智能與意識(shí)的認(rèn)識(shí)論科學(xué)原理:統(tǒng)一空間原理

談加林,李亞軍,孫曉嶺,鄒心之

(1.元系科技(深圳)有限公司,廣東 深圳 518052;2.深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué),廣東 深圳 518055)

一、完備認(rèn)識(shí)必由且必有間接映射之途

作為智能的最高形式的意識(shí),不僅現(xiàn)在依然是四大自然科學(xué)之謎中最后一個(gè)未解之謎,而且連“智能”這樣的基本概念,智能科學(xué)也還沒有給出令人滿意的界定。以最小單位意識(shí)現(xiàn)象[1-2]的發(fā)現(xiàn)為開端,關(guān)于智能的科學(xué)理論研究近些年才開始取得突破:確立了基本單位事物和基本單位認(rèn)識(shí)等概念基礎(chǔ),建立了關(guān)于認(rèn)識(shí)、知識(shí)和信息的統(tǒng)一模型,揭示了這些概念的本質(zhì)和相互關(guān)系[3],以及事物和世界所具有的整體性、非元性和不可計(jì)算性等[4]的實(shí)質(zhì),這都為進(jìn)一步構(gòu)建智能系統(tǒng)理論奠定了基礎(chǔ)。

(一)認(rèn)識(shí)、知識(shí)、信息的統(tǒng)一模型與概念

談加林等依據(jù)認(rèn)識(shí)與認(rèn)識(shí)的對(duì)象的關(guān)系,提出了認(rèn)識(shí)是相應(yīng)事物的映射的像,而映射就是知識(shí),以及信息是一定事物在一定空間里的投影等命題,并由此構(gòu)建了統(tǒng)一模型[3]:設(shè)y是世界萬(wàn)物的集合,t是其中的任意事物,s是與t存在直接的相互關(guān)系的所有事物中的任意事物,k(t,s,z)為集合論的一個(gè)表達(dá)式,且c不是k中的一個(gè)自由變?cè)?那么至多存在一個(gè)具有性質(zhì)k的c:

?t?s?z?c(z∈c?(z∈y∧k(t,s,z))),即c={z|z=k(t,s)},c是s對(duì)事物t的認(rèn)識(shí)。

(1)z為s對(duì)t的認(rèn)知,簡(jiǎn)稱認(rèn)知,z是c的一個(gè)態(tài),z也是s的一個(gè)態(tài);

(2)k為s關(guān)于t的知識(shí),簡(jiǎn)稱知識(shí)。

(二)存在的事物和存在的認(rèn)識(shí)的不可確知性

設(shè)作為認(rèn)識(shí)對(duì)象的任何事物為t,那么t是由事物的一定屬性來(lái)定義的,且具有唯一性和非元性[3],而真正的t是抽象的無(wú)法確知的[4],所以存在的對(duì)無(wú)法確知的事物t的認(rèn)識(shí)c本身也就無(wú)法確知[3],人們知道的只是獲得的認(rèn)識(shí)。

(三)存在的事物和存在的認(rèn)識(shí)可以用集合來(lái)表示

事物t是無(wú)法確知的,但t是由一定屬性f來(lái)定義的,所以事物t可以由具有相應(yīng)屬性的該事物的態(tài)x的集合{x|x=f(t1,t2,…,tn)}來(lái)表示,其中(t1,t2,…,tn)為t的成分等其他事物,即t={x|x=f(t1,t2,…,tn)}[4]。同樣,存在的對(duì)無(wú)法確知的事物t的認(rèn)識(shí)c本身也無(wú)法確知,獲得的是對(duì)事物t的態(tài)的認(rèn)識(shí)z,而且z也是s對(duì)t的認(rèn)識(shí)c的一個(gè)態(tài),用集合{z}來(lái)表示c,而z既與t相關(guān),也不能脫離s而存在。s是認(rèn)知的主體,其擁有的知識(shí)可以用映射k及其集合來(lái)表示[3]。主體和客體是所謂“事物-系統(tǒng)體系”[5]中兩個(gè)相互聯(lián)系的部分,認(rèn)識(shí)過(guò)程與認(rèn)識(shí)的對(duì)象和主體是一個(gè)不可分割的整體。一個(gè)系統(tǒng)對(duì)事物的認(rèn)識(shí)c就是該系統(tǒng)獲得的對(duì)事物的認(rèn)知z的集合{z},c={z|z=k(t,s)},它與該系統(tǒng)主體相關(guān),也與客體相關(guān);所有主體對(duì)該客體的認(rèn)識(shí)的集合{{z|z=k(t,s)}},是存在的對(duì)該客體的認(rèn)識(shí)c的近似,c={{z|z=k(t,s)}}=k(t),與t相關(guān),與具體是哪個(gè)主體s無(wú)關(guān)。

(四)對(duì)事物的完備認(rèn)識(shí)必由且必有間接映射之途

直接映射具有單一性、確定性、不可塑性、非通用性、非習(xí)得性和不完全性等特點(diǎn),僅具備直接映射能力的事物或系統(tǒng),所形成的對(duì)事物的認(rèn)識(shí)將僅是關(guān)于該事物有限部分的直接認(rèn)識(shí)的集合,而不包括基于各部分的認(rèn)識(shí)所形成的對(duì)事物的整體性認(rèn)識(shí)?；蛘哒f(shuō),所認(rèn)識(shí)的不可能是事物整體而只可能是該事物的各個(gè)部分,且只能是直接的、機(jī)械的各種物理響應(yīng)[3],而人們一般也不認(rèn)為這是智慧能力。萬(wàn)物皆有靈,但并非萬(wàn)物皆有智慧。任一事物自在,但任一事物又都是由與之相關(guān)的其他事物來(lái)定義的[4],對(duì)事物的認(rèn)識(shí)不是直接由相應(yīng)的所謂基本單位事物驅(qū)動(dòng)的直接映射的像,要正確認(rèn)識(shí)一個(gè)事物,至少需要認(rèn)識(shí)該事物的一個(gè)簡(jiǎn)單定義式[4]里的各個(gè)元素并予以整合,這是一種間接映射;同樣地,要認(rèn)識(shí)事物的各個(gè)元素,又要認(rèn)識(shí)各個(gè)元素定義集里更多的元素。對(duì)事物的本元抑或次元[3]的認(rèn)識(shí),都必須整合對(duì)作為其成分和屬性的其他事物的認(rèn)識(shí),即必須基于間接映射。要實(shí)現(xiàn)對(duì)任何由若干成分以及它們之間的關(guān)系來(lái)定義的該事物的較完備的認(rèn)識(shí),必由也必有相應(yīng)的間接映射途徑[3]。間接映射是智能的本質(zhì)特征。一事物具有間接映射能力以更完備地認(rèn)識(shí)事物,是該事物具有智能的標(biāo)志。

二、智能與意識(shí)的相關(guān)模型與概念

對(duì)任一事物的整體認(rèn)識(shí),可以以由清晰明確的簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)構(gòu)成的分析性認(rèn)識(shí)的形式存在,也可以以相互之間具有各種疊加態(tài)關(guān)系的所有基本單位認(rèn)識(shí)所構(gòu)成的整體性認(rèn)識(shí)的形式(基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)[3]的形式)存在。相應(yīng)于此,存在兩種方式的智能系統(tǒng)。

(一)一般智能系統(tǒng)模型

設(shè)w是事物的集合,即認(rèn)識(shí)的對(duì)象(原像)的集合,C為所有認(rèn)識(shí)(即像)的集合,s和ti是w中的任意事物,即s,ti∈w,其中i=1,2,…,n,n+1,…,n++,…,且ti為基本單位事物[4],根據(jù)分解原理和分解唯一性以及依據(jù)認(rèn)識(shí)的定義,至多存在一個(gè)具有性質(zhì)ki(ti,s,zi)的ci為對(duì)ti的基本單位認(rèn)識(shí)[3],其中ci不是ki中的一個(gè)自由變?cè)?如果將:

?t1… ?tn?tn+1… ?tn++寫為?ti;

?z1… ?zn?zn+1… ?zn++寫為?zi;

?c1… ?cn?cn+1… ?cn++寫為?ci;

那么有:?ti?s?zi?ci(zi∈ci)?(zi∈C∧ki(ti,s,zi)),記為ci={zi|zi=ki(ti,s)}。

設(shè)Cs為s具備的所有認(rèn)識(shí)的集合,Cs?C,Cs={ci|i=1,2,…,n,n+1,n+2,…,n++},其中{ci|i=1,2,…,n}為s對(duì)事物ti的直接認(rèn)識(shí),{ci|i=n+1,n+2,…,n++}為s對(duì)ti的間接認(rèn)識(shí),這里的間接認(rèn)識(shí)是整合了兩個(gè)或兩個(gè)以上的基本單位認(rèn)識(shí)所形成的認(rèn)識(shí),而事物ti由若干其他事物{tu|tu∈w,u=1,2,…,v} 以fi的關(guān)系構(gòu)成,fi為完形函數(shù)[5-7],是一個(gè)復(fù)雜函數(shù),設(shè)fi=hi*gi,即ti=fi(t1,…,tu, …,tv)=hi(gi(t1,…,tu,…,tv))。其中,gi(t1,…,tu,…,tv)的值在某個(gè)范圍內(nèi)時(shí)hi的值是事物ti為“真”,不在該范圍則為“假(┐ti)”,即gi為成分間的關(guān)系,hi為激發(fā)函數(shù),對(duì)事物的認(rèn)識(shí),就是對(duì)事物和事物的成分以及它們之間的關(guān)系的處理結(jié)果,所以有下面相應(yīng)的模型。

設(shè)2c是集合Cs={c1,c2,…,cn,cn+1,…,cn++}的冪集,有2n++個(gè)元素,給其中每一個(gè)元素一個(gè)編號(hào)j,分別為j=1,2,…,2n,2n+1,…,2n++,相應(yīng)于2c中的任意m元子集bj={cj1,cj2,…,cjl,…,cjm},即bj?2c,cjl?C,其中,l為各元素的編號(hào),l=1,2,…,m,存在q種m元關(guān)系rj={rjp(cj1,cj2,…,cjl,…,cjm)|p=1,2,…,q};令R={r1,r2,…,rj,…,r2n++},kjp(tjp,rjp,s,zjp)為集合論的一個(gè)表達(dá)式,kjp?{ki|i=1,2,…,n++,…,2n++},且cjp不是kjp中的一個(gè)自由變?cè)?那么至多存在一個(gè)具有性質(zhì)kjp的認(rèn)識(shí)cjp:

?tjp?rjp?s?zjp?cjp(zjp∈cjp?(zjp∈C∧kjp(tjp,rjp,s,zjp)));

cjp={zjp|zjp=kjp(rjp(cj1,cj2,…,cjl,…,cjm),s)}。

cjp為對(duì)相應(yīng)某事物tjp的間接認(rèn)識(shí),tjp為與cjp相應(yīng)的可能存在的事物,但不排除是空集合事物[4],{cjp}是s已經(jīng)具備的認(rèn)識(shí)或可以形成的潛在的認(rèn)識(shí)的集合。

所有ki的集合為K,{kjp}為K的子集,由C和K構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò),即為基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò),記為(C,K);S所具有的知識(shí)集為Ks,其擁有的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)為(Cs,Ks)。

如果把接收到的輸入當(dāng)作產(chǎn)生的直接認(rèn)識(shí)納入Cs中,相應(yīng)的映射納入Ks中,對(duì)于Cs中任意的ci,設(shè)其中ki=fi0fi1,那么智能系統(tǒng)產(chǎn)生認(rèn)識(shí)的一般模型為:

其中,ci∈Cs∈C,ki∈Ks∈K,任意的ci都為基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)整體(Cs,Ks)所定義,且基于網(wǎng)絡(luò)(Cs,Ks)而得到處理;fi0(.)的值為假時(shí),不產(chǎn)生輸出(靜默)或產(chǎn)生抑制性輸出(┐t);實(shí)際的系統(tǒng)里基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)包含各種子網(wǎng),子網(wǎng)間存在各種復(fù)雜的關(guān)系和較簡(jiǎn)單的并聯(lián)和串聯(lián)以及嵌套關(guān)系。

(二)相關(guān)概念界定

定義1:

(1)稱集合{c1,c2,…,cn,cn+1,…,cn++}為s具備的認(rèn)識(shí)集,也稱為s所具備的認(rèn)識(shí)空間,它反映了s所獲得認(rèn)識(shí)的狀況和水平。

(2){ci|i=1,2,…,n}為s所能獲得的直接認(rèn)識(shí)的集合,稱為s的直接認(rèn)識(shí)空間;任何確定的輸入,比如來(lái)自感受器陣列或傳感器陣列的輸入,都屬于直接認(rèn)識(shí)空間;任一認(rèn)識(shí)空間x里的認(rèn)識(shí),如果是事物在另外的認(rèn)識(shí)空間y上的投影再到x上的直接映射的像,那么其相對(duì)于x而言是直接認(rèn)識(shí),相對(duì)于認(rèn)識(shí)空間x×y而言則是間接認(rèn)識(shí),這是分布式云智能系統(tǒng)[5-8]原理的基礎(chǔ)。

(3){ci|i=n+1,n+2,…,n++}為s在直接認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的間接認(rèn)識(shí)的集合,稱為s的間接認(rèn)識(shí)空間;其中的元素不同時(shí)為空時(shí),意味著s具備一定的間接認(rèn)識(shí)能力,也就是對(duì)直接認(rèn)識(shí)進(jìn)行整合而形成對(duì)事物整體認(rèn)識(shí)的能力,即智力或智能,也可以稱該空間為s所具備的智慧空間或智力空間,否則不然。

(4){ci|i=n+1,n+2,…,n++}中的元素不同時(shí)為空時(shí),稱s擁有的間接認(rèn)識(shí)能力為智慧能力或智力。

(5)對(duì)于具有學(xué)習(xí)能力的s而言,{cn+++1,…,c2n++}是基于已形成的認(rèn)識(shí){c1,c2,…,cn,cn+1,…,cn++}而可能形成的潛在認(rèn)識(shí)的集合,稱為潛在認(rèn)識(shí)空間,這是創(chuàng)新以及靈感和直覺的基礎(chǔ);集合{c1,c2,…,cn,cn+1,…,cn++,…,c2n++}是s已具備的以及可能形成的認(rèn)識(shí)集,稱為潛在智力空間。它們隨著系統(tǒng)的學(xué)習(xí)而不斷擴(kuò)大。

(6)稱K={kj|j=1,2,…,2n,2n+1,…,2n++,kj={kjp|p=1,2,…,q}}為s所具備的和可能具備的知識(shí)集,也叫知識(shí)空間,它是隨系統(tǒng)的學(xué)習(xí)而不斷擴(kuò)大和復(fù)雜化的,也是創(chuàng)新以及靈感和直覺的基礎(chǔ)。

(7)系統(tǒng)s具有的直接認(rèn)識(shí)空間和間接認(rèn)識(shí)空間以及相應(yīng)形成的知識(shí)空間K構(gòu)成了智能系統(tǒng)的知識(shí)處理空間,記為(Cs,K),稱為系統(tǒng)s的知識(shí)處理空間,或信息處理空間。

(8)系統(tǒng)因擁有(Cs,K)而具有處理事物關(guān)系進(jìn)而認(rèn)識(shí)事物的能力,稱為系統(tǒng)具有相應(yīng)的基本理解力,簡(jiǎn)稱為理解力。

(9)稱所有事物的集合w={ti|i=1,2,…,n,n+1,…,n++,…}為事物空間。

(10)稱事物空間w和認(rèn)識(shí)空間Cs以及知識(shí)空間K構(gòu)成的空間w×Cs×K為統(tǒng)一空間,或認(rèn)識(shí)論空間,它包含了所有的事物和認(rèn)識(shí),以及所有事物之間、認(rèn)識(shí)之間、事物與認(rèn)識(shí)之間的所有關(guān)系,即任意事物與其他事物和相應(yīng)認(rèn)識(shí)的關(guān)系,其中:

K:w×Cs→w×Cs

(11)對(duì)于任意的ti=fi(t1,…,tu,…,tv),記{tu|u=1,2,…,v}為U,U∈w,稱映射U=fi-1(ti)或fi-1:ti→U為ti以方法fi在事物空間w或它的一定子空間U上的投影,記為(ti,U,fi);稱事物ti以一定方法fi在任意事物空間w或它的一定子空間{tu|tu∈w,u=1,2,…,v} 上的映射的像,為該事物以該方法在該空間上的投影的影像,簡(jiǎn)稱影像或像;該空間U可以是事物空間,也可以是認(rèn)識(shí)空間,或是它們的子空間;也就是說(shuō),與一事物存在一定關(guān)系fi的所有其他事物{tu|tu∈w,u=1,2,…,v}以及相應(yīng)的關(guān)系fi,定義了該事物以該方法在由所有這些相關(guān)事物以及相應(yīng)關(guān)系構(gòu)成的相應(yīng)空間或子空間里的投影;完整的投影影像概念包括fi,是fi定義了該事物在該空間里的投影與影像,即影像包括數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系;系統(tǒng)獲得并依據(jù)fi才能真正獲知該影像及其意義。

(12)稱形成投影的空間U為投影空間,它是統(tǒng)一空間的子空間;fi為事物在該空間的完形函數(shù),稱fi-1:ti→U為投影效果函數(shù),簡(jiǎn)稱為投影函數(shù)。

(13)任意事物ti以具有一定效果的方法fi-1在一定投影空間U里的投影影像,稱為該事物以該方法在該空間里存在的或產(chǎn)生的信息,記為集合:inf(ti),inf(ti)=(ti,U,fi),表示事物ti和fi決定了該事物ti在該集合構(gòu)成的空間U里各元素的值;任意一事物ti以任意方法在任意投影空間里的投影影像,稱為該事物的信息,記為Inf(ti),Inf(ti)={inf(ti)}={(ti,U,fi)}=(ti,W,F),其中的F為fi的集合,即該事物在事物空間里的投影影像稱為該事物的信息;信息為相應(yīng)事物到一定空間的映射F-1:ti→W的像,逆映射F:W→ti即為信息處理函數(shù),F∈K;這里的信息是一個(gè)集合論意義上的概念。

(14)具備{c1,c2,…,cn,cn+1,…,cn++}以及其中各元素之間的映射關(guān)系K的物理系統(tǒng),即具備一定的知識(shí)空間K、可以實(shí)現(xiàn)一定的認(rèn)識(shí)之間的映射,而可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)知識(shí)處理的物理系統(tǒng)(Cs,K),稱為智能系統(tǒng);電子計(jì)算機(jī)里的程序承載的是知識(shí)(映射關(guān)系),處理器進(jìn)行的運(yùn)算是相應(yīng)映射的實(shí)現(xiàn);人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由所有神經(jīng)元構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)空間映射相應(yīng)的認(rèn)識(shí)空間和知識(shí)空間,即以若干神經(jīng)元以及它們之間的各種復(fù)雜關(guān)系來(lái)映射各種認(rèn)識(shí)和相應(yīng)的知識(shí),并以所謂坍縮的方式實(shí)現(xiàn)從一定事物到相應(yīng)認(rèn)識(shí)的映射[5-6]。

(15)籍以獲得對(duì)一定事物的基本單位認(rèn)識(shí)的單元稱為基本單位知識(shí)處理單元[3][5-6]或認(rèn)知單元,也就是意原[1-2],抽象的該單元記為b;在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里,基本單位知識(shí)處理單元由一個(gè)神經(jīng)元或一個(gè)神經(jīng)子網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn),在馮·諾依曼電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里,基本單位知識(shí)處理單元由在處理器里運(yùn)行的一個(gè)語(yǔ)句或是一組語(yǔ)句或程序來(lái)實(shí)現(xiàn);非馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與此相似;基本單位知識(shí)處理單元是構(gòu)成智能系統(tǒng)的基本單位;基本單位知識(shí)處理單元構(gòu)成的具體的網(wǎng)絡(luò),承載著基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò),基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是其在知識(shí)意義上的抽象。

(16)一定物理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一定知識(shí)處理的基本單元,稱為物理單元,記為e。但物理單元不一定直接就是基本單位知識(shí)處理單元,在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里它是神經(jīng)元,在馮·諾依曼機(jī)里,它是“處理器+物理代碼或物理符號(hào)”(在處理器和存儲(chǔ)器里的物理代碼或符號(hào)),b是e的抽象;所有抽象的b集合或具體實(shí)現(xiàn)b的e的集合稱為知識(shí)處理的物理空間,相應(yīng)記為B或E;承載(映射)有認(rèn)識(shí)空間Cs以及知識(shí)空間K的處理空間B或E,和外界事物空間w一起所構(gòu)成的空間w(×Cs)×B(或E)即為系統(tǒng)的統(tǒng)一空間;以Cs為結(jié)點(diǎn)的集合,以K為結(jié)點(diǎn)間的關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)即為基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò),記為(Cs,K)。

(17)如果Cs和K及R是以清楚明確的形式(規(guī)則)存在的,即是分析性的,那么這樣的知識(shí)存在形式可稱為分析性形式,以此形式為基礎(chǔ)的方法可稱為分析性方法;以這樣的知識(shí)集為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算的系統(tǒng),可稱為分析性知識(shí)處理系統(tǒng),簡(jiǎn)稱為分析性系統(tǒng);圖靈系統(tǒng)、形式化系統(tǒng)或符號(hào)系統(tǒng)就是分析性系統(tǒng)。

(18)如果系統(tǒng)里K及R不是以一個(gè)個(gè)清楚明確且規(guī)則的形式存在的,而是整體地以疊加了相應(yīng)全義的所有元義[3]為結(jié)點(diǎn)、以結(jié)點(diǎn)間的疊加態(tài)關(guān)系為關(guān)系構(gòu)成的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)這種疊加態(tài)整體的形式存在的,或者相應(yīng)的所有認(rèn)知單元以及它們之間存在的各種關(guān)系是以疊加態(tài)整體的形式存在的,那么知識(shí)的這種存在形式可稱為整體性形式,采用這種形式的方法則稱為整體性方法;相應(yīng)的系統(tǒng)稱為整體性智能系統(tǒng),簡(jiǎn)稱整體性系統(tǒng);在具體的整體性系統(tǒng)中由有限的若干物理單元構(gòu)成的整體,疊加了其所映射的近乎無(wú)限的各種認(rèn)識(shí)和認(rèn)識(shí)之間的關(guān)系(知識(shí));整體性系統(tǒng)里知識(shí)的處理不是依據(jù)清晰明確的一個(gè)個(gè)具體的規(guī)則(知識(shí))通過(guò)計(jì)算(一系列的間接映射)來(lái)獲得對(duì)事物的認(rèn)識(shí)的,而是由系統(tǒng)里所有單元的整體性活動(dòng)實(shí)現(xiàn)知識(shí)疊加態(tài)到某一確定態(tài)的坍縮,以獲得對(duì)事物確定的認(rèn)識(shí)的,K的存在和K的坍縮過(guò)程都是整體性的;所謂基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[3][5-8]、生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和目前的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是這樣的系統(tǒng);對(duì)整體性系統(tǒng)里有限的物理單元的處理,可以看作是計(jì)算或以計(jì)算的方式模擬,但對(duì)有限的物理單元的計(jì)算,導(dǎo)致的是其上映射的處于疊加態(tài)的整體性知識(shí)坍縮,就整體性系統(tǒng)知識(shí)處理的本質(zhì)而言,它仍然是坍縮而不是計(jì)算。

(19)如果整體性系統(tǒng)借助一定的整體激活機(jī)制或覺醒機(jī)制A而使得系統(tǒng)的眾多單元或所有單元B都同時(shí)處于激活狀態(tài)(或覺知的準(zhǔn)激活狀態(tài)),即覺醒狀態(tài),構(gòu)成整體處于活動(dòng)狀態(tài)的認(rèn)識(shí)空間,記為Cc,以及相應(yīng)知識(shí)空間Kc:Cc→Cc,空間(Cc,Kc)可稱為意識(shí)空間,即內(nèi)心小宇宙[3][5-8],(其中,Cc∈Cs∈C,Kc∈Ks∈K),也就是整個(gè)基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)(Cs,Ks)都處于激活狀態(tài),使得對(duì)任何事物的相關(guān)認(rèn)識(shí)都處于這一被激活的認(rèn)識(shí)空間里,構(gòu)成對(duì)事物t的處于激活狀態(tài)的整體性意識(shí),記為(Ct,Kt),形成由相關(guān)認(rèn)識(shí)支持的對(duì)事物的理解,實(shí)現(xiàn)意識(shí)活動(dòng)對(duì)相應(yīng)事物的定向,且在此基礎(chǔ)上借助一定的串行活動(dòng)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)有目的、有計(jì)劃、有順序的活動(dòng),那么,這樣因具備基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)整體性激活機(jī)制(覺醒機(jī)制)和串行活動(dòng)機(jī)制SM[5-8]而既具有整體性認(rèn)知能力又可以進(jìn)行分析性活動(dòng)的系統(tǒng),稱為意識(shí)系統(tǒng);意識(shí)系統(tǒng)具有自主、自治、自立的能力特征;稍高級(jí)一些的生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是這樣的系統(tǒng);盡管目前人類意識(shí)系統(tǒng)處于最高水平,但包括昆蟲在內(nèi)的許多低等動(dòng)物已經(jīng)具有了意識(shí)系統(tǒng)的這些基本性質(zhì);人工意識(shí)系統(tǒng)的水平因其可以擁有更為卓越的獲取外界信息的能力或擁有更復(fù)雜的內(nèi)部知識(shí)空間,而可以局部地或整體地超過(guò)人類意識(shí)系統(tǒng)水平;意識(shí)系統(tǒng)的抽象模型為:

設(shè)(Ca,Ka)為某個(gè)時(shí)刻對(duì)a整體的意識(shí),{(Ca,Ka)}為串行的對(duì)一系列不同事物a的意識(shí),實(shí)現(xiàn)圖靈計(jì)算活動(dòng),c1、cn為直接認(rèn)識(shí)(意味著外部輸入的影響),ca-2、ca-1等為上下文,s稱為意識(shí)系統(tǒng)((Cs,Ks),A,SM),參見《意識(shí)的原理:系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)》一文[8]。

(20)在同時(shí)處于一定的活動(dòng)狀態(tài)的認(rèn)識(shí)空間里,以對(duì)一定事物的基本單位認(rèn)識(shí)為中心、包含有對(duì)眾多其他相關(guān)事物的基本單位認(rèn)識(shí)的整體性認(rèn)識(shí),稱為對(duì)該事物的意識(shí),可記為(Ca,Cs,Ks),是指意識(shí)中它們有關(guān)系為Ca=Ks(Cs),簡(jiǎn)化為(Ca,Ka)。

(21)系統(tǒng)不斷地轉(zhuǎn)換意識(shí)中心的整體性活動(dòng),稱為系統(tǒng)的意識(shí)活動(dòng)。

(22)一系統(tǒng)所具有的對(duì)事物的整體性認(rèn)知的狀態(tài)可稱為意識(shí)狀態(tài),包括意識(shí)的范圍、清晰程度、定向能力等;意識(shí)的整體性與分析性相結(jié)合的原理是產(chǎn)生潛意識(shí)和下意識(shí)現(xiàn)象的基礎(chǔ)。

(23)系統(tǒng)外事物空間w和系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)空間Cs構(gòu)成的空間,即系統(tǒng)外所有事物的相互作用空間w和系統(tǒng)內(nèi)所有處理單元構(gòu)成的空間E,是實(shí)現(xiàn)對(duì)事物認(rèn)知的統(tǒng)一空間,記為W,其中W?w,且W?C?Cs,W=w×Cs,稱w×Cs為抽象系統(tǒng)的統(tǒng)一空間;記E到Cs的映射為Ψ:E→Cs,稱w×Cs×E為具體系統(tǒng)的統(tǒng)一空間,即W=w×Cs×E;其中Cs和E若得以擴(kuò)充擴(kuò)展,或K和Ψ得以豐富和復(fù)雜化,那么系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)能力將可能隨之得到增強(qiáng)與提高或其他改變;系統(tǒng)完整的認(rèn)識(shí)事物的過(guò)程,包括獲取事物在一定空間里的投影影像,即一定方法下從該事物到該空間的映射的像,也就是產(chǎn)生和采集事物的信息和獲得該投影影像到認(rèn)識(shí)空間的映射的像,即處理事物的信息,形成對(duì)事物的認(rèn)識(shí)的兩大階段;無(wú)論是獲取事物在一定物理空間上的投影影像(信息),還是在一定認(rèn)識(shí)空間上的投影影像(認(rèn)識(shí)),都是獲取該事物以某一定方式在一定空間上的映射(投影)的像;獲得的對(duì)事物的一定認(rèn)識(shí),是事物在一定認(rèn)識(shí)空間上的投影影像,是認(rèn)識(shí)形式的信息,而外部輸入的信息是系統(tǒng)外其他事物獲得的認(rèn)識(shí)(映射的像),即采集信息和處理信息都是獲取事物在一定空間里的映射的像,這些映射是從統(tǒng)一空間到統(tǒng)一空間的自映射;認(rèn)識(shí)事物和世界,實(shí)現(xiàn)智能活動(dòng),都是基于統(tǒng)一空間里的自映射來(lái)采集信息和處理信息的;統(tǒng)一空間是封閉的、完備的;這一原理稱為統(tǒng)一空間自映射原理,簡(jiǎn)稱為統(tǒng)一空間原理;統(tǒng)一空間原理表明,天人合一才可能構(gòu)成完備的智能系統(tǒng)。

(三)間接映射能力是智能與非智能的分水嶺

一切物體都具有一定的直接映射的能力,但純粹的直接映射具有單一性和局限性及機(jī)械性,不具有完備處理和靈活處理事物信息的特點(diǎn),一般被看作是非智能物質(zhì)的相互作用。而在多方面直接映射基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步整合的間接的復(fù)合映射,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)事物的更全面、更靈活的處理,產(chǎn)生更全面和更深刻的認(rèn)識(shí),要對(duì)任意事物形成任何較完備的認(rèn)識(shí)必由且必有相應(yīng)的間接映射途徑[3]。任何具有這種可以整合事物的多方面復(fù)雜關(guān)系的間接映射能力的事物或系統(tǒng),特別是擁有專門實(shí)現(xiàn)信息處理的間接映射子系統(tǒng)的系統(tǒng),都可被認(rèn)為是具有一定智能的系統(tǒng)。是否擁有間接映射能力,是智能與非智能的分水嶺。萬(wàn)物皆有靈(直接映射能力),但并非萬(wàn)物皆有智慧(間接映射能力)。

(四)理解力

理解力是指系統(tǒng)具有的基于對(duì)事物各方面關(guān)系的把握而認(rèn)識(shí)事物的能力。

定義2:(1)系統(tǒng)s可以獲得對(duì)于世界w里由若干其他事物{tu|tu∈w,u=1,2,…,v}以關(guān)系fi構(gòu)成的事物ti的相應(yīng)的認(rèn)識(shí)ci,ci=fi(t1,…,tu,…,tv),那么此可稱為系統(tǒng)s對(duì)ti和{tu|tu∈w,u=1,2,…,v}的關(guān)系具有理解力;(2)如果是在直接映射的基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成綜合的間接認(rèn)識(shí)能力,即ci=fi(c1,…,cu,…,cv),那么可稱系統(tǒng)s具有綜合性理解力;(3)意識(shí)系統(tǒng)的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)整體處于激活的狀態(tài),事物和事物之間的關(guān)系完整地呈現(xiàn)在意識(shí)中,并且基于串行活動(dòng)機(jī)制可以分析性地把握事物和事物之間的關(guān)系,這種能力可稱為意識(shí)(意義上)的理解力;(4)如果不是意識(shí)的理解力和綜合性理解力,就稱其為基本理解力。

系統(tǒng)具有什么樣的映射能力,系統(tǒng)就具有什么樣的理解力。系統(tǒng)具備的認(rèn)識(shí)的集合Cs和知識(shí)的集合Ks越大,理解力就越強(qiáng)。人們常常所說(shuō)的理解力,是指意識(shí)的理解力,它是意識(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)圖靈活動(dòng)的基礎(chǔ)。

三、分析性映射方式與整體性映射方式及相應(yīng)系統(tǒng)

上面模型里對(duì)事物的認(rèn)識(shí)和認(rèn)識(shí)之間的關(guān)系(即映射或知識(shí))可以有兩種存在方式:清晰明確的是分析性方式,非清晰明確的是整體性方式[5-6]。分析性網(wǎng)絡(luò)不是整體性方式。

定理1:所有映射及其組織與實(shí)現(xiàn),只存在分析性方式和整體性方式兩種形式。這一定理稱為智能形式定理。

顯然,相應(yīng)于產(chǎn)生智能的兩種不同的基本方式,存在兩大基本類別的智能系統(tǒng):分析性系統(tǒng)和整體性系統(tǒng)。任何形式化系統(tǒng)本質(zhì)上都是分析性系統(tǒng),而基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本質(zhì)上都是整體性系統(tǒng)。

(一)分析性間接映射方式和相應(yīng)系統(tǒng)及其不完備性

1.分析性間接映射方式及系統(tǒng)

定義3:根據(jù)間接認(rèn)識(shí)的定義[3],設(shè)存在事物(或它在某個(gè)空間的投影的影像)t,且t=Φt(t1,t2,…,ti,…,tm),ti(其中,i=1,2,…,m)是t的原像的構(gòu)成成分,可稱為事物t的原像的像素,那么對(duì)事物t的認(rèn)識(shí)的過(guò)程,可以寫成下式:

c=kn(kn-1‘(kn-2‘(…(kj‘(…(k1‘(t1,t2,…,ti,…,tm)))))))

其中,kj為第j重復(fù)合映射,j=1,2,…,m,c為事物t的像,設(shè)ci為ti的映射的像,ci=ki(ti),作為間接映射的像:c=kn(kn-1(kn-2(…(kj(…(k1(c1,c2,…,ci,…,cm)))))))。n重間接復(fù)合映射中的每一重映射分別復(fù)合處理了t1,t2,…,ti,…,tm中的某些部分的信息。

(1)如果任何關(guān)于事物的單一認(rèn)識(shí)c和ci都是清晰明確的,稱為分析性認(rèn)識(shí),相應(yīng)清晰明確的知識(shí)kn和ki或kj,則稱為分析性知識(shí)。

(2)由全部分析性認(rèn)識(shí)c與ci以及相應(yīng)的分析性知識(shí)(或映射)ki和kj構(gòu)成的關(guān)于事物t的認(rèn)識(shí)的整體{c,ci|i=1,2,…,n}和知識(shí)的整體{Ki×Kj|Ki={ki},Kj={kj},i=1,2,…,m,j=1,2,…,n},可稱為分析性整體。

(3)這樣構(gòu)成的映射系統(tǒng),稱為分析性間接映射系統(tǒng),簡(jiǎn)稱為分析性系統(tǒng)。

任何形式化系統(tǒng)都是分析性系統(tǒng)。

2.分析性間接映射系統(tǒng)的特征

分析性方式和分析性系統(tǒng)里的認(rèn)識(shí)和映射都是清楚明確的,而且必須是有限的(圖靈條件)。分析性方法及系統(tǒng)具有如下特征:

(1)分析性:關(guān)于事物的全部知識(shí),是由一個(gè)個(gè)單一的認(rèn)識(shí)和相應(yīng)知識(shí)構(gòu)成的和存在的。采用分析性方法的系統(tǒng),其認(rèn)識(shí)事物的整體過(guò)程是分時(shí)且分析性地實(shí)現(xiàn)的。

(2)確定性和有限性:分析性系統(tǒng)里的任何知識(shí)都是清晰明確且有限的。

(3)加和性:全部一個(gè)個(gè)分析性且確定的認(rèn)識(shí)和知識(shí)相互關(guān)聯(lián)地構(gòu)成一個(gè)加和性整體。

(4)計(jì)算的方式:分析性方法及系統(tǒng)采用逐一映射的計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)全部的映射以獲得最終的認(rèn)識(shí)。

(5)不完備性:對(duì)一個(gè)統(tǒng)一整體的世界和事物而言,任何分解和分析性方法以及任何分析性認(rèn)識(shí)和知識(shí),都是不完備的(分析性方法不完備性定理[3-4])。哥德爾證明,無(wú)矛盾自洽的一階形式化系統(tǒng)中總會(huì)存在一個(gè)其自身既不能證真也不能證偽的陳述。波蘭邏輯學(xué)家、語(yǔ)言學(xué)家、哲學(xué)家塔斯基(Alfred Tarski)(1933)在《形式化語(yǔ)言中的真理概念》中提出了不可給出定義定理的證明,表明任何分析性編碼系統(tǒng)(語(yǔ)言)都不足以提供和表達(dá)其本身所有的編碼(認(rèn)識(shí)和知識(shí)的存在與表示方式)的語(yǔ)義,盡管另外具有原始概念、公理及規(guī)則的“元語(yǔ)言”可表達(dá)此語(yǔ)言的語(yǔ)義,但分析性“元語(yǔ)言”又必須以更高階的元語(yǔ)言(元語(yǔ)言的元語(yǔ)言)來(lái)定義它的真謂詞,而且這樣的定義方式是永無(wú)止盡的。如果令L為一階分析性語(yǔ)言的編碼,令N為L(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu),(L,N)表示該“一階分析性語(yǔ)言”。L中的每個(gè)句子x都有各自的哥德爾數(shù)g(x)。令T為L(zhǎng)中基于N為真的句子的集合,而T*為T中的句子的哥德爾數(shù)的集合。那么,一階分析性句子可定義T*嗎?塔斯基不可定義定理表明:沒有任何L中基于N為真的式子定義出T*,即沒有任何L中基于N為真的式子使得對(duì)任何L中的式子A,有g(shù)(A)為真當(dāng)且僅當(dāng)A為真,即不可透過(guò)任何形式的分析性語(yǔ)言本身的表達(dá)能力界定這種形式中的真理概念。L不可界定外延為T的基于N為真的式子,但仍可透過(guò)表達(dá)能力超越L的元語(yǔ)言來(lái)達(dá)到這一點(diǎn),只是元語(yǔ)言又必須以更高階的元語(yǔ)言來(lái)定義,且這樣的定義將是永無(wú)止盡的。①不可定義性意味著世上沒有任何分析性知識(shí)存在與表示方式足以表達(dá)它本身的語(yǔ)義。這個(gè)定理可被推廣成適用于任何足夠強(qiáng)的分析性系統(tǒng)。任何尋找一種統(tǒng)領(lǐng)一切的分析性知識(shí)的存在與表示形式的企圖都是不會(huì)有結(jié)果的,也是無(wú)意義的。不可定義性理論(theory of undefinability)是模型論中關(guān)于形式語(yǔ)言表達(dá)能力的一種理論。②相反,萬(wàn)能逼近定理[9-10]表明基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等其自身具有整體性表示與整體性處理方式的系統(tǒng)可以是萬(wàn)能(完備)的。

(6)與整體性系統(tǒng)相結(jié)合才能形成完備的系統(tǒng)。

3.分析性方法和分析性系統(tǒng)的還原論哲學(xué)基礎(chǔ)

定義4:事物整體可以分解為不同的部分,而且可以由全部的部分構(gòu)成該事物整體,這樣的思想可稱為還原論思想;這樣的方法可稱為還原論方法;它們統(tǒng)稱為還原論。

分析性方法本質(zhì)上是還原論的。還原論成立的前提是:復(fù)雜的事物可以還原為簡(jiǎn)單的事物,復(fù)雜事物是由全部簡(jiǎn)單事物構(gòu)成的,即世界完全是加和性的。世界的分解和分析性方法不完備性定理表明:

定理2:還原論因世界的整體性和分析性方法的不完備性而不成立。此可稱為還原論不完備性定理。

事物和世界不統(tǒng)一于單一的力或單一性質(zhì)的基本粒子,事物基于各種基本系統(tǒng)[4]以及它們的相互關(guān)系而統(tǒng)一于世界整體。

(二)整體性間接映射方式和整體性系統(tǒng)及其完備性

1.整體性間接映射系統(tǒng)的性質(zhì)

所謂整體性是指整體就是整體,整體具有不可分析性(分解不完全性[3-4])。當(dāng)分析性地來(lái)看時(shí),整體具有疊加性:整體由它的所有部分以各種關(guān)系來(lái)構(gòu)成,且其中的任何部分(或關(guān)系)都可能與其他事物整體的某些部分(或關(guān)系)相互疊加在一起,整體無(wú)法完全分解為有限的確定的部分,整體里的各種疊加態(tài)[4-6]因而也是不能完備描述的無(wú)限多函數(shù)的疊加。

整體性知識(shí)系統(tǒng)存在以各基本單位認(rèn)識(shí)為結(jié)點(diǎn),依據(jù)所有基本單位認(rèn)識(shí)之間的關(guān)系連接構(gòu)成的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò),作為基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)上結(jié)點(diǎn)的任何一個(gè)基本單位認(rèn)識(shí),都是由眾多的其他基本單位認(rèn)識(shí)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)整體來(lái)定義的(具有疊加義[3]),疊加性決定了整體性知識(shí)天然具有冗余性[4]?；締挝恢R(shí)網(wǎng)絡(luò)整體實(shí)現(xiàn)知識(shí)的表示和處理。離開整體,任何一個(gè)單元都將失去意義,或意義不完整、不準(zhǔn)確,即映射的整體并不是由一個(gè)個(gè)清晰明確的、局部的映射構(gòu)成的,也不是以一個(gè)個(gè)清晰明確的映射的實(shí)現(xiàn)方式來(lái)最終實(shí)現(xiàn)完整映射的。網(wǎng)絡(luò)整體具備的各種映射關(guān)系以疊加態(tài)的形式蘊(yùn)含在整體之中,以疊加態(tài)坍縮的方式實(shí)現(xiàn)整體的映射。坍縮方式并不具有計(jì)算的實(shí)質(zhì),盡管坍縮的結(jié)果相當(dāng)于計(jì)算的結(jié)果,且如果能找到相應(yīng)算法的話,可以通過(guò)計(jì)算來(lái)模擬坍縮。對(duì)確定的事物產(chǎn)生確定的認(rèn)識(shí),是基于疊加態(tài)知識(shí)坍縮的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的,即確定的信息的輸入,觸發(fā)疊加態(tài)知識(shí)整體坍縮到相應(yīng)確定的態(tài),產(chǎn)生對(duì)相應(yīng)事物的確定的認(rèn)識(shí)。

存在的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的基本單位事物網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)。基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是最符合世界本質(zhì)的知識(shí)的存在與表示形式,是整體性系統(tǒng)中存在的知識(shí)的抽象形式。所有實(shí)際的整體性系統(tǒng)都是它的具體實(shí)現(xiàn)(另文討論)。

分析性整體是由全部清晰明確的部分構(gòu)成的加和性整體,其每一個(gè)部分都有其自身清晰明確的意義,各部分相對(duì)獨(dú)立地存在且可以相對(duì)獨(dú)立地發(fā)揮作用,但即使具有網(wǎng)絡(luò)的形式也不能完全反映整體性系統(tǒng)。整體性整體大于部分的和,任何從基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)整體中分析出的全部清晰明確的映射的和小于該整體。

2.整體性間接映射系統(tǒng)的完備性

完備性是系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意事物的處理的前提,也是系統(tǒng)可以通過(guò)自學(xué)習(xí)以建立相應(yīng)知識(shí)系統(tǒng)的前提。萬(wàn)能逼近定理(universal approximation theorem)表明[9-10],存在可以以任意想要的精度逼近任意事物和事物之間的任意關(guān)系的整體性方法,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意復(fù)雜事物的處理。由此,由分析性方法的不完備性可知,唯有整體性系統(tǒng)才可能是相對(duì)完備的。

定理3:滿足萬(wàn)能逼近相應(yīng)條件而具備萬(wàn)能逼近能力的整體性系統(tǒng)是萬(wàn)能完備的,此可稱為整體性系統(tǒng)完備性定理。

不能滿足萬(wàn)能逼近定理所描述的條件的整體性系統(tǒng),仍然是不完備的。比如Minsky和Papert證明感知機(jī)不能處理異或問(wèn)題[11]。

3.唯分析性途徑定理

獲取關(guān)于世界的知識(shí),只有系統(tǒng)外部和內(nèi)部?jī)煞N途徑。其中,系統(tǒng)外部途徑也只有兩種:一是事物自身有關(guān)于其自身的知識(shí)可供拷貝,即世界自身(內(nèi)部)帶有可供拷貝的關(guān)于其自身的現(xiàn)成的知識(shí);二是由世界之外的力量提供。因?yàn)椴淮嬖谑澜缰獾牧α?無(wú)神定理[4])可以給系統(tǒng)提供關(guān)于世界的知識(shí),又因?yàn)槭挛锞哂蟹窃訹3],無(wú)法直接從世界或事物自身整體地獲取相應(yīng)的認(rèn)識(shí)和知識(shí)。規(guī)模有限性也決定了系統(tǒng)對(duì)事物和事物整體的認(rèn)識(shí),只能采用對(duì)各個(gè)事物和事物整體的各個(gè)部分及其各種關(guān)系逐一認(rèn)識(shí)的分析性方式來(lái)實(shí)現(xiàn),以此逐步來(lái)形成關(guān)于事物和世界的相應(yīng)知識(shí),包括整體性知識(shí)。盡管逐一認(rèn)識(shí)事物的各個(gè)部分和各種關(guān)系的方法是不完備的,整體性系統(tǒng)要形成關(guān)于事物的知識(shí),分析性方法途徑仍然是唯一的途徑。

定理4:以分析性方式來(lái)形成關(guān)于事物的知識(shí),是獲取第一份關(guān)于事物和世界的知識(shí)的唯一途徑,此可稱為唯分析性途徑定理。

四、意識(shí)系統(tǒng)是可自行認(rèn)識(shí)世界的系統(tǒng)的唯一形式

(一)唯有自主、自立、自治的系統(tǒng)才可以自行構(gòu)建起關(guān)于世界的知識(shí)體系

如前所述,唯有依靠完備的整體性系統(tǒng),且是唯一地以分析性方法途徑去形成或產(chǎn)生關(guān)于世界或事物的第一份知識(shí)。又因?yàn)槭澜绮淮嬖谑澜缰獾牧α?無(wú)神定理[4]),世界不自帶說(shuō)明書(非元性定理[3]),不存在先于第一個(gè)智能系統(tǒng)而存在的關(guān)于事物的知識(shí)可供智能系統(tǒng)拷貝和學(xué)習(xí),因此,這一系統(tǒng)必須是具有自學(xué)習(xí)能力的、相對(duì)完備的且具有自主、自立、自治能力的整體性系統(tǒng)。

定義5:設(shè)系統(tǒng)的所有能力的集合為A,完成一定的活動(dòng)di所需要的全部能力的集合為ai,那么:(1)如果ai?A,則可稱di為系統(tǒng)可以完備自主、自立、自治的活動(dòng)。(2)系統(tǒng)的所有自主、自立、自治活動(dòng)能力的集合{ai|i=1,2,…,n}決定了系統(tǒng)具備的自主、自立、自治活動(dòng)的總的范圍{di|i=1,2,…,n},可稱集合{di|i=1,2,…,n,ai?A}為系統(tǒng)自主、自立、自治活動(dòng)總域。(3)如果{ai}或{di}不為空集且其中的元素不為空集,那么可稱系統(tǒng)是{ai}或{di}上的自主、自立、自治系統(tǒng)。

所謂自主,是指系統(tǒng)不需要其他力量去支配和指導(dǎo)自身的活動(dòng),包括決策與學(xué)習(xí)等。具體而言,系統(tǒng)必須可以自行確定目的、明確程序、制定計(jì)劃、執(zhí)行計(jì)劃、分配資源、協(xié)調(diào)活動(dòng)、檢查結(jié)果等,其活動(dòng)具有目的性、主動(dòng)性、計(jì)劃性、程序性和持續(xù)性等特征。

所謂自立,是指系統(tǒng)可以完全自學(xué)習(xí)和自我完善。系統(tǒng)不能通過(guò)拷貝等方式而必須在認(rèn)識(shí)事物的過(guò)程中通過(guò)自學(xué)習(xí)來(lái)獲取知識(shí)。分析性系統(tǒng)因?yàn)樽陨淼牟煌陚?不具有完備學(xué)習(xí)能力,能實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)的必然是可以自行形成相應(yīng)知識(shí)的整體性系統(tǒng)。

所謂自治,是指系統(tǒng)完全依靠自身來(lái)維持其生存以及自我維護(hù)和完善,且可以改善其生存和工作的環(huán)境。

(二)唯基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)定理

只有整體性系統(tǒng)可以是相對(duì)完備的,而整體性知識(shí)系統(tǒng)的構(gòu)建又唯有分析性方法這一途徑。因?yàn)橐苑治鲂苑椒ㄍㄟ^(guò)分析性途徑建立起來(lái)的關(guān)于事物的整體性知識(shí),必然是以一個(gè)個(gè)的關(guān)于事物的基本單位認(rèn)識(shí)為結(jié)點(diǎn),以它們之間的關(guān)系為連接而組織起來(lái)的網(wǎng)絡(luò),即基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò),所以有:

定理5:基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是整體性系統(tǒng)知識(shí)存在的唯一形式,這可稱為唯基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)定理。

由此可得整體性系統(tǒng)的以下定義:

定義6:任何以具有知識(shí)的疊加態(tài)和知識(shí)整體性等特征的整體性知識(shí)為知識(shí)的存在方式的系統(tǒng),稱為整體性系統(tǒng)。

由唯基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)定理可知,基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是整體性知識(shí)存在的唯一形式,所以,實(shí)際的整體性系統(tǒng)是以基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)為知識(shí)的存在形式并基于基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行知識(shí)處理的系統(tǒng)。

(三)串行活動(dòng)機(jī)制是整體性系統(tǒng)進(jìn)行分析性活動(dòng)的必要機(jī)制

世界是由各種各樣的事物構(gòu)成的整體[4],不僅在這樣的世界里的活動(dòng)需要對(duì)其中的不同事物有不同的分析性認(rèn)識(shí)及作出不同的分析性反應(yīng),而且因?yàn)槭澜缋锏牟煌糠质遣幌嗤?對(duì)世界里的不同部分就需要有系列的分析性認(rèn)識(shí),以建立它們之間的各種映射關(guān)系并形成相應(yīng)的分析性知識(shí)。所以,串行活動(dòng)機(jī)制[5]是不具有串行分析性活動(dòng)能力的整體性知識(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)串行活動(dòng)的必要機(jī)制。

(四)意識(shí)與覺醒機(jī)制的必要性與對(duì)事物的理解

對(duì)某一事物的意識(shí)不僅包括對(duì)該事物的基本單位認(rèn)識(shí),還包括兩個(gè)方面:一是基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)整體處于激活的狀態(tài);二是以該事物的基本單位認(rèn)識(shí)為中心、包括若干其他相關(guān)事物的基本單位認(rèn)識(shí)整體地處于激活狀態(tài),形成對(duì)該事物的整體性意識(shí),這就必須具備整體性基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)激活機(jī)制,也就是覺醒機(jī)制。意識(shí)離不開覺醒機(jī)制。意識(shí)和意志活動(dòng)是基于整體性的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò),有目的、自主地進(jìn)行的由一系列受控的坍縮實(shí)現(xiàn)的串行分析性活動(dòng)。有目的、有計(jì)劃、有程序的活動(dòng)離不開意識(shí)的理解,意識(shí)的理解離不開整體性激活機(jī)制(覺醒機(jī)制)。目前的各種人工智能產(chǎn)品,盡管都具備一定的初級(jí)的基本理解力,但因?yàn)椴痪邆湟庾R(shí)且不能同時(shí)意識(shí)到事物及其方方面面的關(guān)系,所以仍然屬于弱智能。盡管意識(shí)的最小單位是基本單位認(rèn)識(shí),而目前的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單位是數(shù)據(jù),但這不是二者的根本區(qū)別。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)里的大量數(shù)據(jù),仍然可以看作是認(rèn)識(shí),只是其中包含了大量的非本質(zhì)認(rèn)識(shí),而在意識(shí)系統(tǒng)里起著作用的,更多是反映了事物本質(zhì)的基本單位認(rèn)識(shí)。意識(shí)系統(tǒng)與一般人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最根本的區(qū)別,是其具有意識(shí)上的理解力,可以區(qū)分事物的本質(zhì)和非本質(zhì),從而可以去偽存真,使得串行活動(dòng)更具有意義。

(五)主觀體驗(yàn)

對(duì)一定事物的意識(shí)包括了相應(yīng)的主觀體驗(yàn)。盡管還不能確定主觀體驗(yàn)具體是如何產(chǎn)生的,但可以確定的是:它作為意識(shí)機(jī)能的一部分存在著,并圍繞某一事物的各種認(rèn)識(shí)越豐富、越清晰,對(duì)該事物的意識(shí)及主觀體驗(yàn)也就越豐富、越清晰和越生動(dòng)。也就是說(shuō),基于基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)與覺醒機(jī)制而實(shí)現(xiàn)的同時(shí)性整體認(rèn)知,是產(chǎn)生主觀體驗(yàn)的必要基礎(chǔ)。

(六)意識(shí)系統(tǒng)方法是唯一自主、自立、自治的智能系統(tǒng)方法

是否有不可認(rèn)識(shí)的事物?結(jié)論是沒有不可認(rèn)識(shí)的事物,這可稱為第一完備性,所有的完備性都受到它的約束。是否存在可以擁有關(guān)于世界的全部認(rèn)識(shí)和知識(shí)的系統(tǒng)?結(jié)論是不存在這樣的系統(tǒng),這可稱為哥德爾完備性。是否存在可以形成任何需要的認(rèn)識(shí)和相應(yīng)知識(shí)的萬(wàn)能系統(tǒng)?萬(wàn)能逼近定理表明,存在這樣的整體性系統(tǒng),這可稱為萬(wàn)能完備性。是否存在可以自主、自立、自治的萬(wàn)能系統(tǒng)?上面已證明意識(shí)系統(tǒng)是具備這種完備性的唯一的系統(tǒng)形式,這可稱為自主、自立、自治完備性。

五、統(tǒng)一空間自映射原理

集合到自身的映射稱為自映射。系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)空間c、系統(tǒng)的信息空間i和被認(rèn)識(shí)的事物所構(gòu)成的空間t構(gòu)成統(tǒng)一空間w,c、i、t是w的子空間。系統(tǒng)外事物所構(gòu)成的空間t、系統(tǒng)內(nèi)的認(rèn)知單元所構(gòu)成的空間e以及其上映射的知識(shí)空間k和認(rèn)識(shí)空間c,構(gòu)成的統(tǒng)一空間亦為w,t、e、k、c是w的子空間。所有的知識(shí)和產(chǎn)生信息的投影,都是統(tǒng)一空間w里的自映射,所有的認(rèn)識(shí)和信息都是w里的自映射的像?？臻gw是產(chǎn)生信息、形成知識(shí)、處理信息、產(chǎn)生認(rèn)知的封閉空間。w也可以稱為認(rèn)識(shí)論空間。

意識(shí)系統(tǒng)的原理,就是意識(shí)系統(tǒng)可以把外界事物空間里的各種相互作用(也就是各種映射)納入其智能活動(dòng)中,成為相應(yīng)的間接的復(fù)合映射中的一個(gè)個(gè)有機(jī)部分,即把系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外的空間整合為一個(gè)統(tǒng)一的封閉的空間,任何認(rèn)知或創(chuàng)造等智能活動(dòng)都是該空間里的自映射。意識(shí)系統(tǒng)與外界事物結(jié)合為一個(gè)絕對(duì)完備的更大系統(tǒng),可稱為統(tǒng)一空間系統(tǒng)。而非意識(shí)系統(tǒng)與外界事物的結(jié)合,主要只是兩個(gè)獨(dú)立空間的和,兩個(gè)獨(dú)立空間里的映射不能很好地有機(jī)結(jié)合成為有強(qiáng)智能意義的復(fù)合映射。

根據(jù)統(tǒng)一空間原理可以構(gòu)建起更強(qiáng)大的智能系統(tǒng),比如,由包括人類個(gè)體在內(nèi)的眾多智能體作為基本單元構(gòu)成的智能社會(huì)系統(tǒng)。統(tǒng)一空間原理是人與自然、人與社會(huì)、人與機(jī)器創(chuàng)造等的理論基礎(chǔ),此論題將分別另文討論。

六、智能系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及其他

(一)智能系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

前述模型和定義主要在認(rèn)識(shí)論科學(xué)層面討論了智能系統(tǒng)的抽象原理與性質(zhì),而其具體實(shí)現(xiàn)仍然有賴于實(shí)現(xiàn)的技術(shù)原理與方法。就智能系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)而言,統(tǒng)一空間原理就是天人合一原理。

(二)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的現(xiàn)狀

萬(wàn)能逼近定理表明,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)一切。但目前的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),不具有串行活動(dòng)機(jī)制和整體激活機(jī)制,因而并不具有意識(shí)的功能。盡管也具有基本理解力,但因?yàn)槿狈φw激活機(jī)制,不能形成對(duì)事物整體和事物各個(gè)方面及關(guān)系的意識(shí),所以并不擁有意識(shí)意義上的理解力,也不能實(shí)現(xiàn)完整的意志活動(dòng)。盡管基于現(xiàn)有技術(shù),系統(tǒng)可以擁有自己的語(yǔ)言或使用人類的語(yǔ)言,但只要缺少整體性激活機(jī)制和串行活動(dòng)機(jī)制,就不能實(shí)現(xiàn)意識(shí)活動(dòng)。缺乏意識(shí)的能力,就不具有意識(shí)的理解力,就不能形成對(duì)事物完整而深刻的理解,對(duì)產(chǎn)生的錯(cuò)誤不自知,存在分裂風(fēng)險(xiǎn),不能完全自主、自立、自治;就不能去偽存真以及自我鑒別和選擇,并標(biāo)示訓(xùn)練所用的樣本數(shù)據(jù),因此需要人類選擇訓(xùn)練數(shù)據(jù)和指導(dǎo)訓(xùn)練,并產(chǎn)生較嚴(yán)重的數(shù)據(jù)依賴。

由于目前的訓(xùn)練數(shù)據(jù)主要是相關(guān)的語(yǔ)言和圖表等,而不直接是系統(tǒng)和事物的相互作用,即使現(xiàn)有技術(shù)使智能系統(tǒng)具有一定的理解力,其可以基于一定的理解來(lái)完成一定的工作,也主要只是基于對(duì)一定語(yǔ)言和語(yǔ)言敘述的理解來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而不是基于對(duì)事物的完整理解來(lái)實(shí)現(xiàn)的,即學(xué)習(xí)與訓(xùn)練過(guò)程是把語(yǔ)言和語(yǔ)言敘述、包括相應(yīng)的圖表等映射到系統(tǒng)的物理空間,而在其后應(yīng)用時(shí),再?gòu)南到y(tǒng)的物理空間根據(jù)任務(wù)映射到語(yǔ)言及圖表。設(shè)事物的空間為W,語(yǔ)言和圖表等對(duì)事物的表征的空間為L(zhǎng),系統(tǒng)的物理空間為S,那么學(xué)習(xí)是L→S而非W→S的映射。因?yàn)镾中儲(chǔ)存的是L,所以應(yīng)用時(shí)S→L的映射實(shí)際是L→L而非W→L的映射,得到的結(jié)果還是L的敘述而不是W自身的現(xiàn)象,這主要是對(duì)表征及其所述的理解。系統(tǒng)所具有的理解力,決定于所學(xué)習(xí)的表征及其所述包含的關(guān)于事物的知識(shí),遺憾的是,所學(xué)的知識(shí)是不完備的。所以,這樣訓(xùn)練出來(lái)的系統(tǒng)知識(shí)是不完備的,其理解力自然也是不完全的,且目前都只是圍繞諸如視覺空間、語(yǔ)言空間或蛋白質(zhì)空間等較單一的空間來(lái)分別進(jìn)行學(xué)習(xí)與訓(xùn)練的。

設(shè)有空間si為所有事物的空間W的真子空間,其中i=1,2,…,n,分別為語(yǔ)言空間、視覺空間、蛋白質(zhì)空間等空間以及它們的復(fù)合空間的編號(hào)。ki:si→si為從子空間si到子空間si的映射,K:W→W為從空間W到W的映射。{ki|i=1,2,…,n}是目前所做到了的,且n相對(duì)還很小,K:s1×s2×…×si×…×sn→s1×s2×…×si×…×sn是目前因系統(tǒng)不具有意識(shí)還做不好、將來(lái)需要做好的。

(三)智能社會(huì):多智能體組織的智能社會(huì)系統(tǒng)

人們特別擔(dān)心人類被智能機(jī)器所統(tǒng)治甚至毀滅。實(shí)際上,人工意識(shí)科學(xué)技術(shù)將把人類和智能機(jī)器依據(jù)意識(shí)系統(tǒng)原理組織起來(lái)成為一個(gè)統(tǒng)一的整體,一個(gè)具有強(qiáng)大智能和意識(shí)的智能社會(huì)系統(tǒng)將極大地造福人類。

智能社會(huì)不再因?yàn)槿嗽谥橇ι系牟顒e而存在弱肉強(qiáng)食的叢林法則,且所有未納入其中的獨(dú)立的智能體的能力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于智能社會(huì),如果與智能社會(huì)沖突,將為智能社會(huì)所控制或被智能社會(huì)所毀滅,而不會(huì)構(gòu)成對(duì)智能社會(huì)的嚴(yán)重威脅。智能社會(huì)里的所有智能體彼此將形成和諧一致、相互支持的關(guān)系,以人工意識(shí)系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)的“智能社會(huì)”技術(shù),將成為解放人類和實(shí)現(xiàn)共產(chǎn)主義社會(huì)的最重要的技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)條件。智能社會(huì)系統(tǒng)是又一種天人合一系統(tǒng)。

[注釋]

① 引自:http://www.qianjia.com/zhike/201905/09110956 2970.html.作者:人機(jī)與認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室。

② 引自:https://baike.baidu.com中的詞條。