• 2006-12-16

    [星丛]混沌与组织化的边缘 - [星丛]

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        这个叫“星丛”的栏目好久没有更新过了。其实“星丛”这个名字抄袭于国外一部大师级的科幻作品,书没看过,名字倒是一看就喜欢上了。
        而下面这篇论文,是我的计算机概论课程期末的大作业:一篇100-200字的论文,可选题目“理想计算机”或“计算机的新型应用”。我选了前者,然后用一个下午写了篇逾三千字的文章(因为我怎么也没法想象100-200字如何成就一篇计算机论文,如果你说是抽象艺术论文可能还可以)。文章的思想大多是以前的,只不过这几个月看过一本清华翻译的计算机概论的书后知识系统化了不少,因此换汤不换药地,某些地方更详细地来写一篇文章。
        有兴趣随便看看,姑且当成科学幻想。

                                               混沌与组织化的边缘
                                   ——浅谈真正意义上的人工智能计算机系统

    关键词:人工智能、计算机、混沌、组织化

        阿兰·图灵在1936年发表了关于“理想计算机”的论文,从而开辟了现代计算机系统的研究方向。根据图灵的表述,计算机的本质是用相应的程序完成任何设定好的“可计算”任务。在图灵的另一篇论文《电脑能思考吗?》中,图灵给论文提出的问题一个肯定的回答,逐条反驳否定意见,并提出了测试人工智能的方法。
        而什么是真正意义上的人工智能?依照“图灵测试”来看,真正意义上的人工智能至少需要达到人类智能的水平。因此图灵曾给出的答案并不让我满意:在我看来,“图灵机”模型本身就是对真正意义上人工智能计算机实现的束缚。“图灵机”是验证“可计算性”问题的一种完整模型,但是人类智能早已越过了这一层面。最简单的,“一个问题是否可计算”的通用判断就是一个不可计算的问题,而人类智能却能够处理。因此,真正意义上的人工智能计算机系统远不是“图灵机”可以概括的。
        “人工生命研究”的开创者兰顿(Chris Langton)在1990年召开的第二次国际人工生命会议上发表论文《混沌边缘的生命》。这篇论文,可算是对他本人1987年在第一次国际人工生命会议上提出的“人工生命”概念的一次补充。兰顿的观点给我相当大的启发,即使“人工生命”的概念已经超越了“人工智能计算机系统”的范畴(值得一提的是,真正意义上的人工智能计算机系统的实现必会导致人工生命的产生),将“混沌”概念引入在此探讨的问题也是非常关键的。
        下面我将根据我所掌握的浅层物理学和生物学知识,阐述我眼中“真正意义上的人工智能计算机系统”的关键概念。

    一.混沌
        不要说实现真正意义上的人工智能思维,事实上到现在我们仍然无法对人脑产生思维的机制一个完满的答案。但是一些基本的现象是可以被我们掌握的:比如人脑的活动的基本单位是神经元,神经元的数量以百亿万计,神经的活动是一种并行处理模式等等。
        现在我们另外可见的事实是:人拥有创造力,而且相当明显。“创造力”代表着一种不可见的结果,这种结果不可能由任何固定的规则和计算产生。“图灵机”的局限恰在于此,“图灵机”为计算机设下了严谨的计算规则范畴,我们眼中的计算机一直是在按部就班地行为。即使是八十年代被寄予厚望的“人工神经网络”的研究,也出现了这么一种局限:对于特定的人工神经网络(即在不断的训练后已经完成了各节点的优化),只要掌握了网络各节点的情况,我们仍然可以推倒出它将发生的行为。
        那么由定性物质构成的人脑是如何产生不可预见的结果(关于这种结果的确的不可预见,我想人类文明的艺术史已经提供了足够的证据)?我认为这在根本上可以由量子力学的观点解释:海森堡测不准原理。量子力学描述的世界是概率性的,状态的不可预见性对于整个物质世界都有效,只不过在微观、超复杂系统和某些极端情况(如绝对零度)下会显得异常明显。我认为人脑完全具备一个超复杂系统的资格,而神经电流和化学物质都是微观性物质。这种时候,即使人脑思维的过程存在一定的规则(这种规则的确存在),在百万亿的电流与递质的并行运动与传输中,规则的遵循与否以及偏离规则的程度都是概率性的。一个神经元的不可预见性的动作可能会很快消失在规则的洪流中,但是对于一个超复杂系统而言,不可预见的动作绝对不是一两个单位的事情。因此我们根本无法用机械的计算理论来讨论人脑,当无数的不可预见动作互相叠加影响,形成的蝴蝶效应将使整个超复杂系统呈现非常奇妙的结果。
        我们再往深层去考虑,就会发现这种不可预见的基础将不是因果论。如果说是蝴蝶效应,这仍然是一种高复杂度的因果影响的结果,而真正创造力的产生的根本在于粒子运动的测不准性,这一测不准性无法用因果论来衡量。
        将我对人脑思维产生过程的理解进行如此阐述,只是为了说明实现真正意义上的人工智能计算机是需要建立在一个允许混沌发生的结构上的。现代硅基计算机工业已经发现了这样的事实:当制造工艺的尺度越来越小,电子的量子效应已经明显得无法承受了。电子会溢出,传输的数据将混乱,则结果也会混乱。按照我上面的观点,这种混乱倒是真正的人工智能诞生的契机了?
        然而仅有混沌的结构是不能形成真正意义上的人工智能的。

    二.组织化
        我们必须认同的一个观点是:智能首先是高度组织化的,然后再是拥有创造力的。
        绝对或大规模的混沌不可能形成思维,在于这样的思维失去了方向性,这一点如同DNA的突变若变得泛滥必然导致一个物种的灭绝。因此上文所说的“电子溢出”在我看来并没有什么希望,那导致的只能是无组织化的混沌。
        依我看,人工智能计算机的组织化过程早已起步,离终点还有距离,但已经完成了相当一部分的工作。无论是图灵的机器还是冯·诺依曼的结构,都是一种严格组织化的形式,并且我们已经沿着这条组织化的道路走了很长时间。但是我们一直没有走出一种局限,即我们当前计算机的组织化是过分严格的,从硬件到软件都是不容混沌的,或者说我们把计算机中微观发生的混沌现象导致的结果叫错误。
        所以当前计算机系统的组织化是低级和机械的,真正意义上的人工智能计算机需要能够包容混沌的高度组织化系统。

    三.组织化与混沌的边缘
        我没有从软件上讨论人工智能,是因为我认为兰顿关于“人工生命自下而上的构建”这一想法是正确的(希望从软件设计层面取得突破是“自上而下的构建”)。在讨论了“混沌”和“组织化”这两个计算机结构基础问题后,我要做关于两者相结合的概述。
        上面关于“电子溢出”问题的论断代表我认为“真正意义上的人工智能计算机”无法在硅基实现的看法。这是因为,如果人脑那种依靠低效率、不稳定性高的化学传输的系统,仍然需要上百万亿数量的单位规模才能实现智能的话,那么对于计算机这种依靠精确物理电流(当前来说)的系统来说,实现智能所需的复杂度的要求会高得多。硅基的潜力将到尽头,我们只有寄望其他物质形式的计算机。在这其中,我看好量子计算机。
        兰顿关于“人工生命”概念定义中另一个不可忽略且被熟知的概念就是“并行计算”。如果从人脑模型来看,这反映了这么一个现象:人脑系统中包含的混沌是在大规模并行处理中形成的。这一点对于人工智能计算机仍然适用。因为并行计算的能力远非我们当前主流的串行计算所能想象的,尤其是在量子计算机的层面,这种并行计算的规模度将轻易超过神经元的规模。在这其中,量子计算机的微观化也是一个重要特性。量子力学的效应随着尺度减小会越来越明显,因此在同样的数量级上,用网络连接我们当前流行的计算机个体所达到的效果并不如连接量子计算机的效果(这也是我不同意许多科幻小说中所说的“在人类当前的全球网络中已经形成一个自我意识”的设想,因为单位计算机的量子效应太弱)。相反,我们可以通过调整量子计算机的尺度来控制其量子效应的大小。
        想方设法地提高并行计算的能力的确是我们现在能够去做且直接影响将来的一项重要工作。在并行计算系统的建设中,我们依照的是组织化的规则,但是却在这种组织化规模达到某一临界后实现混沌系统的产生,这就是我前面所言“包含混沌的高度组织化系统”的可行性模型。另外,我们要用组织化控制混沌,使组织化占据计算机行为的主流,这一点则是对上述模型更细节地调整的问题。
        我相信的是,真正意义上的人工智能计算机必然诞生在组织化与混沌的边缘。

    附言:
        在上面言之凿凿的论述后我必须承认,作为一个知识系统涣散和浅层的大一学生来讨论这么一个问题是相当可笑的。在论述中我没有能力给出一种具体可实践的做法,只是阐述我对自己心目中真正意义上的人工智能计算机实现条件的想法。这些想法对于这一领域的研究或许是毫无价值的,但它们反映一个现实:实现人工智能的研究将伴随着我们文明的发展一直延续下去,一代一代引起人类内心无可遏制的兴趣,直到我们的消亡或被我们制造的智慧所取代。

    参考文献:
    [1]《计算机概论讲义》 杨清洪
    [2]《人工生命:探索新的生命形式》 李建会 北京师范大学哲学系 2001 (北京:100875)
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    评论

  • 啊啊啊啊,我要写英文摘要啊!!!!!!!
  • 简单来说就是对自我毁灭不可遏制的兴趣嗯...假如计算机真能混沌了,人类真的会很快走向灭亡。不过比起人类的灭亡,我还是对机器人能造出什么样的世界更感兴趣些...screen.width2)this.style.widthscreen.width2
  • 你知道我的感觉是什么吗,好晕啊~~~!啧啧,欺人太甚了,居然写我完全看不懂的东西,什么时候等我有空了写篇闽南话的东东,看我不晕死全世界screen.width2)this.style.widthscreen.width2
  • 好我也来个人体系统的控制原理
  • 你看,用计算机题目来写智能本质和量子效应多么的好,可惜我要写的是自动化导论,你说叫我怎么吹呢,哎screen.width2)this.style.widthscreen.width2
  • 灌水啊!!!!!!!!!!!!!