計算機不能思維

楊福華（北京大學計算機科學與工程學院　北京　102000）

計算機不能思維

楊福華（北京大學計算機科學與工程學院北京102000）

在探討人工智能研究存在的問題及原因時，許多人認為，已有的機器智能還算不上真正意義上的智能，其根本差異在于：人類的智能有意向性，即能超出自身、指向或關(guān)聯(lián)于外物，而機器所完成的加工則沒有這種性質(zhì)。這就是20世紀80年代所發(fā)現(xiàn)的“AI的意向性缺失難題”或“塞爾問題”。本文所說的“計算機思維”，指的是“計算機象人的大腦那樣的工作”。由于我們目前對人類大腦工作的原理還至少處于半無知的狀態(tài)，我們也就無法確切地界定什么是思維。這樣，我們就只能換另外一種方式來討論“計算機能不能思維”這個問題，即把“計算機能不能思維”這個問題改變“計算機能不能象人的大腦那樣工作”這樣的問題來討論。從本世紀70年代開始就有不少的計算機科學家預(yù)言“能夠思維的計算機”很快就會問世。但是，到目前為止，即使全世界最高級的計算機也還始終只是一臺按照人編制的程序工作的“機器”。在現(xiàn)代機器剛剛發(fā)明出來之時，不少人希望能夠制造出一旦發(fā)動就不再需要新的能量、能夠永遠運轉(zhuǎn)不停的“永動機”。后來，科學家們能夠最終能從理論上證明“制造永動機”的不可能。

思維；計算主義；意向性；語義性；常識心理學

我們現(xiàn)在雖然不能象科學家們證明“永動機不可能”那樣證明“計算機不能思維”。但至少可以從邏輯上對這個問題作出一個初步的判斷。

一、從計算機語言的角度證明計算機不能象人的大腦那樣工作

1.人類自然語言的特點

人類自然語言既是交流的工具，又是認知的工具，同時也是思維的工具。由于人類自然語言同時要滿足這三種功能，它就必須達到如下要求：思想、方法、對象三者同時融于語言之中。這就是人類自然語言的“三位一體性”。如果沒有這種“三位一體性”，人類自然語言對人類就失去了意義。試想，如果我們用語言交流，雙方卻不能通過語言知曉對方的思想和思維的對象以及方法；我們用語言認知，卻不能用語言把握對象、掌握方法和認知目的；我們用語言思維，我們卻不知用的什么方法，思維的對象是什么，用什么觀念控制思維。在這樣的情況下，語言對人類還有什么意義呢？與此相應(yīng)，人類自然語言要同時滿足這三個功能，就必須是具有相當程度的不確定性。這也就人類自然語言的“說不準原理”，即在任何一種語境中，語詞所指稱的對象都只是相對確定的。

人類自然語言的這種“說不準”的特點決定了人類大腦思維過程的模糊性?，F(xiàn)代神經(jīng)生理學和神經(jīng)心理學等學科的研究已經(jīng)證明，人的大腦左、右半腦是有相當分工的。對于大多數(shù)人來說，語音語詞存儲在大腦的左頭腦，視覺表象或“圖景”存儲在大腦的右半腦。大腦思維過程的模糊性就是，人類大腦左半腦中的語詞與右半腦中的“圖景”是一種非常模糊的對應(yīng)關(guān)系。這種模糊的對應(yīng)關(guān)系使得人類大腦根本不可能象電腦那樣快速準確地“計算”。然而，正是這種模糊性給人類以極大的適應(yīng)性，使得人類能夠在極端不同的環(huán)境條件下生存。人類自然語言具有極大的模糊性，但人類所處的自然環(huán)境具有一定程度的同一性，外部世界通過視覺進入人類大腦右半腦的信息具有一定程度的同一性和確定性，大腦右半腦處理這些外部信息的機制具有一定程度的同一性和確定性，大腦左半腦的語詞與其指稱的大腦右半腦的“圖景”也具有一定程度的同一性和確定性，人類在交流過程中使用的語詞對外部事物的指稱也具有一定程度的同一性和確定性。人類依靠這一定程度的同一性和確定性，通過相互交流達到一定程度的合作，通過在這種合作過程中不斷地試錯，進而有效地適應(yīng)環(huán)境。這樣，人也就成為萬物之靈。［1-4］

2.計算機沒有主體，計算機語言沒有思想

我們是否能在現(xiàn)有的集成電路的技術(shù)之上，“創(chuàng)造”出一種新的計算機語言，使計算機能夠象我們?nèi)祟惔竽X那樣工作呢？這似乎是不可能的。計算機是沒有“主體”的。一個沒有主體的機器卻要使用必須有主體才能使用的語言，似乎從邏輯上也說不通過?，F(xiàn)有的計算機的命令語句全部是祈使語句。而人類自然語言中，每一句話都包含著說話的主體，只是我們習慣地省略掉了這個主體。比如，我們對某人說“copythefile.”時，全部語句是“iwant youtocopythefile.”在這里，“i”是主體，“you”是“i”祈使的對象，“tocopythefile”是“i”祈使的對象的行為。而在計算機語言中，“i”是我們操作計算機的人，“you”則是計算機，“tocopythefile”則是計算機的行為。我們通過對計算機語言的分析，也可以看出，計算機是沒有主體的。在我們還沒有創(chuàng)造出具有主體性的計算機之前，我們不可能為計算機“創(chuàng)造”出一種能夠使用必須具有主體性才能使用的語言。

計算機之所以能夠比人類大腦更加快速準確地“計算”，正是在計算機克服了人類自然語言上述“三位一體性”的“缺陷”。計算機能夠快速、準確地“計算”的最基本的原因，就是硬件與軟件的分離、程序與數(shù)據(jù)的分離。這實際上也就是將我們?nèi)祟愖匀徽Z言中的思想與方法、方法與對象、思想與對象實行了分離。由于這些分離，使得計算機的程序語言中的命令與數(shù)據(jù)，都能非常精確地指稱計算機內(nèi)存里面的確定區(qū)域。這樣，計算機“計算”的時候，就不會象人類大腦那樣，左半腦中的一個語詞指稱的是一個幾乎難以確切地劃分出“邊界”的右半腦中的圖景，而是一塊有著確定“地址”的內(nèi)存區(qū)域。這樣，計算機就能夠達到快速準確地“計算”了。

計算機語言沒有思想。計算機語言的“思想”存在于編制程序的人的大腦之中，這就將使計算機語言的思想與方法分離了。計算機的程序語言是一種高度形式化的語言，這種語言與它要處理的對象是嚴格分離的。而計算機語言所要處理的對象，僅僅是數(shù)據(jù)。即使我們稱現(xiàn)在的計算機能夠處理“圖象”和“聲音”，它也是把這些圖象和聲音變成了數(shù)據(jù)之后進行處理的。這樣，計算機語言又達到了方法與對象的分離。由于計算機語言沒有思想，當然就談不上思想與對象的分離。而我們之所以能夠有效地利用計算機，其中最關(guān)鍵的一條也就是我們把需要計算機處理的信息變成了“數(shù)據(jù)”。這同樣使得我們的思想---我們不同的人之間的關(guān)于世界的看法與對象分離了。因為，數(shù)據(jù)一旦采集之后，就成為一種“客觀”的東西，無論我們用什么樣的觀點看待和處理這些數(shù)據(jù)，但是，數(shù)據(jù)本身卻不會變化了。由于計算機語言能夠達到幫助我們?nèi)祟愒谔幚硇畔⒌倪^程中使思想與方法、方法與對象、思想與對象三者之間達到非常有效的分離，計算機也就能夠為我們做很多的工作。而這一點，則正是計算機的優(yōu)勢。

3.現(xiàn)有的計算機不可能象人的大腦那樣思維

在計算機語言的思想、對象和方法的分離的基礎(chǔ)上，計算機語言中的命令、變量和常量與計算機存貯器里面的一定的區(qū)域有著嚴格的指稱關(guān)系，這樣，計算機就能夠快速、準確地尋址和計算。盡管現(xiàn)代高級計算機的“計算”速度及其準確性令我們吃驚，但是，由于計算機是一臺沒有主體的機器，計算機語言是一種沒有思想的語言，要這種使用沒有思想的語言的沒有主體的機器象人的大腦那樣思維是根本不可能的。并且，我們不可能創(chuàng)造出一種具有“思想”的計算機語言，讓沒有主體的計算機使用。這似乎在邏輯上是始終講不通的。就象人類教動物學說話至少有幾百年的歷史了，但目前還沒有成功的一例。動物之所以不能象人一樣的說話和思維，就是無論如何，它們是沒有主體的。計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比動物的大腦不知簡單多少倍，讓這樣簡單的、沒有主體的機器使用人類這樣復(fù)雜的語言、象人的大腦那樣工作，簡直是不可思議的。［5-7］

二、從計算機硬件的角度證明計算機不能象人的大腦那樣工作

1.人類難以制造出象大腦神經(jīng)細胞那樣復(fù)雜的計算機“元件”

如果我們要制造出一臺具有高度“自組織“過程的計算機，首先就必須使這種計算機的“元件”具有某種“獨立性”。目前人類的制造技術(shù)雖然達到了極其高級的水平，但是，要制造出象大腦神經(jīng)細胞那樣的“元件”還是非常困難的。盡管目前的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機或生物技術(shù)似乎有了一些“起色”，但與人類神經(jīng)細胞相比，差距還是十分大的。人類大腦的神經(jīng)細胞是生命進化幾十萬年甚至幾百萬年的產(chǎn)物。到目前為止，人類還只是了解到其運行機制的極其有限的內(nèi)容。

2.人類沒有能力將類似于大腦神經(jīng)細胞的“元件”裝配在一起

即使人類能夠制造出象大腦神經(jīng)細胞那樣復(fù)雜的元件，人類有沒有技術(shù)將其“裝配”得象大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)那樣工作。目前的計算機能夠這樣快速地工作，其根本原因是因為計算機的集成電路中的各種各樣的“開關(guān)”的連結(jié)沒有人的大腦神經(jīng)細胞之間通過神經(jīng)末梢連結(jié)那樣復(fù)雜。如果計算機技術(shù)發(fā)展的程度達到了能夠把現(xiàn)在的一個個的“開關(guān)”變成象人的大腦中的一個個的“神經(jīng)細胞”一樣的機制，人類也可無法將這些神經(jīng)細胞連結(jié)在一起有效地工作。因為，這些“神經(jīng)細胞”有了某種“獨立性”，其“行為”也就具有了相當程度的“任意性”，計算機科學家也就再也無法讓它們象現(xiàn)在的集成電路中的“開關(guān)”那樣按“規(guī)律”活動了。人類神經(jīng)細胞連結(jié)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是人類生命進化幾十萬年甚至幾百萬年的結(jié)果。在這個進化過程之中，神經(jīng)細胞通過其神經(jīng)末梢的電子躍遷、離子藕合的過程經(jīng)過了長期的環(huán)境適應(yīng)和內(nèi)部調(diào)適。這個過程是極其復(fù)雜的，并且仍然還在進化。就目前人類的知識和技術(shù)，以及人類智力的有限性，要想人工制造出象人類大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這樣的“造化之物”是極其困難的。

3.計算機科學家沒有辦法將上述“裝配”方法說出來

即使個別的計算機科學家碰巧想出了某種能夠?qū)⑦@些復(fù)雜的元件連結(jié)在一起的方法，這個計算機科學家也難以將這種方法“說”出來。現(xiàn)代科學技術(shù)能夠產(chǎn)生巨大的作用，關(guān)鍵的愿意是因為科學家具有“科學”這種共同語言?？茖W家能夠通過學習和使用這種共同的語言進行合作。某個計算機科學家或許能夠通過自己的反復(fù)操作、或偶然的機遇將某些類似于大腦神經(jīng)細胞的“元件”連結(jié)在一起，使其正常“工作”。但是，如果這個科學不能使用共同語言將這種方法表述出來，其他的科學家也就難以學習這種方法。這就如同中國古代的“小人”們創(chuàng)造出無數(shù)世界領(lǐng)先的技術(shù)，但由于中國古代的文字語言只供“君子”論“道”而不論“器”，中國古代也就沒有一種有效的語言將這些技術(shù)轉(zhuǎn)化為人類可能普遍享用的科學。

4.計算機科學家沒有能夠進行共同操作的形式化語言

即使個別的計算機科學家“發(fā)明”了能夠說出這種方法的“私人語言”，計算機科學家也難以用其作為交流的工具。科學技術(shù)的發(fā)展依賴于共同的語言，但是，這種語言還必須高度形式化的語言。如果某個科學家能夠用自己的“私人語言”表述這個過程，其他的科學家或許能在一定的程度上理解某個科學家所說的，但是，這種語言并沒有高度的形式化，科學家難以用這種語言進行某些可重復(fù)性的操作，科學家也同樣難以使用這種方法?，F(xiàn)代計算機的研究和制造是在無數(shù)的計算機專家分工合作的基礎(chǔ)上進行的。這種分工合作的基礎(chǔ)，從硬件的角度來說，就是計算機專家能夠合作標準的計算機機器語言---實際上就是數(shù)字電子線路語言。從軟件的角度來說，就是可以共同使用的高級程序語言。如果沒有這兩種高度形式化的語言，計算機的研究和制造、計算機的推廣和使用都是不可能的。

通過上面的說明，我們可以知道：第一，人類難以制造出象大腦神經(jīng)細胞那樣復(fù)雜的計算機“元件”；第二，即使制造出這樣復(fù)雜的元件，人類難以將其有效地“裝配”在一起，讓它們正常的“工作”；第三，即使某些科學家能夠在經(jīng)驗上想出某些辦法讓將這些元件裝配在一起“正常”的工作，但這些科學家無法將這種方法“說”出來，第四，即使這些科學家用“私人語言”將這種方法“說”了出來，但由于這種語言不可能形式化，其他的科學家也難以理解。由于這四個方面的原因，要從計算機硬件的方面來制造出“象人的大腦那樣思維”的計算機似乎也是不可能的。［8-10］

三、計算機不能象人的大腦那樣工作

第一，必須制造出具有“主體”的計算機。

第二，必須創(chuàng)造出具有“思想”的語言。

第三，必須使這種具有“主體”的計算機接受這種有“思想”的語言。

要滿足第一個條件，就必須制造出具有一定“獨立性”和“任意性”的計算機“元件”。人類要制造出這種具有一定“獨立性”和“任意性”的“元件”的可能性是非常之小的。因為人類大腦神經(jīng)細胞是生命進化的產(chǎn)物，其復(fù)雜程度是現(xiàn)在的集成電路僅僅用“開關(guān)”來控制電子流動難以比擬的，也是人類難以在實驗室內(nèi)控制生產(chǎn)的。并且，即使制造出具有某種“獨立性”和“任意性”的元件，人類就不可能讓它們按人類的“意志”裝配在一起。因為使用語言包括人類自然語言和科學語言說明復(fù)雜系統(tǒng)具有如下困境：僅僅描述單個“元件”的行為，并不能說明整體的行為；描述整體的行為，就只能是極為近似的。用這種極其近似的語言描述這種新的類似于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的整體狀況還勉強，要用這種語言制造計算機，則幾乎是不可能的。這樣，人類制造出某種具有“主體”的計算機的希望是非常眇茫的。制造計算機是一個復(fù)雜的合作過程，在這個合作的過程，沒有形式化的共同語言，合作就無法進行。

前面我們已經(jīng)說明，在現(xiàn)有的計算機技術(shù)條件下，僅僅使用軟件的方法即依靠計算機語言的發(fā)展是不可能計算機象人類大腦那樣思維的。這樣，即使我們的計算機技術(shù)發(fā)展到了能夠滿足上述第一個條件的水平，我們也難以為這些計算機“創(chuàng)造”出一種有思想的語言。

即使我們同時滿足了制造出了一部有主體的計算機，創(chuàng)造出了一種有思想的語言，我們也不可能將作為硬件的計算機和作為軟件的語言有效地結(jié)合在一起。如果這些機器具有了“主體性”，他們自己就會“創(chuàng)造”自己的語言，它們怎么還會接受人類為它安排的語言呢？

這樣，我們可以說，就人類的智力和技術(shù)水平，要使計算機能夠象人類大腦那樣工作雖然難以說是不可能的，但確實是極其困難的。

四、計算機思維的神話產(chǎn)生的邏輯原因

很多計算機科學家之所以相信計算機能夠思維，是因為他們犯了如下的邏輯錯誤：一是把思維等同于語言思維，二是把計算機語言等同于人類自然語言。由于這兩個等同，計算機科學家自然就會產(chǎn)生第三個等同：把計算機信息處理的過程等同于大腦思維過程。

我們要對某些超越了人類認知能力的事物作出解釋，一般采用的是用某種神秘的“實在”來解釋它。由于我們對自然和社會運轉(zhuǎn)的規(guī)律所知甚少，我們就用“上帝”、“天道”之類的東西解釋自然和社會所發(fā)生的一切。由于我們對我們的“精神”所知甚少，我們用“靈魂”解釋我們的“精神”。由于我們對我們的歷史還所知甚少，我們就用“文明”或“文化”來解釋我們的歷史。雖然計算機是由人按照一定的自然規(guī)律制造出來的，但由于其內(nèi)部工作過程的復(fù)雜性和層次性，普通人要了解計算機的工作原理也是非常困難的。計算機科學家可以用專業(yè)術(shù)語將計算機的工作原理和工作過程解釋得清清楚楚，但是，這些解釋對普通人來說，無異于“天書”。這樣，科學家和專業(yè)技術(shù)人員就必須用“擬人化”的方法和語言解釋計算機的工作過程。然而，面對一個由人按照一定的規(guī)律制造出來的計算機，計算機科學家不可能再用“靈魂”、“精靈”之類的話語來予以說明：計算機科學家不可能說計算機之所以工作是因為其內(nèi)部有一個“小精靈”。在這種情況下，選用什么樣的話語來解釋計算機的工作過程呢？“思維”就是一個最恰當?shù)男g(shù)語。如果我們說計算機能夠思維，任何人都會“理解”這個工作過程，盡管普通人幾乎沒有對“思維”做過什么研究，但任何人都時時刻刻在思維。使用“思維”這個術(shù)語解釋計算機的工作過程，科學家和普通人之間就有了“共同語言”。從使用“思維”這個術(shù)語解釋計算機的工作過程開始，計算機能夠思維的神話也就開始產(chǎn)生了?；蛘哒f，當計算機科學家開始用“思維”這個術(shù)語解釋計算機的工作過程，相當一部分計算機科學家也就開始相信計算機能夠思維，計算機科學家也就開始制造“計算機能夠思維”的神話。

對于計算機科學家，什么是思維呢？計算機科學家一想到思維，自然就會想到語言。無論誰都知道，我們的有意識的思維是利用語言進行的。一想到語言，馬上就把計算機程序語言與人類自然語言等同起來。這樣，如下的結(jié)論就會自然產(chǎn)生：思維就是語言思維，計算機使用語言處理信息，人使用語言進行思維，計算機也就能夠象人一樣思維。

很多計算機科學家之所以產(chǎn)生相信“計算機能夠思維”，其重要原因之一是通過計算機工作過程和大腦工作過程的“形式上的”對比，發(fā)現(xiàn)了某種共同的東西。這種共同的東西就是所謂的“信息處理”。計算機能夠“接受”信息，“儲存”信息、處理信息、輸出信息。而我們?nèi)藙t同樣可以接受信息---聽、看、閱讀等，儲存信息---記憶，處理信息---思考，輸出信息---說、選擇性地看、作出反應(yīng)、閱讀等。這也就是說，大腦工作過程與計算機工作過程有著某種形式上的可比性。本來，類比是人類把握外部世界的一種重要方式，形式化的類比更人類思維的一種最重要的方式。利用大腦工作與計算機工作的類比，得出某種形式上的一致性，并用這種一致性做為探索大腦奧秘的某種手段，這一切都無可非議。但是，僅僅因為計算機處理信息的方式和人對外部世界的感受和反應(yīng)的方式具有某種形式上的可比性就把計算機信息處理的過程和大腦的思維過程看作相同的東西，首先就犯了一個邏輯上的重大錯誤。

前面我們已經(jīng)說明了人類自然語言與計算機語言的差別。我們說語言是思維的工具，并不是說語言就是思維。而我們之所以經(jīng)常產(chǎn)生語言就是思維的錯誤結(jié)論，正是因為前面所說的語言的“三位一體”性---即我們的思維過程中的思維、方法、對象都融合在語言之中。然而，在計算機語言中，這種三位一體性得到了嚴格的分離。這樣，計算機就不可能象人類大腦那樣思維。同時，這也是計算機能夠在“計算”方面比人類大腦迅速準確得多的原因。

計算機能夠思維的神話就依靠如下的邏輯得以產(chǎn)生：人能夠思維，思維就是語言思維---任何能夠使用語言的事物也就能夠思維；計算機能夠使用計算機語言，計算機也能夠思維；計算機的工作過程就是信息處理的過程，大腦思維的過程也同樣是信息處理的過程，計算機能夠進行信息處理---計算機能夠象人的大腦那樣工作---計算機能夠思維。

我們的大腦還是一個十分神秘的東西。正是由于這種神秘，我們在進行科學研究的過程中，就必須時刻留心這種神秘性帶來的不利作用。因為，稍不留神，我們就會得出荒謬的結(jié)論。把思維等同于語言、把計算機語言等同于人類自然語言、再把計算機信息處理等同于大腦思維，這就自然會得出計算機能夠思維的結(jié)論。當我們把思維與語言區(qū)別開來，了解了計算機語言與人類自然語言的巨大差異，了解到計算機信息處理與大腦思維之間的巨大差異，我們就不會盲目信從“計算機能夠思維”這個神話了。

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科技部指導性計劃項目“計算機思想史研究”（03KJD52028）；北京大學高教項目“計算思維與創(chuàng)新教育”（GJKTY200925）資助