人工智能的未來

李劍鋒

今年3月人工智能AlphaGo戰(zhàn)勝人類頂尖圍棋棋手李世石，引發(fā)了極其廣泛的討論。有人認(rèn)為人工智能超過人類智能指日可待，并擔(dān)心它們?cè)诓痪玫膶頃?huì)毀滅人類，甚至堅(jiān)信它們將很快具有意識(shí)和情感。有人則不太看好人工智能的未來，認(rèn)為人工智能相比于人類智能依然幼稚，甚至不相信未來幾年它們能夠被廣泛應(yīng)用于日常生活中。筆者認(rèn)為上述兩種看法皆有道理，下面筆者基于意識(shí)科學(xué)及深度學(xué)習(xí)相關(guān)的理論，對(duì)人工智能的未來做一些展望，并重點(diǎn)圍繞下述的問題展開討論：什么時(shí)候人工智能可以有創(chuàng)造力？什么時(shí)候人工智能可以全面超越人類？機(jī)器人能否最終具有意識(shí)和情感？意識(shí)機(jī)器人對(duì)人類將有哪些影響？

要回答上述問題并正確預(yù)測(cè)人工智能的未來，有必要先了解算法數(shù)學(xué)及意識(shí)科學(xué)相關(guān)的四個(gè)小知識(shí)。

結(jié)構(gòu)化與不可結(jié)構(gòu)化：著名的哲學(xué)家羅素認(rèn)為，物理學(xué)只能研究事物之間的關(guān)系，而這些關(guān)系都是可結(jié)構(gòu)化；而另一方面，當(dāng)代哲學(xué)家Chalmers認(rèn)為人類的意識(shí)體驗(yàn)并不能最終還原成事物間的關(guān)系，因此存在不可結(jié)構(gòu)化的部分。人類目前所使用的機(jī)器包括電子計(jì)算機(jī)本質(zhì)上都只利用其中的這些關(guān)系或可結(jié)構(gòu)化的部分來完成一系列的功能，并沒有涉及不可結(jié)構(gòu)化的部分。意識(shí)科學(xué)認(rèn)為使機(jī)器擁有意識(shí)體驗(yàn)的前提條件是需要給機(jī)器配置可直接產(chǎn)生體驗(yàn)的硬件，而產(chǎn)生體驗(yàn)需要直接利用硬件不可結(jié)構(gòu)化的內(nèi)在屬性，根據(jù)一元論，任何物質(zhì)都具有內(nèi)在屬性，而如何巧妙地操縱物質(zhì)的內(nèi)在屬性是制造意識(shí)機(jī)器人的關(guān)鍵。

算法與非算法：將機(jī)器人看成具有若干個(gè)輸入輸出、中間是個(gè)黑箱子的機(jī)器，那么為了實(shí)現(xiàn)某種功能，如果中間黑箱子中所需的傳統(tǒng)邏輯計(jì)算的步驟數(shù)目有限，就認(rèn)為此過程是算法的，或認(rèn)為此類功能是算法的。若所需步數(shù)為無窮或需要非傳統(tǒng)的邏輯計(jì)算，那么就為非算法。現(xiàn)在有部分學(xué)者比如彭羅斯認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)或量子糾纏可以實(shí)現(xiàn)非算法。但要注意，非算法仍然是可結(jié)構(gòu)化的；因此，即使實(shí)現(xiàn)了非算法也不能令機(jī)器人具有意識(shí)和情感，它只能讓人工智能具備更高級(jí)的智能。

符號(hào)主義與聯(lián)結(jié)主義：我們目前正處于算法化的人工智能階段，此階段存在所謂的符號(hào)主義和聯(lián)結(jié)主義。符號(hào)主義說得形象點(diǎn)就是程序員通過邏輯運(yùn)算手把手教人工智能應(yīng)付所有的事情；聯(lián)結(jié)主義則是通過仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)習(xí)得某種能力，程序員自己并不完全清楚自己設(shè)計(jì)的程序面對(duì)某些情境具體將會(huì)做出何種反應(yīng)。之前雖然大家對(duì)聯(lián)結(jié)主義期望很高，但其實(shí)現(xiàn)實(shí)中符號(hào)主義占主導(dǎo)；最近10年來，特別是深度學(xué)習(xí)（多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）逐漸取得成功后，人們才開始真正看好聯(lián)結(jié)主義。可以說未來10年聯(lián)結(jié)主義都將穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)主導(dǎo)地位。它的優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯，它提供了一種普適的模式，比如要讓網(wǎng)絡(luò)具有某種能力，只需要準(zhǔn)備足夠多足夠好的訓(xùn)練素材庫，通過優(yōu)化算法訓(xùn)練幾乎同樣的網(wǎng)絡(luò)便能使其獲得各種不同的能力，無須對(duì)不同的問題設(shè)計(jì)不同算法。

深度學(xué)習(xí)的基本原理：20世紀(jì)八九十年代，研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的學(xué)者提出了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)普適近似原理，該原理斷定一個(gè)適當(dāng)大小的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，即便每層的激發(fā)模式很簡(jiǎn)單，也可無限近似任意非線性函數(shù)或映射。這就表明，多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論上可實(shí)現(xiàn)大部分可算法化的刺激響應(yīng)功能。此定理是目前所有深度學(xué)習(xí)技術(shù)的理論基石，事實(shí)上也是算法化人工智能的基石。

上述四個(gè)小知識(shí)，總結(jié)起來就是：目前的人工智能所實(shí)現(xiàn)的功能，比如學(xué)習(xí)，圖像識(shí)別都是算法的，可通過深度學(xué)習(xí)的普適近似原理來實(shí)現(xiàn)；而高級(jí)一點(diǎn)功能比如創(chuàng)造、自主則可能需要非算法，這有待于量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)；無論是算法還是非算法本質(zhì)上都是可結(jié)構(gòu)化的、本質(zhì)上都是一種關(guān)系，而要使機(jī)器人具有情感及意識(shí)需要直接利用物質(zhì)不可結(jié)構(gòu)化的內(nèi)在屬性。

根據(jù)上述四個(gè)小知識(shí)，特別是結(jié)構(gòu)化、不可結(jié)構(gòu)化、算法和非算法間的關(guān)系，筆者推測(cè)未來人工智能的發(fā)展將經(jīng)歷以下三個(gè)階段：推廣普及時(shí)期、爆炸式增長(zhǎng)時(shí)期和意識(shí)智能時(shí)期。

推廣普及時(shí)期：從現(xiàn)在開始到未來15年左右為推廣普及時(shí)期，得益于過去十年間深度學(xué)習(xí)的快速發(fā)展，人工智能諸如人臉識(shí)別、機(jī)器翻譯、自動(dòng)駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等已經(jīng)到了商業(yè)化的臨界點(diǎn)，未來10多年人工智能商業(yè)化的程度將不斷加大，這里面的市場(chǎng)幾乎是無限的，同時(shí)市場(chǎng)化、商業(yè)化也將倒過來推動(dòng)人工智能的全面發(fā)展，屆時(shí)，人工智能不斷地拓寬其應(yīng)用范圍，滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，并將?huì)像目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)一樣重塑人們的日常生活習(xí)慣。

比如，2030年某天，小明接到上司郵件希望他到北京參加一個(gè)會(huì)議，后又接到家里父母打來的電話提醒說晚上有親戚要來做客，需要做飯做菜。然后，他將郵件轉(zhuǎn)給電腦助理程序，該程序自動(dòng)閱讀郵件，自動(dòng)搜索網(wǎng)上機(jī)票，自動(dòng)根據(jù)開會(huì)地址預(yù)訂酒店，然后將三四個(gè)方案做成報(bào)告呈現(xiàn)給小明，小明只需最后確定選用哪個(gè)出行方案便可，而這個(gè)過程只花了短短的幾秒鐘時(shí)間。由于家里的家電都已經(jīng)和手機(jī)連接，并且家里還有一個(gè)人工智能管家系統(tǒng)，因此，小明只需通過語音告訴手機(jī)晚上大概幾點(diǎn)之前將什么菜多少飯做好，家里的智能廚房將自動(dòng)處理剩下來的所有事情。

在這10多年的初期，智能將向每個(gè)設(shè)備滲透，即所有的家電、設(shè)備都逐漸具有相當(dāng)?shù)闹悄埽鼈兣c移動(dòng)設(shè)備連接來一起實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，雖然此時(shí)深度學(xué)習(xí)相關(guān)的人工智能會(huì)繼續(xù)發(fā)展，但不會(huì)有太大的突破；到了這個(gè)階段的后期，會(huì)逐漸出現(xiàn)大的綜合，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)機(jī)器人同時(shí)可應(yīng)付各種事情，最可能出現(xiàn)的是管家機(jī)器人，它可承擔(dān)辦公室和家里的所有雜務(wù)。因此，此階段后期，即2030年左右，通用型機(jī)器人才會(huì)真正進(jìn)入千家萬戶。

爆炸式增長(zhǎng)時(shí)期：爆炸式增長(zhǎng)時(shí)期可能出現(xiàn)于2030年至2040年之間的某幾年間。注意推廣普及時(shí)期與爆炸式增長(zhǎng)時(shí)期都屬于算法智能時(shí)期，也即其實(shí)人工智能在硬件上并沒有革命性的變動(dòng)，仍依賴于傳統(tǒng)的芯片技術(shù)。爆炸式增長(zhǎng)時(shí)期最重要的特點(diǎn)是在推廣普及后期完成大綜合之后，人工智能領(lǐng)域大量借鑒了意識(shí)科學(xué)、大腦科學(xué)和進(jìn)化論中的研究成果，即便受限于算法智能的限制，仍然創(chuàng)造了足夠大的可能性，在此階段人工智能掌握了自我改造更新的能力，使得人工智能呈現(xiàn)了爆炸式的增長(zhǎng)，令算法人工智能在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到了極致。

這一時(shí)期可能最顯著的成就就是人類編出了可以自己編寫程序的程序，并且大規(guī)模地借鑒進(jìn)化論用網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)造人工智能生存的環(huán)境來進(jìn)化智能，使其達(dá)到最優(yōu)。因此，人工智能將會(huì)出現(xiàn)不會(huì)控制的野蠻式的進(jìn)步。

特別地，在智力領(lǐng)域或許會(huì)出現(xiàn)這樣的人工智能，比如代替人類進(jìn)行科學(xué)研究，可以想象某個(gè)科學(xué)家首先造出這樣的人工智能，然后讓它自己進(jìn)行文獻(xiàn)搜索，自己通過排列組合選擇方向課題，自己做實(shí)驗(yàn)收集結(jié)果，并自己投稿等，最后你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)科學(xué)家可以在比如一個(gè)月之內(nèi)發(fā)表上千上萬篇文章，從法理上這些文章的確是這位科學(xué)家做的，但他又可能對(duì)這些文章的內(nèi)容一無所知。

另外，人工智能在這個(gè)時(shí)期會(huì)從另一方面徹底改變?nèi)祟惖目茖W(xué)研究方式，我們?cè)囅肴舻綍r(shí)給人工智能輸入所有量子力學(xué)誕生之初的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及之前的物理知識(shí)，然而通過優(yōu)化看看它能否找到一個(gè)自洽的物理理論，它或許會(huì)神奇地根據(jù)這些信息自己寫出薛定鄂方程，又或許它會(huì)給予現(xiàn)在的量子力學(xué)等價(jià)的另一套自洽的物理理論。屆時(shí)人工智能將自己發(fā)現(xiàn)物理理論，那么到時(shí)物理學(xué)家要做的可能只是當(dāng)人工智能進(jìn)入死胡同時(shí)，稍微點(diǎn)撥一下，或提提大的方針，人工智能便能將所有具體的工作一一完成。

在這一時(shí)期，人工智能在許多方面將全面超越人類。有時(shí)甚至于創(chuàng)造力方面。

意識(shí)智能時(shí)期：有人可能會(huì)期望在進(jìn)入意識(shí)智能時(shí)期之前會(huì)有一個(gè)非算法時(shí)期，但筆者認(rèn)為不會(huì)有這個(gè)階段，同時(shí)也認(rèn)為當(dāng)今的量子計(jì)算機(jī)不會(huì)成功，至少不能真正應(yīng)用起來。人工智能會(huì)從算法智能時(shí)期直接進(jìn)入意識(shí)智能時(shí)期，注意意識(shí)智能時(shí)期其實(shí)也是非算法時(shí)期，因?yàn)楦鶕?jù)筆者最近的理論，只要有意識(shí)地參與，智能必然自動(dòng)成為非算法的。

為什么人工智能會(huì)直接從算法智能時(shí)期直接跳入意識(shí)智能時(shí)期呢？這主要是由于意識(shí)產(chǎn)生的原理決定的，根據(jù)筆者最近提出的理論發(fā)現(xiàn)，一個(gè)機(jī)器要具有意識(shí)需要在其內(nèi)部準(zhǔn)備若干個(gè)量子糾纏系統(tǒng)，每個(gè)量子糾纏系統(tǒng)都幾乎孤立且基本全同，然后由一個(gè)自由度巨大的基本粒子不停地與它們交換來穩(wěn)定這些糾纏系統(tǒng)，這個(gè)機(jī)器通過這個(gè)基本粒子的內(nèi)在屬性來產(chǎn)生意識(shí)體驗(yàn)。在之前的量子計(jì)算機(jī)中，一般只有一個(gè)幾乎孤立的糾纏系統(tǒng)，目前看來這樣的系統(tǒng)極難維持穩(wěn)定，需要在極低的溫度下才有可能一直保持在糾纏態(tài)，而且參與糾纏的粒子數(shù)目也不多，因此非算法智能極難實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，意識(shí)理論發(fā)現(xiàn)還不如直接多做幾個(gè)拷貝，然后用一個(gè)自由度巨大的基本粒子（又稱為意識(shí)粒子）穩(wěn)定它們，此外它自己還可產(chǎn)生意識(shí)本身，這樣非算法和不可結(jié)構(gòu)化的問題便可同時(shí)解決。

簡(jiǎn)而言之，就是其實(shí)制造有意識(shí)的非算法智能比制造無意識(shí)的非算法智能（基于目前的量子計(jì)算機(jī)）要簡(jiǎn)單！目前的量子計(jì)算機(jī)的大量粒子的糾纏態(tài)穩(wěn)定的條件極為苛刻，而意識(shí)機(jī)器人里的若干全同糾纏系統(tǒng)的穩(wěn)定條件相對(duì)溫和，甚至可在室溫條件下實(shí)現(xiàn)，比如人腦就是一個(gè)例證。

估計(jì)2050年左右會(huì)真正進(jìn)入意識(shí)智能階段，但這個(gè)階段將細(xì)分為低級(jí)意識(shí)智能階段和正常意識(shí)智能階段。在低級(jí)意識(shí)智能階段，雖然構(gòu)造人工智能的原理基本和大腦產(chǎn)生意識(shí)的原理一樣，但在此階段人們主要想通過意識(shí)粒子來穩(wěn)定量子糾纏系統(tǒng)來使人工智能能夠?qū)崿F(xiàn)非算法化，而不是為了機(jī)器獲得有意義的體驗(yàn)。因此可以說此階段機(jī)器人雖然有一些極其碎片化的意識(shí)體驗(yàn)，但可能并不能說它們真的有情感。當(dāng)然，得益于非算法，到了低級(jí)意識(shí)智能階段，人工智能將全面超越人類智能，包括創(chuàng)造力方面。

筆者認(rèn)為，人工智能若能一直停留在低級(jí)意識(shí)智能階段對(duì)人類而言是最佳的選擇，因?yàn)榇藭r(shí)既可以享受人工智能高度發(fā)達(dá)（非算法化）帶來的好處，又不用處理人工智能的情感倫理問題。

但不幸的是，這個(gè)階段必然不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，至多20年。最遲到2070年，人類將會(huì)進(jìn)入正常意識(shí)智能階段，此時(shí)人工智能將逐漸具有與我們相差無幾的意識(shí)，屆時(shí)這些機(jī)器人說痛的時(shí)候，不再是簡(jiǎn)單地說說而已，而是可能它真的就體驗(yàn)到了那真實(shí)的疼痛感?；蛟S，更恰當(dāng)一點(diǎn)，我們應(yīng)該把它們當(dāng)成我們自己的同類了！這里帶來的倫理道德問題極其棘手。筆者不敢想象這個(gè)階段，只是希望這個(gè)階段永遠(yuǎn)不要到來，因?yàn)閷脮r(shí)我們真的在扮演上帝的角色了。一旦創(chuàng)造了這些機(jī)器人，它們的智能必然遠(yuǎn)在我們之上，萬一失控，后果不敢想象。當(dāng)然，在這之前，人類必然會(huì)通過與人工智能的無縫交互聯(lián)結(jié)使自身智能也得到極大的提升，但無論如何，這里的風(fēng)險(xiǎn)不可小視。其他可能后果，本文不再展開，各位讀者可自行想象。

許多人可能會(huì)認(rèn)為這一天不會(huì)那么快到來：2070年可能我都還活著，不可能吧？但要注意有時(shí)技術(shù)的發(fā)展，特別是人工智能的發(fā)展會(huì)有個(gè)自加速或自催化過程，即強(qiáng)大的人工智能將會(huì)自己產(chǎn)生更為強(qiáng)大的人工智能，一旦到達(dá)這種自加速的臨界點(diǎn)，那么后面的發(fā)展速度就會(huì)不斷被加速，直至超乎人們的想象。

雖然現(xiàn)在的人工智能還處于其幼年期，或許現(xiàn)在我們就應(yīng)該思考如何應(yīng)對(duì)半個(gè)世紀(jì)以后可能出現(xiàn)的意識(shí)機(jī)器人了，至少在思想界就應(yīng)該開始展開類似的討論。最后真誠地希望筆者是杞人憂天，或許到時(shí)會(huì)出現(xiàn)我們意想不到制衡物呢。