【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。”圖靈主張將這一問(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?，需要救人、救?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。
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)?ldquo;自私的基因”（道金斯）在起作用。
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)еδ苣康模窍刃枰δ?，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)钠史郑詽M(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)。
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)整也非常快。病毒是由一個(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。
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?？?，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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The Origin, Evolution and Future of Intelligence
Cai Hengjin
Abstract: The victory of artificial intelligence (AI) in the game of Go over human beings is a milestone that the computational power and the depth of artificial neural networks are sufficient to simulate the most sophisticated tasks of human brains. No matter how many dangers hidden behind AI, the brain-like intelligence is imperative. The inspiration of the Turing test is that intelligence cannot be mathematically defined but can be compared to each other between agents. The proto-consciousness is the starting point of human intelligence and the generational iterations between structures and functions are the mechanism for its evolution, which results in a proposed model of brain-like AI system.
Keywords: Artificial Intelligence, beginning of consciousness, evolution of intelligence, brain inspired computing
【作者簡(jiǎn)介】蔡恒進(jìn)，武漢大學(xué)管理科學(xué)與工程以及軟件工程等學(xué)科教授、博導(dǎo)。研究方向?yàn)檐浖こ?、管理科學(xué)與工程。主要著作有《機(jī)器崛起前傳——自我意識(shí)與人類(lèi)智慧的開(kāi)端》等。
