北京航空航天大學(xué)

何立民

說(shuō)說(shuō)人工智能的那些事兒

北京航空航天大學(xué)

何立民

人工智能包括“人類智能”與“人工打造”兩部分，前者為強(qiáng)人工智能，后者為弱人工智能。人類智能有“大腦思維”與“智力行為”兩種形式；與之對(duì)應(yīng)，“人工打造”也有大腦思維仿真與人類智力行為機(jī)器替代兩種方式。如今，無(wú)論是大腦思維仿真，還是智力行為替代，都是在通用計(jì)算機(jī)智力平臺(tái)上或以嵌入式系統(tǒng)智力嵌入方式實(shí)現(xiàn)，因此，人工智能體現(xiàn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的智力革命。此外，無(wú)論是大腦思維，還是智力行為，都是人類知識(shí)基礎(chǔ)上的能力表現(xiàn)，有人提出“人工智能是關(guān)于知識(shí)的學(xué)科”，因此，也有必要從知識(shí)學(xué)原理的另類視角來(lái)審視人工智能。

1AlphaGo帶來(lái)的震撼

2016年初春料峭的寒意中，遠(yuǎn)在韓國(guó)，AlphaGo與李世石的圍棋大戰(zhàn)引起了中華大地的一番熱議。此前AlphaGo戰(zhàn)勝了歐州圍棋冠軍的消息雖然引起了國(guó)人的關(guān)注，但是與東亞不在一個(gè)檔次的比賽并未引發(fā)過(guò)多的議論。其后，AlphaGo迅速轉(zhuǎn)戰(zhàn)東亞、挑戰(zhàn)世界頂級(jí)選手，挑動(dòng)了圍棋界的敏感神經(jīng)。最初，對(duì)深藍(lán)計(jì)算機(jī)、沃森計(jì)算機(jī)沒(méi)有深刻印象的圍棋界大佬還在盤算AlphaGo的勝算概率，不相信AlphaGo能勝過(guò)頂級(jí)選手。然而，隨著棋手的潰敗，他們開(kāi)始對(duì)AlphaGo刮目相看。圍棋國(guó)手們毫不介意地不斷修正自已的觀點(diǎn)，從盲目自大到心悅誠(chéng)服，從震驚到理性，從理性到充滿對(duì)圍棋未來(lái)的信心。賽后，“棋圣”聶衛(wèi)平坦言：“AlphaGo顛覆了我的認(rèn)識(shí)，中國(guó)棋手應(yīng)痛定思痛，大家應(yīng)該從人類輸給電腦的痛苦中走出來(lái)，把對(duì)圍棋的熱情投入到比賽中，仔細(xì)想想電腦為什么那么厲害，借此來(lái)提高自己的水平?！?/p>

AlphaGo顛覆了人們的認(rèn)識(shí)，在于AlphaGo以另類智力模式戰(zhàn)勝人類智力，人們無(wú)法預(yù)見(jiàn)這種智力模式對(duì)人類的沖擊。在深藍(lán)計(jì)算機(jī)戰(zhàn)勝國(guó)際象棋大師后，有些學(xué)者就看出了端倪：如果讓兩臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)弈，人類下棋高手都會(huì)看不懂，所有棋手都應(yīng)以機(jī)器做教練，以補(bǔ)充人類的不足。人們并不認(rèn)為AlphaGo大勝會(huì)導(dǎo)致圍棋衰落，谷歌也并非想沖擊圍棋世界。正如深藍(lán)計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋大戰(zhàn)那樣，點(diǎn)到為止，證實(shí)人工智能的威力即可。

從IBM深藍(lán)計(jì)算機(jī)“國(guó)際象棋大師”、沃森計(jì)算機(jī)“智力競(jìng)賽”到谷歌AlphaGo圍棋，一路走來(lái)，不斷證明了人工智能的威力，普及了人工智能知識(shí)，也展示了人工智能如何改變?nèi)祟惖纳罘绞?。人們?cè)诟袊@、震驚之余，又多出了對(duì)人工智能的好奇與疑慮，比如“什么是人工智能？”、“機(jī)器人能取代人類嗎？”、“機(jī)器人的智力真的能超越人類嗎？”、“人類未來(lái)的希望在哪里？”……為此，想在此文中說(shuō)一說(shuō)人工智能的那些事兒。

2人工智能的定義及其他

2.1人工智能的定義

了解與討論人工智能，必須從人工智能的定義與源頭說(shuō)起。從早期計(jì)算機(jī)的一個(gè)分支到如今眾多學(xué)科交叉融合的大科技，不同的學(xué)科領(lǐng)域會(huì)有不同的視角，對(duì)人工智能也會(huì)有不同理解與不同視角的定義。以下是有關(guān)人工智能一些定義與概念詮釋。

“人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過(guò)去只有人才能做的智能工作”，這是人工智能最通俗、簡(jiǎn)明的定義。這個(gè)定義反映了人工智能學(xué)科的基本思想和基本內(nèi)容，即人工智能是研究人類智能活動(dòng)規(guī)律、構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何讓計(jì)算機(jī)去完成以往需要人類智力才能勝任的工作，也就是研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)的軟硬件來(lái)模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。因此，人工智能是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的智力革命。

美國(guó)斯坦福大學(xué)人工智能研究中心的尼爾遜教授認(rèn)為，人工智能是關(guān)于知識(shí)的學(xué)科——怎樣表示知識(shí)以及怎樣獲得知識(shí)并使用知識(shí)的科學(xué)。這個(gè)定義看似另類，卻道出了人類智能的知識(shí)基礎(chǔ)，以及計(jì)算機(jī)模擬智能行為本質(zhì)上是模擬人類的知識(shí)行為能力的真締。因此，人工智能又是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的知識(shí)革命。

2.2強(qiáng)人工智能與弱人工智能

“強(qiáng)人工智能”是1980年加州大學(xué)伯克利分校哲學(xué)教授約翰·羅杰斯·希爾勒提出的概念。他認(rèn)為：“計(jì)算機(jī)不僅是用來(lái)研究人的思維的一種工具；相反，只要運(yùn)行適當(dāng)?shù)某绦颍?jì)算機(jī)本身就是有思維的?！币虼耍瑥?qiáng)人工智能領(lǐng)域有兩類，即類人(思維)的人工智能與非類人(思維訪真)的人工智能。

類人的人工智能，是用機(jī)器實(shí)現(xiàn)人造大腦、實(shí)現(xiàn)人類大腦思維，是人工智能的頂級(jí)工程，也有人稱它為“超強(qiáng)人工智能”。目前世界主要大國(guó)計(jì)劃實(shí)施的人類大腦計(jì)劃與人類大腦工程，就是要最終實(shí)現(xiàn)各種類型的人造大腦。

非類人的人工智能，是用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)人腦功能的仿真，深藍(lán)計(jì)算機(jī)“國(guó)際象棋大師”、沃森計(jì)算機(jī)“智力競(jìng)賽”、AlphaGo“圍棋大師”都是計(jì)算機(jī)對(duì)人腦功能仿真的探索，它們起源于20世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)的專家系統(tǒng)研究。

弱人工智能，是用智能機(jī)器代替人類的智力行為。最初是由約翰·麥卡錫在1956年的達(dá)特矛斯會(huì)議上提出的概念：“人工智能就是要讓機(jī)器的行為看起來(lái)就像是人所表現(xiàn)出的智能行為一樣?！边@里定義的弱人工智能與強(qiáng)人工智能中的非類人的人工智能概念相重疊。

目前，類人的人工智能處于探索階段，非類人的人工智能已有重大進(jìn)展，正急劇地影響人類未來(lái)的生活方式。弱人工智能則早已滲透到人類日常生活的各個(gè)方面，只是我們沒(méi)有意識(shí)到而已。無(wú)怪乎約翰·麥卡錫總在抱怨：“一旦一樣?xùn)|西用人工智能實(shí)現(xiàn)了，人們就不再叫它人工智能了?！?/p>

2.3弱人工智能與嵌入式系統(tǒng)

弱人工智能就是要讓機(jī)器代替人類的智能行為，它和嵌入式系統(tǒng)的目標(biāo)相一致。正是由于嵌入式系統(tǒng)40年來(lái)在智能化工具領(lǐng)域的默默幸苦耕耘，才有了人們普遍的智能化生活方式。

弱人工智能是人工智能的基礎(chǔ)，是人工智能金字塔的基座，隨著智能化工具的發(fā)展，也會(huì)向強(qiáng)人工智能領(lǐng)域滲透，感知與控制是弱人工智能的優(yōu)勢(shì)。AlphaGo只有思維，沒(méi)有行為，李世石與AlphaGo的圍棋交戰(zhàn)，是與AlphaGo代理人的交戰(zhàn)。未來(lái)，只有將AlphaGo嵌入到機(jī)器人體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)AlphaGo感知與控制，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的人機(jī)大戰(zhàn)。

3人工智能的源頭與歷史

人工智能源于20世紀(jì)30年代圖靈學(xué)者們?cè)谟?jì)算領(lǐng)域中的學(xué)術(shù)成果。通常，人們認(rèn)為除了數(shù)以外沒(méi)有什么東西是可以計(jì)算的，然而，圖靈學(xué)者們的研究成果指出“一切皆可為函數(shù)”、“一切皆可計(jì)算”。為此，圖靈還設(shè)計(jì)了一個(gè)全新的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型，稱為圖靈機(jī)。因此，人們認(rèn)為人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支。

在源頭處，我們可以清晰地看出未來(lái)實(shí)現(xiàn)人工智能的兩個(gè)領(lǐng)域，一個(gè)是可計(jì)算原理基礎(chǔ)上的算法與程序，另一個(gè)是圖靈機(jī)基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，它們奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)人工智能的軟硬件基礎(chǔ)。

圖靈的超前思想脫離了現(xiàn)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，加上二次大戰(zhàn)的動(dòng)蕩，使圖靈機(jī)一直處于模型狀態(tài)。1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生，人們才看到圖靈機(jī)的身影。然而，體積龐大、造價(jià)高昂的ENIAC無(wú)法承擔(dān)起普及人工智能的工具化要求，直到半導(dǎo)體微處理器誕生。微處理器誕生，將圖靈機(jī)變革到一個(gè)能實(shí)現(xiàn)人工智能的內(nèi)核化工具，從此，在微處理器智力內(nèi)核基礎(chǔ)上的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)便成為人工智能實(shí)用化的有力工具。

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是通用計(jì)算機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的總稱，它正確地反映了微處理器一個(gè)源頭、兩個(gè)分支演化的歷史事實(shí)。微處理器的源頭是1970年Intel為日本計(jì)算器公司Busicom141-PF打印式計(jì)算器設(shè)計(jì)的MCS-4控制器系統(tǒng)。MCS-4包含4個(gè)芯片，有4001 RAM、4002 ROM、4003寄存器與4004中央處理器。其中4004成為Intel公司1971年推出的世界上第一個(gè)4位微處理器。第2年，8位微處理器8008正式誕生。其后，Intel憑借控制器與處理器的優(yōu)勢(shì)，于1976年、1980年在MCS-4基礎(chǔ)上相繼推出MCS-48、MCS-51微控制器，其后80C51系列成為嵌入式系統(tǒng)經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，Intel還是在4004基礎(chǔ)上，于1972年推出了8位微處理器8008后，又推出了8800與8088，1981年IBM公司在8088基礎(chǔ)上推出了通用計(jì)算機(jī)IBM-PC。由此看出，微處理器誕生后，立即分化出通用微處理器與嵌入式微處理器。通用微處理器基礎(chǔ)上的通用計(jì)算機(jī)用作人工智能智力仿真的智力平臺(tái)；嵌入式微處理器則嵌入到物理對(duì)象中，成為嵌入式系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)人工智能的智能化工具。

在探尋人工智能的源頭與歷史中，可以清晰地看出兩個(gè)分支發(fā)展的身影，即源頭上的可計(jì)算原理與圖靈機(jī)、半導(dǎo)體微處理器的通用處理器與嵌入式處理器、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的通用計(jì)算機(jī)與嵌入式系統(tǒng)。兩個(gè)分支的身影與人類智能的兩種形式(即思維與行為相對(duì)應(yīng))，形成了人工智能的兩個(gè)領(lǐng)域：一個(gè)是人類大腦研究與人類思維仿真，另一個(gè)是人類智力行為的工具替代。前者的基礎(chǔ)工具是計(jì)算機(jī)智力平臺(tái)，后者的基本工具是嵌入式系統(tǒng)的智能化工具。目前，人類大腦研究處于探索階段，智能化工具則遍及人類社會(huì)生活各個(gè)方面，為了區(qū)分這兩種不同的人工智能領(lǐng)域，有人將前者稱為強(qiáng)人工智能，將后者稱為弱人工智能。如今，強(qiáng)人工智能中的思維仿真與智能化工具將在機(jī)器人世界中匯合。

4知識(shí)學(xué)視角的人工智能

人類智能，無(wú)論是思維還是行為能力，都是知識(shí)基礎(chǔ)上的能力表現(xiàn)。知識(shí)學(xué)原理誕生后，人們有可能用知識(shí)學(xué)基本原理揭示出人工智能更深層次的東西，如人類知識(shí)起源、人類工具起源與演化、工具中的知識(shí)與知識(shí)行為表現(xiàn)方式，以及智能化工具智力從何而來(lái)、以何種方式代替人類智力等，這也是人工智能的另類視角。

知識(shí)學(xué)原理認(rèn)為，知識(shí)、工具與人類同時(shí)起源，始祖猿萌生知識(shí)，在知識(shí)基礎(chǔ)上創(chuàng)造出第一件工具后，便成為人類，因此，人類工具的第一屬性是“知識(shí)與知識(shí)集成”。傳統(tǒng)知識(shí)觀念認(rèn)為，人類知識(shí)只有大腦中的記憶態(tài)知識(shí)與語(yǔ)言文字描述的記述態(tài)知識(shí)，不承認(rèn)工具中存在有集成態(tài)知識(shí)。人們不承認(rèn)工具中集成態(tài)知識(shí)，便無(wú)法了解工具智能化，以及智能化工具如何替代人類智力。因?yàn)闊o(wú)論是人類智能還是人工替代，它們的基礎(chǔ)是知識(shí)，即知識(shí)基礎(chǔ)上思維與行為的工具替代。人們很難想象，工具中如果沒(méi)有知識(shí)、沒(méi)有相應(yīng)的知識(shí)行為，怎么能代替人類的智能。

人們都承認(rèn)“原始人類是有目的地打造特定形態(tài)的工具”。“有目的地打造”是原始知識(shí)的驅(qū)動(dòng)，“特定形態(tài)”便是工具中的知識(shí)印記。原始刀具唯一的特定形態(tài)是“斜刃”，雖經(jīng)百萬(wàn)年演化，仍是刀具類工具中唯一不變的形態(tài)結(jié)構(gòu)，“斜刃”的斜面省力原理成為刀具類工具中的集成態(tài)知識(shí)。人類在知識(shí)基礎(chǔ)上打造工具，集成態(tài)知識(shí)賦工具以特定形態(tài)。例如，杠桿原理賦予桿秤特定的桿、砣、鉤結(jié)構(gòu)，虎克定律賦予彈簧秤特定的強(qiáng)簧、標(biāo)尺結(jié)構(gòu)，阿基米德原理賦予舟船特定的船艙排水結(jié)構(gòu)，愛(ài)迪生發(fā)明的電燈泡中的電流遇阻發(fā)熱發(fā)光、真空環(huán)境防燈絲燒毀等，都是電燈泡中的集成態(tài)知識(shí)。

相比于記憶態(tài)知識(shí)、記述態(tài)知識(shí)，集成態(tài)知識(shí)由于有工具實(shí)踐中的檢驗(yàn)與過(guò)濾，成為人類知識(shí)中唯一準(zhǔn)確、可靠，并可積累與傳承人類知識(shí)的知識(shí)形態(tài)。從某種意義上講，人類的文明史是人類的知識(shí)演化史，確切地說(shuō)，是人類工具中集成態(tài)知識(shí)的演化史。承認(rèn)工具中的集成態(tài)知識(shí)，就能順理成章地從人類工具發(fā)展演化中了解智能化工具的來(lái)龍去脈，了解智能化工具如何代替人類智能。

人類工具有原始工具、手工工具、機(jī)械化工具、智能化工具四個(gè)大的類別與發(fā)展階段，它們分別對(duì)應(yīng)于原始文明、農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明與知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的智力文明時(shí)代。原始文明、農(nóng)業(yè)文明時(shí)代是人類工具的泛性知識(shí)集成時(shí)代(即不同工具的形態(tài)結(jié)構(gòu)各不相同)，工業(yè)文明時(shí)代是人類工具的內(nèi)核知識(shí)集成時(shí)代(即所有機(jī)械化都有相同的動(dòng)力機(jī)械內(nèi)核)，智力文明時(shí)代是人類工具的智力內(nèi)核知識(shí)集成時(shí)代(即所有智能化工具中都有一個(gè)或多個(gè)微處理器智力內(nèi)核)。

智能化工具之所以能替代人類智能，是因?yàn)槠浼扔兄R(shí)，又有知識(shí)行為能力。如深藍(lán)計(jì)算機(jī)中有國(guó)際象棋棋譜、棋藝、棋規(guī)知識(shí)，以及這些知識(shí)基礎(chǔ)上的思考、應(yīng)對(duì)能力；半導(dǎo)體日歷時(shí)鐘芯片中有晶體管電路形態(tài)的日歷時(shí)鐘知識(shí)，以及日歷時(shí)鐘走時(shí)的行為能力；智能手機(jī)導(dǎo)航APP功能中有地圖知識(shí)、路況知識(shí)，以及實(shí)時(shí)GPS參數(shù)接收、地圖/路況撿索、人機(jī)交互等行為能力；智慧醫(yī)療系統(tǒng)中有全科醫(yī)生的專家知識(shí)庫(kù)，以及知識(shí)庫(kù)檢索、醫(yī)療建議、疾病診斷、疾病處方等知識(shí)行為能力。

智能化工具替代人類智能有多種方式，如集成電路芯片、計(jì)算機(jī)軟件、深藍(lán)計(jì)算機(jī)、AlphaGo軟件、手機(jī)、智能家電、機(jī)器人、汽車電子系統(tǒng)等。除集成電路芯片外，其他的智能化工具大致分為通用計(jì)算機(jī)智力平臺(tái)上的軟件型智能仿真和嵌入式系統(tǒng)智力嵌入類的軟硬件一體的智能化工具，它們都有知識(shí)與知識(shí)行為能力，統(tǒng)稱為知識(shí)行為平臺(tái)，簡(jiǎn)稱“知識(shí)平臺(tái)”。

可以看出，人工智能的知識(shí)學(xué)視角，是人類工具中知識(shí)、知識(shí)行為能力演化的視角，它與人類智力的知識(shí)行為本質(zhì)相一致。智能化工具從知識(shí)到知識(shí)行為能力演化的基礎(chǔ)，是微處理器中的時(shí)空量子化技術(shù)，體現(xiàn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的數(shù)字化智力革命。

5人工智能能否超越人類智能？

“人工智能能否超越人類智能”，是大家熱議的話題。因?yàn)?，如果能超越人類，便?huì)出現(xiàn)人工智能的失控，有可能出現(xiàn)人工智能機(jī)器對(duì)人類的控制。有人認(rèn)為這種可能是現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)槟壳叭藗儫o(wú)法預(yù)測(cè)人工智能的未來(lái)。

“人工智能能否超越人類智能”是一個(gè)嚴(yán)肅的話題。因?yàn)?，在有些人看?lái)，目前在某些領(lǐng)域，人工智能已經(jīng)超越人類個(gè)體。因此，在討論人工智能的未來(lái)時(shí)，應(yīng)對(duì)人工智能的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

首先，人工智能不是簡(jiǎn)單地用人工方法實(shí)現(xiàn)“人類的智能”，而是以各種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)人的思維過(guò)程與行為能力的模擬，有可能超越人類智能。民間“石頭、剪刀、布”的猜拳游戲被認(rèn)為是一種智慧游戲，人們給機(jī)器人加裝這一功能時(shí)，并沒(méi)有認(rèn)真分析人類大腦如何實(shí)現(xiàn)這種智能行為，而是另辟蹊徑，用超越人類感知與控制速度的最簡(jiǎn)辦法戰(zhàn)勝人類、超越人類。AlphaGo圍棋大師戰(zhàn)勝李世石，不是像棋手們記憶棋譜、搜索應(yīng)對(duì)、走子思考，而是各種算法、邏輯處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最新成果的綜合應(yīng)用，已經(jīng)超越了棋手們的正常思維，戰(zhàn)勝李世石亦在情理之中。

其次，“人工智能與人類智能比較”是一個(gè)偽命題。一方面“人類智能”只是一個(gè)抽象概念，真實(shí)存在的只有“人類個(gè)體智能”；另一方面，“人工智能”模擬的智能不是張三、李四的智能，而是人類群體(時(shí)、空廣度上)的智能?！叭斯ぶ悄芘c人類智能比較”，只是人類智能與人類個(gè)體智能的對(duì)決，人類智能超越人類個(gè)體智能亦不足為怪。