而是突觸的數(shù)量。3歲兒童的大腦突觸已經(jīng)接近成人，等到5歲時(shí)就達(dá)到頂峰。嬰兒所感受到的皮膚刺激，包括冷暖、疼痛就會(huì)使其產(chǎn)生自我和外界的區(qū)分，形成了對(duì)“自我”最早的意識(shí)。

有動(dòng)物學(xué)家提出，假如嬰兒在完全成熟后才出生，孕婦的孕期應(yīng)當(dāng)長(zhǎng)達(dá)18到20個(gè)月，但實(shí)際上并非如此。在經(jīng)歷了母體內(nèi)的40周后，嬰兒出生時(shí)雖然脆弱，但能更敏感地感受外界，才更有可能變得聰明。有實(shí)驗(yàn)把剛生下的一只小貓的眼睛蒙上，3個(gè)月之后，這只小貓就永久性失明了。這就說(shuō)明在最初3個(gè)月，貓腦中的神經(jīng)元之間產(chǎn)生了很多的變化，錯(cuò)過(guò)了這一階段，它大腦里相應(yīng)的功能開(kāi)關(guān)就可能被永久地關(guān)閉。在印度有些小孩小時(shí)候的白內(nèi)障沒(méi)有得到及時(shí)治療，等到了十幾歲，再想要修復(fù)就非常困難。這也從側(cè)面證明了0到5歲的成長(zhǎng)階段是產(chǎn)生自我意識(shí)和高級(jí)智能的關(guān)鍵時(shí)期。

觸覺(jué)的重要性在個(gè)人成長(zhǎng)過(guò)程中可能并不十分突顯，但對(duì)于人類(lèi)進(jìn)化而言，觸覺(jué)形成自我的觀點(diǎn)能夠得到更好的印證。佛家講“眼耳鼻舌身”，將視覺(jué)放在首位。很多人也認(rèn)同這個(gè)想法，因?yàn)槿双@取的信息大部分來(lái)自眼睛。但視覺(jué)對(duì)于自我意識(shí)形成的重要性能否占據(jù)首要地位卻還值得商榷。老鷹等許多動(dòng)物都比人類(lèi)擁有更加敏銳、強(qiáng)大的視力，但并沒(méi)有更聰明。人類(lèi)與其他動(dòng)物最大的區(qū)別就是人類(lèi)擁有十分敏感的皮膚。人類(lèi)進(jìn)化脫去了身體絕大部分毛發(fā)，對(duì)外界的刺激更加敏感，成為大自然中唯一需要衣物保暖的生物。觸覺(jué)上能強(qiáng)烈區(qū)分自我與外界的刺激很可能就是導(dǎo)致人類(lèi)成為萬(wàn)物之靈的重要原因，觸覺(jué)也因此在進(jìn)化的過(guò)程中顯得更加重要，其對(duì)于意識(shí)的形成也就更為重要。

人類(lèi)一旦產(chǎn)生“自我”的概念，就能夠明顯分辨出自我跟外界的差別。這種意識(shí)一旦產(chǎn)生就難以抹去，被稱(chēng)之為原意識(shí)。原意識(shí)一旦產(chǎn)生，并不停留在皮膚層面，可以向外延伸，也可以向里收縮。一個(gè)原始人，拿到一個(gè)水果，肯定不希望被別人搶走。嚴(yán)格地講，水果并不是他種植的，但是他獲得了以后就認(rèn)為是自己的，這就是他自我意識(shí)向外延伸的體現(xiàn)?？赡芤粋€(gè)更厲害的原始人還會(huì)覺(jué)得，不僅僅手里的是“我”的，那棵樹(shù)也是“我”的，只有“我”能采摘，這就是領(lǐng)地意識(shí)。再如喬布斯與他創(chuàng)辦的蘋(píng)果公司是難以分割的。自我也會(huì)向內(nèi)收縮，一個(gè)人失去四肢，他并不一定認(rèn)為自我的意識(shí)有了缺陷。這就能解釋?zhuān)瑸槭裁瓷儆腥讼氲狡つw那么重要，因?yàn)樗皇且粋€(gè)起點(diǎn)，自我意識(shí)一旦產(chǎn)生，自我與外界的邊界就逐漸模糊，自我成為了一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。

外界同樣也是個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。小孩子不知道世界多大，等到他們看了書(shū)，走出了家門(mén)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)世界那么大。如果拿起望遠(yuǎn)鏡看向更遠(yuǎn)的地方，就會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)宇宙更加宏大。在成長(zhǎng)過(guò)程中，“自我”與“外界”的交互不斷加深，兩者的內(nèi)容都不斷豐富，概念體系逐漸形成。

由此可見(jiàn)，自我意識(shí)的確是大自然的巔峰之作，是真正的混沌初開(kāi)，是比宇宙大爆炸和形成地球更為精彩的產(chǎn)生。由觸覺(jué)產(chǎn)生自我意識(shí)，而后在自我肯定需求的引領(lǐng)下不斷地去認(rèn)識(shí)這個(gè)世界，豐富自我的內(nèi)涵，成長(zhǎng)為擁有智慧的人類(lèi)。

結(jié)構(gòu)與功能的迭代

神創(chuàng)論者認(rèn)為，眼睛是十分復(fù)雜且精密的器官，不可能由粒子無(wú)序碰撞結(jié)合產(chǎn)生。Simon認(rèn)為，眼睛的進(jìn)化類(lèi)似鐘表制造過(guò)程，是由各個(gè)小的、具備一定功能的零部件結(jié)構(gòu)組合而成，這樣進(jìn)化就無(wú)需從粒子層面出發(fā)，進(jìn)化速度自然會(huì)加快。但如果是由零件組成，為了要保證零件組合起來(lái)能夠運(yùn)作，就必須有某種已經(jīng)成型的智能機(jī)制。另外，在最開(kāi)始沒(méi)有零件的情況下，是誰(shuí)定義了零件的運(yùn)作機(jī)制呢？如此還是不能清楚解釋眼睛產(chǎn)生的根源。神創(chuàng)論者以及以Simon為代表的學(xué)者的基本假設(shè)都是先有結(jié)構(gòu)，再產(chǎn)生功能。

我們認(rèn)為，進(jìn)化的過(guò)程應(yīng)該是先有功能，再由功能與結(jié)構(gòu)一起反復(fù)迭代演化。有了功能目的，進(jìn)化的速度就能非?？?。比如眼睛的進(jìn)化，很可能是首先產(chǎn)生了視覺(jué)的功能，眼睛的雛形不會(huì)一開(kāi)始就很精細(xì)，或許最初只能感受明暗的差別，但能為眼睛的進(jìn)化提供方向就足矣。視覺(jué)功能與眼睛的結(jié)構(gòu)糾纏在一起，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的共同進(jìn)化，眼睛的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越精巧，視覺(jué)能力逐漸增強(qiáng)，最終分辨各種色彩與事物。

與眼睛的迭代進(jìn)化類(lèi)似，我們認(rèn)為生命也是從簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)逐漸演化成復(fù)雜形態(tài)的。生命的最初狀態(tài)應(yīng)該是從單細(xì)胞開(kāi)始，大多數(shù)人傾向于先考查細(xì)胞的構(gòu)造，認(rèn)為先有細(xì)胞核而后才有細(xì)胞的整體。但也很可能是先產(chǎn)生了細(xì)胞膜，細(xì)胞膜不僅保護(hù)了細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)，而且使得細(xì)胞具備了能與外界區(qū)分開(kāi)來(lái)的獨(dú)立性，在此之后細(xì)胞內(nèi)部才逐漸確定出細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)等。隨著時(shí)間推移，細(xì)胞不斷進(jìn)化，一方面功能為結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了指引和方向，另一方面，結(jié)構(gòu)的發(fā)展又進(jìn)一步強(qiáng)化了功能本身，最終才形成完整且明晰的構(gòu)造。這個(gè)過(guò)程的要義是，功能與結(jié)構(gòu)糾纏在一起共同進(jìn)化，而非先有明確的結(jié)構(gòu)才產(chǎn)生了相應(yīng)的功能。

有人可能會(huì)提出質(zhì)疑，比如小鳥(niǎo)、昆蟲(chóng)等動(dòng)物，雖然具有領(lǐng)地意識(shí)，但它們不一定有獨(dú)立的意識(shí)，可能只是單純的為了更好地生存和繁殖，就能夠產(chǎn)生這種領(lǐng)地意識(shí)，最終還是因?yàn)椤白运降幕颉保ǖ澜鹚梗┰谄鹱饔谩?/p>

一方面，這可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)進(jìn)行判斷。另一方面，如果真的是“自私的基因”在作用，那人們還必須要回答基因從何而來(lái)的問(wèn)題。當(dāng)然可以說(shuō)基因是由粒子自由碰撞產(chǎn)生的結(jié)果，但這種演化僅僅只是諸多可能性中的一種?；蛞埠醚劬σ擦T，如果真的只是隨機(jī)碰撞產(chǎn)生的結(jié)果，隨機(jī)的方向很多，不容易收斂，要想演化達(dá)到今天的水平，需要異常久遠(yuǎn)的時(shí)間，今天人類(lèi)和動(dòng)物的眼睛特征不會(huì)如此相近。因此，進(jìn)化更可能從邊界開(kāi)始，并且?guī)еδ苣康?，是先需要功能，功能與結(jié)構(gòu)相互迭代，這樣的進(jìn)化才高效且結(jié)果趨于收斂。

結(jié)構(gòu)與功能的迭代不僅體現(xiàn)在生命進(jìn)化上，也隱藏于概念的形成中。很多概念最開(kāi)始的結(jié)構(gòu)都很簡(jiǎn)單，二元對(duì)立正是概念最開(kāi)始產(chǎn)生時(shí)的初級(jí)形態(tài)。但是，人們?cè)诶斫夂褪褂眠@些概念的時(shí)候，會(huì)逐漸產(chǎn)生功能上的需求，當(dāng)簡(jiǎn)單的概念結(jié)構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足功能上的需要時(shí)，人們就會(huì)對(duì)這個(gè)基本的概念進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠史?，以滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)生活中的需要。比如“左”和“右”并不能夠精確地描述位置，最開(kāi)始的自然數(shù)并不能起到表示更大數(shù)目的功能，這個(gè)時(shí)候就需要對(duì)概念作進(jìn)一步的剖分，因此“東西南北中”的概念隨之產(chǎn)生，自然數(shù)的表示更加細(xì)化。隨著文化的不斷進(jìn)步，人們對(duì)這些概念又會(huì)產(chǎn)生新的需求，這就會(huì)導(dǎo)致概念的進(jìn)一步剖分，方向詞之后又產(chǎn)生了360°的方位標(biāo)識(shí)，自然數(shù)剖分出了有理數(shù)，有理數(shù)之間還產(chǎn)生了無(wú)理數(shù)的概念。功能需求和結(jié)構(gòu)的相互糾纏作用，互相推進(jìn)，最終使得最初的概念變成了我們現(xiàn)在理解的樣子，而這些概念可能還會(huì)隨著人類(lèi)認(rèn)知的進(jìn)步而再次得到豐富和升級(jí)。endprint

理論進(jìn)化亦然。思維的躍遷給了理論框架被剖分和被豐富的可能，而源自于現(xiàn)實(shí)生活的功能需求是這種剖分的動(dòng)力。這樣的功能需求就體現(xiàn)在滿(mǎn)足解釋現(xiàn)象時(shí)的自洽性、解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)的實(shí)用性要求，而這些要求的根源都是自我肯定需求。同時(shí)，一個(gè)框架不一定能完全滿(mǎn)足功能性，這個(gè)時(shí)候，有可能會(huì)有一個(gè)新的框架產(chǎn)生，包含前一個(gè)框架，能解釋更多的現(xiàn)象，如愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論就涵蓋了牛頓的萬(wàn)有引力定律和愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論；也很有可能會(huì)由一個(gè)理論產(chǎn)生各種不同的流派，如基督教最終分化為東正教和天主教，天主教徒又分化為新教徒和清教徒等；更有甚者，可能會(huì)獨(dú)開(kāi)一面，另立門(mén)戶(hù)，最開(kāi)始的基督教正是信仰猶太教的一小部分人從中脫離，對(duì)世界有了新的解釋與闡述。

生命體和概念體系的迭代進(jìn)化，本質(zhì)上體現(xiàn)了自我意識(shí)的結(jié)構(gòu)和功能正是這樣相互促進(jìn)共同發(fā)展的。自我意識(shí)一旦產(chǎn)生就難以抹去，初始的結(jié)構(gòu)（“自我”與“外界”的二元剖分）已經(jīng)滿(mǎn)足了最初功能上的需求。隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，自我意識(shí)對(duì)現(xiàn)有的框架不斷產(chǎn)生了新的需求，促進(jìn)自我意識(shí)的結(jié)構(gòu)與功能迭代進(jìn)化。

智能進(jìn)化的計(jì)算機(jī)隱喻

如果將生命個(gè)體看作一臺(tái)計(jì)算機(jī)，那么生命體的構(gòu)造、器官組織、DNA等等都可以視作機(jī)器的“硬件”組成，這些硬件經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的進(jìn)化最終形成了如今的形態(tài)。結(jié)構(gòu)就像硬件，而功能就像軟件。生命體的某些種群特征可以看成是“嵌入式編程”，比如人類(lèi)用兩條腿走路，鳥(niǎo)類(lèi)可以飛翔，兩棲動(dòng)物能夠游水等，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的迭代進(jìn)化，與“硬件”直接相關(guān)的某些功能已經(jīng)成為“嵌入式”的本能反應(yīng)。但更加豐富的部分還是“軟件”。與現(xiàn)實(shí)中的編程不同，并沒(méi)有某個(gè)程序員為個(gè)體編寫(xiě)軟件。生命體的“軟件”以邊界為起點(diǎn)，是在“硬件”基礎(chǔ)上，通過(guò)外界刺激與主觀意向的作用而后天習(xí)得的能力，比如語(yǔ)言、音樂(lè)、繪畫(huà)、編程能力等，這一部分與生命體的意識(shí)息息相關(guān)，不同個(gè)體的差異可以非常大，是個(gè)體自由意志的體現(xiàn)。

下表展示了物質(zhì)與意識(shí)的相互關(guān)系。本質(zhì)上，物質(zhì)與意識(shí)兩列在縱向上的概念是可以相互替代的，物質(zhì)可以視作原子世界，也可以看成是構(gòu)成智能的硬件，而意識(shí)（坎陷世界）作為軟件，想要成功運(yùn)行，發(fā)揮功能，必須在硬件平臺(tái)之上。另外，具備功能的硬件一定具有非均勻（inhomogeneous）結(jié)構(gòu)，在特定場(chǎng)景下一定會(huì)呈現(xiàn)出特定的功能，也就是軟件的特征。動(dòng)物的本能是一個(gè)例子，比如鳥(niǎo)長(zhǎng)有翅膀決定了小鳥(niǎo)被親鳥(niǎo)從高處推下后能夠飛翔。

本能隨著進(jìn)化被嵌入基因而成為硬件的一部分，一旦被環(huán)境觸發(fā)，其對(duì)應(yīng)行為就會(huì)顯現(xiàn)。例如動(dòng)物的饑餓本能，以及由此衍生出的捕食者與被捕食者之間的追捕/逃亡本能。生物鏈環(huán)環(huán)相扣，每一物種都有其對(duì)應(yīng)天敵足以說(shuō)明這一點(diǎn)。

學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，因其最接近意識(shí)交流、最遠(yuǎn)離物質(zhì)交換而屬于軟件，即信息除基因遺傳方式外還可以通過(guò)社會(huì)學(xué)習(xí)途徑傳播。父母教育小孩或是小孩模仿父母的過(guò)程即可視作往人類(lèi)大腦這一硬件中裝入軟件的過(guò)程。例如語(yǔ)言學(xué)習(xí)，小孩的母語(yǔ)完全取決于其成長(zhǎng)所在的外部語(yǔ)言環(huán)境。

介于本能與學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)之間的部分可被命名為先驗(yàn)，作為先于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)存在的部分以信息的形式儲(chǔ)存在大腦硬件中，屬于硬件與軟件的中間狀態(tài)，例如對(duì)空間與時(shí)間的直覺(jué)。

無(wú)論本能還是先驗(yàn)，對(duì)于生命個(gè)體而言，必須在能夠區(qū)分自我與外部世界的前提下，在某一特定場(chǎng)景下受到外部因素對(duì)內(nèi)部自我的刺激而產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，以此驅(qū)動(dòng)自我對(duì)于內(nèi)部軟件進(jìn)行調(diào)整，最終反饋為DNA信息鏈條中存儲(chǔ)、傳承下來(lái)的部分。

物質(zhì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)后，所展現(xiàn)出的功能即屬于意識(shí)部分。因此，本能更接近物質(zhì)屬于硬件，學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)則靠近意識(shí)屬于軟件。正如軟件必須安裝在硬件上才能運(yùn)行，意識(shí)永遠(yuǎn)需要以物質(zhì)作為平臺(tái)才得以發(fā)揮其效用。

生命體的軟件并沒(méi)有程序員，“軟件”的設(shè)計(jì)始于邊界（細(xì)胞膜、認(rèn)知膜或者皮膚），而后通過(guò)相互作用而豐富。相對(duì)于Dennett主張的自底向上式（bottom-up）的發(fā)展，自頂向下式（top-down）的設(shè)計(jì)思路更可能是正確的。智能進(jìn)化的“軟件/硬件”起源于邊界（皮膚是初始的“自我”與“外界”的二元剖分），“自我”作為一個(gè)整體與“外界”進(jìn)行交互，而后隨著交互不斷增多、不斷細(xì)化，軟件的設(shè)計(jì)也越來(lái)越多樣。在能夠區(qū)分自我與外部世界的前提下，外部因素對(duì)內(nèi)部自我進(jìn)行刺激以產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，驅(qū)動(dòng)自我對(duì)于結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行調(diào)整。而結(jié)構(gòu)本身是作為DNA信息鏈條中的一部分存儲(chǔ)、傳承下來(lái)的。

例如病毒，藥物可以殺死病毒，但是病毒的調(diào)整也非?？臁２《臼怯梢粋€(gè)核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的非細(xì)胞形態(tài)，靠寄生生活的介于生命體及非生命體之間的有機(jī)物種，它是沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的特殊生物體，由一個(gè)保護(hù)性外殼包裹的一段DNA或者RNA，借由感染的機(jī)制，這些簡(jiǎn)單的有機(jī)體可以利用宿主的細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行自我復(fù)制，但無(wú)法獨(dú)立生長(zhǎng)和復(fù)制。病毒可以感染幾乎所有具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生命體。通過(guò)藥物的確可以殺死一部分病毒，但是新產(chǎn)生的病毒卻可以具有抗藥性。即病毒發(fā)生了變異，實(shí)際上就是其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。因此病毒很難被完全殺死，相反其生存率非常之高。來(lái)自于外界的刺激就好像是為自我裝了一個(gè)新軟件，更有甚者在改寫(xiě)軟件的同時(shí)也改寫(xiě)了硬件。

細(xì)菌亦是如此。正如朱永官所指出的，作為單細(xì)胞的生物，它們只要彼此相遇，就可能發(fā)生DNA交流，科學(xué)家稱(chēng)之為“基因橫向轉(zhuǎn)移”。它們也非常善變，特別是在化學(xué)污染物的“壓力”下，會(huì)顯著增加基因突變和橫向轉(zhuǎn)移的概率。細(xì)菌比人們想象的“聰明得多”。在新的環(huán)境下，它們能夠通過(guò)基因橫向轉(zhuǎn)移和突變，快速獲得適應(yīng)性?xún)?yōu)勢(shì)，從而“活下去”，并可能“進(jìn)化”出藥石罔效的“超級(jí)細(xì)菌”。

有意識(shí)AI的工程方案

有了對(duì)人類(lèi)智能進(jìn)化的結(jié)構(gòu)/功能迭代機(jī)制，最近Bengio提出的意識(shí)先驗(yàn)?zāi)Ｐ途湍芨脑斐扇缦履Ｐ?。有意識(shí)的AI是由一群智能體（agents）組成的小社會(huì)，智能體社會(huì)將呈現(xiàn)多樣性（diversity）的特點(diǎn)，同時(shí)也具備社會(huì)性、群體性的特征。培養(yǎng)的方案就是使得智能體社會(huì)實(shí)現(xiàn)代際間功能與結(jié)構(gòu)的進(jìn)化。endprint

I. 對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象，得到高級(jí)表征。從公式（1）出發(fā)，

ht = F（st， ht-1） （1）

可以從st得到高級(jí)表征ht，其中st為提供給t代的訓(xùn)練（觀測(cè)）數(shù)據(jù)，ht為從st得到的高級(jí)表征。例如，ht可以是某些類(lèi)型的RNN的輸出，它讀取st的序列作為輸入，并在每個(gè)時(shí)間段產(chǎn)生一個(gè)輸出ht。函數(shù)F是一個(gè)以RNN為基礎(chǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，ht是表征狀態(tài)。對(duì)任何智能體而言，無(wú)論是像素點(diǎn)、頻率或是壓力，從感知到表征的第一步抽象都是必要的。第一步抽象只與感受器精度有關(guān)，感受器精度由硬件決定，可以認(rèn)為對(duì)所有智能體的第一步抽象都是相同的。表征狀態(tài)ht是一個(gè)非常高維的向量（如果想模仿生物學(xué)，這個(gè)結(jié)果可能是稀疏的），這是一個(gè)智能體可獲得的完整的當(dāng)前信息（超出存儲(chǔ)在權(quán)重中的內(nèi)容）的抽象表征，可以概括當(dāng)前和近期的觀察結(jié)果。

II. 讓不同的智能體針對(duì)同一有限數(shù)據(jù)集進(jìn)行學(xué)習(xí)，智能體的特征、學(xué)習(xí)方式可以自由組合，達(dá)到盡量豐富的智能體學(xué)習(xí)的多樣性。我們將意識(shí)狀態(tài)cit定義為從ht導(dǎo)出的低維向量，它從ht中用注意力機(jī)制得出，并且將以前的意識(shí)狀態(tài)為背景，Bengio的公式就被修改為

cit = C（ht，ci（t-1），yt） （2）

其中yt是某種形式的注意力機(jī)制，可以包含一個(gè)隨機(jī)噪聲源。這里有兩點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)，第一點(diǎn)，因?yàn)樽晕铱隙ㄐ枨蟮拇嬖冢煌悄荏w的意識(shí)會(huì)產(chǎn)生差異，類(lèi)似人類(lèi)的性格不同；第二點(diǎn)，由于意識(shí)狀態(tài)cit會(huì)與之前的意識(shí)狀態(tài)ci（t-1）有關(guān)，提供表征的過(guò)程不同會(huì)使得智能體的意識(shí)狀態(tài)不同，這就是說(shuō)在無(wú)法窮盡所有可能的情況下，用相同的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練的過(guò)程不一樣（數(shù)據(jù)提供的順序）會(huì)導(dǎo)致智能體意識(shí)狀態(tài)產(chǎn)生差異。這兩點(diǎn)共同作用使得智能體能夠呈現(xiàn)多樣性的特點(diǎn)（用相同數(shù)據(jù)集訓(xùn)練會(huì)產(chǎn)生不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）。

III. 根據(jù)學(xué)習(xí)表現(xiàn)出來(lái)的獨(dú)特性來(lái)選擇優(yōu)秀的智能體，而不是根據(jù)精確度來(lái)篩選。在步驟（II）中，針對(duì)Nt-1個(gè)智能體進(jìn)行新一輪的訓(xùn)練，一個(gè)智能體有可能分裂變成多個(gè)，產(chǎn)生大于Nt-1個(gè)數(shù)的智能體，在此基礎(chǔ)上來(lái)選擇，選擇出Nt個(gè)優(yōu)秀智能體來(lái)替代Nt-1個(gè)智能體。

IV. 將選擇出來(lái)的智能體進(jìn)行新一輪學(xué)習(xí)，用新的數(shù)據(jù)集重復(fù)I、II、III步驟。

有意識(shí)的AI模型將具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即有限的數(shù)量集就可以高效地達(dá)到相當(dāng)高的訓(xùn)練效果，并且“天才”智能體能夠把自己的經(jīng)驗(yàn)教給別的智能體。以棋類(lèi)為例，參考人類(lèi)學(xué)棋的經(jīng)驗(yàn)，人類(lèi)學(xué)棋是有順序的，先學(xué)規(guī)則、做死活題、由角到邊到小棋盤(pán)、最后再到全盤(pán)大局的練習(xí)，這意味著學(xué)習(xí)的順序與過(guò)程對(duì)結(jié)果是有影響的，數(shù)據(jù)的內(nèi)容也是會(huì)有影響的，名家經(jīng)典對(duì)局的棋譜就會(huì)比小孩隨便亂走的棋譜更具有訓(xùn)練價(jià)值。在數(shù)據(jù)集的提供上，如果能夠窮盡所有可能，那么所有的智能體都能得出目標(biāo)問(wèn)題的最優(yōu)解，然而圍棋的復(fù)雜性使得窮盡所有可能會(huì)是一種極大的浪費(fèi)。AlphaGo學(xué)習(xí)初期經(jīng)歷過(guò)大量的棋譜數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，在學(xué)成之后進(jìn)行自我對(duì)弈產(chǎn)生棋譜并再進(jìn)行學(xué)習(xí)，給一個(gè)新的智能體以AlphaGo自我對(duì)弈的棋譜為數(shù)據(jù)集進(jìn)行學(xué)習(xí)，新智能體提升的速度將會(huì)非常快，甚至反超AlphaGo（這是有可能的）。

例如，在人臉識(shí)別中，使用一個(gè)有限的訓(xùn)練集訓(xùn)練多個(gè)智能體，在訓(xùn)練中要求智能體生成人臉圖像（這里可以使用GAN的部分），由于不同智能體意識(shí)層的差異，智能體對(duì)表征特征的關(guān)注會(huì)存在差異，所生成的人臉圖片也會(huì)具有相應(yīng)的特征差異，這種差異可能體現(xiàn)在耳朵鼻子眼睛這些人類(lèi)可以理解的特征上，也可能是某些人類(lèi)肉眼無(wú)法理解的特征，智能體卻可以理解（這一點(diǎn)很關(guān)鍵），在第一輪訓(xùn)練完成后從中選出具有獨(dú)特性的智能體（對(duì)不同的問(wèn)題中獨(dú)特性的判斷將會(huì)不一樣，在一些問(wèn)題里準(zhǔn)確性不會(huì)作為獨(dú)特性判斷的唯一標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的定義將會(huì)有很多種），把它們生成的人臉圖片進(jìn)行一些處理（比如分塊拼接，或者不處理）作為新的數(shù)據(jù)集。新數(shù)據(jù)集中將會(huì)具有更多對(duì)智能體而言明顯的表征特征，這類(lèi)似于圍棋中經(jīng)典的死活題與雜亂無(wú)章的擺放對(duì)孩童學(xué)棋起到的作用差異。用新數(shù)據(jù)集再繼續(xù)訓(xùn)練多個(gè)智能體（可以是沒(méi)訓(xùn)練的，也可以是第一階段挑選出來(lái)的訓(xùn)練過(guò)的），重復(fù)這一過(guò)程，很可能得到能夠生成逼真人臉圖片的智能體（這些智能體生成的人臉圖片甚至?xí)袃A向上的差異），將這些“天才”智能體生成的圖片作為數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，即使是從未接觸這一問(wèn)題的智能體也可能很快“學(xué)習(xí)”人臉圖片的特征（我們認(rèn)為天才智能體生成的圖片中具有更多更明顯的表征特征），這個(gè)過(guò)程可以看作智能體間的學(xué)習(xí)。

人文學(xué)科的重要性

人工智能的發(fā)展已經(jīng)帶來(lái)了種種危機(jī)，而不管是禁止其發(fā)展還是對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，都不能徹底地解決問(wèn)題。人類(lèi)總是在不停嘗試，尋求其他可能性，這是無(wú)法禁止的，人性本身即是如此，人類(lèi)以自身為范本所締造的人工智能自然亦是如此。然而問(wèn)題在于，這諸多可能性本身之中即包含了許多不確定之因素，一旦開(kāi)啟即相當(dāng)于為人類(lèi)的未來(lái)埋下了定時(shí)炸彈。人類(lèi)不能夠總是一廂情愿地希冀人工智能會(huì)永遠(yuǎn)按照人類(lèi)的設(shè)想行動(dòng)，心存僥幸地認(rèn)為人工智能不會(huì)做出違背人類(lèi)利益之事。正如同人類(lèi)世界中總是會(huì)出現(xiàn)樂(lè)于唱反調(diào)的人一樣，人工智能也很可能如此，并且由于還存在諸多往往難以判斷好壞對(duì)錯(cuò)的情況，人工智能的行為變得更加難以考量。所以現(xiàn)在需要做的就不是想方設(shè)法阻止這一天的到來(lái)。

作為萬(wàn)物之靈的人類(lèi)存在的價(jià)值在哪里？生存還是毀滅，這是人類(lèi)長(zhǎng)久以來(lái)所思考的問(wèn)題。當(dāng)人工智能以超越人類(lèi)的智慧步步逼近時(shí)，探尋全人類(lèi)的未來(lái)之路刻不容緩?；艚鸬热苏摷罢軐W(xué)已死，那是完全從物理的角度來(lái)看待這個(gè)世界。但事實(shí)上，人類(lèi)擁有自由意志，能夠自我選擇、自我決定。人們要建立何種道德體系，希望世界向何種方向發(fā)展，不由物理學(xué)決定，恰恰需要在哲學(xué)上討論，人文學(xué)科在人工智能時(shí)代仍然至關(guān)重要。

AlphaGo的成績(jī)已經(jīng)證明，對(duì)確定目標(biāo)的問(wèn)題（有限游戲），機(jī)器一定會(huì)超越人類(lèi)。但是由于自我肯定需求的作用，人類(lèi)永遠(yuǎn)不會(huì)是單一的目標(biāo)，而是一定會(huì)探索、思考新的內(nèi)容。數(shù)學(xué)上看起來(lái)很小概率的事件中，人類(lèi)往往能有意外發(fā)現(xiàn)，增加了世界的多樣性。即便這些嘗試沒(méi)有導(dǎo)致成功，人類(lèi)也不太可能會(huì)陷入其中，而是轉(zhuǎn)而嘗試其他可能。不斷地嘗試與創(chuàng)新，豐富世界的多樣性，這就是人類(lèi)的終極價(jià)值所在。雖然在計(jì)算與記憶等層面，機(jī)器可以遠(yuǎn)超人類(lèi)，但是在對(duì)宇宙全局的意識(shí)層面，人類(lèi)完全有能力同機(jī)器一起進(jìn)化。

未來(lái)的超級(jí)智能正像一個(gè)智商很高的嬰兒，需要父母對(duì)其進(jìn)行道德、價(jià)值方面的引導(dǎo)，讓其找到一個(gè)正確的方式來(lái)理解、對(duì)待這個(gè)世界，我們應(yīng)當(dāng)跳出科技本身，從人文的角度先為機(jī)器立心。

（武漢大學(xué)蔡天琪、汪臨風(fēng)、洪成晨、張璟昀、張文蔚、汪愷對(duì)此文有貢獻(xiàn)）

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責(zé) 編∕鄭韶武endprint