2005级理科博士生学位必修课
现代科学技术革命与马克思主义

 

第九讲:漫谈智能机器的困境与出路

主讲人:厦门大学  周昌乐教授

主持人:刘晓力教授

  间:200511 7

 

 

周昌乐,毕业于北京大学理论计算机科学专业,从事人工智能研究,导师马希文教授,获理学博士学位。现任厦门大学信息科学与技术学院院长、人工智能研究所所长、教授、博士生导师,长期从事人工智能及其应用技术、文理交叉学科领域的研究工作,为厦门大学“人工智能基础”博士点第一学术带头人、福建省“计算机软件与理论”重点学科首席教授、国家985二期“智能化国防安全信息技术”二类科技创新平台负责人,是中国计算机学会人工智能与模式识别专业委员会委员。目前在人工智能基础方面主要从事计算语言学、理论脑科学、计算机艺术方面的研究工作;在智能信息技术方面主要开展有关智能化中医诊断信息技术的开发工作;在中国哲学研究方面则主要从事中国禅宗元逻辑哲学思想研究。先后被聘任为清华大学智能技术与系统国家重点实验室学术委员会委员、浙江大学人文学院兼职教授、博士生导师、重庆大学语言认知与信息处理研究所学术委员、上海中医药大学基础医学院兼职教授、博士生导师等。

一、已出版的论著有(100余篇论文略):

1.周昌乐,视觉计算原理,杭州大学出版社,1996

2.周昌乐,手写汉字的机器识别,科学出版社,1997

3.周昌乐,无心的机器,湖南科学技术出版社,2000

4.周昌乐,认知逻辑导论,清华大学出版社,2001

5.周昌乐,心脑计算举要,清华大学出版社,2003

6.周昌乐,神经美学初步,清华大学出版社,2006(待出版)

二、正在进行的科研项目有:

1)面向英汉机器翻译的汉语隐喻释义方法研究,国家自然科学基金项目,项目批准号:60373080,起止年月:20041月至200612月,总经费:22万,主持;

2)意识的理论模型及其机器再现,国家自然科学基金项目,项目批准号:60275023,起止年月:20031月至200512月,总经费:19万,主持;

3)歌德尔思想及其对数学、计算机和认知科学的影响,国家社会科学基金项目,项目批准号:02BZX047,起止年月: 20031月至200512月,总经费:6.5万,排名第四(主持人为刘晓力教授,北京师范大学哲学系);

4)自然语言逻辑与汉语信息处理,国家社会科学基金项目,项目批准号:04BZX045,起止年月: 20051月至200712月,总经费:6.5万,排名第三(主持人为黄华新教授,浙江大学哲学系);

5)汉语理解的意群动力学及其意义涌现算法,福建省自然科学基金项目,项目编号:A021000520031月至200512月,总经费:4万,主持;

6)基于认知推理选择的网上汉语信息过滤方法及其实现,福建省科技计划重点项目,项目编号:2001J005,起止年月:20026月至20057月,总经费:6万,主持;

7)认知科学中的哲学问题,教育部人文社会科学研究项目,项目编号:02JA720004,起止年月: 20031月 至 200512月,总经费:3.0万,排名第二(主持人为刘晓力教授,北京师范大学哲学系);

8)基于舌象分析的智能中医诊断体检系统研究开发,厦门大学院士基金项目,起止年月:20047-20076月,总经费:50.0万,主持。

周老师于2005117830——1130在北京师范大学刘晓力教授主持的2005级理科博士政治理论课上做学术报告:《科学与科学的价值》,现整理录音如下:

 

 

 

漫谈智能机器的困境与出路录音整理稿

 

周昌乐

厦门大学 人工智能研究所

 

谢谢刘老师,各位同学大家好!很高兴有这么一个机会和大家交流。我的题目是漫谈智能机器的困境与出路。第一,我这篇文章之所以选“漫谈”是指多学科交叉,各个方面都谈到一些。第二我讲的内容包括三个部分,讲一下智能机的发展过程,作为一个引言首先了解一下智能机的产生和发展。我的核心部分主要要讲一下智能机器的困境,从三个方面“真、善、美”来谈,“真”是理性追求的东西,“善”是宗教追求的东西,“美”是艺术追求的东西。最后一部分将探讨一下智能机的出路在哪里,如何得到进一步的发展。

我先给大家讲讲智能机的历史。下面应该也有计算机系的学生,咱们接受的教科书有很多错,今天我们就来纠错,修正一下大家在这方面的看法,先讲讲史前机。最早的计算机、智能机或思维机可以追溯到古希腊。大家一定很奇怪,计算机是这两年的事情怎么会和古希腊联系起来?其实古希腊哲学家和科学家是混在一起的,他们对这个计算都很感兴趣。当时人们对天象特别好奇,就在想能否造出研究天象的计算机来,从而能够对天象进行预测。这就是最早的行星计算器,主要目的是计算其位置,这是世界上最早的计算器。中世纪不大搞科学,大家都开始信奉上帝。直到了十三世纪,有一个修道士吃饱了没事情做就在想能否发明一种机器,从而能够提前知道上帝的旨意,更好的服务上帝,于是他就发明了一种思维器。但是当时的工艺水平太差造不出来他的机器,所以他没有办法只好写书了。这本书写成之后他就不再管这件事情了。这样又过了一个世纪,到了17世纪,法国有个数学家叫希尔德看到了这本书,非常感兴趣。他说我不想知道上帝的旨意,但是我想用这台机器进行加减乘除的运算,于是于1633年造出了第一台记数的计算器,可是后来着了一场大火把这台机器烧没了。同一年,法国诞生了一个小孩,这就是著名的帕斯卡。帕斯卡也是一名数学家,在他大了之后听说了这件事情,于是他也开始研究这个计算器,从而造出了世界上第一台仍存于世的计算器,大家可以到巴黎博物馆去看。但是这台计算器的功能不太好,只能够进行加法运算,因此又被称为“加法机”。其实我们现在的计算机说到底也就是加法,也就是说所以其它的运算归根到底都是加法运算,对于计算机来说,全部是“0011001……”的运算而已。又过了一个世纪,德国出了个伟大的数学家、哲学家莱布尼兹,他也致力于研究计算机。他研究的计算机不仅能够进行加法运算,更重要的是他在计算机中运用了齿轮进行四则运算,实现了希尔德的梦想。并且莱布尼兹最大的贡献是提出了二进制。其实二进制想法的提出受到了中国文化很大的影响。在中国古代,当时传教士到中国来传教,同时也把中国的优秀文化带了回去。莱布尼兹用01 的计算方法就是受到了《易经》的影响。伏羲图形作为世界上最古老的科学丰碑,如果仅仅是六十四卦图的数字结构,或者说“二元算术”(后人称二进制数字)即数字是用01两个基本符号组合去表示任意数字的方法,更具体说,它是满21的数学体系。莱布尼兹对计算机的发明起了很大的作用,其余还有许多科学家也做出过一些贡献,但影响不是很大就不再说了。后来又发明了“叉分机”,这种机器与现在的机器原理已经非常接近了,但虽然原理接近然而机器运行的速度很慢,并没有实用的价值。后来有一个小女孩编制了世界上第一个程序,这个小女孩是就拜伦的私生女。其实到了那时计算器的原理已经很明白了,唯一需要做的就是用先进的工艺实现它。到了20世纪,在英国造出了第一台机械式计算器,后来美国的科学家又造出了电子管,出现了电子管计数器。造出电子管的科学家为了研制电子管倾家荡产,他说他造出了能传到大洋彼岸的东西,我们在收音机里用的电子管就的他发明的,他确实实现了他是梦想。后来在二战时期,英国皇家军队纠集全国的科学家造出了真正的计算器,但由于这种机器是主要作用是用于破译德军的电报,所以小二战胜利后英国又把造出的十台全部销毁,这样一来我们都不知道英国,而以为第一台计算器是美国造的,这是错误的,只是因为美国是把第一台计算器用于民用——进行天气预报并且宣传的比较多罢了。

二、智能机的现状。现在的计算机已经很先进了,我们已经造出了能够拿鸡蛋和西红柿的机器人,这是很不容易的,因为要把握拿鸡蛋的力度,太用力鸡蛋会破,太松鸡蛋又会掉。而且许多国家都有机器人足球队,我们国家的机器人足球队非常先进,还得过世界杯第四名,这比中国足球队厉害多了。还有用于探路的机器人,做手术的机器人等等,而且在1995年造出了治疗癌细胞的机器人,已经在临床上进行过实验,对于治疗癌症很有效果,是很先进的。还有潜入水中的机器人、太空探索的机器人等等。所以说现在的机器人在越来越多的地方发挥着作用,是非常先进的,而且我们国家在这方面做的很不错,。

三、在理性世界中的困惑。德国数学家戴维·希尔伯特(David Hilbert) 1900年巴黎举行的关于制定20世纪数学章程的大会上做的一篇演讲中提出了这个问)。希尔伯特和他的追随者们认为数学应该是具有完备性、一致性及判定性的形式系统——这个系统应表述为“数学的整个思想内容应该具有同一性”。以这种方式阐释数学的计划就被称为著名的“希尔伯特问题”。但当哥德尔证明了一阶谓词逻辑系统的无矛盾性之后,却在1931年发表了一篇题目为《论数学原理中的形式不可判定命题及有关系统》的论文,给出了否定证明,这就是著名的哥德尔不完全性定理。在这篇论文中,哥德尔给出了两个惊世骇俗的定理,指出了逻辑形式系统不可克服的局限性。我给大家做一个简单介绍:如果我们记“皮亚诺算术”为PA,就是以一阶谓词逻辑的形式语言陈述皮亚诺公理而得到的形式算术理论。那么哥德尔的两个定理可以做如下表述:哥德尔第一不完全性定理  存在一个PA句子P,使得PA是一致的,则PPA中不可证;如果PA是&一致的则-PPA中不可证明。因此PA是不完全的。

哥德尔第二定理是指:如果PA是一致的,那么PA 的一致性不能在PA内部证明。哥德尔定律的出现挑战了数学完备性,在哲学和数学领域引起了一场大风暴,数学完备性破灭了,希尔伯特的梦想也破灭了。我们用一幅图画来说明这个问题。大家看一下这个图片,这是左手先划右手呢?还是右手先划左手呢?这就出现了悖论。

我们再看几个无处不在的悖论图例。这个楼梯给大家重点介绍一下,它是第一个不可能物品的现代作品,这个由九个立方体组成的三角形由瑞典艺术家雷乌特斯瓦德于1934年创造的。还有这个笼中的人能通过笼子里的滑轮把自己拉上去吗?明显是不行的,这些悖论应该如何解决?起码计算机是解决不了的,所以我们说哥德尔不完全性定理的意义是非常伟大的。

后来科学进一步的发展说明对科学进行证实是越来越难了,所以在这基础上波普尔提出了关于科学的证伪理论。证伪理论就是指我们要想证明一个理论的真假,只有寻找这个理论的反例,如果有了反例就把这个理论给否定了。比如说有人说“上帝是万能的”,那我们就可以问他,能不能让上帝不万能?这就把他问住了,因为上帝万能和上帝不万能是相互矛盾的,这就可以算一个不可解问题。我们再可看看图灵机的停机问题,这是图灵机不能解决的问题之一。停机问题是说图灵机在运行中会不会有一天停止?图灵机是计算机的原形,这些有悖论的问题计算机是做不来的,这是计算机的发展需要解决的问题,也就是说从理论上讲,计算机确实存在不可计算问题。

有人会反驳说1997年深蓝和世界冠军下棋下赢了说明计算机很厉害,其实计算机一点也不厉害。因为它凭借的是程序,下棋对计算机来说是个选择程序的问题,只是进行组合排列罢了,就好比人只能看三步棋,而计算机可以看很多步出来。

接下来给大家介绍一个钵中之脑的实验,这个实验是一个假想实验。我们假设如果一个人在处于昏迷状态中我们把他的头给割了下来,然后把这个脑袋浸在营养液中仍然让其存活,等他醒过来我们给他输送意识让他不知道自己已经身首异处,还以为自己仍跟以前一样正常的生活、学习。如果这个实验成立的话,我们可否说我们都是钵中之脑?就是也许我们都已经被砍下了脑袋,只是有一台大型计算机控制我们的思维罢了。如果“我们都是钵中之脑”成立就说明人脑没什么了不起,但是谁能反驳呢?就好比这样一道类似的智慧命题,说谎岛上的人说的都是谎话,如果这个岛上的一个公民说“我说的是谎话”,那么他说的是真话还是假话呢?这又怎么进行反驳呢?这和钵中之脑一样是个智慧命题,大家可以好好思考一下。

四、在超验世界中的困境。对于我们人类来说,主观意念的作用是非常强烈的,下面我将让大家看几张图片,这些图片的特点就是我如果不给大家强调的话,大家很难看出来,而一旦我告诉大家这些图形是什么,大家就会越看越象。首先我们看一下认识论上的困境。这也就引发了科学家与哲学家的争论,我们这个世界到底是唯物的还是唯心的?我给大家讲一个这方面的小故事。一个科学家和哲学家争论这个问题,谁也说服不了谁,哲学家比较聪明,就说我们今天不争论了,改天你到我家吃饭吧,然后咱们再继续讨论这个问题。到了哲学家请吃饭的那天,哲学家到街上买了一个便盆,拿回来之后洗了又洗,同时从猪窝里直接拿来一只猪吃饭用的锅,然后分别往两只容器里放上饭给科学家吃。科学家结果只吃锅里的饭不吃便盆中的。哲学家告诉科学家说,只有便盆中才是干净的,你说人是唯物的还是唯心的呢?科学家大悟。这其实就是超验心理作用。

下面讲一下超越逻辑的禅悟。看下面两个例子:从谂:如何是道?普愿:平常心是道。

从谂:还可趣向也无?普愿:拟向即乖。      当药山坐禅时,有一僧问道:兀兀地思量甚么?师曰:思量个不思量。曰:不思量底如何思?  师曰:非思量这几个例子其实都在讲一个问题,那就是“终极本体”,终极本体就是一个“无”字,我们再看下面这段禅语:惠子:至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一。说的就是整体论和简化论说的就是“无”。我给大家讲三个小故事看大家能否悟到这个精华。所以计算机在超验世界中的困境也是无法解决的。

五、在艺术世界中的困境。美在复调艺术中,这一点从这几幅图片中就能够看出,我们一起看一下。我国也有许多这方面的说法,例如红楼梦中就有风月宝鉴。我们再来看一个汉语诗歌解读,下面这首诗是苏轼著名的《晚眺》。再看一个这方面的例子:唐代诗人杜牧的清明七绝诗:

         清明时节雨纷纷,路上行人欲断魂;

         借问酒家何处有,牧童遥指杏花村。

不同的句读可形成一首散词:

         清明时节雨,纷路上行人,欲断魂。

         借问酒家何处?有牧童,遥指杏花村。

更有甚者,当你可以毫无节制地引入各种标点符号时,又可变其为一则微型戏剧:

        [清明时节][雨纷纷][路上]

         行人(欲断魂):借问酒家何处有?

         牧童(遥指):杏花村!

前一段时间遇到一位搞计算机语言学的朋友,跟他聊天他说到他们做的计算机语音识别已经非常先进了,我说是吗?那让我试验一下。我就读了赵元任的《施氏食狮史》: 石室诗士施氏嗜狮,誓食十狮,氏时时适市视狮。十时,氏适市,适十狮适市。是时,氏视是十狮。恃十石矢势,使是十狮逝世,氏拾是十狮尸适石室。石室湿,使侍试拭石室。石室拭。氏始试食是十狮尸。食时,始识是十狮尸实石十狮尸。是时,氏始识是实事实。试释是事。计算机什么也显示不出来,即使用最标准的普通话来读也显示不出来,这也是计算机的困境之一 。也许同学们会说中国文字太难,计算机做不了,那我们再看看英文。这段文字怎么翻译?Twas brillig,and the slithy toves

 Did gyre and gimble in the Wabe:

All mimsy were the borogoves,

And the mome raths outgrabe

而这首诗就更绝了: 枯眼望遥山隔山,往来曾见几心知?

壶空怕酌一杯酒,笔下难成和韵诗。

途路阻人离别久,讯音无雁寄回迟。

孤灯夜守长寥寂,夫忆妻兮父忆儿。

这首诗正着读是一首父亲思念妻儿的诗,而反着读就成了思念丈夫的诗了。再比如:《七律·春日晓眺》顺读为:

翩翩蝶舞柳飞花,碧水泉流鸣鼓蛙。烟锁树林林宿鸟,雾笼村树树栖鸦。船归渔唱渔舟荡,水绕山重山影斜。天晚耀辉光灿灿,过云彩映飞流霞。

逆读后则成为一道名符其实的《虞美人》:霞流飞映彩云过,灿灿光辉耀。晚天钭影山重山,绕水荡舟渔唱、渔归船。鸦栖树树村笼雾,鸟宿林林树。锁烟蛙鼓鸣流泉,水碧花飞柳舞、蝶翩翩。

中国古代的诗词真是博大精深,且看下面这首正读反读都的描绘“春、夏、秋、冬”的诗:

诗:莺啼岸柳弄春晴夜月明。

诗:香莲碧水动风凉夏日长。

诗:秋江楚雁宿沙洲浅水流。

诗:红炉透炭炙寒风御隆冬。

智能机在艺术世界中的困惑还表现在如何体现说的艺术。有一个闲的发慌的科学家,在得到一笔资金赞助后有一天突发奇想,想测量一下英国的海岸线有多长。但是他测量的结果与教科书上的不同,他很为惊奇,又找来许多地图,但经过测量之后发现每一个的结果都是不同的。难道海岸线没有标准的长度吗?后来经过这方面的研究,他得出结论,相同面积的周长可以是个无限值,这就是“科克曲线”。 分形艺术就是在这种情况下发展出来的。大家看这个蕨类植物图:每一个新点都随机落下,但逐渐显现出蕨类植物的形状。其实全部所需的信息都编码在几条简单规则里。我们再来看看我们的人工生命,这张图片中的仿照甲虫形态制造的机器人背上装有太阳能电池板,可以靠太阳的能量活动。还有这些可以仿照人类情感的机器人,他们可以仿照人们的表情,如喜、怒、哀、乐等等。

六、智能机器的出路。智能机器的出路概括来讲主要在以下三个方面来考虑计算机的出路。第一个是计算方法的革命:DNA、量子、群体 。第二个是研究本体的转变,侧重点放在智、情、意三位一体化上。第三个是终极目标的改变,我们可以通过强弱之争、自然+算法来探索。

从计算机与机器人的历程,以及我们分析的计算机在理性世界、超念世界、以及艺术世界中的困境。我主要从超逻辑学、图灵的不可计算论、哥德尔理论等大量哲学家和科学家的理论及一些图文来说明计算机在思维区域内与人类的差异。从这些例子中我们可以看到人类思维的活络性,创造性,变化性和智慧性是计算机所望尘莫及的。而计算机的高速计算能力和高效选择能力却是人类所不能企及地,所以人类需要帮助计算机跳出这种局限进入到一种全新的意识状态。而人工智能这四个字恰恰很好的诠释了将来计算机的发展方向。

时间不多了,我们现在进入讨论阶段,请大家提一些问题我们讨论,谢谢大家!

 

 

 

学生问:请问模糊计算和计算机之间的关系?

周老师答:我不大喜欢提模糊计算,因为所谓的模糊论说的是模糊的,其实它是非常精确的。而这种模糊是相对与常识而言的,计算机最大的缺点就是没有随机性,它也就不具有模糊性,而且模糊对于计算机没有意义,因为计算机只认“0101001”。

学生问:您觉得计算机对于我们学习语言有没有什么帮助?比如我们学习英语很困难,我们是否可以跟计算机学习口语呢,也就是让计算机帮助我们提高英语学习?

答:这个问题提的很好。我感觉计算机在这方面的发展应该没有什么问题,因为我们计算机的研究已经在这方面取得了一些成就。

学生问:请问数学和计算机的关系如何?

答:数学和计算机的关系非常密切,因为最早的研究计算机是专家都是数学家,比如图灵等等。数学和计算机是个相互促进发展的过程,数学不仅对计算机很重要,而且对人工智能和人工生命方面的研究都非常重要。

学生问:我们计算机的困境是不是与我们最初的研究方向有关,因为最初的计算机的研究是遵循逻辑定律的。我们能否换一个思路,用自然来研究自然,就是用计算机来研究计算机?

答:你的问题就是要消除基本体系,我不赞同这一点,在我们没有达到全知全能的境地时我们还是需要一定的概念和规则的,要不然我们的工作无法进行下去,研究也就走向了终结。

学生问:刚才您说到我们可以通过一些把意识植入人脑,那么我想问一下这种植入和我们自然的意识有什么区别?

答:这就是我刚才谈到的情感认知识问题。虽然我们现在能够给机器输入一些程序让计算机来模拟人类的一些情感,但这与我们平时的情感还是有很大不同的。人脑还很深奥,需要我们进一步研究的问题还有很多。谢谢大家!