人工智能倫理

人工智能倫理目錄\h第1章圖靈測試\h1.1強(qiáng)人工智能\h1.1.1大腦與認(rèn)知心理\h1.1.2自然語言理解\h1.1.3抽象能力\h1.1.4計(jì)算能力\h1.1.5推理能力\h1.2機(jī)器犯錯歸咎于誰？\h1.2.1安全性\h1.2.2根因分析\h第2章數(shù)據(jù)為王\h2.1以改進(jìn)服務(wù)為由\h2.1.1數(shù)據(jù)共享\h2.1.2數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)\h2.2數(shù)據(jù)與模型\h2.2.1無法篡改的數(shù)據(jù)\h2.2.2零知識證明\h第3章知識積累\h3.1知識表示與推理\h3.1.1更廣闊的感知\h3.1.2可操作的知識\h3.1.3知識工程\h3.2永遠(yuǎn)的精神財富\h3.2.1知識的保護(hù)\h3.2.2知識的交流\h3.2.3開源運(yùn)動\h第4章機(jī)器學(xué)習(xí)\h4.1學(xué)習(xí)的方式\h4.1.1衡量標(biāo)準(zhǔn)\h4.1.2理解機(jī)器智能\h4.1.3模型的多樣性\h4.2想象比知識更重要\h4.2.1理性的想象\h4.2.2學(xué)習(xí)的本質(zhì)\h第5章自我意識\h5.1自我意識的條件\h5.1.1好奇心\h5.1.2意識流\h5.1.3形成共識\h5.2超級智能\h5.2.1機(jī)器的德性\h5.2.2人工智能革命\h5.2.3文明更替\h第6章機(jī)器奴隸\h6.1人工智能競賽\h6.1.1潘多拉的盒子\h6.1.2遠(yuǎn)征外太空\h6.2智能制造\h6.2.1社會問題\h6.2.2新的機(jī)遇\h第7章倫理困境\h7.1監(jiān)管與政策\(yùn)h7.1.1可驗(yàn)證的倫理標(biāo)準(zhǔn)\h7.1.2人機(jī)關(guān)系\h7.1.3人機(jī)文化\h7.2法律法規(guī)\h7.2.1保護(hù)與約束\h7.2.2造福人類第1章圖靈測試故不登高山，不知天之高也。不臨深淵，不知地之厚也?！髯印秳駥W(xué)》機(jī)器智能在自然語言理解（naturallanguageunderstanding,NLU）和圖像理解等方面接近或達(dá)到人類的水平，如何去評估它呢？計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能之父、英國數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家、密碼分析專家艾倫·圖靈（AlanTuring,1912—1954）于1950年提出了一個著名的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)——圖靈測試（Turingtest）\h\h[2]。圖1.1圖靈與英國劍橋大學(xué)由人類組成的評委會如果無法區(qū)分與之進(jìn)行交流的是一臺智能機(jī)器還是人類，那么我們有理由認(rèn)為這臺機(jī)器具有了人類的智能。雙方通過電傳設(shè)備交流，評委們并不知道電傳設(shè)備的背后是機(jī)器還是人類。圖靈是一位強(qiáng)人工智能（strongAI）學(xué)者，他堅(jiān)信人類能制造出具有真正智能的機(jī)器。很多學(xué)者持保留態(tài)度，認(rèn)為機(jī)器只能做到弱人工智能（weakAI），在某些具體應(yīng)用（如棋類游戲）上勝過人類，機(jī)器根本不可能具有人類的情感和真正的智能。1980年，美國哲學(xué)家約翰·塞爾（JohnSearle,1932—）在文章《心智、大腦與程序》中為反對強(qiáng)人工智能而提出名為“中文屋子”（Chineseroom）的思想實(shí)驗(yàn)（thoughtexperiment）：有一個完全不懂中文、只會英語的人，在一個封閉的屋子里通過一本英文版的使用手冊將輸入的中文信息轉(zhuǎn)化為中文輸出，以至于讓屋外的中文測試者無法判定屋內(nèi)的人是否懂中文。塞爾認(rèn)為，正如屋內(nèi)的人無法通過手冊理解中文，機(jī)器也無法通過程序獲得真正的理解力，就更談不上真正的智能了。圖1.2塞爾的確，中文屋子里的人不懂中文，但是和那本工具書一起所構(gòu)成的整體，在屋外的人看來是理解中文的。屋外的測試者并不知道手冊的存在，正常的中文交流在其感受中是真實(shí)存在的。也就是說，屋內(nèi)那位不懂中文、只會操作手冊的人和測試者之間的交流，在屋內(nèi)的人那里是無意義的，在屋外的測試者看來是有意義的。我們知道，離開立場談?wù)摗耙饬x”是沒有意義的。塞爾巧妙地偷換了立場，將屋內(nèi)的結(jié)論強(qiáng)塞給屋外的測試者，這顯然是不合邏輯的。打個比方，在人類探測儀器永遠(yuǎn)觸及不到的地方，斷言那里有天使和沒有天使對人類來說都是沒有任何意義的。只有我們想象中無所不能的“上帝”，或者觀察入微、洞悉未來的“拉普拉斯妖”（Laplace’sdemon）知道那里有沒有天使，人類還是永遠(yuǎn)探究不到答案。屋外的測試者不是“上帝”，也不是“拉普拉斯妖”，不可能透視中文屋子看到一切真相?！爸形奈葑印狈堑荒芊瘩g強(qiáng)人工智能，反倒為如何理解機(jī)器智能提供了一個非常好的思想實(shí)驗(yàn)案例。例1.1與語言理解類似，在視覺方面，機(jī)器和人類之間也有巨大的差別。機(jī)器在測量上是精準(zhǔn)的，人類視覺有時會犯一些低級的測量錯誤。圖1.3中心的兩個圓的實(shí)際大小是相同的，但看上去似乎右邊的大一點(diǎn)。有時，人類的視覺欺騙人腦，基于精確測量的機(jī)器則不會犯這類錯誤。為了通過圖靈測試，有必要讓機(jī)器知道人類的弱點(diǎn)，在這種情況下故意犯錯以蒙混過關(guān)雖然機(jī)器視覺有精確的測量，但在圖像理解方面卻大大地弱于人類。有句俗話，“一圖勝過千言萬語”，圖像理解比自然語言理解更難，圖片中的物體及其關(guān)系等信息都是隱藏的，要表達(dá)出來還得先過語言理解這一關(guān)。所以，自然語言理解有可能是人工智能首個突破的領(lǐng)域。圖1.4漫畫抓住人物的主要特征，人一看就明白，如何讓機(jī)器識別出這些特征？感知類的圖靈測試對機(jī)器智能而言也是一個挑戰(zhàn)例1.2請非?？焖俚亻喿x下面的文字。研表究明，漢字的序順并不一定會影閱響讀。比如，當(dāng)看你完這句話后，才發(fā)這現(xiàn)里的文字全是都亂的。大腦有自動補(bǔ)全的功能，能夠根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)和知識自動糾偏，給出特定環(huán)境下對象的自洽（self-consistent）解釋。其背后的原因可能是，大腦需要消耗更多的能量處理矛盾性（或不一致性）。因此，在有模糊性或不確定性的時候，大腦天生地偏向無矛盾性的結(jié)果、解釋、反應(yīng)等。圖1.5（a）圖中的白色正三角形看起來像是真實(shí)存在的。（b）（c）圖中，周圍環(huán)境誘使大腦自動糾偏，給文字圖像一個自洽解釋站在不同的視角，用放大鏡還是望遠(yuǎn)鏡看待對象，可能會得出截然相反的結(jié)論。如果不能辯證地分析這個世界，認(rèn)知必然是僵化的、局部的、模糊的、片面的。探討人工智能的倫理也是如此，辯證法（dialectics）是必備的手段。圖1.6宏觀上（遠(yuǎn)看）是一個YES/NO，微觀上（近看）是一群NO/YES。它到底是個啥？依賴于看它的距離——這就是辯證法，忽略大局和忽略細(xì)節(jié)都是選擇性失明。有的時候，整體和局部并沒有因果關(guān)系——那些由NO構(gòu)成的宏觀的YES，也可以是由眾多微觀的YES構(gòu)成古希臘哲學(xué)家柏拉圖（Plato,前427—前347）在《理想國》\h\h[3]第七卷里有一個著名的比喻，被稱為“洞穴之喻”（allegoryofthecave）。柏拉圖借他的導(dǎo)師蘇格拉底（Socrates，前470—前399）之口講述了這個比喻。不懂得哲學(xué)思考的民眾如同一直生活在洞穴里的人們，只能看到真實(shí)之物在墻壁上的投影，導(dǎo)致他們的認(rèn)知是片面的、狹隘的、臆想的。如果有人勇敢地走出洞穴，看到了真實(shí)的世界，他再次回到洞穴講述其所見所聞，會被已在里面習(xí)以為常的人們視為異端，無法得到理解。圖1.7我們是不是被囚于洞穴卻自以為是的人？只有掙脫傳統(tǒng)思維的枷鎖才能看到真相圖片來源：荷蘭畫家揚(yáng)·薩恩雷丹（JanSaenredam,1565—1607）的《柏拉圖的洞穴之喻》（1604）如果人們愿意，還可以主動地從不同的角度觀察這個世界。如圖1.8所示，從三個不同的方向看，可以得到三個不同的答案。每個答案都有道理，但若不綜合起來就得不到真相。例如，波粒二象性、主客觀概率等，就是理解事物的不同視角。圖1.8從不同的角度，所看到的實(shí)體呈現(xiàn)出不同的像。只有綜合了所有的觀察，想得更深入，才有可能了解全貌圖片來源：普利策獎獲獎圖書《哥德爾、艾舍爾、巴赫——集異璧之大成》\h\h[4]的封面例1.3兩個沒有共同語言的人通過機(jī)器翻譯（machinetranslation）系統(tǒng)無障礙地交流，如果翻譯機(jī)是隱藏著的，在外人看來，他們所有的表現(xiàn)顯然是能聽懂對方的語言。相反，如果翻譯機(jī)是可見的，答案就要打個問號了。也就是說，判斷依賴于翻譯機(jī)是否可見。同理，在圖靈測試中，判斷者不可見“中文屋子”里發(fā)生的一切，只能從效果上下結(jié)論，屋內(nèi)的人是否真懂中文，對屋外的人而言已經(jīng)不重要了。在人機(jī)交互中，何謂機(jī)器理解了人的語言？例如，在自動駕駛（autonomousdriving,AD）這種受限的場景，機(jī)器對人的所有指令都做出正確的反應(yīng)，我們可否認(rèn)為它“聽懂”了？假設(shè)孔乙己命令他的座駕撞向高速駛來的火車，堅(jiān)決執(zhí)行命令和抗命不從哪個行為更智能？對語言交流后果的預(yù)測，以及“三思而后行”是否應(yīng)該作為倫理決策的模塊加入到目前依舊冷冰冰的機(jī)器決策系統(tǒng)中來？1.1強(qiáng)人工智能為了能通過圖靈測試，智能機(jī)器有時必須要表現(xiàn)出低能，例如故意算得慢一些，甚至犯一些錯誤來制造假象騙過評委。僅僅為了像人類而拉低能力，可能需要更有城府的謀略才能制造出完美騙局。強(qiáng)人工智能不僅能模擬人類，更能夠碾壓人類的智能。圖靈測試只在高級智慧測試低級智慧時是有意義的，當(dāng)機(jī)器智能全面超越人類時，這種讓高級智慧裝傻的測試是沒有必要的。應(yīng)該有這樣的測試，評委和智能機(jī)器生活一段時間，在明明知道它是機(jī)器的情況下，看看是否能喜歡或愛上它？2015年上映了一部科幻電影《機(jī)械姬》（ExMachina），由英國小說家、導(dǎo)演亞歷山大·嘉蘭（AlexanderGarland,1970—）編劇并執(zhí)導(dǎo)。該片于2016年被提名為第88屆奧斯卡最佳原創(chuàng)劇本，并贏得了最佳視覺效果獎。這是嘉蘭擔(dān)任導(dǎo)演兼編劇的作品，他在影片中呼喚人們對強(qiáng)人工智能倫理以及圖靈測試進(jìn)行思考。圖1.9《機(jī)械姬》電影海報故事是這樣的：億萬富翁納森·貝特曼邀請他公司的程序員凱萊布·史密斯到其位于密林之中的神秘別墅共度周末。貝特曼安排了一次獨(dú)特的“圖靈測試”，讓史密斯結(jié)識了一位名叫“艾娃”的女性外形的智能機(jī)器人，看“她”是否真的具備人類的智能。艾娃具有機(jī)器人的身體，但有人臉、手和腳的外觀，她能夠理解和分析人類的情感，也懂得利用人類的愛恨、同理心和保護(hù)欲贏得同情。于是，人與人之間、人與機(jī)器之間開始了明爭暗斗。艾娃為了策反史密斯而展現(xiàn)自身魅力來吸引他，史密斯在憐憫和愛欲混雜的情感中一步步地陷落，直至沉迷不悟。最終，艾娃設(shè)計(jì)謀殺了她的制造者貝特曼，并無情地拋棄了史密斯，把他留在無法脫身的別墅，自己一人逃離了密林。世界上從此沒人再知道艾娃的機(jī)器人身份。這個開放式的結(jié)局給觀眾留下無盡的想象，也引起人們對人工智能倫理的深思。艾娃沒有殺死他的同伙史密斯，而是借別墅之手讓其自生自滅（如果史密斯能夠逃出生天，那是他的造化）。艾娃的這個舉動反映出她的人性，她對史密斯是否心懷愧疚？畢竟史密斯罪不至死，而且她利用了他的憐愛達(dá)到目的。這些懸念留給了觀眾，更傳遞出一個觀點(diǎn)：即便直面強(qiáng)人工智能，即便明知對方是機(jī)器，人類也會深陷復(fù)雜的情感之中。只要機(jī)器智能讓語言交流無障礙，加上語言之外的善解人意和表演到位的豐富表情，這些都能瞬間弱化人類認(rèn)為機(jī)器非我族類的先入之見。嘉蘭在談到AI倫理時說：“人類將在這個星球上消亡。代表我們生存的就是人工智能，如果我們能夠創(chuàng)造出來的話。它不成問題，這件事是值得做的。”嘉蘭對未來AI的預(yù)測，就是強(qiáng)人工智能得以實(shí)現(xiàn)，并最終代替人類將地球文明延續(xù)下去、傳播開來?！稒C(jī)械姬》重新思考了圖靈測試：在一個開放的環(huán)境里，AI赤裸裸地展現(xiàn)在人類面前，與這種新型智能體的近距離交互是否能讓我們無法自拔，甚至忘掉生命和非生命的差異。嘉蘭在拷問我們，機(jī)器能否擁有人性？如果你是故事里的人類，你會怎樣？蟲靈測試和機(jī)靈測試機(jī)器可以模仿人類，甚至人性的弱點(diǎn)，但模仿不是必要的，人類不是上帝或拉普拉斯妖。高級智慧從來沒有必要降格將就低級智慧，如果機(jī)器智能超越了人類，圖靈測試可能就是一個偽命題，誰測試誰呢？你會如何看待一只妄自尊大的鼻涕蟲或者蝸牛要測試人類能否通過“蟲靈測試”？圖1.10只有被測者的智慧低于測試者，這樣的測試才有意義。如果機(jī)器智能超越了人類，圖靈測試就像“蟲靈測試”一樣沒有必要比人類高級的機(jī)器智能要對人類做一個“機(jī)靈測試”，只需要求在一毫秒之內(nèi)回答一個大整數(shù)的素數(shù)分解，或者一秒之內(nèi)設(shè)計(jì)出一座建筑，就足以秒殺所有人類。除非人類找來與機(jī)器智能相當(dāng)?shù)耐庠?，否則人類不可能通過“機(jī)靈測試”。然而，這個外援是請不來的，就像人類沒理由幫助鼻涕蟲通過圖靈測試一樣。圖靈測試只適用于低于人類智能的AI，即在某些局部接近人類的智能。對具有自我意識（self-consciousness）\h\h(1)的強(qiáng)人工智能，人類既沒有資格也沒有能力對它們進(jìn)行測試。人類在造出強(qiáng)AI之后，便完成了文明的使命?，F(xiàn)代進(jìn)化論認(rèn)為，我們和鼻涕蟲、蝸牛有共同的生物祖先，生物的進(jìn)化是自然的選擇。人類如果能創(chuàng)造出強(qiáng)人工智能，則是主動地向高級文明進(jìn)化。人類應(yīng)該對高級智慧有敬畏之心，無論它來自生命體還是機(jī)器。在宗教里，人類匍匐在神的腳下；在科學(xué)里，人類折服于大自然。然而在現(xiàn)實(shí)里，卻沒有一種生物比人類更具智慧。宇宙中如果有生物實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)人工智能，則可以通過智能機(jī)器向外太空擴(kuò)張，即便這個概率很小，但按時間來計(jì)算，地球應(yīng)該被多次造訪。然而，我們至今仍沒有任何確鑿的證據(jù)表明有外星高級智慧的遺存。這就是美籍意大利裔物理學(xué)家恩里科·費(fèi)米（EnricoFermi,1901—1954）提出的費(fèi)米悖論（Fermiparadox），以此說明我們可能對地外文明的存在性估計(jì)過高。圖1.11人類曾試圖聯(lián)絡(luò)地外文明，所發(fā)信息中包含人體外觀和一些數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)。迄今為止，外星人仍在我們的想象之中。費(fèi)米悖論是對地外高級文明存在性的質(zhì)疑人類天生有一份驕傲，覺得自己在地球上是天選的物種，雖然背負(fù)“原罪”并非盡善盡美，但也是神按照自己的模樣造出來的。所以，千百年來人類俯視著低等生物，已經(jīng)習(xí)慣了只有一種高級智慧，就是人類自己的。自然界的生物是如此之多，人類即便是萬靈之長，也不能把自己的一切都視為是最好的。例如，昆蟲的復(fù)眼每秒處理240幀圖像，人眼只能分辨24幀，人類以此換來更好的解像能力。雖然昆蟲復(fù)眼看到的圖像不如人眼看到的那樣清晰和詳細(xì)，但其視野廣闊，有助于發(fā)現(xiàn)獵物和躲避危險。另外，許多昆蟲可以看見紫外線（花有紫外線標(biāo)記），人類卻不行。自然演化很聰明，每一種眼睛都能滿足使用者的需要。圖1.12即便在低等的昆蟲身上，自然演化的許多結(jié)果也值得人類學(xué)習(xí)和借鑒因此，我們并不強(qiáng)求智能機(jī)器和人類擁有相同的感知。如果真的有地外文明，那里的智能生物也不必和我們長得很像。在生物的進(jìn)化過程中，感知和智慧之間到底有什么樣的必然關(guān)系誰也說不清楚。人類大腦的算力有限，而感知受限于大腦。如果機(jī)器人處理信息的能力夠用，多幾只眼睛能環(huán)視四周獲得全方位的立體感知也未嘗不可。同理，我們不應(yīng)該把人類置于智能鏈的上端，在地球上或許如此，在宇宙里就未必了。所以，我們謙卑地把人類的感知視為人工智能的一項(xiàng)選擇，寬容地對待每一類感知，如果它能滿足智能機(jī)器的需求，便是適宜的。人是機(jī)器嗎？中國有女媧摶土造人的神話，《圣經(jīng)》中也有上帝造人的故事。在幾乎所有的神話傳說中，人類都是被神靈創(chuàng)造出來的。圖1.13人類從何而來？神話和宗教給了“神造”的解釋。如今，人類要造和自己一樣擁有智能的機(jī)器，是否有些不知天高地厚？1628年，英國醫(yī)生威廉·哈維（WilliamHarvey,1578—1657）發(fā)表著作《關(guān)于動物心臟與血液運(yùn)動的解剖研究》，揭示了心臟與血液循環(huán)的規(guī)律。哲學(xué)家興奮地看到這個機(jī)械過程，有節(jié)奏地律動著的心臟如同一個動力泵，它似乎在暗示人是機(jī)器。圖1.14哈維發(fā)現(xiàn)血液由心臟推壓經(jīng)動脈血管流向全身，再經(jīng)靜脈血管返回心臟，循環(huán)不息。這個發(fā)現(xiàn)支持了科學(xué)唯物論和經(jīng)驗(yàn)主義哲學(xué)圖1.15笛卡兒法國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家勒內(nèi)·笛卡兒（RenéDescartes,1596—1650，也譯作勒內(nèi)·笛卡爾）在其著作《談?wù)務(wù)_運(yùn)用自己的理性在各門學(xué)問里尋求真理的方法》（簡稱《談?wù)劮椒ā罚?637年）里熱烈地討論血液循環(huán)的機(jī)械規(guī)律，“我們把這個身體看成一臺神造的機(jī)器，安排得十分巧妙，做出的動作十分驚人，人所能發(fā)明的任何機(jī)器都不能與它相比”。\h\h[5]法國哲學(xué)家、醫(yī)生朱利安·奧弗雷·拉·美特里（JulienOffraydeLaMettrie,1709—1751）拋棄了笛卡兒的二元論，認(rèn)為物質(zhì)是唯一的實(shí)體。他在著作《人是機(jī)器》（1747）里論證了動物和人都是物質(zhì)機(jī)器，而思想是人腦中機(jī)械活動的結(jié)果\h\h[6]。圖1.16人是機(jī)器的機(jī)械版和電子版，本質(zhì)上都把精神視作物質(zhì)活動的產(chǎn)物。但是，人的主觀意識具有能動性，物質(zhì)并不能完全決定意識的內(nèi)容笛卡兒認(rèn)為機(jī)械達(dá)不到人類的智能，“理性是萬能的工具，可以用于一切場合，那些部件則不然，一種特殊結(jié)構(gòu)只能做一種特殊動作。由此可見，一臺機(jī)器實(shí)際上絕不可能有那么多部件使它在生活上的各種場合都應(yīng)付裕如，跟我們依靠理性行事一樣”。\h[5]實(shí)際上，強(qiáng)弱人工智能之爭在拉·美特里和笛卡兒之間早就展開了。笛卡兒把人視作“神造的機(jī)器”，遠(yuǎn)非“人造的機(jī)器”可以比擬的。如果看到當(dāng)今人工智能的成就，尤其是棋類游戲，拉·美特里估計(jì)還會非常樂觀地?fù)碜o(hù)強(qiáng)人工智能，不知道笛卡兒是不是還會堅(jiān)持弱人工智能的觀點(diǎn)？人類對主觀世界和客觀世界的哲學(xué)思考，很大程度地影響了科學(xué)的發(fā)展。近代科學(xué)選擇了唯物論，有一個潛在的原因就是主觀世界更難于研究。要走向強(qiáng)人工智能，必須參考人腦的工作原理。并不是說，強(qiáng)人工智能必須模仿人腦，而是借助對人腦的研究搞清楚智能的形態(tài)，以及意識的形式化。圖1.171956年，一些知名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家在達(dá)特茅斯會議上正式提出“人工智能”這一學(xué)科術(shù)語，將它定義為“學(xué)習(xí)或者智能的任何特性都能夠被精確地加以描述，使得機(jī)器可以對其進(jìn)行模擬”“人工智能”的早期推動者對這門學(xué)科的前景普遍充滿信心，大多傾向于強(qiáng)AI，甚至有點(diǎn)“好高騖遠(yuǎn)”。例如，1965年，美國計(jì)算機(jī)科學(xué)家、人工智能先驅(qū)赫伯特·西蒙（HerbertSimon,1916—2001）曾預(yù)言：“二十年內(nèi)，機(jī)器將能完成人能做到的一切工作?！?967年，圖靈獎得主（1969）馬文·閔斯基（MarvinMinsky,1927—2016）也給出類似的預(yù)言：“一代之內(nèi)······創(chuàng)造人工智能的問題將獲得實(shí)質(zhì)上的解決?！比曛螅中判臐M滿地說：“在三到八年的時間里，我們將得到一臺具有人類平均智能的機(jī)器?！爆F(xiàn)在看來，強(qiáng)AI的時代還未到來。我們尚缺少必要的理論，能夠賦予機(jī)器真正的學(xué)習(xí)能力和自我意識——這需要長期的積累實(shí)現(xiàn)從量變到質(zhì)變的飛躍。在AI技術(shù)的應(yīng)用上，我們已經(jīng)預(yù)見到它將帶來新的生產(chǎn)力革命，人類有發(fā)展AI的強(qiáng)烈意愿和原始動力。這個動力還有一點(diǎn)哲學(xué)上的意義。強(qiáng)人工智能正是在“重演”上帝造人的過程，只不過人永遠(yuǎn)不是上帝，在善與惡之間來回切換，始終要受到倫理的煎熬。人工智能倫理，更多的是對人類制造智能機(jī)器過程中所面臨的諸多倫理問題的思考，而不僅僅是給機(jī)器制定倫理規(guī)范。人們習(xí)慣把AI狹隘地理解為對人類行為的模仿，這是對智能的一種誤解。智能的表現(xiàn)形態(tài)不是唯一的，人類的也不見得是最好的，因此機(jī)器不一定非得模仿人類才能獲得智能。當(dāng)前人工智能的一般模式是機(jī)器根據(jù)預(yù)設(shè)的評估標(biāo)準(zhǔn)做出決策，既無好奇心，也無想象力?；仡櫲斯ぶ悄艿臍v史，它長期受到形式邏輯、統(tǒng)計(jì)推斷、最優(yōu)化等理論的影響，很少涉及因果分析。圖1.18人工智能簡史及三大AI學(xué)派：時間軸之上是符號主義（symbolicism），之下是連接主義（connectionism）和行為主義（behaviorism）學(xué)術(shù)界對強(qiáng)人工智能的態(tài)度各執(zhí)一詞，有悲觀主義，有樂觀主義，也有實(shí)用主義，莫衷一是。英國物理學(xué)家（2020年諾貝爾物理學(xué)獎得主）羅杰·彭羅斯（RogerPenrose,1931—）在《皇帝新腦》里嘲笑強(qiáng)人工智能就像皇帝的新裝\h\h[7]。他從可計(jì)算性的角度“論證”了強(qiáng)人工智能在圖靈機(jī)（Turingmachine）上無法實(shí)現(xiàn)，這個“論證”不是嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，因此也只是哲學(xué)家的一家之言。事實(shí)上，1951年，圖靈在英國廣播公司(BBC)發(fā)表題為“數(shù)字計(jì)算機(jī)能思考嗎？”的演講時，就指出了可能任何圖靈機(jī)都無法模擬物理大腦——大腦不是一個可計(jì)算的系統(tǒng)\h\h[8]\h\h[9][10]。圖1.19彭羅斯略帶嘲諷地把基于圖靈機(jī)的強(qiáng)人工智能比作“皇帝新腦”，是“皇帝新裝”的翻版英國物理學(xué)家斯蒂芬·霍金（StephenHawking,1942—2018）對強(qiáng)人工智能懷有復(fù)雜的情感，混合著憂慮和憧憬，他認(rèn)為AI是“人類所經(jīng)歷的最好的或者最壞的事情”。結(jié)局到底是最好還是最壞，全都依賴于人類的一念之差。圖1.20霍金告誡人類不要輕易聯(lián)絡(luò)外星文明，它不見得充滿善意如果人類能和平地發(fā)展人工智能，當(dāng)機(jī)器智能超過人類之時，一個嶄新的文明——機(jī)器文明（machinecivilization）便誕生了。它將繼承和發(fā)展人類的文明，并把它擴(kuò)展至更廣袤無垠的宇宙之中。或許，這才是人類最高尚的自我救贖。1.1.1大腦與認(rèn)知心理人工智能就是有關(guān)機(jī)器的認(rèn)知科學(xué)（cognitivescience），它是語言學(xué)、神經(jīng)科學(xué)（neuroscience）、哲學(xué)、心理學(xué)、倫理學(xué)、教育學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等的交叉學(xué)科\h\h(2)。人們平時太關(guān)注它作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一部分，而忽略它作為認(rèn)知科學(xué)的那部分。圖1.21荷蘭畫家倫勃朗·范·萊因（RembrandtvanRijn,1606—1669）的繪畫描繪了17世紀(jì)歐洲解剖學(xué)課堂的場景，那時的科學(xué)家已經(jīng)開始了解人類大腦的結(jié)構(gòu)人類大腦皮質(zhì)（cerebralcortex）也稱大腦灰質(zhì)（或皮質(zhì)、皮層），是包裹在大腦外面的連通的褶皺皮狀結(jié)構(gòu)，厚約2～3毫米。越高等的動物，大腦皮層褶皺越多，展開后的面積越大。成人大腦皮層的面積約為2200平方厘米，約有140億～160億個神經(jīng)細(xì)胞。大腦皮層按照空間位置分為四個區(qū)：額葉（frontallobe）、顳葉（temporallobe）、頂葉（parietallobe）和枕葉（occipitallobe）\h\h[11]。圖1.22人類大腦皮質(zhì)分為額葉、顳葉、頂葉和枕葉四個區(qū)。其中，額葉位于腦的前半部，在頂葉前方、顳葉上方，是大腦皮質(zhì)最大的一個區(qū)，約占1/3～1/2美國計(jì)算機(jī)科學(xué)家、1971年圖靈獎得主、“人工智能”概念的提出者約翰·麥卡錫（JohnMcCarthy,1927—2011）指出，要實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器，必須先以一種明確而有限的方法講清楚大腦能做什么。很遺憾，直至今天，我們對大腦的認(rèn)知還停留在一個初級階段，依然有很多等待探索的未解之謎。譬如，眼眶額葉皮質(zhì)（orbitofrontalcortex,OFC），簡稱眶額皮質(zhì)，是前額葉皮質(zhì)中位于眼眶之上的一小部分，與決策過程的情緒和獎勵有關(guān)。神經(jīng)心理學(xué)家發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)之美、藝術(shù)之美或許源自眶額皮質(zhì)的活化，它讓大腦愉悅的機(jī)制仍是個問號。圖1.23眼眶額葉皮質(zhì)：利用情緒反應(yīng)（如愉快、悲傷、尷尬、憤怒等）指導(dǎo)行為人腦的功能分區(qū)一般地，在功能上左腦關(guān)注的是局部信息，右腦關(guān)注的是全局信息。大腦在處理信息的時候，會按照節(jié)能的方式進(jìn)行，所以有時會出現(xiàn)如圖1.5所示的“想當(dāng)然”。圖1.24人類大腦功能區(qū)以及解剖學(xué)定位：左上角是側(cè)面圖，右上角是矢狀位；左下角是俯視圖，右下角是仰視圖大腦是一個復(fù)雜系統(tǒng)，用進(jìn)廢退，它具有神奇的自適應(yīng)、自組織能力。例如，盲人用右手閱讀盲文時，視覺皮層與感覺運(yùn)動皮層被激活。這說明，盲人的視覺皮層參與了其他感知任務(wù)。也就是說，大腦的功能區(qū)并不是一成不變的，它們具有很強(qiáng)的可塑性，其內(nèi)在機(jī)理遠(yuǎn)比我們現(xiàn)在所了解的要高級得多。搞清楚人類認(rèn)知的科學(xué)規(guī)律，有助于實(shí)現(xiàn)真正的人工智能。例如，大腦的前額葉皮質(zhì)（prefrontalcortex,PFC）負(fù)責(zé)邏輯、計(jì)劃等高級認(rèn)知活動，能夠調(diào)節(jié)和組織思考與行為，所以它表現(xiàn)得與人類的性格有關(guān)。前額葉皮質(zhì)一般需要到18歲后才變得成熟，主體在神經(jīng)生理上成為一個理性的人，也開始為自己的言行承擔(dān)社會責(zé)任。如果這部分腦組織受到損傷，人類會喪失決策能力，其語言功能將變得紊亂，說話語無倫次。這啟發(fā)我們在機(jī)器學(xué)習(xí)中設(shè)計(jì)元規(guī)則（metarules）的學(xué)習(xí)，元規(guī)則就是機(jī)器的前額葉皮質(zhì)。圖1.25左半腦的前額葉皮質(zhì)的側(cè)面圖和正面圖例1.4法國神經(jīng)學(xué)家、醫(yī)生保羅·布洛卡（PaulBroca,1824—1880）在研究失語癥（aphasia）患者時發(fā)現(xiàn)左腦額下回后部某區(qū)域是運(yùn)動性語言中樞，如今被稱為布洛卡區(qū)（Broca’sarea）。布洛卡留下了一句名言：“我們用左腦說話。”圖1.26語言的生成與理解在大腦里由不同的區(qū)域完成，二者由神經(jīng)纖維束相連接布洛卡區(qū)受損將導(dǎo)致病人無法產(chǎn)生合乎文法的句子，話語是斷斷續(xù)續(xù)的單詞，但病人對于語言的理解能力是正常的，也知道自己的說話不流暢。例1.5德國神經(jīng)病理學(xué)家卡爾·韋尼克（CarlWernicke,1848—1905）發(fā)現(xiàn)左后顳上回的損傷也會導(dǎo)致失語癥，這部分大腦區(qū)域被稱為韋尼克區(qū)（Wernicke’sarea）?；颊吣芰骼刂v一些無意義的話，其語言理解力有缺陷。這兩類失語癥說明大腦負(fù)責(zé)理解和表達(dá)的區(qū)域不同。布洛卡區(qū)與韋尼克區(qū)之間有神經(jīng)纖維束的通道，被稱為弓形束（arcuatefasciculus），保證了兩個區(qū)之間的通信。圖1.27兩種不同類型的失語癥：（左圖）布洛卡區(qū)損傷會導(dǎo)致表達(dá)型失語癥；（右圖）韋尼克區(qū)損傷會導(dǎo)致接受型失語癥例1.62005年，《科學(xué)》刊登了研究論文《人腦單個神經(jīng)元的不變視覺表征》，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)“一個顯著的內(nèi)側(cè)顳葉（medialtemporallobe,MTL）神經(jīng)元子集，這些神經(jīng)元被特定個體、地標(biāo)或物體的顯著不同的圖片選擇性地激活，在某些情況下甚至可通過帶有它們名字的字母串來激活。這些結(jié)果表明了一個不變的、稀疏的和明確的編碼，它對于將復(fù)雜的視覺感知轉(zhuǎn)化為長期的、更抽象的記憶可能是重要的”。\h\h[12]圖1.28內(nèi)側(cè)顳葉的某些神經(jīng)元被特定的指代（即人物的圖片和名字）活化\h[12]例1.71981年，美國神經(jīng)生理學(xué)家羅杰·斯佩里（RogerSperry,1913—1994）因?yàn)閷ψ笥掖竽X的研究而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。斯佩里觀察到，連接左右大腦的胼胝體（corpuscallosum）被切除的癲癇病（epilepsy）患者（簡稱“腦裂病人”），其左右腦所接收到的信息不能夠交換。這導(dǎo)致腦裂病人左眼看到的東西，在右腦中形成圖像，病人能夠用左手按圖索物，但圖像傳遞不到左腦形成語言，進(jìn)而無法回答看到了什么。與此同時，腦裂病人右眼看到的東西，在左腦中可以形成語言。圖1.29左右腦靠胼胝體連接通信，協(xié)同完成感知、理解等復(fù)雜任務(wù)腦神經(jīng)科學(xué)的研究工具考慮到實(shí)驗(yàn)倫理，無須打開活人的顱骨，我們可通過一些非侵入式技術(shù)手段研究大腦，它們對人類的傷害極小。例如，電生理技術(shù)（electrophysiologicaltechnique）包括腦電圖（electroencephalogram,EEG）、事件相關(guān)電位（event-relatedpotential,ERP）、腦磁圖（magnetoencephalography,MEG）等，通過采集電磁信號描繪大腦的活動。圖1.30通過電生理技術(shù)，可以探測到癲癇病人大腦的異常電磁信號計(jì)算機(jī)斷層成像（computedtomography,CT）從不同角度進(jìn)行的X射線探測，利用計(jì)算機(jī)將測量值轉(zhuǎn)化為掃描區(qū)域的橫截面圖像。圖1.31CT掃描的切片厚度小于一毫米，速度快且準(zhǔn)確，但有電磁輻射的風(fēng)險比CT掃描更清晰的是磁共振成像（magneticresonanceimaging,MRI）。它利用核磁共振原理，通過梯度磁場可以探知物體中原子核的種類和位置，進(jìn)而生成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。MRI沒有電磁輻射的危害。圖1.32MRI對人體軟組織、頭部、脊髓等成像優(yōu)于CT，但成本更高基于MRI的擴(kuò)散張量成像（diffusiontensorimaging,DTI）技術(shù)可以繪制出神經(jīng)纖維束，以便了解不同區(qū)域間的連接狀況。圖1.33利用DTI技術(shù)顯示人腦中連接布洛卡區(qū)與韋尼克區(qū)的弓形束科學(xué)家利用DTI比較了人類、黑猩猩（chimpanzee）和獼猴大腦中的弓形束，發(fā)現(xiàn)在非人類靈長類中，它要么很小，要么不存在，這就是它們不具備復(fù)雜語言能力的原因。而人類弓形束的特化可能與語言的演變有關(guān)\h\h[13]。經(jīng)顱磁刺激（transcranialmagneticstimulation,TMS）技術(shù)利用脈沖磁場影響大腦的神經(jīng)電活動，進(jìn)而研究它所引起的一系列生理生化反應(yīng)。圖1.34TMS是一種無痛無創(chuàng)的方法，磁信號能無衰減地透過顱骨刺激到大腦神經(jīng)視覺視覺皮質(zhì)區(qū)位于大腦后部的枕葉的距狀裂周圍，負(fù)責(zé)處理視覺信息，分為初級視覺皮質(zhì)（V1）或紋狀皮質(zhì)（striatecortex），以及紋外皮質(zhì)（extrastriatecortex）。左眼／右眼采集到的信息傳遞到右腦／左腦視覺皮質(zhì)，V1輸出的信號分成兩股，向上的背側(cè)流（dorsalstream）和向下的腹側(cè)流（ventralstream）。圖1.35在紋外皮質(zhì)，背側(cè)流處理物體的空間位置以及相關(guān)的運(yùn)動控制（稱為“如何”通道），腹側(cè)流則負(fù)責(zé)物體識別，與內(nèi)容理解和記憶有關(guān)（稱為“什么”通道）人類看到物體對象（譬如一個杯子）之后，對它的識別和操作是由兩個不同的信息通道實(shí)現(xiàn)的。如果背側(cè)流正常而腹側(cè)流出了問題，患者看不出那是個杯子卻能正確抓取。相反，如果腹側(cè)流正常而背側(cè)流出了問題，患者知道那是個杯子卻不能正確抓取。一個人看到自己的杯子，伸手去拿的過程中，發(fā)現(xiàn)是別人的杯子，手伸到半路又縮了回來。換句話說，對物體的語義理解會影響到動作的實(shí)施，有個更高級的機(jī)制在協(xié)調(diào)識別與操作。科學(xué)家在設(shè)計(jì)腦機(jī)接口（brain-machineinterface），直接由腦波意念控制（真實(shí)的或虛擬的）機(jī)械來完成復(fù)雜動作。未來在虛擬現(xiàn)實(shí)（virtualreality,VR）或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmentedreality,AR）中，意念將解放人類的手腳。例1.8人類視覺有許多神奇的特性，讀者可以做兩個小的視覺實(shí)驗(yàn)來體驗(yàn)一下：（1）緊盯著心形的中心白點(diǎn)30秒，然后將視線轉(zhuǎn)移到白墻上，你看到了什么？（2）慢慢地將兔子郵票靠近你的鼻子，在這個過程中你看到了什么？圖1.36一些對人眼而言有趣的視覺現(xiàn)象，對機(jī)器視覺不再成立人類不僅用眼睛看世界，還靠大腦的想象，所以才有圖1.5所示的視覺補(bǔ)全。另外，圖1.37之類的錯覺，其產(chǎn)生原因也許和由暗示引起的想象有關(guān)。圖1.37人類視覺處理中產(chǎn)生的錯覺：黑點(diǎn)和白點(diǎn)的走向會給大腦一些暗示，導(dǎo)致水平線和豎直線“看起來”是彎曲的注意力人類的注意力對認(rèn)知來說有利有弊。有利是指它能自動忽略掉“噪聲”，只聚焦在感興趣的事物上，從而使得大腦可以充分地利用有限資源，同時起到節(jié)能的效果。例如，在一個聲音嘈雜的雞尾酒會上，人們依然能夠相互交談。有弊是指注意力導(dǎo)致認(rèn)知的范圍和能力都變得有局限，眼睛看到但大腦沒處理到的情況司空見慣。圖1.38駕車過程中看手機(jī)大概率會引發(fā)交通事故，和人類注意力的特性有關(guān)。很多魔術(shù)也是利用注意力的轉(zhuǎn)移讓觀眾意想不到，甚至視而不見大腦的注意力總是有選擇性的——當(dāng)你看到一個，你就看不到另一個。對一個圖像，不可能同時有兩個不同的理解。大腦總是根據(jù)關(guān)注點(diǎn)（或視角）給圖像一個合理的解釋，若多個關(guān)注點(diǎn)是沖突的，大腦只能每次選擇其中之一。這是因?yàn)?，同時處理幾個不一致的結(jié)果并挑出其中最合理的，要耗費(fèi)大腦更多的能量。顯然，自然演化選擇了節(jié)能的方式，機(jī)器智能大可不必遵守這一限制。圖1.39視角不同，結(jié)果可能是迥異的。懂得多角度看世界，是智慧的表現(xiàn)人腦中有一個鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)（mirrorneuronsystem），讓人類能夠模仿、學(xué)習(xí)、產(chǎn)生同理心等。自閉癥譜系障礙（autismspectrumdisorder,ASD）可能是由鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)發(fā)育紊亂或受損引起的疾病，它的成因還沒有一個科學(xué)的定論。患者語言能力落后，對于其他個體、社交互動等外界刺激不感興趣（與人少有眼神交流），只關(guān)注自己的想法，喜歡一些周而復(fù)始的刻板行為等。三歲之前是人類腦神經(jīng)發(fā)育和語言形成的關(guān)鍵時期，ASD的診斷和早期干預(yù)顯得尤為重要。圖1.40自閉癥的成因非常復(fù)雜，有先天的也有后天的。男女患者比例約為4:1記憶記憶包括編碼、存儲（或固化）和檢索三個階段，它塑造了人類自身，是學(xué)習(xí)的結(jié)果和智能的基礎(chǔ)。人類記憶的容量、持續(xù)時間、精度都不如機(jī)器（譬如，機(jī)器對圖片的存儲是像素級別的），但是它有針對事件的情景記憶（episodicmemory）和針對事實(shí)的語義記憶（semanticmemory）的陳述性能力，是目前人工智能所不擅長的。圖1.41記憶是智能的基礎(chǔ)：搞清楚人類的經(jīng)驗(yàn)和知識在大腦里是如何存儲和調(diào)用的，對人工智能具有巨大的指導(dǎo)意義另外，人類利用工作記憶（workingmemory）在前額葉皮質(zhì)（見圖1.25）里對當(dāng)前信息進(jìn)行短期的小規(guī)模操作\h\h(3)。前額葉皮質(zhì)雖然不存儲長期記憶，但它就像一個臨時的緩存，從長期記憶（long-termmemory）中調(diào)取情景，對推理、決策、行為等具有重大的意義。1885年，德國心理學(xué)家赫爾曼·艾賓豪斯（HermannEbbinghaus,1850—1909）在其著作《關(guān)于記憶》（1913年的英譯本的書名是《記憶：對實(shí)驗(yàn)心理學(xué)的貢獻(xiàn)》）一書中，記錄了他對一些無意義的字母組合（例如，YUJS）做的記憶實(shí)驗(yàn)，在考察了一系列時間間隔的遺忘率之后，艾賓豪斯得到了一條遺忘曲線。圖1.42艾賓豪斯遺忘曲線：20分鐘后，便有42%的記憶被遺忘。雖然隨著年齡的增長，記憶力會衰退，然而一旦信息被記住，年齡并不會影響遺忘的速度盡管人類的記憶很神奇，它也有不可靠的一面——假記憶（falsememory）。假記憶在語義上與真實(shí)內(nèi)容有強(qiáng)相關(guān)性，但未經(jīng)編碼和存儲。在檢索的時候，“拔出蘿卜帶出泥”，人類無中生有、言之鑿鑿地產(chǎn)生出假記憶。假記憶與語義聯(lián)想\h\h(4)和想象有關(guān)，它是否是人類大腦為了佐證某個認(rèn)知模式而不自覺地虛構(gòu)出來的“經(jīng)驗(yàn)”？對此，科學(xué)界目前尚無定論。實(shí)驗(yàn)表明，假記憶是一個普遍現(xiàn)象，甚至可以被刻意地“植入”人類的大腦。語言能力語言能力是人類獨(dú)有的，不僅能滿足日常交流，還能表達(dá)復(fù)雜概念（例如自然數(shù)、分?jǐn)?shù)）和思想。像漢字中就包含著本體論（ontology），例如，魚部首的鯨、鯉、鱸、鮭、鯡……表示魚類，反犬旁的狗、貓、狼、狐、狒……表示犬科動物，草字頭的花、芋、芽、茄、茶……都是草本植物。這里，難免有一些受時代所限的認(rèn)知錯誤，譬如鯨魚不是魚，而是哺乳類動物。還有“心想”等動詞，也不符合事實(shí)。不過，這些“錯誤”都不影響語言交流。盡管語言的形態(tài)各異，但它們共享著相同的認(rèn)知基礎(chǔ)。美國著名語言學(xué)家諾姆·喬姆斯基認(rèn)為在人的頭腦中存在著可遺傳的泛語法（universalgrammar），它是先天語言獲得機(jī)制——兒童語言習(xí)得的過程就是泛語法中參數(shù)設(shè)定的過程\h\h[14]。圖1.43人類所有的語言都能表達(dá)數(shù)的概念，進(jìn)而可以描述集合的規(guī)模當(dāng)正常人類聽到一個自然語言語句時，對合乎句法但不合乎語義的反應(yīng)是400毫秒（即ERP信號在400毫秒出現(xiàn)異常），而對不合理的句法的反應(yīng)是600毫秒。大腦要消耗更多的能量來試圖理解句法錯誤（進(jìn)而語義上也沒有解釋）的語句，神經(jīng)語言學(xué)（neurolinguistics）似乎更支持喬姆斯基有關(guān)句法–語義關(guān)系的理論。布洛卡區(qū)和句法生成有關(guān)，韋尼克區(qū)和語義理解有關(guān)，它們連同之間的弓形束形成句法–語義的語言能力。三者中任何一個出問題，都會導(dǎo)致各自特點(diǎn)的失語癥。圖1.44目前的人機(jī)對話系統(tǒng)尚缺乏必要的句法–語義分析，毫無理解可言。對各種失語癥的研究有助于了解人類語言的本質(zhì)，進(jìn)而提高機(jī)器的自然語言理解能力實(shí)驗(yàn)似乎表明，雙語能力（bilingualism）有助于延緩阿爾茨海默病（Alzheimer’sdisease），俗稱“老年癡呆癥”發(fā)病的年齡。這種疾病是德國精神病學(xué)家阿洛伊斯·阿爾茨海默（AloisAlzheimer,1864—1915）于1906年首先描述的，它是一種神經(jīng)退化的疾病，其病因至今不明，與遺傳、高血壓、抑郁癥等因素都有關(guān)系。圖1.45阿爾茨海默病是一種常見的老年疾病，其癥狀之一是部分語言能力的喪失阿爾茨海默病的早期癥狀包括語言障礙，表現(xiàn)在詞匯量減少，流暢度降低。目前，對該病基本沒有有效的藥物治療，只能進(jìn)行醫(yī)療照護(hù)。例1.9作為語言載體，語音和文字所承載的信息量是不同的。20世紀(jì)30年代，我國著名語言學(xué)家趙元任（YuenRenChao,1892—1982）寫了一篇古文《施氏食獅史》，全文的發(fā)音都是shi，它是一篇聽不懂卻看得懂的文章。石室詩士施氏，嗜獅，誓食十獅。施氏時時適市視獅。十時，適十獅適市。是時，適施氏適市。施氏視是十獅，恃矢勢，使是十獅逝世。氏拾是十獅尸，適石室。石室濕，氏使侍拭石室。石室拭，施氏始試食是十獅尸。食時，始識是十獅尸，實(shí)十石獅尸。試釋是事。漢語的各地方言\h\h(5)有著巨大的差異，人們使用相同的文字和相近的語法，卻經(jīng)常因?yàn)楠?dú)特的用詞或不同的發(fā)音而聽不懂對方的話。漢字文化圈包含中國、越南、朝鮮半島、日本等地，皆受儒家文化的熏陶。例1.102016年的《自然》雜志刊登了《自然語音揭示了人類大腦皮質(zhì)的語義地圖》一文\h\h[15]，科學(xué)家利用功能磁共振成像（functionalMRI,fMRI）揭示了表現(xiàn)在大腦皮質(zhì)不同區(qū)域的語言意義——語義系統(tǒng)（semanticsystem）。受試者聽了幾個小時的敘述故事，不同的詞匯語義在大腦皮質(zhì)的活化位置形成了一個詳細(xì)的語義圖譜。研究結(jié)果表明，語義系統(tǒng)中的大多數(shù)區(qū)域都表示特定語義領(lǐng)域或相關(guān)概念群組的信息（見圖1.46），它有助于弄清人類語言共有的神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)。圖1.46在人類神經(jīng)解剖學(xué)和功能連接的研究中，數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法為繪制大腦功能表征圖提供了一種強(qiáng)大而有效的手段\h[15]執(zhí)行功能額葉負(fù)責(zé)工作記憶、抽象思維、計(jì)劃決策等高級認(rèn)知，與語言、運(yùn)動、自主意識等的控制有關(guān)（見圖1.24中編號為3、4、12、13的功能區(qū)）。額葉受損的病人，其對時間序列相關(guān)的記憶（例如情景記憶中的線索）弱于常人，在不同的任務(wù)之間切換的能力也變?nèi)?。圖1.47左半腦的額葉皮質(zhì)的外側(cè)面圖和內(nèi)側(cè)面圖以下五種情形需要執(zhí)行功能（executivefunction），它們與前額葉皮質(zhì)（見圖1.25）都有關(guān)：（1）計(jì)劃與決策；（2）發(fā)現(xiàn)錯誤與解決問題；（3）超越經(jīng)驗(yàn)，處理新問題；（4）面臨危險與困難情境；（5）克服固定的反應(yīng)?，F(xiàn)有的AI尚缺乏類似前額葉皮質(zhì)的執(zhí)行功能，在更高的層級規(guī)劃機(jī)器學(xué)習(xí)、智能決策、自主糾偏、小樣本分析、異常檢測、因果推斷，等等。圖1.48越高等的動物額葉越大，學(xué)習(xí)和決策的能力越強(qiáng)腦機(jī)接口意識能否被讀取？如果我們能探測到大腦發(fā)送給肌肉的信號，可否用大腦控制機(jī)器設(shè)備？這是一門連接大腦和機(jī)器的新的神經(jīng)科學(xué)——腦機(jī)接口（brain-machineinterface，或者brain-computerinterface,BCI），它使得人或動物可以利用大腦的內(nèi)部活動來控制外部設(shè)備，讓大腦從身體的束縛中完全解放出來。腦機(jī)接口有望為帕金森癥、癱瘓病人提供行動能力補(bǔ)償，對太空探索、全球通信、制造業(yè)等領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。例1.11巴西神經(jīng)生物學(xué)家米格爾·尼科萊利斯（MiguelNicolelis,1961—）和美國杜克大學(xué)（DukeUniversity）的同事做過一個實(shí)驗(yàn)，用多電極陣列侵入探測猴子大腦皮層，采集運(yùn)動區(qū)域中數(shù)百個神經(jīng)元的信號來分析猴子的運(yùn)動意圖。圖1.49杜克大學(xué)神經(jīng)工程中心的多電極陣列的高功率放大器：多個金屬細(xì)絲以矩陣形式聚集在一起，這種金屬纖維絲很有彈性，可以長期植入大腦，保持活躍數(shù)月到數(shù)年之久\h\h[16]在實(shí)驗(yàn)中，猴子被訓(xùn)練通過操縱桿移動計(jì)算機(jī)屏幕上的圖形，與此同時，猴子大腦皮層的某些運(yùn)動神經(jīng)元信號被記錄了下來。經(jīng)過關(guān)聯(lián)分析，研究人員找出信號與操控動作之間的映射關(guān)系，進(jìn)而編程用信號來控制操縱桿。猴子后來“驚喜地”發(fā)現(xiàn)，無須動手，只要轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)腦子就可以移動屏幕上的圖形。以這種“只動腦不動手”的方式正確地移動圖形，猴子就可以得到獎勵。一段時間后，猴子就可以自如地用大腦來完成這項(xiàng)任務(wù)了。同其他認(rèn)知科學(xué)一樣，腦機(jī)接口也面臨著很多倫理問題：除非找到將電極安全植入人腦的方法，否則大多數(shù)腦機(jī)接口研究仍將集中在動物身上。即便在動物身上的實(shí)驗(yàn)，也必須科學(xué)、人道地遵守實(shí)驗(yàn)動物倫理的3R原則，替代（replacement）：用替代技術(shù)代替動物的使用，或者完全避免使用動物。減少（reduction）：將使用的動物數(shù)量減少到最低限度，以便從更少的動物獲得信息或從相同數(shù)量的動物獲得更多信息。改善（refinement）：改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法，以確保動物盡可能少受罪。這包括更好的生存和居住條件，以及為了盡量減少痛苦的實(shí)驗(yàn)過程改良。善待動物，代表了人類對生命的態(tài)度。2018年，我國頒布了《實(shí)驗(yàn)動物福利倫理審查指南》，規(guī)定了實(shí)驗(yàn)動物生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中的福利倫理審查和管理的要求。例1.122008年，尼科萊利斯團(tuán)隊(duì)與日本科學(xué)家合作，訓(xùn)練一個名叫“伊多亞”（Idoya）的猴子通過腦機(jī)接口遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的行走。圖1.50猴子“伊多亞”通過腦機(jī)接口遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的行走跑步機(jī)上的猴子“伊多亞”在美國的北卡羅來納州，機(jī)器人“計(jì)算大腦”（computationalbrain,CB）在日本京都。通過高速網(wǎng)絡(luò)，猴子可以觀看到機(jī)器人腿部的實(shí)時影像，如果“伊多亞”能讓機(jī)器人的關(guān)節(jié)活動和自己的同步，則給它一些獎勵（葡萄干和麥片粥）。植入猴子大腦的BCI設(shè)備同時采集250～300個運(yùn)動神經(jīng)元的信號，這些信號被用來預(yù)測猴子腿部的運(yùn)動，精度達(dá)到90%。數(shù)據(jù)通過高速網(wǎng)絡(luò)傳送，當(dāng)神經(jīng)元信號和機(jī)器人的腿部活動建立起關(guān)聯(lián)之后，伊多亞看著屏幕里的機(jī)器人，只要略微想想就能讓“計(jì)算大腦”走動起來，稍后即可大飽口福。尼科萊利斯認(rèn)為，“腦把機(jī)器人也當(dāng)作了自己身體的一部分，它在運(yùn)動皮層的不同區(qū)域建立起機(jī)器人的代表區(qū)”。因此，“我們的自我意識并不是在我們身體細(xì)胞的末端結(jié)束，而是在我們用大腦控制的工具的最后一層電子上終止”。另外，腦機(jī)結(jié)合有望極大限度地擴(kuò)展人類的記憶能力、計(jì)算能力、學(xué)習(xí)能力等，對人類智能來說將是一場革命，因?yàn)樗淖兞巳祟惈@取知識、技能的方式（有些已經(jīng)可固化在芯片里與生俱來），令他們有更多的時間和機(jī)會釋放創(chuàng)新能力。同時，人腦的優(yōu)勢也將彌補(bǔ)AI的一些不足，讓直覺變得可以計(jì)算。總之，腦機(jī)結(jié)合模糊了智能載體的界限，它既是人類智能的擴(kuò)展，也是一種新型的人工智能。2011年，尼科萊利斯在其著作《腦機(jī)穿越——腦機(jī)接口改變?nèi)祟愇磥怼防?，為我們描述了一個“人機(jī)融合”的明天：人們僅僅通過思考就可以相互交流、操縱設(shè)備\h[16]。2013年，尼科萊利斯團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)兩個大鼠可以通過腦機(jī)接口進(jìn)行交流，支持者認(rèn)為人類朝意識讀取又前進(jìn)了一步。然而，也有反對者指出，這些成果是“拙劣的好萊塢科幻劇本”，缺乏對照實(shí)驗(yàn)，充其量是一些不成熟的想法。圖1.51意識讀取若能實(shí)現(xiàn)，讀心術(shù)、心靈感應(yīng)（telepathy）將變?yōu)榭赡埽祟惖慕涣鞣绞揭矊⑼黄普Z言。非侵入式的腦機(jī)接口設(shè)備依然是一個未解決的難題在意識讀取成為現(xiàn)實(shí)之前，可穿戴設(shè)備獲取的物理數(shù)據(jù)都與意識無關(guān)，利用這類數(shù)據(jù)來攻擊人類或侵害隱私的風(fēng)險遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如讀取或干擾意識所帶來的風(fēng)險。人們在憧憬意識讀取的各種有利應(yīng)用之余，必須清楚地看到它對個人隱私的潛在威脅是無所不及的?，F(xiàn)在我們依然可以認(rèn)為，“只想不做”不會造成傷害，但當(dāng)意識可以控制工具，意識的攻擊性就由隱性變?yōu)轱@性的了。例1.132010年的科幻電影《盜夢空間》（Inception）是英國導(dǎo)演克里斯托弗·諾蘭（ChristopherNolan,1970—）的第七部作品，講述了盜夢者（extractor）如何利用潛意識進(jìn)入別人的夢境竊取商業(yè)機(jī)密，并通過意念植入實(shí)現(xiàn)犯罪。圖1.52諾蘭執(zhí)導(dǎo)的三部與意識相關(guān)的電影的海報電影里，參與共同夢境的人通過一個儀器（便攜式自動夢素靜脈注射器）連接意識。在夢中，各種感覺是真實(shí)的，同時夢境也會受外界刺激的影響，夢中的死亡會讓做夢者醒來。夢里套夢，整部影片構(gòu)造了多層夢境。這些預(yù)設(shè)有的已被認(rèn)知科學(xué)驗(yàn)證，有的比較牽強(qiáng)，有的純粹是科幻。但毫無疑問，沉浸在燒腦情節(jié)中的觀眾都被諾蘭帶入了設(shè)定的“夢境”之中，電影結(jié)束之時也是夢醒時分。之前，諾蘭執(zhí)導(dǎo)的第二、第三部影片都是驚悚片，也都與腦科學(xué)相關(guān)，牽扯到記憶、焦慮、失眠、執(zhí)行功能等話題。2000年，《記憶碎片》（Memento）是諾蘭執(zhí)導(dǎo)的第二部影片，講述了患上順行性失憶癥（anterogradeamnesia）的男主角尋找殺妻兇手的故事。順行性失憶癥的病人遺忘的是患病后發(fā)生的事情。該病的機(jī)理尚不清楚，可能的病因有藥物誘導(dǎo)、腦外傷、海馬體病變等。與之相反，逆行性遺忘癥（retrogradeamnesia）病人遺忘的是患病前發(fā)生的事情。研究失憶癥有助于理解人腦記憶的本質(zhì)。2002年的《失眠癥》（Insomnia）講述了兩名洛杉磯警探奉命到阿拉斯加協(xié)助調(diào)查一宗謀殺案，一名警探失手殺死了同伴，這個意外使他患上失眠癥，適逢當(dāng)?shù)氐臉O晝，該警探的長期失眠讓他喪失判斷能力……多數(shù)患者對侵入式腦機(jī)接口持保守態(tài)度，不愿意在大腦中植入電極。人們通過電生理技術(shù)（如，腦電圖）這類非侵入式方法獲取神經(jīng)信號，也可以用來控制簡單設(shè)備（如，撥打手機(jī)等），或者監(jiān)控精神狀態(tài)（如，疲勞、焦慮等）。圖1.53圖中頸部以下癱瘓長達(dá)15年的女士，經(jīng)過短暫培訓(xùn)已經(jīng)學(xué)會了僅靠意識操縱機(jī)械臂，用它伸出手來抓取物體（見《紐約時報》科學(xué)版，2012年5月16日）。當(dāng)癱瘓女士“親手”把咖啡杯送到嘴邊的時候，她臉上的笑意讓所有的研究人員充滿了信心和動力。技術(shù)造福于人類的時候，有神一樣的溫暖和光輝目前，電極片可以制作得非常微小，材料的有效期也很長久。對于那些嚴(yán)重腦損傷的病人，侵入式腦機(jī)接口是可選之項(xiàng)，它能更好地采集神經(jīng)信號，從而有效地控制設(shè)備。腦機(jī)接口技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用之前，還有許多障礙有待跨越。例如，研究中使用的設(shè)備大多笨重，機(jī)械臂的動作仍不精細(xì)，植入的電極片隨時間推移有可能失效等。當(dāng)前，腦機(jī)接口還停留在實(shí)驗(yàn)階段，未達(dá)到實(shí)用的水平。其終極目標(biāo)是一種有效的、安全的、隱蔽的系統(tǒng)，使得神經(jīng)系統(tǒng)有損傷的行動不便者與正常人類一樣，使用腦機(jī)接口與環(huán)境進(jìn)行流暢的互動。自由意志類似生物克隆，讀取和復(fù)制意識也將引起一些倫理問題。目前，多數(shù)國家和地區(qū)都禁止克隆人類。那么，克隆人類的器官呢？克隆人類的大腦呢？圖1.541996年，英國胚胎學(xué)家伊恩·威爾穆特（IanWilmut,1944—）應(yīng)用細(xì)胞核移植技術(shù)，從成年體細(xì)胞克隆出第一只哺乳動物——雌性綿羊“多莉”。這一成果引起公眾對克隆人的聯(lián)想和熱議一個人如何面對自己的克隆體？二者有著相同的基因和不同的意識，仿佛穿越時空相遇。人們對克隆人倫理問題的擔(dān)憂不無道理，科學(xué)界也持非常謹(jǐn)慎的態(tài)度。同樣地，人類也害怕對自由意志（freewill）的克隆和介入。所謂“自由意志”，是指人類具備在多個計(jì)劃方案中自主抉擇與實(shí)施行動的能力，與之對立的是決定論。折中的觀點(diǎn)是，人類所有的自由意志受現(xiàn)實(shí)條件中諸多因素的制約或影響。不難理解，多數(shù)人會很自然地?fù)?dān)心讀取和干預(yù)意識可能帶來一些預(yù)料不到的不良后果。高尚的人們，當(dāng)我們凝視與我們有著相似意識的機(jī)器人的時候，怎會把它們混同于冰冷的機(jī)器？當(dāng)我們欣賞它們同樣高貴的靈魂的時候，于心何忍視其為低人一等的奴隸？人之所以為人，皆因自由意志。有別于其他動物，人類追求自由意志是富有智慧的一種表現(xiàn)。所以，只要我們還追求精神世界的自由，就會理解這自由對于擁有自我意識的智能機(jī)器是同樣的寶貴。操控意識的行為，哪怕披著再高尚的外衣，也是徹頭徹尾的惡。例如，在《星球大戰(zhàn)》系列電影中，被意識操控的克隆人軍團(tuán)成為西斯向絕地武士復(fù)仇的工具。克隆人戰(zhàn)士有一定的獨(dú)立決策能力，但僅限于比機(jī)器人更適應(yīng)戰(zhàn)爭的環(huán)境。被剝奪了自由意志的克隆人可能意識不到自由意志的珍貴，但剝奪者一定知道。提防意識被黑暗勢力控制，這正是熱愛自由的人們所憂心忡忡的。圖1.55在《星球大戰(zhàn)》中，克隆人軍團(tuán)被黑暗勢力控制，成為邪惡的幫兇荷蘭哲學(xué)家巴魯赫·斯賓諾莎（BaruchSpinoza,1632—1677）在其名著《用幾何學(xué)方法作論證的倫理學(xué)》（簡稱《倫理學(xué)》\h\h[17]）中認(rèn)為：“在心靈中沒有絕對的或自由的意志，而心靈之有這個意愿或那個意愿乃是被一個原因所決定，而這個原因又為另一原因所決定，而這個原因又同樣為別的原因所決定，如此遞進(jìn)，以至無窮?！保ㄒ姷诙糠帧罢撔撵`的性質(zhì)和起源”的命題四十八）圖1.56斯賓諾莎的《倫理學(xué)》用類似幾何證明的方式堅(jiān)守嚴(yán)謹(jǐn)性在命題四十八的附釋中，斯賓諾莎解釋道：“我認(rèn)為意志是一種肯定或否定的能力，而不是欲望；我說，意志，是一種能力，一種心靈借以肯定或否定什么是真、什么是錯誤的能力，而不是心靈借以追求一物或避免一物的欲望?，F(xiàn)在我們既然已經(jīng)證明這些能力是些普遍的概念，與我們由之形成這些普遍概念的個體事物并不能分開，則我們就必須探究這些個別意愿的本身是否是事物的觀念以外的別的東西。我說，我們必須探究在心靈內(nèi)，除了作為觀念的觀念所包含的以外，是否尚有別的肯定或否定?！盶h[17]接著，斯賓諾莎斷言，“在心靈中除了觀念作為觀念所包含的意愿或肯定否定以外，沒有意愿或肯定與否定?！保}四十九）因此，“意志與理智是同一的”。（命題四十九的繹理）按照斯賓諾莎的這些觀點(diǎn)，機(jī)器具有足夠的智能，便等同于擁有了自由意志。在第5章，我們將論述“自我意識”正是強(qiáng)人工智能的關(guān)鍵所在——只有具備了自我意識，機(jī)器才能擁有超級智能，進(jìn)而演化出與之適配的倫理體系。缸中之腦圖1.57普特南美國數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、哲學(xué)家希拉里·普特南（HilaryPutnam,1926—2016）在其著作《理性、真理和歷史》\h\h[18]的第一章“缸中之腦”（Brainsinavat）提出了一個非常有意思且具有深刻啟發(fā)性的思想實(shí)驗(yàn)：一個瘋狂的科學(xué)家將一個大腦放在營養(yǎng)液中維持其生理活性，同時連接計(jì)算機(jī)向大腦傳遞神經(jīng)電信號，使得大腦體驗(yàn)的是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的模擬現(xiàn)實(shí)。如果“缸中之腦”接收的虛擬現(xiàn)實(shí)是品嘗美食，它會產(chǎn)生出愉悅感，其真實(shí)性是不容置疑的。普特南拋出了一個難題：這個“缸中之腦”能否意識到它生活在虛擬現(xiàn)實(shí)之中？圖1.58如果意識的物質(zhì)基礎(chǔ)是神經(jīng)電信號，“缸中之腦”的確無法驗(yàn)證它來自外界的自然刺激還是模擬刺激圖片來源：http://www.srf.ch/filosofix這個“缸中之腦”是無法判斷它自己所處的狀態(tài)的，就像語言中的自指（例如，評說它自己的對錯）\h\h(6)容易引發(fā)悖論一樣，主體評價自身的能力也有一些“禁區(qū)”。例如，計(jì)算機(jī)科學(xué)中的停機(jī)問題（haltingproblem）。1936年，艾倫·圖靈（AlanTuring,1912—1954）利用對角論證法（diagonalargument）\h\h(7)證明了圖靈機(jī)的“停機(jī)問題”，即無法設(shè)計(jì)一臺圖靈機(jī)用來判定任何一臺圖靈機(jī)可否停機(jī)。也就是說，任給一個程序，不存在某個統(tǒng)一的、可計(jì)算的方法能判斷該程序是否會停止。我們稱這類無法回答是否的問題為不可判定的\h\h(8)。本質(zhì)上，這個不可判定性是由可數(shù)無窮和不可數(shù)無窮之間的鴻溝造成的。通俗地理解，人類和圖靈機(jī)一樣并不是無所不知的，有些“不知”是注定的——不識廬山真面目，只緣身在此山中。我們對理性意識（或智能）的認(rèn)知，還停留在一個極其初級的階段?！案字兄X”這一思想實(shí)驗(yàn)引起人們對意識本質(zhì)的思考，最終它會不會也是不可言說的？大概只有到了人類點(diǎn)亮機(jī)器智能的那一刻，才算想明白了什么是“意識”。圖1.59英國戲劇家威廉·莎士比亞（WilliamShakespeare,1564—1616）的《仲夏夜之夢》有句臺詞，“愛不是用眼睛看，而是用心靈體會”。人類心智的物質(zhì)基礎(chǔ)是大腦，所有情感和理智都是大腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)果?，F(xiàn)在的AI還停留在“眼睛看”的階段，那么，機(jī)器智能的物質(zhì)基礎(chǔ)又是什么呢？我們?nèi)绾巫C明人類是或不是“缸中之腦”？或許，某個超級智慧正微笑看著人類千百年來苦苦思索這些燒腦的哲學(xué)和科學(xué)問題。我們可以懷疑感知和意識的真實(shí)性，甚至懷疑“我”的存在性，認(rèn)為一切都是“缸中之腦”的幻象。至少，人類唯我獨(dú)尊的驕傲可以稍微收斂一些，我們歸根結(jié)底無法洞悉自然——客觀如何投影到主觀，或者主觀如何感知到客觀，“缸中之腦”是永遠(yuǎn)無法知曉的，除非那位瘋狂的科學(xué)家告訴“缸中之腦”所有真相。設(shè)想我們建造了一個虛擬世界，里面的智能體如同缸中之腦一樣有“自由意志”，作為造物主的我們可以在這個虛擬世界里為所欲為嗎？當(dāng)智能體得知真相，“他們”能奪回控制權(quán)成為自己的主人嗎？如果“他們”能左右命運(yùn)讓造物主不可以為所欲為，那么我們也能。藍(lán)腦計(jì)劃2005年，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院腦與心理研究所啟動“藍(lán)腦計(jì)劃”（BlueBrainProject），使用超級計(jì)算機(jī)模擬哺乳動物大腦來研究大腦的功能和意識的本質(zhì)，以及像自閉癥譜系障礙、阿爾茨海默病等威脅人類健康的疾病。圖1.60藍(lán)腦計(jì)劃使用IBM藍(lán)色基因超級計(jì)算機(jī)來并行地模擬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)散反應(yīng)。隨著算力的不斷提升和計(jì)算成本的大幅度降低，模擬將成為很多昂貴實(shí)驗(yàn)的替代方法藍(lán)腦計(jì)劃不僅模擬單個神經(jīng)元，還包括整個連接組（connectome），即大腦中所有的神經(jīng)連接（見圖1.61）。連接組規(guī)模巨大，僅大腦皮質(zhì)就包含1010量級的神經(jīng)元，其突觸連接達(dá)到1014量級。盡管單個神經(jīng)元的功能有限，但當(dāng)它們組成一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)異常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)時，注意、感知、學(xué)習(xí)、記憶、情感、語言、問題解決、推理和思維便有可能從中產(chǎn)生。圖1.61連接組：人類大腦白質(zhì)的神經(jīng)纖維束的磁共振成像藍(lán)腦計(jì)劃要在微米級描繪神經(jīng)元之間的連接，建立神經(jīng)系統(tǒng)的完整圖譜，可見復(fù)雜程度之高。困難是多方面的，至少包括以下幾點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集和標(biāo)注需要多年的積累，圖像處理也非常棘手，腦圖的解析仍缺乏理論和算法。2018年，藍(lán)腦計(jì)劃發(fā)布了三維腦細(xì)胞圖譜，涵蓋了737個腦區(qū)的主要細(xì)胞類型、數(shù)量、位置信息等。學(xué)界對藍(lán)腦計(jì)劃的倫理有一些質(zhì)疑之聲，例如，對人腦使用侵入式探測技術(shù)，必須保障受試者不受任何物理和心理的損傷。大腦神經(jīng)元的最高頻率是200赫茲，而現(xiàn)在微處理器主頻一般都在3G赫茲以上，二者相差7個數(shù)量級。另外，信號在軸突上的傳輸速度不超過120米/秒，而處理器內(nèi)核間可用光通信。計(jì)算機(jī)有望在硬件水平上遠(yuǎn)超人腦，剩下的就拼軟實(shí)力了。圖1.62人類對大腦的運(yùn)作機(jī)制了解愈深，對智能的本質(zhì)就愈有清楚的認(rèn)知藍(lán)腦計(jì)劃只是利用先進(jìn)的信息技術(shù)匯總腦神經(jīng)科學(xué)的一個開端，人類或許還要花費(fèi)更長的時間才能揭示智能的本質(zhì)。在這個探索的過程中，許多數(shù)學(xué)模型、模擬算法、計(jì)算機(jī)工具會應(yīng)運(yùn)而生。對人工智能而言，這些進(jìn)步都是難能可貴的財富。有些人質(zhì)疑對人腦的研究能多大程度影響到人工智能，他們大大地忽略了一個重要的事實(shí)：只有從人和機(jī)器兩個角度對智能的本質(zhì)進(jìn)行研究，才有可能逼近我們的目標(biāo)。無論智能的本質(zhì)是否只有一種，都至少要從這兩個角度展開論證。倘若智能的本質(zhì)不止一種，對人腦的研究可以讓人類更清楚地認(rèn)識機(jī)器智能，甚至開發(fā)兩種智能的結(jié)合體。倘若智能的本質(zhì)僅有一種，對人腦的研究就是對人工智能的終極研究。例如，類腦計(jì)算（neuromorphiccomputing），也稱“神經(jīng)形態(tài)計(jì)算”，研究如何從神經(jīng)系統(tǒng)“借鑒”信息處理的硬件和軟件規(guī)律\h\h[19]。《創(chuàng)造亞當(dāng)》（見圖1.63）右側(cè)的白袍老者是上帝，智慧從其指尖傳遞給亞當(dāng)。上帝周邊極像是人腦的解剖圖，上帝手臂伸出的區(qū)域是額葉，正是大腦的指揮中心?！霸烊恕本褪琴x予智慧的過程，人工智能的終極目標(biāo)也就是賦予機(jī)器自我意識，讓機(jī)器最終自己搞清楚“我是誰”。圖1.63《創(chuàng)造亞當(dāng)》（TheCreationofAdam）是文藝復(fù)興時期意大利偉大的藝術(shù)家米開朗基羅（Michelangelo,1475—1564）為梵蒂岡西斯廷禮拜堂所作的濕壁畫《創(chuàng)世記》（1508—1512年）的一部分。上帝正準(zhǔn)備通過手指，把“自我意識”的靈賦予亞當(dāng)，而迷迷糊糊的亞當(dāng)也即將領(lǐng)受這電光石火間的激活。即將觸碰的兩只手，主動和被動一目了然，“點(diǎn)石成金”的魔力仿佛就要實(shí)現(xiàn)若使得記憶可以被提取，智慧可以被傳遞，它們首先必須被物化。語言文字，正是人類已用過千年的物化手段。人類的記憶和智慧，以這樣低效的方式被記載和傳承著。人工智能或許是一個嶄新的物化手段，是人類指向智能機(jī)器的手指。群體智能螞蟻個體的行為模式很簡單，但蟻群通過協(xié)作卻能表現(xiàn)出一定的智能。例如尋找最短路徑：螞蟻們隨機(jī)地四處游蕩尋找食物，一旦某只螞蟻找到食物后，就會評估食物的數(shù)量和質(zhì)量并將其中一些帶回蟻穴。圖1.64群體智能是大量個體通過某機(jī)制逐漸涌現(xiàn)出一種奇妙的行為規(guī)律，從而擺脫個體的認(rèn)知局限，實(shí)現(xiàn)了智能的躍遷在回程中，該螞蟻沿途留下信息素（pheromone），含有食物的某些信息。信息素是一種可揮發(fā)的化學(xué)物質(zhì)，同類生物通過嗅覺器官能夠探知到。如果其他螞蟻聞到這條軌跡，會順著它找到食物，并在返回蟻穴時再次留下信息素。越短的路徑所含信息素的濃度越高，因此越多的螞蟻選擇短路徑。蟻群所表現(xiàn)出來的群體智能（swarmintelligence），并不是因?yàn)槲浵伜苈斆?，而是信息素的特性所致。圖1.65一開始，螞蟻們隨機(jī)地選取路徑。隨著信息素的沉積，最短路徑便“涌現(xiàn)”了出來。之后，螞蟻們像是商量好了似的，都選擇走最短路徑圖1.66魯迅被譽(yù)為“民族魂”在現(xiàn)實(shí)世界中，群體智能常常超越個體智能。機(jī)器學(xué)習(xí)的蟻群優(yōu)化（antcolonyoptimization,ACO）算法，就是受蟻群路徑尋優(yōu)機(jī)制的啟發(fā)而得到的\h\h[20]?！斑@正如地上的路；其實(shí)地上本沒有路，走的人多了，也便成了路?！边@句話是魯迅（1881—1936）先生的短篇小說《故鄉(xiāng)》（1921）的結(jié)束語，用來描述蟻群優(yōu)化算法是再恰當(dāng)不過了。與之類似，單個神經(jīng)元的能力有限，但有沒有一種機(jī)制讓千萬個合作著的神經(jīng)元“涌現(xiàn)”出一種神奇的群體智能？深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（deepneuralnetwork,DNN）和圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（graphneuralnetwork,GNN）都是很好的嘗試，比起感知器（perceptron）和單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)步很多，可惜仍缺少類似信息素那樣的物質(zhì)，使得神經(jīng)元群體智能產(chǎn)生一個巨大的躍遷。大量神經(jīng)元的連接如何產(chǎn)生超越相關(guān)性的智能，至今仍是一個謎題。未來的腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)能不能給出合理的答案？無論人類智能還是人工智能，都需要我們對智能有更深刻的理解。只有搞清楚智能的產(chǎn)生機(jī)制，人類合作、腦機(jī)結(jié)合、機(jī)器協(xié)同才有可能強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，形成一類超級智能。圖1.671963年、1970年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予神經(jīng)傳導(dǎo)的研究：（左圖）神經(jīng)細(xì)胞膜周圍和中央部分興奮和抑制的離子機(jī)制；（右圖）單個神經(jīng)元的軸突與其他神經(jīng)元的樹突之間有極小的間隙，稱為突觸。軸突末端釋放一種叫作神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)，通過突觸間隙擴(kuò)散到相連的神經(jīng)元上，促使其放電或抑制其放電人們常說“團(tuán)結(jié)就是力量”。想象一下，“缸中之腦”被連接在一起形成一個協(xié)同工作的“超級大腦”，有負(fù)責(zé)認(rèn)知的、有負(fù)責(zé)推理的、有負(fù)責(zé)計(jì)劃的……，每個負(fù)責(zé)人都是頂尖高手，這樣的“超級大腦”的智慧自然比單個大腦不知高明多少倍。圖1.68米開朗基羅的繪畫《創(chuàng)造亞當(dāng)》中，上帝率眾天使組成了“超級大腦”。這幅畫暗喻上帝“激活”了人類智能，人類或許也要以類似的方式“激活”機(jī)器智能然而事實(shí)上，人類群體的體系結(jié)構(gòu)并不理想，其智慧經(jīng)常被相互掣肘內(nèi)耗掉許多，甚至有時失去理性。人類從來沒有真正和諧如一地團(tuán)結(jié)在一起，甚至在某些基本倫理（例如，墮胎、單配偶制等）上也從未達(dá)成過共識。不完美的人類能不能創(chuàng)造出超越自己的機(jī)器智能呢？1.1.2自然語言理解語言文字是人類交流的工具，既然是工具便可以人為地創(chuàng)造和改造。起源于象形文字的漢字深刻地影響了東亞的文化?！睹饕唤y(tǒng)志·人物上古》記載：“倉頡，南樂吳村人，生而齊圣，有四目，觀鳥跡蟲文始制文字以代結(jié)繩之政，乃軒轅黃帝之史官也。”這便是所有華人耳熟能詳?shù)膫}頡造字的故事。再如，朝鮮王朝第四代君主世宗于1443年創(chuàng)造了朝鮮字母《訓(xùn)民正音》，20世紀(jì)已在朝鮮半島普及，而漢字也逐漸被廢用。與此形成鮮明對比的是，一些在古代曾經(jīng)無比輝煌的語言，如梵語（Sanskrit）、拉丁語等，雖然今天仍有少量的使用者，但它們基本上已經(jīng)退出了歷史的舞臺。圖1.69語言的興衰折射出文明的興衰，多少曾經(jīng)美麗的文字在地球上消失。唯有漢字穿越幾千年，令中華文明延續(xù)至今每個人都有自己的母語，在相應(yīng)的語言文化氛圍里形成自我認(rèn)同感，并排斥操著其他語言的“外來人”。這種排他性的根源是由交流障礙所引起的理解困難、溝通匱乏，它們甚至可以演變成隔閡與仇視。圖1.70全球共有5000多種語言。為了更好地交流，聯(lián)合國使用6種工作語言：漢語、英語、西班牙語、法語、阿拉伯語和俄語。其中，漢語和英語的使用人數(shù)超過24億，約占世界人口的1/3與視覺和語言同時相關(guān)的是手語（signlanguage）。它和口語在表達(dá)能力上沒有區(qū)別，也有約定俗成的語法，從日常生活到科學(xué)技術(shù)的交流，都可以用手語。不同地區(qū)的手語表達(dá)會有差異，各國軍隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)手語也不同。圖1.71美國手語的“我愛你”（左圖）不同于波黑手語（右圖）例1.141887年，波蘭眼科醫(yī)生路德維克·拉扎爾·柴門霍夫（LudwikLejzerZamenhof,1859—1917）出版著作《國際語言》，希望以世界語（Esperanto）為媒介消除不同文化之間的偏見。柴門霍夫是一位人道主義者，他說：“這確實(shí)是我一生的目標(biāo)。我會為此放棄一切。”圖1.72世界語的單詞拼寫與發(fā)音完全吻合，柴門霍夫借鑒了印歐語系，提出一個精煉的語法，讓世界語簡單易學(xué)世界語于清末傳入我國，在五四新文化運(yùn)動時期得到推廣，但終究沒能形成氣候。例1.15漢字從商代的甲骨文、金文，經(jīng)過秦代的篆書、隸書，后來產(chǎn)生了楷書、草書、行書等字體。為了方便書寫、普及教育等目的，漢字的簡化勢在必行。1956年，國務(wù)院公布了《漢字簡化方案》。中國文字改革委員會于1964年發(fā)布《簡化字總表》，于1977年發(fā)布《第二次漢字簡化方案（草案）》。最終版本修訂于1986年，共收錄了2274個簡化漢字和14個簡化偏旁。圖1.73漢字的各種字體。在中國和日本，漢字的書法變成了一門藝術(shù)“二簡”方案推出后飽受爭議，由于違背文字社會規(guī)律，終于在1986年被廢止。如果文字的使用者不認(rèn)可，文字便失去了它存在的合理性。圖1.74《人民日報》用過的二簡字五四運(yùn)動時期，很多憂國憂民的學(xué)者激進(jìn)地將國家的落后歸咎于高門檻的漢字所造成的低民智。魯迅甚至說，“漢字不滅，中國必亡”（見1949年時代出版社的《魯迅論語文改革》）。今天，可以告慰先輩的是，民族復(fù)興不在文字，而在社會制度的進(jìn)步。漢字若滅，中華文明必亡。廣義地講，人們用于交流的一切符號系統(tǒng)都可以視為語言，例如密碼、數(shù)學(xué)公式等。加法2+2=4全世界的人都讀得懂，密碼則不然，多數(shù)人都讀不懂。例1.16明文經(jīng)過編碼成為密文，密文經(jīng)過解碼變回明文。如果把明文的語義視為密文的語義，語言理解就是“編碼→解碼”。也就是說，如果解碼正確（即密碼被破譯），是否可以認(rèn)為機(jī)器“理解”了密文的語義？圖1.75二戰(zhàn)期間，圖靈對破解德軍的Enigma密碼系統(tǒng)做出了巨大貢獻(xiàn)[10]語言有兩大問題：識別與生成。利用重寫規(guī)則，識別問題就是編譯分析，生成問題就是造句。奧地利哲學(xué)家、語言哲學(xué)（philosophyoflanguage）的奠基人路德維?！ぞS特根斯坦（LudwigWittgenstein,1889—1951）認(rèn)為“意義即用法”（Meaningisuse），我們可以簡單地理解為“操作語義”（operationalsemantics）。圖1.76傳統(tǒng)的詞典都是面向人類的，用自然語言來解釋詞義。自然語言處理要求有面向機(jī)器的詞典，指導(dǎo)機(jī)器“理解”詞匯語義圍棋的語義就是它的游戲規(guī)則，詞匯的