人工智能

人工智能

1982年10月6日我到达日本，开始接受日本的计算机科学教育。那时我才听说，日本政府从1980年开始，投资数十亿美元，开创了一个名为西格玛的国家研究工程，计划花费十年的时间，研制第五代计算机，再具体一点，就是要研制人工智能计算机。在那个时代，没有Windows，没有Internet，我上大学期间用的计算机都是用穿孔纸带，在当时的日本，差一点的计算机使用穿孔纸卡，好一点的则使用键盘荧光屏的终端设备，同一台大型计算机的不同终端之间可以敲键通信。当时西格玛工程的研究目标是，把两台终端放在两间房子里，互相敲键通信，一定时间之后，无法判断对方是人还是计算机。这项工程是当时日本最大的计算机工程，号称世界最前沿。初到日本的我非常想往能加入这项工程，遗憾的是，我的硕士导师和博士导师都不是搞人工智能的，与西格玛工程没有任何关系。

我这个人是个书呆子，读博期间每日苦读，埋头写论文，从不与人交往，除了指导教授之外，其他人大都不认识。1988年3月我博士毕业，来到横滨的一家计算机公司，这才有机会接触了一些公司界的计算机高手。

1989年夏天，一个偶然的机会使我认识了一位名叫野木的教授，并与他长聊了两个小时，给我留下了终生不忘的印象。野木教授是西格玛工程的十位主持人之一，1970年代末期，是他们几个人商量好了之后联名向文部省申请巨额研究经费，开创了西格玛国家研究工程。到1989年，该工程接近尾声，已经快要结束了。我们俩人在一起聊天，当然要大谈西格玛工程和人工智能的话题。然而使我感到非常意外的是，作为项目的主持人之一，他竟然说西格玛工程是一项愚蠢的工程，不会成功。下面是他说的话的概要。

从1946年开始，计算机科学迅猛发展，其速度简直可以用指数般的爆发来形容，以至于大家对未来的发展速度均报以极大的乐观。到1970年代时，人工智能已经有了长足进步，计算机下国际象棋已经到达了世界一流水平。在这一派大好形势下，大家对人工智能的复杂性和困难性普遍认识不足，都觉得聚日本全国之力苦干十年，应该差不多可以造出一台等同或超过人类智慧的计算机来。

然而正式开工之后，才发现是越干越复杂，越干越困惑。经长期苦心钻研之后，大家一致认为应该存在着一条以往不知道的自然规律：“有限复杂结构的物质不可能理解比自己更复杂的物质结构”。野木教授的这句话的日语原文非常难懂，我的日语汉语水平都不高，上面的翻译未必精确。那么应该怎样翻译野木教授说的这条自然规律呢？二十多年来，我都没有想出一个准确对应的一些汉语词汇来，只好将大意解释一下：人类的大脑是有限大，里面的脑细胞的数量是有穷的，相互之间的复杂构造也是有限的。使用这种有限复杂的大脑，不可能理解和自己同等复杂或比自己更加复杂的事物。换句话说，人类永远都造不出比人类更聪明的机器来，就好象人类永远都造不出永动机一样，因为能量守恒是自然规律。

人类发现自然规律都是逐渐的，开始时都是猜想，慢慢地才确认为是自然规律。想当年有很多欧洲科学家和工程师曾经为永动机的发明呕心沥血，今日则有大批日本专家为人工智能计算机苦干十年。永动机虽然没有发明出来，不过极大地促进了应用物理学的发展。日本的人工智能计算机虽然没有造出来，但却使日本的人工智能科学一直位于世界前沿，今日具有一定简单智力的机器人大都最先是日本人造的。

其实有一个推理方法可以验证这条自然规律：假定人类的智力水平值是1，假如我们能造出一台机器，比人类稍微聪明一点点，比如说是1.001，这是第一代机器。让第一代机器去设计智慧机器，其智力水平值就能达到1.001的二次方，取名为第二代机器，以此类推，第n代机器的智力水平值就是1.001的n次方。众所周知，指数级数的增长速度是吓人的，当n连续增大的时候，这个智力水平值就会趋近于无穷大，这是不可能的，因为连银河系都是有穷的。

本文向大家介绍了一个令人沮丧的物理学公理(虽然它可能尚未成熟)：人类永远都造不出比自己更聪明的机器。象《终结者》那种电影里的故事，在现实生活中可能永远都不会出现。
(张又普初稿于2014年11月8日)

本文附有2份插图，还有简体字和正体字两种版本，如果想要图文并茂的pdf版，请电邮"[e-mail]"。

读者反馈：
(1)(2021年10月5日)：
這個推理的錯誤是顯而易見的。

按這個推理方式，還可以得出「生物智能是永遠不可能進化出來」的結論：【假定最初有神經元的動物智力水平為1，假定它能進化出另一種動物，比最初的神經元動物稍微聰明一點點，比如說是1.001，這是第一代智力動物。讓第一代智力動物繼續進化，當智力水平達到1.001二次方式的動物時，取名為第二代智力動物，以此類推，第n代智力動物的智力水平就是1.001的n次方。眾所周知，指數級數的增長速度是嚇人的，當n連續增大的時候，這個智力水平值就會趨近於無窮大，這是不可能的，因為連銀河系都是有窮的】。

可惜，這個推理的錯誤是顯而易見的，因為它毫無根據地規定了智力進化（不論是智慧機器的進化，或者智力動物的進化）曲線一定是個發散級數（或函數），甚至更具體到一定得是指數級數（或函數），完全忽視了是個收斂級數（或函數）的可能性，即隨著n的無限增長而收斂在一個極限值的可能性。

此外，從現實而言，人的大腦除了結構之外，還受限於沒有擴展性的神經元數目，以及沒有提升性的神經元信息傳遞速度，而人類製造人工智能時首先就能大大突破這兩個限制，再加上人工智能的自我學習技術（machine learning），因此所謂「第一代智慧機器」的智力水平「第一代智慧機器」僅僅通過儲存量和運算速度的提升就可以比人類生物智力有一個大大的飛躍，億萬倍地大於1.001。例如Deep Blue擊敗國際象棋冠軍，AlphaGo擊敗國籍圍棋冠軍，就已經預示著人工智能將大大超越人類智力。

而待到所謂「第n代智慧機器」時，神經元數目的擴張速率和信息傳遞速度的提升速率可能就不再有那麼大的空間了，人工智能提升的收斂性就可能會開始顯現了。

(2)(2023年10月26日)
关于人工智能能否超越人类浅谈。

其一，众所周知人工智能在“逻辑思维”领域已经可以超越人类，其最重要的表现就是国际象棋IBM与世界冠军的大战，Alpha Go的围棋水平等等。

人类对“逻辑思维”的研究已经深入到最最基本细微模式，为此创建了专门的数学领域（逻辑代数）。由此产生了今天的计算机。

于是就产生了工程学的一个问题：能否分解人的全部思维活动，并且象研究“逻辑思维”那样，把人类的其它思维模式（形象思维，抽象思维等等）同样研究透彻后，甚至数学化后写成程序输入机器，那在这个方面就可以超过人类。

如果人的思维不存在“永远不可知领域”。按照这个工程学过程，总有一天各个独立的过程“思维方式”合成在一起，这个机器就超过人类。

其二，从哲学角度上来看这个问题，如果人制造了一台超过自己的机器，那么它超过人类的充分必要条件是什么？它应该是：它（机器）也能创造（制造）出一台超过自己的机器。以此往复。
    那么接下来的问题是这个过程有没有极限？
    一、如果有极限，那就意味着“上帝”的存在，这里要正确理解“上帝”的正确含意；
    二、如果没有极限，那就是宇宙的永远“不可知”论。就是说宇宙的奥秘是无穷尽的。
我们可以以自身来看待这个过程，因为在“上帝”眼里我们人类不就象一台被创造的“机器”。人类的繁衍就是不断地制造强于我们自身的“机器”，因为人类是在进化着的。人类的进化有没有极限？
    不作结论性的阐述，因为人类的探索、实践还不可能让我们产生新的“定理”。

资料链接：
西格玛工程：https://baike.baidu.com/item/日本第五代计算机工程/22895876?fr=aladdin
Windows：https://baike.baidu.com/item/Windows操作系统/852149?fromtitle=WINDOWS&fromid=165458&fr=aladdin
Internet：https://baike.baidu.com/item/Internet/272794
人工智能：https://baike.baidu.com/item/人工智能/9180?fr=aladdin
永动机：https://baike.baidu.com/item/永动机/366300?fr=aladdin
能量守恒：https://baike.baidu.com/item/能量守恒定律/339215?fr=aladdin
终结者：https://baike.baidu.com/item/终结者/5547247?fr=aladdin