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| 本文作者： 人機(jī)與認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室 | 2016-06-23 15:07 |
今年8月，雷鋒網(wǎng)將在深圳舉辦一場(chǎng)盛況空前有全球影響力的人工智能與機(jī)器人創(chuàng)新大會(huì)。屆時(shí)雷鋒網(wǎng)將發(fā)布“人工智能&機(jī)器人Top25創(chuàng)新企業(yè)榜”榜單。目前，我們正在拜訪人工智能、機(jī)器人領(lǐng)域的相關(guān)公司，從中篩選最終入選榜單的公司名單。如果你也想加入我們的榜單之中，請(qǐng)聯(lián)系：2020@leiphone.com。
編者按：本文作者周劍銘、柳渝，來(lái)自北郵人機(jī)與認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室。
蒸汽機(jī)被看作近代社會(huì)開(kāi)始的標(biāo)志，或許也可以把計(jì)算機(jī)看作當(dāng)代社會(huì)開(kāi)始的一個(gè)標(biāo)志。計(jì)算機(jī)正在成為一件視而不見(jiàn)的事物，比如我們不會(huì)把手機(jī)當(dāng)作計(jì)算機(jī)，但它確實(shí)也是計(jì)算機(jī)，或許有人會(huì)說(shuō)，手機(jī)是通訊工具，但就會(huì)有人給你解釋，“網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)”就是相互聯(lián)接的計(jì)算機(jī)，手機(jī)不過(guò)是一個(gè)終端。
當(dāng)手機(jī)升級(jí)為智能手機(jī)后，問(wèn)題也進(jìn)了一層，手機(jī)是人工智能嗎？或者稍專業(yè)一點(diǎn)，計(jì)算機(jī)是人工智能嗎？這些看似簡(jiǎn)單的提問(wèn)總是讓人摸不著頭腦，在硬的技術(shù)解釋與軟的常識(shí)的哲學(xué)性之間，人們往往沒(méi)有共同的語(yǔ)言。
本文首先弄清楚這些似乎簡(jiǎn)單的問(wèn)題為什么這么難，在這個(gè)基礎(chǔ)上才可能去理解“算法”、“人工智能”等概念的性質(zhì)和本質(zhì)。
按照丘奇-圖靈論題，“計(jì)算機(jī)是人工智能嗎？”這個(gè)問(wèn)題與下例問(wèn)題等價(jià)：
算法是人工智能嗎？
圖靈機(jī)是人工智能嗎？
我們可以作“是”和“不是”的情況分別進(jìn)行考慮：
計(jì)算機(jī)是人工智能嗎？
如果回答“是”，就無(wú)法回答下一個(gè)必然問(wèn)題：為什么會(huì)有與計(jì)算機(jī)不同的“人工智能”的廣泛觀念和事實(shí) ？
如果機(jī)器回答“不是”，那末這個(gè)不同于計(jì)算機(jī)的人工智能又是什么？
這種提問(wèn)和回答都要求對(duì)計(jì)算機(jī)和人工智能進(jìn)行基本性質(zhì)的比較和判別，這不是簡(jiǎn)單分類(lèi)的問(wèn)題，在商店、家中可以隨習(xí)慣而定，但在生產(chǎn)、研究的前沿技術(shù)領(lǐng)域和戰(zhàn)略決策的認(rèn)知觀念上，要求對(duì)問(wèn)題的進(jìn)行本質(zhì)性的判斷，這些問(wèn)題的提出和回答牽涉到算法、計(jì)算機(jī)、圖靈機(jī)、丘奇－圖靈論題、“判定問(wèn)題”、“圖靈檢驗(yàn)”等基本理論，實(shí)際上要求把可計(jì)算性理論，不確定性理論和人工智能統(tǒng)一在一個(gè)更大的平臺(tái)上進(jìn)行考察、研究，這種關(guān)于問(wèn)題本質(zhì)的研究是科學(xué)理論和哲學(xué)上的最困難問(wèn)題。
比如著名的希爾伯特第十問(wèn)題，圖靈以“圖靈機(jī)”的構(gòu)造過(guò)程完滿回答了，這個(gè)問(wèn)題的提出和解決就是計(jì)算機(jī)時(shí)代進(jìn)步的深層動(dòng)力，現(xiàn)在，對(duì)計(jì)算機(jī)與人工智能的基本性質(zhì)和關(guān)系的判斷同樣會(huì)有深刻的影響，在這種高度上理解，“圖靈檢驗(yàn)”就具有希爾伯特－圖靈機(jī)的“判定問(wèn)題”類(lèi)似的意義和價(jià)值，本文以智能哲學(xué)的角度提出和分析這些問(wèn)題。
計(jì)算工具是人類(lèi)所有工具中最特別的一種，最古老又最新潮，它的物理工具性與抽象形式緊密纏繞，以前只有一個(gè)直覺(jué)的觀念：計(jì)算是機(jī)械步驟，現(xiàn)在又有一個(gè)丘奇－圖靈論題：計(jì)算機(jī)是“算法”。
當(dāng)你兒時(shí)數(shù)手指頭的時(shí)候，你就是在用算法了，雖然今天我們以電子計(jì)算機(jī)代替了手指頭，算法的性質(zhì)并未變，而且，我們卻仍然難以回答“什么是算法？”這樣的問(wèn)題。人們認(rèn)為數(shù)學(xué)家和科學(xué)家都是最聰明的人，更何況是偉大的數(shù)學(xué)家和科學(xué)家，他們之中對(duì)這個(gè)問(wèn)題最聰明的回答就是那個(gè)丘奇－圖靈論題，這似乎有些“皇帝的新衣”的感覺(jué)，我們都只看到計(jì)算機(jī)，我們不知道什么是算法，當(dāng)你數(shù)手指頭時(shí)，是在用算法，但手指頭不是算法，現(xiàn)在我們可以說(shuō)，軟件是算法，但與機(jī)器何干？
因此面對(duì)“人工智能”時(shí)，我們只是同樣在問(wèn)，機(jī)器中的“智能”與人腦袋中的智能都是算法嗎？這些問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)“算法和人工智能究竟是基于語(yǔ)法的還是基于語(yǔ)義的？”就是哲學(xué)、邏輯學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、計(jì)算機(jī)和人工智能等不同領(lǐng)域中的共同的基本問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題最令人困惑在于物理形式與抽象形式相互緊密纏繞，層層交織。丘奇—圖靈論題脫離不了這種直覺(jué)性質(zhì)：我們知道皇帝穿了龍袍，但是我們看不見(jiàn)。
我們用概念去定義一個(gè)事物，可以用“外延”或“內(nèi)涵”的方法，簡(jiǎn)單地說(shuō)，前者就是舉例：什么是“可計(jì)算的”東西？后者則是論理：什么是“可計(jì)算性”？前者容易，后者很難。數(shù)學(xué)家就是用前一種方法定義“算法”的，在數(shù)學(xué)中有一門(mén)經(jīng)典的專門(mén)理論——遞歸函數(shù)論，遞歸函數(shù)就是“可計(jì)算的”函數(shù)類(lèi)，這樣就從外延上“精確地”定義了“算法”，就是說(shuō)，“算法”就是“可計(jì)算的”。對(duì)此或許大家都不滿，大數(shù)學(xué)家希爾伯特?fù)Q一個(gè)角度提出問(wèn)題：能否 “發(fā)明一種辦法”（To devise a process）去判定，任何一個(gè)丟番圖方程問(wèn)題是可計(jì)算的？
這就是著名的“希爾伯特第十問(wèn)題”。
圖靈理解這個(gè)問(wèn)題的真正要求，既然數(shù)學(xué)中的遞歸函數(shù)無(wú)法直接回答什么是算法這樣的問(wèn)題，那就得用非數(shù)學(xué)的方法去表現(xiàn)算法，圖靈模仿人的算法過(guò)程，創(chuàng)造了“圖靈機(jī)”，圖靈機(jī)最大的意義就是展示了算法的機(jī)械過(guò)程性質(zhì)，把數(shù)學(xué)意義上的“可計(jì)算的”表達(dá)為“可計(jì)算的”過(guò)程，揭示了算法的“能行性”本質(zhì)，所以“丘奇－圖靈論題”說(shuō)，“能行可計(jì)算的”就是圖靈機(jī)可計(jì)算的。
借助于圖靈機(jī)，圖靈回答了希爾伯特第十問(wèn)題，但不是“回答”某個(gè)確定的答案，而是合理地拒絕：這個(gè)問(wèn)題是不可判斷的！希爾伯特第十問(wèn)題的提出和圖靈的拒絕式回答，現(xiàn)在統(tǒng)稱為“判定問(wèn)題”。
這個(gè)問(wèn)題的提問(wèn)和回答方式之間的關(guān)系太拐彎了，后來(lái)人們簡(jiǎn)化了對(duì)這個(gè)問(wèn)題的理解，把“判定問(wèn)題”（Entscheidungsproblem）換成了“停機(jī)問(wèn)題”（the Halting problem），但這種解釋卻拐了另一個(gè)大彎，采用邏輯悖論的方式，設(shè)計(jì)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的自我指涉，即讓一臺(tái)計(jì)算機(jī)去計(jì)算自己，從直覺(jué)上就能理解，這是不可能的。
但這種對(duì)“判定問(wèn)題”的“停機(jī)”解釋方法卻帶來(lái)了另一個(gè)更大的麻煩，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)不能判定自己是不是“可計(jì)算的”，就可能推翻了“可計(jì)算性”這個(gè)概念，“停機(jī)問(wèn)題”意味著——“可計(jì)算的”機(jī)器不能肯定自己的“可計(jì)算性”。就是說(shuō)，“停機(jī)問(wèn)題”這種悖論式解釋“判定問(wèn)題”的代價(jià)只是將問(wèn)題推進(jìn)到一個(gè)更深的纏繞層次。
實(shí)際上，圖靈對(duì)“判定問(wèn)題”的拒絕式回答，是建立在“圖靈機(jī)”的建造過(guò)程上，可計(jì)算的算法機(jī)器是可以建造的——這就是“圖靈機(jī)”，但圖靈說(shuō)，具有一般性“判定”能力機(jī)器是造不出來(lái)的！所以希爾伯特第十問(wèn)題無(wú)解，這是圖靈對(duì)希爾伯特第十問(wèn)題的判定，就是說(shuō)，圖靈對(duì)“判定問(wèn)題”的拒絕是人的判斷而不是機(jī)器得到的答案。
這種不同也正是“停機(jī)問(wèn)題”與“判定問(wèn)題”的分別。“停機(jī)問(wèn)題”的解釋方法則是設(shè)想用一臺(tái)建造好的圖靈機(jī)去判斷自己，雖然得到了想要的結(jié)果，但卻否定圖靈機(jī)本身，雖然否定了“判定問(wèn)題”也否定了算法本身。
對(duì)“判定問(wèn)題”和對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解決的分析，給我們現(xiàn)在要回答的問(wèn)題在認(rèn)識(shí)論和方法論上以啟示，這些都成了NP理論和智能哲學(xué)的基本案例。
從“判定問(wèn)題”的歷史發(fā)展中得到的啟示，我們就可以把“什么是人工智能？”的問(wèn)題轉(zhuǎn)變成一個(gè)判斷問(wèn)題：有何方法去判斷一臺(tái)機(jī)器是不是人工智能？實(shí)際上這個(gè)問(wèn)題也是圖靈最先提出來(lái)的，是圖靈設(shè)計(jì)的方法，現(xiàn)在稱為“圖靈檢驗(yàn)”（Turing Test TT）。
但“圖靈檢驗(yàn)”與“判定問(wèn)題”（Entscheidungsproblem EP）大有不同。EP實(shí)質(zhì)是要求以算法判斷算法，TT則是以人去判定算法能力與人的思考能否分別，實(shí)際是人工智能與人的智能的判別，但判斷者是人，是人的標(biāo)準(zhǔn)，因此，如果為T(mén)T制定了一個(gè)具體的形式化的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就可以由另一臺(tái)機(jī)器充當(dāng)了，但這也就把TT變成了“判定問(wèn)題”。這就是TT與ET的不同。
正因?yàn)門(mén)T是由人充當(dāng)判定者的，所以TT是開(kāi)放性的，就是說(shuō)，TT是一個(gè)檢驗(yàn)?zāi)Ｊ剑藗兛梢栽谶@個(gè)模式上設(shè)計(jì)具體的檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)相關(guān)的具體標(biāo)準(zhǔn)，去做不同水平的檢驗(yàn)或試驗(yàn)，在這個(gè)意義上，“圖靈檢驗(yàn)”與“圖靈機(jī)”具有相似性。所以TT不會(huì)有一個(gè)統(tǒng)一的具體化的標(biāo)準(zhǔn)。
TT的最大意義是通過(guò)人的判斷模式去展示“什么是智能的？”，即以有判斷能力的人去判斷人的智能與機(jī)器智能的相同與不同。
TT建立在一個(gè)前提上，人是能夠理解被判定的對(duì)象和這些對(duì)象包括判斷者在內(nèi)之間的符號(hào)交流能力的，這也意味著事先肯定了人的理解能力是人的基本智能，因此TT是建立在人的理解能力基礎(chǔ)上的人的判斷。
歷史性地理解，就是把建立在算法能力基礎(chǔ)上的EP推進(jìn)到建立在人的理解能力基礎(chǔ)上的判斷，前者只是通過(guò)“什么是可計(jì)算的？”表現(xiàn)對(duì)算法本質(zhì)的理解，后者則是通過(guò)“什么是可理解的？”表現(xiàn)對(duì)智能本質(zhì)的理解，如果人與機(jī)器交流中能夠相互“理解”，并且這種相互理解是人的標(biāo)準(zhǔn)，則機(jī)器才具有與人相同的“智能”。這種高度對(duì)人與人工智能的比較是至關(guān)重要的。
對(duì)TT的分析表明，人的智能不只是“理解”，而且是“理解‘理解’”，因此，雖然TT沒(méi)有回答“什么是智能？”，但展示了“什么是智能的？”。實(shí)際上，現(xiàn)有的人工智能的成果表現(xiàn)了“什么是人工智能的？”，但回答不了“什么是人工智能？”，在這些比較的意義上，對(duì)TT的本身就是智能哲學(xué)的科學(xué)展開(kāi)形式，比如賽爾的“中文屋子”就是這樣的一個(gè)著名案例。
所以我們對(duì)TT的理解，并不是限于如何去進(jìn)行實(shí)際的檢測(cè)，一臺(tái)實(shí)際機(jī)器是否達(dá)到了某個(gè)機(jī)器標(biāo)準(zhǔn)，這只是回答“什么是人工智能的？”問(wèn)題。TT的價(jià)值在于提供了一種設(shè)計(jì)人工智能判斷的一般性原則，正如圖靈機(jī)是所有具體機(jī)器的模型，也可以說(shuō)，TT是所有具體的檢驗(yàn)人工智能標(biāo)準(zhǔn)的一般模型。對(duì)TT的研究實(shí)質(zhì)上指出：我們對(duì)人工智能可以期望什么。因此TT是一個(gè)具有開(kāi)放性檢驗(yàn)?zāi)Ｊ剑琓T本身就具有“不確定性問(wèn)題，NP”的性質(zhì)，TT的具體標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)似最優(yōu)近似的方法（NP-algorithm），通過(guò)不斷地去研究、設(shè)計(jì)TT的具體標(biāo)準(zhǔn)，而推進(jìn)對(duì)人工智能的理解。
對(duì)TT研究的啟示是：人的智能和人工智能不可能存在一般性的比較標(biāo)準(zhǔn)。——這也可以理解為，對(duì)“智能是可以判斷的嗎？”這樣的問(wèn)題的一個(gè)拒絕式的回答。如果是這樣，也就是把“判定問(wèn)題”發(fā)展成人工智能領(lǐng)域中的一個(gè)高級(jí)版本。
更重要的是，我們可以在這些基礎(chǔ)上，進(jìn)一步去研究人的“智能”與“理解”的內(nèi)涵關(guān)系，這也可能是智能哲學(xué)的一個(gè)最大的貢獻(xiàn)。
對(duì)“人工智能”定義一部份在于“人工的”與“人工性”的區(qū)別，前者是事物的屬性，后者是事物的本質(zhì)，前者是概念的外延性枚舉，后者是與“自然性”相對(duì)的本質(zhì)性問(wèn)題，只能在哲學(xué)的高度上討論。
大體說(shuō)來(lái)，非自然的創(chuàng)造物（不涉及宗教）就是“人工的”，機(jī)器當(dāng)然是“人工的”，所以“人工智能”大體上就等于“機(jī)器的智能”，即機(jī)器智能具有人工性，這只是說(shuō)，人工的機(jī)器是可以模仿人的智能的機(jī)器；但如果把“人工智能”理解成“人工的智能”，就是“承諾”了“人工性智能”與“自然性的智能”的某種同質(zhì)性了，這種理解是導(dǎo)致“強(qiáng)人工智能”甚或“超人工智能”觀念產(chǎn)生的基本原因。
比如“機(jī)器人”是“人工的人”還是“人的機(jī)器（工具）”？前者似乎是“人是機(jī)器”的反演，是本質(zhì)性的；后者則只是同義反復(fù)：人的＝人工的。
所以“人工智能”這術(shù)語(yǔ)不僅在“智能”這個(gè)概念上是不確定的，在“人工的”這個(gè)用語(yǔ)的修飾性上也是不確定的。“人工性”對(duì)立于“自然性”，不能由“人工的”綜合得來(lái)，這些關(guān)系實(shí)質(zhì)上是傳統(tǒng)哲學(xué)中的“共相”、“唯名論”、“唯實(shí)論”、“懷疑論”等等解不開(kāi)的結(jié)的再現(xiàn)。
因此當(dāng)我們問(wèn)和回答 “計(jì)算機(jī)是人工智能嗎？” 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不像表面看去那么簡(jiǎn)單，比如，可以理解為“計(jì)算機(jī)是一種機(jī)器智能嗎？”這與“算法只是機(jī)器的‘思考’嗎？”相同；但如果理解成“計(jì)算機(jī)是人工的智能嗎？”意義就相當(dāng)于“算法是人造的智能嗎？”這些不同的理解有層次上的不同，往往導(dǎo)致互不針對(duì)、“雞同鴨講”的無(wú)謂論爭(zhēng)，使問(wèn)題變得更困難，這正是這些看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題卻成為最無(wú)頭緒的論爭(zhēng)的原因。
正是“人工智能”這個(gè)概念本質(zhì)上的不確定性，所以不存在一般意義上的“人工智能”的準(zhǔn)確定義，所以TT標(biāo)準(zhǔn)也只能是一個(gè)開(kāi)放的課題，在這些意義上，人工智能只是一個(gè)不斷地接近人的本質(zhì)的發(fā)展道路。
基于上述的思想，以機(jī)器的能力標(biāo)準(zhǔn)而言，算法只是機(jī)械步驟，不能以超過(guò)自身的能力“自發(fā)地”進(jìn)行發(fā)明、創(chuàng)造或自己學(xué)習(xí)，具體的計(jì)算機(jī)最大能力最終是由廠家和程序員們決定。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上，計(jì)算機(jī)不是“人工智能的”，也不是“人工智能”。（根據(jù)我們的對(duì)Agent的解釋，計(jì)算機(jī)不是Agent。）
注意，在計(jì)算機(jī)中建模進(jìn)行的基于ANN的“機(jī)器學(xué)習(xí)”等方法，是將“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”函數(shù)化、算法化的結(jié)果，這種研究方法具有兩者的混合性質(zhì)，在這種情況下，不能混淆地回答“計(jì)算機(jī)是人工智能嗎？”這樣的問(wèn)題，理清這種情況，正是本文的目的之一。
現(xiàn)在也可以簡(jiǎn)單地回答“計(jì)算機(jī)可以思考嗎？”的問(wèn)題了：計(jì)算機(jī)可以“像人”一樣進(jìn)行思考——但這只是“像”人的“思考”而己，就是說(shuō)，計(jì)算機(jī)（算法）不等于人的“思考”，也不等于“人工智能”，更不等于人的“思考”。
“人工智能”這個(gè)術(shù)語(yǔ)最先是1956年達(dá)特茅斯會(huì)議上提出并被廣泛接受的，此前圖靈1950年論文題目是“計(jì)算機(jī)器與智能”（Computing Machinery and Intelligence），但文中提出的問(wèn)題是“機(jī)器能夠思考么?”（Can machines think?）如同他1936年論文中所做的那樣，圖靈避免了對(duì)“機(jī)器”和“思考”的直接定義，而是設(shè)計(jì)了“模仿游戲”，也就是TT，在人們的一般的觀念中，“思考”就是智能過(guò)程，所以TT也可以稱之為“智力檢驗(yàn)”，因?yàn)門(mén)T是檢驗(yàn)機(jī)器的“思考”能力，“思考”比“智能”一詞更多地分離了“智能”這個(gè)概念中的不確定性的部份，類(lèi)似的也有人用過(guò)“人工思維”（Artificial Thinking）這樣的術(shù)語(yǔ)，所以計(jì)算機(jī)作為T(mén)T中“機(jī)器”一方，但這并不妨礙TT作為人工智能的評(píng)價(jià)方式，TT是一個(gè)開(kāi)放性的模式。
人工智能研究領(lǐng)域一直存在“算法計(jì)算”與“Agent代理（計(jì)算）”兩種路線，對(duì)這種現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)與爭(zhēng)論已經(jīng)成了人工智能的哲學(xué)問(wèn)題[1]，它們?cè)谙鄬?duì)的意義上有各種稱呼，如符號(hào)主義、機(jī)能主義、邏輯或程序主義、聯(lián)接主義等等，達(dá)特茅斯會(huì)議上提出的“人工智能”這個(gè)概念大體包括了這兩個(gè)方面的工作而被大家接受，但如果區(qū)分了算法計(jì)算與人工智能，“人工智能”這個(gè)概念就更多地具有明斯基所說(shuō)的Agent （代理）的意義，因此Agent 是狹義、嚴(yán)格的“人工智能”。
但正如計(jì)算機(jī)中建模的基于ANN的人工智能研究具有混合性質(zhì)一樣，芯片化和基于互聯(lián)網(wǎng)的ANN研究也離不開(kāi)算法，兩者總是在混合中發(fā)展的，但從理論上分清兩個(gè)方向的功能原理，對(duì)指導(dǎo)人工智能的發(fā)展是很重要的。
對(duì)那些不耐煩啰嗦形式的人來(lái)說(shuō)，一個(gè)粗糙但不失本質(zhì)的定義是可以接受的：計(jì)算機(jī)是人的思維的工具，人工智能是人的智能的代理（Agent）。
參閱：
[1] 人工智能哲學(xué)，瑪格麗特·博登編，劉西瑞等譯，上海譯文出版社，2001.
[2] 周劍銘，智能哲學(xué)：人與人工智能， 網(wǎng)文
[3] 周劍銘 柳渝，機(jī)器與“學(xué)習(xí)”——尋找人工智能的幽靈，網(wǎng)文
[4] 周劍銘 柳渝，人與機(jī)器的“戰(zhàn)爭(zhēng)”與“學(xué)習(xí)”，網(wǎng)文
[5] 柳渝，不確定性的困惑與NP理論
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