離開人腦的思維

姚詩煌

思維，是人腦的特殊功能。動物雖有某種低級的意識活動，如蜜蜂筑巢、猩猩勾蟻、戰馬眷主……但遠沒有達到人的智慧高度。

那么，思維又何以能離開人腦呢？原來，隨著當代科學技術的發展，一種新穎的思維形式—人工智能，方興未艾，迅速發展。

愛因斯坦的復活

愛因斯坦逝世時，有人曾引用歌德的詩贊譽他—“他象行將隕滅的慧星，光芒四射，把無限的光芒同他的光芒相連結”。確實，愛因斯坦—這顆科學巨星的光芒始終照耀著二十世紀物理學的發展。因此，探索愛因斯坦的思維方式，一直吸引著人們的興趣。甚至有人設想，能否模擬愛因斯坦的思維規律，讓沒有愛因斯坦的愛因斯坦型大腦，繼續思考著最新的物理學問題。

什么是愛因斯坦的思維方式呢？愛因斯坦常常獨自默思，連續幾個小時沉浸在自己的思索之中；有時，他又會在劃船、散步之際，突然掏出本子，迅速地計算什么，然后露出了輕松的笑容，魔術般地對復雜問題給予簡單的解釋。正如他的助手霍夫曼所說：“這種魔術是用我們無法猜度的方式在愛因斯坦的腦海深處不露形跡地演出的。”然而，這并不等于說愛因斯坦的思維不可捉摸。實際上，不僅通過他的許多論文、著作，可以分析、追索出他的思維規律，而且在許多著作中，他也坦率地披露過自己的思維特點。例如，他追求簡單性，力求用“最少的假說容納最多的實驗事實”；他常常通過想象來思考，善于“思想實驗”；他推崇美學的方法，認為審美觀念是導致科學發展的重要因素之一；等等。如果把愛因斯坦的思維方法加以程序化，不就能模擬愛因斯坦的思維了嗎？

用計算機模擬優秀科學家的思維方法，已成為目前世界上許多人工智能實驗室的研究課題，并取得了可喜的進展。最近幾年，美國卡內基—梅農大學的蘭利等人，提出了一種培根程序，能使計算機學會運用培根的歸納法，對大量的實驗數據進行歸納推理，從而重新發現了十七、十八世紀一些著名科學家發現的重要定律，如開普勒第三定律、歐姆定律、波義耳氣體定律等許多物理學、化學上的定律。或許，等不了多久，人類化了幾個世紀所獲得的科學成果，計算機都能很快地重現出來。前幾年，計算機獨立證明了著名的四色定理；1980年，我國數學家吳文俊用一臺微型計算機證明了西姆遜定理。

這種模擬智能系統，還可以超越思維的個體局限，把許多科學家的智慧集中在一起，形成集思廣益、博采眾長的“專家咨詢系統”。機器“智囊團”，是人工智能研究中最引人注目的成果，可以運用到軍事決策、經濟規劃、科學研究、企業管理、醫療診斷、交通指揮、法院審判等許多方面。據說尼克松政府在越南戰爭中陷于困境時，曾求助于設在五角大樓的機器“智囊團”，經過機器“高參”的一番運算籌劃，提出了“地毯式轟炸”、“布雷封鎖港口”等方案，為美國政府在巴黎和談中爭得了一些籌碼。上海計算技術研究所李太航設計的“中醫智能計算機應用系統”，集中了許多老中醫的經驗，并能在診斷中自我學習，自我完善，具備了初步的智能水平。

尋找智慧的“靈魂”

有人問：這種智能系統，究竟能否完全代替人腦？應該說，到目前為止，它們雖然在運算速度、記憶容量方面大大占了優勢，但缺少靈活性、創造性，而這正是人腦的“靈魂”所在，因此，它們仍無法同人腦媲美。不過人工智能的研究，也就是要在這方面取得進步。首先，人們試圖用仿生學的方法，制成一種“類大腦”的智能機器，叫“智力機”或“控制論機器”。由于人腦是我們已知結構中最復雜的結構，僅僅大腦皮層就有140億個神經元，每個神經元又通過幾萬個突觸與其它神經元相聯系，組成錯綜復雜的神經網絡，因此從模擬具體構造的途徑來模擬大腦，簡直就象“老虎吃天”，但科學家已邁出了第一步。早在1943年，美國數理邏輯學家麥克卡洛和神經生理學家匹茨，就從神經元開始對人腦進行模擬，現在已經有一百多個神經元模型。可是，對于單個神經元模擬得再逼真，也不能代替一個大腦，腦的任何一種功能都是由成千上萬個神經元按一定的方式組織起來的整體特性。于是，科學家們又在研究腦神經結構的基礎上，對腦的功能方面進行模擬，1958年做出能分類圖形的“感知機”。1969年日本的中野提出模擬人的聯想功能的“聯想機”。1975年科學家又根據神經元突觸機構新原理，提出一種反饋型認識機的神經網絡模型。但由于人腦的神經網絡系統無比復雜，要真正搞清它的構造、機理，進行數學描述和電子模擬，其困難不亞于建造一座龐大的奧妙神秘的“宇宙城”，所以尚需要長期的、艱難的探索。

舍此之外，是否另有道路呢？一些科學家試圖繞過大腦結構這座巨峰，運用計算機科學和心理學方法，進行腦的宏觀功能的模擬。這種方法是把人在解決各種問題時所用的步驟、策略、竅門等心理活動總結成規律，編進程序，然后設法用計算機來模擬。例如，人的下棋、解題、作詩，之所以不必象計算機那樣將各種可能的解都思考一遍，是因為人可以根據經驗先提出假設，以供推敲斟酌，明顯地縮小了選擇范圍。模擬人的這個思維特點，出現了一種“啟發式程序設計”。這種計算機解題，不再是根據事先編好的刻板的算法程序，而是先做出某種假設，再用實際的論據來衡量這種假設，根據結果再提出新的假設，這樣循環下去，直至最后得出較為滿意的解。有人用這種方法設計了一種下棋機，在有了十至二十個小時的下棋“經驗”以后，這位“棋手”就能令人信服地戰勝自己的程序設計者了。

以腦為原型的結構模擬和通過計算機軟件實現功能模擬，是目前人工智能研究的兩個方法。隨著超大規模集成電路的出現，當每個神經元有可能用一部做在硅片上的超微型計算機來模擬時，這兩個研究方法就有可能融為一體，從而產生真正的“電腦”。

告別“恐龍時代”

這個小標題，似乎令人奇怪。恐龍是地質史上中生代時期的動物，距今已絕跡一億多年了。盡管最近有人發現在非洲的原始叢林里，似乎尚有恐龍的蹤跡，但總不能說我們現在還處在恐龍時代吧？其實，這只是對社會發展的一個比喻。從原始人點燃起第一堆篝火、制造出第一件石制工具、產生第一句交流思想的語言開始，人類社會的發展就離不開能源、材料、信息三大要素。正是由于材料的衍變，使人類社會經歷了石器、青銅、鐵器、鋼鐵……時代；又由于新能源的不斷開辟，促使社會生產力不斷發展，引起了十八—十九世紀以蒸汽機為中心的工業革命。如果把人類社會比作一個巨人，那么材料和能源就是他的骨肉之軀。人不能沒有骨肉，但僅有骨肉還不能成為完整的人，只有同時存在對信息的接受、變換、傳遞、加工等智力，整個巨人才能活動起來，成為一個有機整體。因此，對于一個社會的進化發展來說，骨、肉、智慧三者必須協調發展。否則，最多只能算是一條恐龍—巨大的身軀，渺小的智能。而當前的人類社會，在材料和能源上已幾經變革，有相當大的發展，唯獨在信息處理上，仍沒有擺脫人類智力的局限，猶如處在“恐龍時代”。

要告別“恐龍時代”，尚有一段遙遠的路程。但人工智能的興起，將使人類社會繼材料、能源革命以后，引起信息革命。有人稱這為第二次科學革命。只要想一想人類經歷了第一次科學革命以后，社會發生的巨大變化，那么，對于第二次科學革命的美好前景，就可以想象得出了。展望未來，不禁令人產生一種似乎是在仰視光芒四射的太陽、凝觀星光深邃的宇宙般的感覺……