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,科學才開始為這類問題的解決做出自己的貢獻。神學家認為,生命是最大的奇跡,人類是上帝宇宙總計劃中的最高成就。上帝將無生命物質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構,從而造出了人。進化論認為,生命是純粹的、自然的物理和化學活動的結果,而人類是長期曲折進化的最終產物。隨著科學的發展。可否用技術手段在實驗室里制造出生命呢?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成。人體主要由五個部分組成。一是框架支撐系統,主要是骨骼,它構成了人體的本體結構;二是動作執行系統,主要是各種肌肉,接受信息,執行動作;三是感覺系統,它感受外界刺激,也探測自身的內部信息;四是信息處理系統,主要是大腦和神經。對收集的信息進行處理、儲存、發出指令等;五是能源系統,負責能源的吸收、儲存、使用以及廢物的排泄。在以上基礎上,人還要有思想、意識,如此才能成為一個真正意義上的人。
機器人的發展使人們感覺到有某種可能性。機器人的發展經歷了—個從低級向高級的發展階段,并力求從五個方面模仿人類。先是遙控機器人,本身沒有工作程序,需要人為實時操縱;后有程序機器人,按載人的程序控制,對外界無感知能力,環境改變時需要重新設計程序;自適應機器人可根據環境的變化改變自己的行動;最后是智能機器人,具有感知思維能力和行為能力。可見,機器人是一種可編程再編程的多功能操作機械,它牽涉到電子學、仿生學、心理學、系統論、控制論、人工智能、精密機械、信息傳感等各種學科和技術。其中,人工智能扮演著核心角色。
人工智能領域包括機器學習、自然語言的理解、專家系統、模式識別、計算機視覺、人工神經網絡。機器學習是機器具有智能的重要標志,同時也是機器獲取知識的根本途徑。它涉及認識科學、神經心理學、邏輯學等學科,并對人工智能的其他分支如專家系統、自然語言的理解、自動推理、計算機視覺起重要作用。人工神經網絡模擬人腦神經元突觸的彈性強度猶如大腦皮層一樣,多層神經元能交疊分層并交互成網絡。多納爾·赫波的學習算法認為:一個曾經被傳承且被儲存的開關模式,其神經元突觸的聯合可以得到加強或削弱。人腦中包含1011-1012個神經元,一個神經元有103~104個突觸。神經元通過突觸形成網絡,傳遞著彼此的興奮與抑制。全部大腦神經元構成拓撲上極其復雜的網絡群體,由這一網絡群體實現記憶與思維。在神經中樞系統。上百億的神經元組成了人類器官的通信網絡。閃爍和不閃爍的神經產生了一種具有二進制的數據流,它們作為信息(如感覺、思想等)被大腦編輯。
數據網絡并不只限于個別的組織和機體。社會生物學表明,動物有群體智能來組織其信息系統,而沒有監督和指揮中樞系統。動物間彼此的交流信息在一個化學擴散場中,從分岔蟻街到復雜的蟻巢以及等翅目昆蟲的復雜建筑都體現了這種超組織的集體行為能力。同樣的單一神經元也不能感覺和思維,只是在集體交互作用中才能體現大腦的功能。在人工智能方面,按目前的集成電路水平,只可實現1000個神經元的互聯網絡。人工神經網絡系統的結構及功能與人體比較差距很大,因此,單純用電子網絡計算機的硬件設施模擬人腦功能是不現實的。現在,常用編程技術以軟件模擬研究人腦的處理模式。
在情感運算表達式中,神經網絡被訓練成對感情反應有認識,情感通過復雜的學習模式被特征化。人們通過觸、看、聽、說來感知自我,形成自我意識。相應的,人們需要對自然保護語言、視覺、會話、觸覺等進行研究。對自然語言的理解包括口語理解和文字理解。運用專家系統對語言進行邏輯分析,結合生理學、心理學、計算機科學,使神經網絡可以理解和生成自然語言,從而達到使機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行不懈的努力。
傳統意義上的機器人是一種鋼鐵構成的東西,其組成結構是沒有生命活力的,而生命系統卻有著不同特征——復雜和組織。即便是單細胞生物,雖然原始,卻也顯示出任何人工制品所無法比擬的復雜和精巧。一個低級的細菌身上也擁有復雜的功能和網絡,它可以與環境相互作用,以一種可控制的方式交換物質和能量。其組織可以自我感覺、自我判斷、自我診斷、自我修補,從而與環境相適應。
材料科學的發展使人們有可能找到更完善的代替鋼鐵的材料。光學材料可制造機器人的視覺系統,利用先進的納米技術和生物基因技術,目前已制造出非常靈敏的義眼;超導材料可利用超導隧道效應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元;智能材料把高技術傳感器敏感元件和傳統材料相結合,使無機的材料變得有感覺和知覺。
生物體的最大特點就是對環境的適應,智能材料具有軟件功能,類似于可條件反射的生物機械信息處理單元——神經元。信息材料如各種活性有機材料,可以在分子水平上實現信息的存儲。分子計算機則利用DNA的四個堿基對,在分子上構造計算機,用以納米機器或生物系統的信息處理器。生物醫學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質,不僅具備良好的生物相容性,而且可以誘導骨骼的生長,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,使機器人更類人化。醫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和制造。
生物學特別是基因技術的蓬勃發展,使人們有可能制造出某些擁有生物活性的物質。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,維持集體的運轉和生存。大腦中的神經元也是在一種無中心控制的條件下構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?互聯網使人們可實現全球的通信和交流,進行協作。各類學科的開辟和發展,如生物學、計算機科學、信息學、材料學、機器人學、人工智能、心理學、語言學、邏輯學、認識科學,以及人類對探測系統、感覺系統、執行系統、能源系統、框架系統等主體結構及直接或間接相關學科的探索和完善,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呢?