人工智能的进化 计算机思维离人类心智还有多远

在本书中，我们坚信人类的智能行为大都是由知识决定的。一个人能对电影《2001:太空漫游》高谈阔论，是因为他知道这部电影已经公映。然而，我们并没有深入探究这背后的机制是什么。总而言之，我们所说的知识、信念等内容，可能只是一个立场而已。第3章关于意向立场的讨论，为我们从大脑电化学的角度解读大脑的运行奠定了基础。

现在，让我们来分析一种可能的机制。

符号能够解决的问题

我们先来简要介绍一下戈特弗里德·莱布尼茨。

戈特弗里德·威廉·莱布尼茨（1646—1716）是德国哲学家、博学家，也是一位伟大的思想家。他提出了诸多观点和发现，还与牛顿同时各自发明了微积分(我们高中数学所学的导数和积分)。不同的是，牛顿将微积分作为物理和化学的一种计算工具，而莱布尼茨则对科学不怎么感兴趣，甚至到其生命后期，他都不能算是一位数学家。但在符号和符号处理方面，他却是一位有着高深造诣的思想家。

下面是莱布尼茨关于算术的观点。我们想通过数字计算得出某块土地的面积，以便给出合适的价格。但数字只是一个抽象的概念，并不是实体的存在，没有质量，也没有体积。那我们如何将数字与计算联系起来呢？自然是通过符号。

莱布尼茨发现，我们每写下一个有效数字，头脑中必定是早已有了确定的系统，即特殊的十进制(基数为10）计数法。每个数字都可以用十进制计数法表示出来，当然，也可以用其他方式表示一个数字。[莱布尼茨被认为是如今广泛应用于数字计算机中的二进制(基数为2）的创始人。]最重要的是，莱布尼茨坚持认为纯粹的抽象数字(如数字“14”）与我们实际写下的具体的符号表达式（如十进制数字“14”、二进制数字“1110”、罗马数字“XIV”)之间是有差别的。

他发现，人们在计算矩形面积的过程中使用的是符号表达式，而不是单纯的数字。正如第8章所解释的符号处理过程那样，我们将表达式分别进行化简和重组，最终产生新的符号表达式。如果计算无误，不管我们求的是土地面积，还是汤米和苏济的年龄，最终结果都可以用新的表达式代表。

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当然，符号表达式的核心并不在于我们必须将其写在纸上，我们也可以在脑海中完成所有计算。但是如果你的记忆能力有限的话，写下来也是可以的。

莱布尼茨想知道是否有能够覆盖切线、面积等更广阔领域的符号化的解决方案，并在此基础上发明了微积分(导数和积分)。

用符号表示无形

接下来的内容将会有概念上的飞跃，只有莱布尼茨这样的天才才能发现。以下是我的解读。

莱布尼茨认为，思考能够重新回顾某些我们深信不疑的想法。但是这些想法与数字一样，也是抽象的。比如说休认为约翰爱着玛丽，所以心生嫉妒，这种情况该如何解释?约翰爱玛丽的这种想法怎么能够影响休的特定行为呢？约翰和玛丽是确实存在的，但是约翰爱玛丽的这种想法无形、无状又无声。如果告诉休约翰爱玛丽这一信息的人撒了谎，这种想法还有可能是错误的。

本书一直在强调，休的行为是由她的信念所支配的。在这种情况下，她的行为被自己对约翰和玛丽之间关系的理解所左右。如果将此信念摘除，那么她的行为毫无疑问就会做出相应改变。但是信念真的有这么大的威力吗?这种纯粹抽象的东西怎么能支配一个人的行为呢？

莱布尼茨提出了这样一个设想。

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根据他对算术的研究，莱布尼茨认为：我们与想法之间没有直接的互动，而是与代表这些想法的符号表达式互动。莱布尼茨建议我们对待这些想法时，应像对待以某种方式写下来的符号形式一样，然后以某种形式进行运算，即某种符号处理，以便于向下一个想法过渡。当然，这些想法我们不会写在纸上，在脑海里进行也是一样的。

换句话说，莱布尼茨做出了以下类比：

·算术规则使我们运用具体的符号就能解决抽象的数字问题。

关于符号的处理反映了其代表的数字之间的关系。

·某种逻辑的规则使我们运用具体的符号就能解释抽象的想法。关于符号的处理反映了其代表的想法之间的关系。

多么天才的想法!它告诉我们，即使人的思想是无形的、抽象的，我们仍可以通过符号代表、符号计算等手段进行心算。当我们需要思考、解决问题、下结论或者与他人讨论时，我们可以通过计算来实现。莱布尼茨的信中曾有一句拉丁文名言“Calculemus”，意思就是说“让我们计算吧！”

莱布尼茨的设想恰好为人类这一难以理解的行为做出了解释，即人的抽象信念如何影响实际行为。破天荒地，莱布尼茨向我们讲述了这一行为发生的原因和过程，尽管人的想法中也包括一些错误的。

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知识表示假说

看完莱布尼茨的设想，我们再来考虑一个严格按照如下方式操作的系统：

·系统需要了解的大部分内容将以某种符号表达式的形式存储在内存中，构成我们所称的知识库；

·系统将使用某种逻辑规则处理知识库中的内容，并用新的符号表示；

·结论中将涉及系统的下一步骤，以及系统基于该结论做出的反应。

具备以上几点特征的系统就是所谓的基于知识的系统。

所以，大体上看，并不是系统复杂多变到足以表明意向立场，才是所谓的基于知识的系统。相反地，它就是一个知识库，里面存满了符号及其代表的含义。而系统的运行方式就像莱布尼茨设想的那样，用抽象符号影响实际行为。

麦卡锡关于人工智能的基本设想如下:只有成为基于知识的系统，才能达到人类智能行为的级别。同时，这也是哲学家布莱恩·史密斯(BrianSmith）口中的知识表示假说，但他的说法更加抽象：

任何机械实现智能的过程都将分为两部分：第一，作为外部观察者，我们代表整个过程所展现的知识命题；第二，我们独立于这种外部语义属性，在激发表现知识的行为方面发挥正式、决定性且必不可少的作用。

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简单地讲，他的想法是这样的：假设某个智能系统能够表明意向立场(一个“机械地实现智慧行为的过程”)，其内存(“结构成分”)中包含符号结构的两个属性。第一个属性是，我们能够从系统之外将这些符号结构解释为某种“命题”，特别是与意向立场有关的系统所相信的命题。第二个属性是，这些符号结构不仅仅存在于内存中。我们正设想一个计算系统，能够以这些符号结构(它们“与激发行为之间有因果关系”)为运行基础，如同第8章中提到的符号代数和符号逻辑。换句话说，正是有了这些符号结构的存在，我们将自身的信念输入其中，系统才会做出这样的反应。若是删掉相关内存，或者改动相关符号结构，系统就会做出不同的反应。

因此，总体而言，知识表示假设指的是：真正的智能系统将以知识为基础。也就是说，在处理符号表示的过程中，能够表达意向立场的系统都是通过人为设计达到的。

假设是真的吗？

知识表示假设只是一个假设，可能为真，也可能为假。不妨思考一下这两个有趣的问题：

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1.我们有没有理由相信(或不相信)：人类天生(或者通过进化）就是以知识为基础的？

2.我们有没有理由相信(或不相信)：我们建立具有人类智能水平的人工系统，即人工智能系统的最佳方法，就是将系统设置为基于知识的系统？

不幸的是，这两个问题都没有明确的答案。

说人类可能是从一种类似于符号和符号处理这样精准复杂的过程中进化成知识型，这个想法不禁有些荒谬。至少在最初期时，很多事情不像是进化的产物。(例如，查尔斯·达尔文曾讨论过眼睛与视觉系统。）很明显，书面语言具有象征意义。那么这样看来，进化已经产生了一个能够处理并解释这些符号的物种。正如人类学家特伦斯·迪肯(TerrenceDeacon)所说，我们就是那个象征性的物种。不难想到，我们使用和处理内部符号的能力也许与使用和处理外部符号的能力相关。

这一点值得记住。然而，知识型问题是一个设计议题。即使人们真的是以知识为基础，我们也不是希望神经学家们必须达到前面第2章的要求：在大脑中找到相应的符号结构，以证明人类可能无法反向设置神经元。因此，即使我们确信人类是以知识为基础，这也未必是因为我们发现人脑可以储存知识。相反，我觉得应该是这样:我们会确信，只有知识型的设计才能解释人们的所作所为。我们将研究各种各样的人造系统设计，我们将会看到知识型系统产生的像魔术一样的行为。换句话说，在第二个问题的引导下，我们能够回答第一个问题。

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那么第二个问题呢?专家们对此有着不同的意见。直到20世纪90年代左右，麦卡锡提出的基于知识的方法都始终占据主流。但是GOFAI的研究却一直止步不前，为两个基本的未解之题所阻拦：

·要用什么样的符号结构来表达智能系统的想法？

·要怎样处理符号才能传播其代表的想法，以便它们以正确的方式影响行为？

这两个问题分别被称作表示和推理问题。

知识表示与推理

1958年，当麦卡锡首次提出他对人工智能的看法和研究计划时，他已经将有关的知识表示和推理问题详细地纳入自己的论文“常识编程”(ProgramswithCommonSense)中。他设想的系统能够将存储的知识作为一阶谓词演算的符号公式，即20世纪初为数学形式化而开发的人工逻辑语言。在他设想的系统中，推理包含计算推导，换句话说，这个系统能够计算其所存储知识的逻辑后果。麦卡锡如是说：

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人们会相信：设想的这个系统能够计算出其一切被告知及存储知识的直接逻辑后果。这个属性与人类所具有的常识具有共同之处。

从那以后，包括麦卡锡本人在内的许多研究人员开始相信，这些关于表示和推理问题的答案有些过于严谨。毕竟，作为符号表示语言的一阶谓词演算并不是完美无缺的，而由规则推理出来的逻辑结果也并不完美。

事实上，在推理问题中，古典逻辑所起的作用既微妙，又复杂。在很多情况下，“用你所知”确实有从你现有信念得出合乎逻辑的结论的含义(如第3章中关于亨利的讨论)，但它的含义不止于此。

第一，会有许多与你的目标无关、浪费时间的逻辑结论。事实上，如果你有任何矛盾的信念，每一句话都会成为你的信念的逻辑后果。第二，会有可能相关、令人费解、需要纸笔演算的逻辑结论。(如第8章中所讨论的鲍勃是否有罪的逻辑谜题。）第三，会有根本不符合逻辑的结论。假设虽然合理，但是结论却违背逻辑。例如，你可能会得出这样一个结论：一个你从未见过的柠檬是黄色的。但由于你并不相信每个柠檬都是黄色的，所以这条结论不符合逻辑。（据你所知，有些盲人会把柠檬画成红色。）第四，会有许多“用你所知”但却得不出结论的方法。比如，问问自己：导致柠檬不是黄色的因素有哪些？

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总而言之，我们实际需要考虑的与我们所知的逻辑后果之间还有巨大的鸿沟。因此，许多研究人员认为，我们应当放弃古典逻辑，并选择一种从外部触及逻辑的推理模式。如同马文·明斯基曾说的：“逻辑推理不够灵活，不足以作为思考的基础。”

事实上，这么多包含我们所知、所用的设想都难以保证其真实性，这使得众多研究人员开始将重点从逻辑转向概率和信念程度(这一点在第3章中提过)。毕竟，我们能够清楚地区分句意不明但为真、句意不明却为假的句子。但是，概率很快就会遇到与逻辑同样的难题：会出现可能为真却无关的结论，会有可能为真却难寻的结论，会有无对立信息才可得出的结论，更会有一些与得出结论无关的方法。

至于表示问题，也存在不少疑问。如果麦卡锡提出的一阶谓词演算不合适，那什么更合适?我们可以考虑使用英语(或其他人类语言）作为符号表示语言。我们会使用“bearshibernate”来表示“熊冬眠”的信息。也许知识库的容量足够大，能够存储一系列英文单词。我们在书中使用英语，但也能够在线提供英语信息。事实上，将英语作为表示语言的最大障碍在于第二个问题—推理。（显然，表示和推理问题相互依存。）系统如何使用英文语句得出结论?特别是，理解这些语句(如解释威诺格拉德模式中出现的代词）需要知识背景做铺垫。如果需要知识才能使用英语，那么英语本身又怎能成为我们知识的来源呢?至少，我们需要解开这个无限循环的退化谜团。

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