http://www.gjzbw99.com 2011-02-25 08:30 來源:人民日報
1月13日, 中國南京,機器人表演千手觀音大受歡迎。
微軟研究院科學家的特別私人助理“戴安娜”。這張虛擬人臉可以告訴來訪人員“上司”現在的位置以及他何時能回到辦公室。
2月16日,超級計算機“沃森”在美國“危困!”競猜節目中擊敗該節目歷史上兩位最成功的選手,成為新的王者。
經過50多年的發展,人工智能已成為涉及計算機、心理學、系統論、博弈論、哲學等領域的交叉學科。人工智能的研究是一項極富挑戰性的工作,不論是它的復雜性和學科交叉性,還是它那些帶有根本性的思考和創新,其實都是人類對自身的不斷認識和挑戰。人工智能的研究,最終會不會使人類建成“智能體烏托邦”?這是人們感興趣的問題,盡管對人工智能(實際上是對我們人類本身)的透徹認識還有一段非常漫長而艱巨的路要走。
在人類漫長的歷史中,科學技術的每一次進步都使人類認識世界的水平達到新的高度、改造世界的能力實現新的飛躍,使經濟、社會和人類文明上升到新的層次。很多本來是由人來完成的繁重的體力勞動,現在由機器來做,并且比人做得更好。如何將人從繁重的腦力勞動中解放出來是科學家們研究的一門前沿課題。
人機大戰——人工智能的“試金石”
最近國際商業機器公司(IBM)高調推出超級計算機“沃森”,目標是建造一個能與人類回答問題能力匹敵的計算系統,并參加美國最受歡迎的智力競猜節目“危困!”,與人類爭奪100萬美元的獎金。在比賽中,參賽者必須要回答一系列問題,主要涉及歷史、文學、政治、電影、流行文化和科學。這要求計算機具有足夠的速度、精確度和置信度,并且能使用人類的自然語言回答問題。毫無疑問,“沃森”面臨比廣為人知的“深藍”或“湛藍”大得多的壓力和挑戰——回答智力競猜中的題目需要分析人類語言中微妙的含義、諷刺口吻、謎語等,這些通常是人類所擅長的,對計算機而言則毫無優勢。然而,在2011年2月14日—16日的3天比賽中,“沃森”憑借超強的運算速度和強大的人工智能算法戰勝了兩位最為成功的選手。“沃森”的成功,對于IBM正在積極推進的“智慧地球”研發,也具有不可估量的商業意義。
事實上,長期以來,“人機大戰”為世人所津津樂道。
自從“人工智能之父”圖靈在《機器能思維嗎?》一文中提出著名的“圖靈測試”——一個人在不接觸對方的情況下,通過一種特殊的方式,和對方進行一系列的問答,如果在相當長時間內,他無法根據這些問題判斷對方是人還是計算機,那么,就可以認為這個計算機具有同人相當的智力,即這臺計算機是智能的。其本質是讓人類來測試機器是否具有智能,自此“人機大戰”作為人工智能的“試金石”,在人工智能的發展史中一幕幕地上演。
國際象棋被認為是可以衡量智力水平的游戲,所以成為“人機大戰”的經典項目。
1985年,當時的國際象棋世界冠軍“棋王”卡斯帕羅夫在德國漢堡舉行了一場人機車輪大戰。他在5個小時內,以32∶0的完美比分擊敗了所有電腦公司祭出的硬件和象棋軟件程序。然而11年之后情況發生了變化,1996年“棋王”在與“深藍”的比賽中第一次輸了一盤;1997年,升級版的“湛藍”在決定勝負的第六個回合中,只用了22步棋便迫使卡斯帕羅夫投子認輸——這是“棋王”職業生涯中最快的失利。這是人工智能的一個重要里程碑。在當時看來,人工智能輔以網絡技術、海量運算和數據庫的海量存儲技術,能像人腦一樣思考的前景也許并不遙遠。然而,“湛藍”靠的是暴力運算制勝的一個每秒算度兩億步棋和瞬間探索內含幾百萬個棋譜的數據庫。當然,面對現實生活中的問題,對自然語言的識別和判斷,對于模糊概念的分析,對于聯想和幽默的理解等,計算機依然是一籌莫展。
不甘寂寞的人工智能專家和研究者還上演了其他各類“人機大戰”,例如機器人足球大賽。足球是人類最喜歡的體育運動之一,而機器人足球吸引了眾多研究者的目光,因為足球比賽中包括了動態不確定環境中的多主體合作、實時推理—規劃—決策、機器學習和策略獲取等當前人工智能的熱點問題,而且涉及計算機、自動控制、傳感與感知融合、無線通信、精密機械和仿生材料等眾多學科的前沿研究與綜合集成。從1997年開始,機器人足球世界杯賽(RoboCup)每年舉行一次,有來自30多個國家的幾百支隊伍參加,是目前最大的機器人和人工智能研究的盛會。RoboCup還樹立了一個遠大的、激動人心的宏偉目標,一個全世界人人都可以分享的夢想——到2050年,建立一支全自主的類人型機器人足球隊,與人類的足球世界杯冠軍隊一比高下,并戰勝之。
探索奧秘——目標人類智能水平
正是人類獨一無二的智能使得人類能夠發現自然法則、發明工具,而成為萬物之靈。
目前,人類對于智能的本質還所知不多,不過人類探求智能之謎卻是由來已久:在很多神話、傳說中,有講述諸如熟練的工匠給人造的物體賦予智慧和思想的故事。哲學家們(最早可以追溯到亞里士多德)曾經嘗試用機械化的控制符號來描述人類思考的過程。到20世紀,數學家們從遞歸函數論、集合論、數理邏輯、λ演算、圖靈機等不同側面研究人類邏輯思維的形式化,這些數學上的研究為人類創造會計算的機器奠定了理論基礎。在電子計算機出現之后,“實現人類水平的智能”的夢想令全世界的想象力為之著迷,科學家開始嚴肅地討論建立一個人工大腦的可能性。
在1956年著名的達特茅斯會議上,科學家們一致認為“學習或者智能的任何其他特性的每一個方面都應能被精確地加以描述,使得機器可以對其進行模擬”,并開始正式將人工智能作為一門獨立的學科領域。
伴隨著生命科學和醫學的發展,人類對自身的了解越來越多,人工智能的研究也經過了3個不同的發展階段:最早人們通過對人類思考過程的模擬來實現人工智能,被稱為“符號主義學派”。以專家系統和自動邏輯推理為核心的第一代人工智能擅長建立大規模的規則庫,并讓計算機自動完成推理。但很快第一代人工智能就遇到了瓶頸:靜態的規則庫顯然不能解決現實中動態、復雜的問題。于是,人們開始考慮機器如何能夠自己進行學習,這就是第二代人工智能技術的興起,主要思想是從結構上模仿人腦,稱為“聯接主義學派”,包括人工神經網絡、機器學習、進化算法、人工生命等,它們賦予了機器一定的學習、組織信息的能力。近年來興起的“行為主義學派”認為,人類的智能與人類的身體密切相關,我們所能做、能思考的范圍已經被我們這個特定的身體和環境深深制約了。例如,我們實際的人類決策并不完全取決于智力因素,而更多的則是情感、處境,甚至包括身體狀態等共同決定的。
經過50多年的發展,人工智能已成為涉及計算機、心理學、系統論、博弈論、哲學等領域的交叉學科。現在,人工智能,這塊曾經只屬于科幻小說作家和古怪的計算機天才的自留地已經漸入主流,不僅獲得了美國航天局和大批硅谷公司,如IBM、谷歌等的高度關注,而且成為新興企業的寵兒,涉及的范圍包羅萬象,從新一代搜索引擎,可以聽懂人類語言的機器,到可以自由移動的機器人等,人工智能的日益流行并使得公眾注意的焦點又回到了一個老問題上——這項技術的道路伸向何方?人工智能是否會超越人類智能?
人造大腦——歐洲啟動龐大工程
為了更好地了解大腦是如何產生認知的,制造人造大腦成為一個熱門課題。瑞士洛桑綜合理工學院腦智研究所的“藍腦”計劃試圖用計算機從頭建立起哺乳動物大腦內部的模型,從而可以在計算機上模擬大腦的運行。同時,在2009年超級計算機會議上,來自IBM的科學家宣布,他們研制出了一個目前最大的超級計算機模擬大腦,能模擬神經元和突觸的數目超過貓的大腦。然而問題在于:模擬要想在生物學上足夠準確,必須深入到單個神經元的層次,這帶來了可怕的數量和復雜性問題。計算機的計算能力成為主要問題,中國的“曙光”是世界上最強大的超級計算機之一,但是它需要花500秒來模擬人類大腦5秒鐘的活動,而這需要消耗1.4兆瓦的電。這樣推算下來,如果能夠實時地模擬人腦的活動,需要一個核電站來供電!
有科學家認為,如果有一天我們能構建類似人腦的功能和復雜性的電腦,應該是通過化學或分子形式計算的。為了從真正意義上實現對神經細胞和信號處理的化學模擬,“生物計算機”成了超級計算發展方向之一。這種生物計算機的物質基礎是由仿生細胞壁涂層自發形成的化學細胞,而非真正的活細胞。在接收到化學信號之后,它們會進入“無感應期”,從而隔絕任何外部信號所產生的影響。這種高度組織化的自我管制系統可避免因觸發相連細胞而導致失控的連鎖反應,這意味著這些化學細胞能夠形成一個功能類似于人腦的網絡系統。歐盟已啟動迄今最雄心勃勃的人工智能工程“潮濕計算機”,該項目預算達180萬歐元,有望在真正意義上實現對神經細胞和信號處理的化學模擬。
另一個值得期待的發展方向是量子計算。與電子計算機不同,量子電腦則希望控制原子或小分子的狀態,記錄和運算信息,它處理信息的數量和速度遠超過傳統的超級電腦。然而,如何實現量子計算,方案并不少,問題是在實驗中實現對微觀量子態的操縱確實太困難了。目前已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。現在還很難說哪一種方案更有前景。
人工智能是一門科學,更重要的是一門幾乎在所有方面都具有重要應用的技術。諾貝爾獎和圖靈獎獲得者西蒙把人工智能定格為實驗科學,研究人工智能的最終目的是為了應用。
有專家認為,由于機器人和人工智能技術進步,機器人不僅能夠通過事先編制的程序進行工作,還能在工作中不斷自我學習,自我提高自身能力,最后實現自我維護,自我制造,即就算人類不參與,由機器人組成的工業生產體系不僅能維持生產,而且自動擴大再生產。由于機器人工作效率高,生產速度快,這種自我復制的工業系統可以幾何級數擴張,帶來的生產力超過人類需要,人類對物質需求的增長速度趕不上生產力擴張的速度,因此帶來了物質極大豐富,這將對未來社會產生變革作用。
未來“奇點”——向“超人類智能”邁進
很多人認為現在的人工智能不能模仿人類的喜怒哀樂,不能像人類一樣產生愛恨等思想感情,更不會復雜的心理行為,就否定了人工智能,認為這不過是一種機械的規則的再現。但是,我們看到,人類社會需要的是能將人類從很多復雜的思維活動中解脫出來的工具,而目前在這個方面已經取得了很多令人歡欣鼓舞的成績。當很多人還在說“深藍”下國際象棋戰勝世界冠軍不過是一種規則,或者是計算能力的勝利,并不意味具有任何智能的時候,我們發現新一代的“湛藍”已經能夠根據“對手”的不同,自動選擇合適的戰術來進行對局。或許這是對人工智能懷疑論的有力回擊。
人工智能需要強大的計算能力,就像飛機需要大功率動力一樣,低于一個門限時是無法實現的;但是隨著計算機能力的提升,問題逐漸會變得簡單。在國際象棋的“人機大戰”遠離了人們視野的今天,運行在筆記本電腦上一套只賣50美元的博弈程序已經可以擊敗絕大多數特級大師。
近日在美國召開的以人工智能和人類未來為主題的“奇點峰會”中,多數與會者相信,正如宇宙學上存在著一個讓所有物理定律都失效的“奇點”一樣,人工智能技術也正朝著“超人類智能”的“奇點”邁進。不僅如此,智能體還將具備無限循環的自我完善功能,更有樂觀者預計20年后人類的“奇點”將到來。在此,還有專家認為,首先,一方面計算機計算能力的提高給人工智能提供支持,反過來人工智能的發展又促進了計算機的發展。根據摩爾定律,芯片內集成的晶體管數量每隔18個月便會翻倍,這意味著計算能力以指數級增長,這將使“奇點”的到來成為可能。其次,當今時代中最具影響力的兩大帶頭科學群體是信息科學群和生命科學群,而作為信息科學群和生命科學群的最重要、最精彩、且最有前景的交叉科學領域——人工智能技術,正面臨前所未有的發展環境和創新機遇。
同許多其他技術一樣,人工智能的發展也給人類帶來了難以預見的威脅。在生物的發展和進化中,只有人類成了世界的主宰,其原因是人的智力優勢而不在于體能。在未來的一天,人類會不會讓位于比他們智力更強的電腦呢?有人害怕那個時代的到來,但也有人歡喜那個時代。人類由電腦關照,可以盡情享受大自然、藝術、體育……當然,前提是電腦要對人類友好,就像現在人類保護動物一樣。
還有一種觀點認為,人類也許甘愿讓機器接管這個世界,因為它們不會是硅和金屬構成的機器人,而是我們身體的一部分。未來的機器人就是人類,我們會變成機器人——一種血肉和機械相結合的新型生物,生物學概念上的“人類”將被不斷實現技術突破的新物種所取代,“機器人類”的時代或許并不是科幻。
因此,人工智能的發展究竟走向何方是一個大家關注的問題,而關于是否應該和如何建立人工智能的爭論已成為決定人類發展的重大問題之一。總之,人工智能的研究是一項極富挑戰性的工作,不論是它的復雜性和學科交叉性,還是它那些帶有根本性的思考和創新,其實都是人類對自身的不斷認識和挑戰。人工智能的研究,最終會不會成為人類構建“智能體烏托邦”,這是人們感興趣的問題,盡管對人工智能(實際上是對我們人類本身)的透徹認識還有一段非常漫長而艱巨的路要走。(許元)