人工智能时代：破解人机共存密码（套装共10册）

牛顿体系影响下的典型产物是客观唯物主义。我们很多时候把科学和经典理性体系混淆在一起，认为科学就是经典理性体系。我们曾经问：科学是什么？或者科学的理论是什么？并且把它作为一种衡量的绝对标准来规定：什么是科学的就高大上，什么是不科学的就怪力乱神。当经典体系与我们主观经验不符的时候，我们认为科学出了问题，从而从老祖宗那里又找来证据来说明对科学的承认是对中国文化的否定，又或者用科学的名词来似是而非地说明古代文化里的东西依然是不可撼动的真理。但我们如果重新审视科学的过程化本质，相信科学本身是实践化的，是以科学认知为体验的过程，就不会把科学当作绝对真理的终点。

即使我不太喜欢“革命”这个词，但它姑且代表着重大变化。从古代到牛顿，人们找到并且稳定了系统的研究方法，可以从中不断地寻找和优胜劣汰出比较扎实的知识，而这些知识又进而成为寻找新知识的工具和手段。同时，牛顿也建立了经典知识体系，在这个经典体系中，科学本身是客观的，不以个人意志为转移的，人们努力地排除任何主观性的直觉。牛顿建立了一个机械的宇宙观，也构建了一个静止的宇宙。时空是一切的大舞台，提供了宇宙间一切事物的背景，所有事物的运动都可以以某种规律来描述。所有目标、对象，都按照一定规律所描述的剧本来演出，到时间上去，扮演完自己的角色就退场，然后变成其他角色，或者其他角色的一部分。而这些规律本身是可以被了解的，甚至可以通过合适的方法来预测。预测本身含有了时间的概念。这种预测指的不光是星球或者苹果，甚至是人的思维，那不过是一堆原子的运动而已。这就麻烦了，难道我们真的没有自由意识？包括我们的人生都是事先设计好的剧本？人类的生老病死、悲欢离合，都是到时间就上演的剧本，是可以事先算得出来的？而容许发生这一切的宇宙，像是某个超自然的力量，事先准备好在那里的舞台。无穷大也无穷久远，静静地看着这一切的发生，这时候，自然便是上帝的化身。

爱因斯坦的第一个突破，在于发现了时空的相对性。时间和空间并不是一个静止的舞台。时间和空间跟物体的运动相关，而事实上，我们正生活在一个永不静止的宇宙中。从那著名的大爆炸之后，宇宙就一直在膨胀，而最近的实验数据证明，宇宙还是会继续膨胀下去的，而且越来越快。但就宇宙不是静止的这一观点，对深受经典物理影响的爱因斯坦而言，虽然他奠定了这个发现的基础，但一开始他并不相信。

爱因斯坦的第二个突破在于量子力学。在他的奇迹年——1905年，他做了另外一项工作。他阐明了光电效应，即光可以成为粒子，一颗一颗地跟电子相互作用来交换能量和动量，从而明确了光是量子化的。光作为量子，有粒子的特性，也有很容易被观察到的波动效应。这一开始并没有让人觉得很惊讶，但当它的波动性被解释为概率的时候，就真正触动了爱因斯坦的信仰。他不相信上帝是通过掷骰子来决定宇宙的运作的，他奠定了量子力学的基础，但他却不相信它。

伟大的时代有伟大的人同行，是上帝给伟大的人的恩惠和眷顾，要不，他们就太孤独了。

哥德尔事实上改变了人类认知的习惯。

哥德尔的工作在于他打碎了自亚里士多德以来人类努力建立的完美理性框架。这个框架从古希腊发端，到牛顿之后的三百多年中的一系列光辉熠熠的人物，他们把经典理论完善成更深层次的信仰。世界是可以被认识的，应该有一套切实可信的方法，人类需要不断地发掘真理并验证它们。世界的运行不需要有更多的人为因素参与，世界的规律是客观的，即使当下的现实经验有些许不客观，但终有一天会客观的。哥德尔，以优美但并不简洁，但与他同层次的数学家相比已经足够简洁的方式证明了，这不可能。

他实际上告诉了我们，不会有一个机器，基于我们所希望的理性，自己去完成对真理的探索。对未来的人类而言，这当然是安全的保障。他也告诉我们，对于人类思维和直觉，我们还有太多东西未知，我们甚至不可能把人类的直觉移出知识本身。这事实上颠覆了我们对客观真理的信仰。这信仰从亚里士多德开始至牛顿到爱因斯坦，已经存在两千三百年了！

但是爱因斯坦跟哥德尔却是莫逆之交，他们是彼此精神上几乎唯一可以互相交流的伙伴。即使哥德尔本人也还是认为自己是柏拉图主义者，这跟爱因斯坦是一路的。他俩都相信有个客观存在，而这个客观存在无疑是可以跟超自然力量对应的，不管他是否像人一样是实体思维者。而哥德尔也曾认真地证明过上帝的存在。

那后面还有一堆人，普朗克、德布罗意、玻尔、薛定谔、狄拉克、海森堡、弗兰克，等等。量子力学是现代工业的产物，并不是某一个人的天才杰作，恐怕也是因为它离我们太近而没法用一两个人名来概括。量子力学对人类认知本质的影响正在扩散，一开始我们以为它只是描述微观世界的理论，但它的影响很快扩展到了非微观世界。我们希望将微观世界与已经认识的宏观世界兼容起来，但发现这并不容易。量子力学告诉我们，我们追求的客观从物理的角度讲可能是不存在的，观察者不得不成为体系的一部分。量子的随机是真的随机，不存在深层次的理论来决定它，或者预测它。甚至是我们经典逻辑观所依赖的因果关系，在一定的实验设计下也会被打破。

旧的世界被颠覆，新的还没有建立起来，今天，我们所面对的是一个新大陆出现在地平线上。但敌人的敌人未必是你的朋友，经典体系的崩塌并不意味着旧世界的复辟。经典体系毕竟留下了稳定的方法，这方法让它的拥有者无所畏惧。挣脱了经典枷锁的人类会更自由，但经典体系为人类提供了迄今为止最好的工具。

当人们追求绝对真理的时候，实际上就已经偏离了追求真理的正确道路，其结果是，发现绝对真理这件事情本身就是悖论，因此我们退而求其次，只求方法的靠谱和在限定前提下得出相对可靠的结论，并随时准备推翻它。

我本来想写《量子大唠嗑》的注释版，至少很多朋友希望我这样做，因为那本书读起来，尤其是第二部分确实有些艰难。难怪乎我所训练的东西，用通常的语言来描述它本来就是不适合的。1900年后，数学界和物理学界开始了一种有意思的运动，尽量减少用自然语言而用数学来表述物理内容。但这时数学工具已然艰深了很多，但没办法，准确地了解一个行业的知识不再是由门外汉稍加努力就能获得的。然而知识的进步，也绝不是独门秘籍，不可以传授。它就很无辜地待在那儿，简单的直白的不知道怎么形容其高深。既然工具不完善，而观测结果本身也随着我们选择的工具变化。我们事实上缺乏或者不能找到放之四海而皆准的标准和手段，就只能采取务实主义的态度，“哪怕它真理无穷，进一寸有一寸的欢喜”。胡适的老师杜威没有某部鸿篇巨制来描述他的核心思想，因为务实主义的思想琐碎繁杂地渗透在字里行间的每一句话里。我们仔细来看，这更符合我们的真实经验。事情并不是总能提纲挈领、头头是道、井井有条的，大多数时候是纷繁复杂的。但这之下也有潜在的思想脉络，找到这些脉络，验证并使用它们，往往能起到积跬步以至千里的效果。我们在每一件事情中都这么做的时候，就可以获得这样一种经验，我们可以逐项地去优化和改进，一点一点来。以日拱一卒的精神，一点点迭代，最终获得长足的进步。

第十一章创新和突破

小孩子们很喜欢玩脑筋急转弯，谜底也都有道理，只是我们平常不那么想。人的思维本来是发散的，人类的语言也可以无限诠释，但为了沟通方便我们逐渐训练彼此用习惯的方式来构成常识。这些常识在帮助我们学习新的知识的时候也会束缚我们的想象。哥德尔提示我们，找到这些常识的不自洽，跳出习以为常，自然就创新了。

你有近似的答案或者可能的信仰，以及对不同事物不同程度的确定性，但你对任何事都没有百分百的确信。总的来说，直到四岁左右你都是自由的。然后你去语言学校，然后被人引导着进入某个领域。你失去了你曾有的独立。如果有足够的课程，你可以保留一些……然后你带着一种近乎良好的感觉每天工作8小时，就像你在做什么大事一样。然后你结婚了，如同结婚是一场胜利，接下来你有孩子，仿佛孩子也是一个胜利……婚姻，分娩，孩子，这是人们必须要做的事情，因为没有别的事可做。没有荣耀，没有烟雾，没有火花，非常非常平淡……你就像毫无选择一样陷入了一种你“应该”成为什么样人的局限之中。你终于被模型化并融入了你应该成为的样子。我不喜欢这样。

——查尔斯·布可夫斯基（Charles Bukowski）

每个人都会正义化自己的选择。我做过最引以为傲的职业是一个物理学家，或者说是一名物理学工作者。就物理学者的信仰而言，我相信世界是物质的，不存在超乎检验的灵魂和力量。在人的思维或人类的智能方面，我相信无论它看起来多么神奇，都还是可以回溯到物质本身的。然后我们就进入一个投机取巧的推理逻辑。既然我们从今天的数学和物理的角度都不能够完全解释人类智能，哪怕是低级一点动物智能的起源，那么我们就把不懂的东西归于一类，用不懂的东西来解释不懂的东西，给出一个既然不是这个，那就极有可能是那个的近乎敷衍的答案。这样说不是完全没有根据。人跟人在一起面对面沟通的时候，哪些东西是不能被经典信息数字化的呢？声音可以数字化，图像可以数字化，我们用虚拟现实、远程会议总可以把这些实际测量出来的物理参数数字化，再通过合适的介质储存、传递，即便是人的动作和表情，包括眨眼、脸上肌肉的颤动，以及环境的温度、气味，它们到底有什么不同？这个问题无法回答。因为一旦可以回答，它就是可以描述的，一旦可以描述，那么图灵机就可以把它变成一个图灵机可以运算的算法。但我们知道，这些算法不能描述所有的事实。同样的逻辑应用于我们所说的感情、创造力，我们不知道它们的细节和源泉，一旦知道了，就可以把它们算法化，让它们成为一段代码。我们事实上又知道这些事情真实存在，我们一点一点地认知它们，但总有一部分是我们通过直觉可以感知，却无法描述的。这是哥德尔不完备定理告诉我们的，也是第一个基于图灵机的人工智能和我们之间无法逾越的障碍。另外一个障碍来自哥德尔所提出的计算复杂性的问题，有些算法可以描述，但不能被有效计算。当然，通过算法的优化和计算能力的提升，把一些判定性问题转化为概率问题，这样会有些改善，但是否意味着可以被最终等效，复杂的问题是不是仅仅是时间问题？我们并不知道。

那么，我们的创造力来源于量子力学吗？如果我们假设人脑是一台量子计算机，这可能会给我们一些有意思的猜想。

第一，量子可能赋予我们跨越哥德尔不完备定理所限制的寻找有限系统外假设的能力。因为量子力学并不拘泥于经典逻辑，它即使也受哥德尔不完备定理的影响，这其中的影响方式也是与经典逻辑完全不同的。我们知道，量子力学也许是完备的而不是经典意义上自洽的。这给了突破经典意义上的有限公设范围之内进行讨论的可能。它可以不断与环境相互作用而获得新的假设，因为它是事实上完备的。

第二，基于长程关联的联想能力。量子现象允许量子体系具有长程关联的能力，虽然这更像是一个名词的借用。因为还没有任何实质的证据能够证明在人体这么高的温度下，量子关联还能奏效。但脑的神经突触数量巨大，是不是可以让即使很短的长程关联也有了规模化发生的可能？

第三，基于超越NP不可解问题的直觉判断能力。人会面对诸多的选择，这些选择的下一步所叠加出来的选择，构成了一个复杂的选择网络。描述它最简单的模型是二叉树。在一个复杂的网络中寻找答案，从经典计算复杂度来看是一个NP不可解问题。如同我们在上一章所讲，量子随机行走可以使计算时间大大减少，从而看起来答案像是从天上掉下来的，这构成了我们所说的直觉。通过量子随机行走人们可以毫不费劲地遍历所有可能而直奔合理的解决方案。《超级玛丽》是一个NP不可解的电脑游戏，它的很多步骤都要做不同性质的选择。依据类似的经验，在实际的动手经验中，例如加工一个金属工件的每一步的选择，虽然是基于经验的，但这些经验的积累和选择，是要通过直觉才能实现的。为什么这样做，为什么不那么做，为什么用这么大力气而不用那么大力气，有经验的金工师傅可以很快地做出每一个阶段最佳的选择而迅速地完成加工任务。遍历所有可能并做出比照优劣的判断需要大量样本来做尝试，很多情形下这并不现实，也不发生在人做出这一系列动作的过程中。

第四，基于理想随机数的直觉感知能力。人的思维有些时候会跳跃，会基于更多生活经历而给出直觉的判断。有时候这些直觉的判断随意而任性，我们没有十足的证据能够说明这样的随意和任性带来了人类思维相对于图灵机的优势，但至少是带来了不同。

我内心深处希望这些猜想是真的。我至少不希望有一天我们扮演上帝，造出来远超过我们自身思维能力的“事物”。因为这个“事物”一旦被造出来，它便不会受任何人类的钳制。我深信那里一定有某种机制，限制了我们扮演上帝的能力，不是规则，因为规则一定会有因为不完备而导致的漏洞，那一定是因为物理规律本身，尽管我们还没有充分地认识它。

如果人可以还原为一大堆原子，那我也宁可相信人的大脑是量子计算机。由于我们对于量子力学的基础问题尚未明了，基于量子计算而做一个像人脑一样的计算工具恐怕未必是件容易的事情，这中间可能还有尚未知晓的困难，比如量子的退相干效应会让量子系统在达到一定尺寸的时候坍塌。当量子比特越来越多的时候，为了维持稳定的量子干涉系统，实验系统的复杂性会呈几何级数的增加。这恐怕不能把实验现象和实验手段分割开，它们也许就是一致的，无论怎样努力，我们最终被制约在量子退相干机制里。这与我们如何努力地提高实验能力无关，量子不确定性决定了我们对认知的困难，这样的事情是否也会发生在我们构架量子计算机的过程中？

贴了标签的人生

你从哪里来？你是干什么的？我们往往喜欢这样给一个人贴上标签。但这个问题是越来越难回答了。

我出生于山西太行山下的一个小镇医院，祖上一定要说是马氏正根儿。两岁时跟父母迁到太原，上大学时第一次离开山西。从在北大待的时间来说算是北大“土著”，而且是学核物理的“土著”。读完大学到了牛津，然后是在杜伦大学待了半年，华盛顿大学待了两年，加州大学伯克利分校待了两年，芝加哥大学待了一年。工作单位曾在上海，后来长住北京，人生这么颠沛流离，很难说我从哪里来。而生活中也有越来越多的人像我这样，因为生活的选择，读书、工作，颠沛流离地不停搬家。

至于我是干什么的，也是个很难很难回答的问题。我们习惯给人贴上个标签，这可能是经典的理性主义，分了类冠上名字就好理解了，可实际上我也不知道自己应该算作干什么的。

我到大学毕业时体育都基本没及过格，到牛津以后因同学院同学的鼓励而上了贼船，划了赛艇，在牛津的伊河第一次体会到了竞技体育的乐趣。很小的时候我喜欢出风头上舞台，后来不知怎么特别不喜欢当着众人前讲话，但在读研究生之后我开始尝试做话剧。从牛津大学的《雷雨》到加州大学伯克利分校的《不是犀牛也不是海鸥》，从演员到导演，我被叫作马导的历史远早于后来在中国科学院当博导。很多人都说一辈子要横穿一次美国，从华盛顿到旧金山，我就那么开着车横穿了一次。但我这么能写字的主儿，居然过了这么多年都没有写过关于那次公路旅行的游记，哪怕是一个字，也不曾贴过一张照片。也许是因为可以写的东西太多，所以干脆把它当作经历和体验，放在脑子里，不啰里啰唆。总之，我似乎干什么都不那么专业，被同行的专家们诟病，本来少年得志，非要不混主流，把才华浪费着玩儿。