許多年以來,人們在觀測深奧的宇宙時,也在探索自身秘密。宇宙是如何誕生的?生命特別是人類的起源是什么?只是到了近幾個世紀(jì),科學(xué)才開始為這類問題的解決做出自己的貢獻(xiàn)。神學(xué)家認(rèn)為,生命是最大的奇跡,人類是上帝宇宙總計(jì)劃中的最高成就。上帝將無生命物質(zhì)組成的分子擺來擺去,造出了一個活物;又巧妙地處理了某種類似猿的生物的基因結(jié)構(gòu),從而造出了人。進(jìn)化論認(rèn)為,生命是純粹的、自然的物理和化學(xué)活動的結(jié)果,而人類是長期曲折進(jìn)化的最終產(chǎn)物。隨著科學(xué)的發(fā)展。可否用技術(shù)手段在實(shí)驗(yàn)室里制造出生命呢?人類可否像上帝那樣,造出一個像人那樣的智能生命,而使自己成為新新人類的上帝呢?
先看看人類體的基本構(gòu)成。人體主要由五個部分組成。一是框架支撐系統(tǒng),主要是骨骼,它構(gòu)成了人體的本體結(jié)構(gòu);二是動作執(zhí)行系統(tǒng),主要是各種肌肉,接受信息,執(zhí)行動作;三是感覺系統(tǒng),它感受外界刺激,也探測自身的內(nèi)部信息;四是信息處理系統(tǒng),主要是大腦和神經(jīng)。對收集的信息進(jìn)行處理、儲存、發(fā)出指令等;五是能源系統(tǒng),負(fù)責(zé)能源的吸收、儲存、使用以及廢物的排泄。在以上基礎(chǔ)上,人還要有思想、意識,如此才能成為一個真正意義上的人。
機(jī)器人的發(fā)展使人們感覺到有某種可能性。機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了—個從低級向高級的發(fā)展階段,并力求從五個方面模仿人類。先是遙控機(jī)器人,本身沒有工作程序,需要人為實(shí)時操縱;后有程序機(jī)器人,按載人的程序控制,對外界無感知能力,環(huán)境改變時需要重新設(shè)計(jì)程序;自適應(yīng)機(jī)器人可根據(jù)環(huán)境的變化改變自己的行動;最后是智能機(jī)器人,具有感知思維能力和行為能力??梢?,機(jī)器人是一種可編程再編程的多功能操作機(jī)械,它牽涉到電子學(xué)、仿生學(xué)、心理學(xué)、系統(tǒng)論、控制論、人工智能、精密機(jī)械、信息傳感等各種學(xué)科和技術(shù)。其中,人工智能扮演著核心角色。
人工智能領(lǐng)域包括機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言的理解、專家系統(tǒng)、模式識別、計(jì)算機(jī)視覺、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。機(jī)器學(xué)習(xí)是機(jī)器具有智能的重要標(biāo)志,同時也是機(jī)器獲取知識的根本途徑。它涉及認(rèn)識科學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)、邏輯學(xué)等學(xué)科,并對人工智能的其他分支如專家系統(tǒng)、自然語言的理解、自動推理、計(jì)算機(jī)視覺起重要作用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬人腦神經(jīng)元突觸的彈性強(qiáng)度猶如大腦皮層一樣,多層神經(jīng)元能交疊分層并交互成網(wǎng)絡(luò)。多納爾·赫波的學(xué)習(xí)算法認(rèn)為:一個曾經(jīng)被傳承且被儲存的開關(guān)模式,其神經(jīng)元突觸的聯(lián)合可以得到加強(qiáng)或削弱。人腦中包含1011-1012個神經(jīng)元,一個神經(jīng)元有103~104個突觸。神經(jīng)元通過突觸形成網(wǎng)絡(luò),傳遞著彼此的興奮與抑制。全部大腦神經(jīng)元構(gòu)成拓?fù)渖蠘O其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)群體,由這一網(wǎng)絡(luò)群體實(shí)現(xiàn)記憶與思維。在神經(jīng)中樞系統(tǒng)。上百億的神經(jīng)元組成了人類器官的通信網(wǎng)絡(luò)。閃爍和不閃爍的神經(jīng)產(chǎn)生了一種具有二進(jìn)制的數(shù)據(jù)流,它們作為信息(如感覺、思想等)被大腦編輯。
數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)并不只限于個別的組織和機(jī)體。社會生物學(xué)表明,動物有群體智能來組織其信息系統(tǒng),而沒有監(jiān)督和指揮中樞系統(tǒng)。動物間彼此的交流信息在一個化學(xué)擴(kuò)散場中,從分岔蟻街到復(fù)雜的蟻巢以及等翅目昆蟲的復(fù)雜建筑都體現(xiàn)了這種超組織的集體行為能力。同樣的單一神經(jīng)元也不能感覺和思維,只是在集體交互作用中才能體現(xiàn)大腦的功能。在人工智能方面,按目前的集成電路水平,只可實(shí)現(xiàn)1000個神經(jīng)元的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能與人體比較差距很大,因此,單純用電子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)施模擬人腦功能是不現(xiàn)實(shí)的?,F(xiàn)在,常用編程技術(shù)以軟件模擬研究人腦的處理模式。
在情感運(yùn)算表達(dá)式中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被訓(xùn)練成對感情反應(yīng)有認(rèn)識,情感通過復(fù)雜的學(xué)習(xí)模式被特征化。人們通過觸、看、聽、說來感知自我,形成自我意識。相應(yīng)的,人們需要對自然保護(hù)語言、視覺、會話、觸覺等進(jìn)行研究。對自然語言的理解包括口語理解和文字理解。運(yùn)用專家系統(tǒng)對語言進(jìn)行邏輯分析,結(jié)合生理學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué),使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以理解和生成自然語言,從而達(dá)到使機(jī)器人擁有交流信息能力的目的。
人工智能著重從思想方法上對人腦功能進(jìn)行探索和研究,是一種偏于軟件方面的模擬。同時,人們也在硬件方面進(jìn)行不懈的努力。
傳統(tǒng)意義上的機(jī)器人是一種鋼鐵構(gòu)成的東西,其組成結(jié)構(gòu)是沒有生命活力的,而生命系統(tǒng)卻有著不同特征——復(fù)雜和組織。即便是單細(xì)胞生物,雖然原始,卻也顯示出任何人工制品所無法比擬的復(fù)雜和精巧。一個低級的細(xì)菌身上也擁有復(fù)雜的功能和網(wǎng)絡(luò),它可以與環(huán)境相互作用,以一種可控制的方式交換物質(zhì)和能量。其組織可以自我感覺、自我判斷、自我診斷、自我修補(bǔ),從而與環(huán)境相適應(yīng)。
材料科學(xué)的發(fā)展使人們有可能找到更完善的代替鋼鐵的材料。光學(xué)材料可制造機(jī)器人的視覺系統(tǒng),利用先進(jìn)的納米技術(shù)和生物基因技術(shù),目前已制造出非常靈敏的義眼;超導(dǎo)材料可利用超導(dǎo)隧道效應(yīng)制造靈敏的電磁信號探測元件,用來模擬高效傳遞信息的神經(jīng)元;智能材料把高技術(shù)傳感器敏感元件和傳統(tǒng)材料相結(jié)合,使無機(jī)的材料變得有感覺和知覺。
生物體的最大特點(diǎn)就是對環(huán)境的適應(yīng),智能材料具有軟件功能,類似于可條件反射的生物機(jī)械信息處理單元——神經(jīng)元。信息材料如各種活性有機(jī)材料,可以在分子水平上實(shí)現(xiàn)信息的存儲。分子計(jì)算機(jī)則利用DNA的四個堿基對,在分子上構(gòu)造計(jì)算機(jī),用以納米機(jī)器或生物系統(tǒng)的信息處理器。生物醫(yī)學(xué)材料則可以部分代替某種生物功能,如羥基磷灰石是脊椎動物和人體硬組織的主要無機(jī)質(zhì),不僅具備良好的生物相容性,而且可以誘導(dǎo)骨骼的生長,并和生物組織形成牢固的鍵和,可作為人體硬組織的替代材料。探索此類材料可找到具有全部生物活性的骨骼系統(tǒng),使機(jī)器人更類人化。醫(yī)用高分子材料廣泛用于制造人工皮膚、角膜、肌腱、韌帶、血管、人工臟器組織和器官的修復(fù)和制造。
生物學(xué)特別是基因技術(shù)的蓬勃發(fā)展,使人們有可能制造出某些擁有生物活性的物質(zhì)。試管嬰兒、克隆生物等都使人類在制造自身方面有所啟示。
最后,說一下人類的群體智能問題。在無中心控制的條件下,螞蟻、蜜蜂等可以各司其職,維持集體的運(yùn)轉(zhuǎn)和生存。大腦中的神經(jīng)元也是在一種無中心控制的條件下構(gòu)成整體大腦的思維功能。那么,整個人類是否處于一種超級群體智能之中呢?互聯(lián)網(wǎng)使人們可實(shí)現(xiàn)全球的通信和交流,進(jìn)行協(xié)作。各類學(xué)科的開辟和發(fā)展,如生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息學(xué)、材料學(xué)、機(jī)器人學(xué)、人工智能、心理學(xué)、語言學(xué)、邏輯學(xué)、認(rèn)識科學(xué),以及人類對探測系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、框架系統(tǒng)等主體結(jié)構(gòu)及直接或間接相關(guān)學(xué)科的探索和完善,人們是否也在一種超組織的作用下,自覺或不自覺地完善著制造自身的技術(shù)呢?