《機械姬》

周華明

About the Film

在本欄目的前幾期文章中，我們介紹了幾部和人工智能有關的電影。本期介紹的電影《機械姬》，雖然也是表現人工智能的故事，但對人工生命和智慧的探討更進一步。在這部電影中，男主角——程序員加利偶然間獲得了到豪華別墅度假的機會，在這里，他遇見了一個美麗而又神秘的智能機器人伊娃。然而，伊娃和別墅都屬于他的老板，人工智能界的頂級程序員納森先生。事實上，納森讓加利住進別墅，就是為了讓他測試伊娃是否能通過圖靈測試、是否是一個真正的生命。在加利和伊娃的交流過程中，加利越來越無法將伊娃視作沒有生命的機器人，“她”擁有獨立的思維能力，甚至表現得像擁有真正的感情。加利越來越覺得，自己面對的，不是邏輯先行的AI，而是被巨龍囚禁在城堡中的可憐少女……

Real Story

智 慧 之 源

在電影中，納森讓加利和伊娃相處的故事，其實是在討論這樣的問題：怎樣判定機器人是否具有了人類的智慧？事實上，智慧難以用數學、邏輯的方式精確定義，這是人工智能面臨的最令人困擾的問題。

科學家們用擬神經元的方式模擬大腦的運作機制，甚至可以用替代介質來替換大腦中的神經網絡，但這都是在研究大腦（或者說智慧）運作的物理機制，沒人能回答“智慧”的實質是什么。不妨從另一個角度思考：人類并不是從誕生之初就具有這么強大的“智慧”的，“智慧”是在生物進化的漫長過程中，逐漸積累演化出來的。

那么，什么樣的規則、初始條件和后天環境才能演化出這樣的“智慧”？我們能否在電腦中模擬這樣的演化，并從中獲得“智慧”？

計算機科學的開創者之一——馮·諾依曼，認為生命的本質特征在于自我繁衍，所以人工生命最重要的就是能夠實現自我繁衍：老一代生命交給新一代生命的編碼（那時候還沒有DNA的概念）大體與其本身所有的一致，但略有一些變化。編碼大體一致保證了新生命是可以工作的；略有變化使得新的生命產生了無限可能，特別是進化的可能。

從這個觀點出發，“細胞自動機”的概念誕生了。我們可以通過一個游戲來說明：假定有黑白兩種格子，這些格子排成一排；下面再畫一排格子，顏色根據上一排的三個相鄰格子的顏色生成——上一行三個格子為全黑、全白或者左側一個格子為黑時，該格子為白色，否則為黑色（如圖1）。

在第一行放一個黑格子（如圖2），然后試著衍生下一行（如圖3）。運行到20行時，我們得到了如圖4所示的圖案，它看似規律，卻又隨機。再運行700行后，得到了圖5這樣的圖案——既不是規則的，也不是完全隨機的，呈現出某種有序性，但不能被預言。

遵從這一規律，根據排列組合，總共可制定出256種規則，圖6是其中一些規則衍生出的示意圖。著名計算機科學家史蒂芬·沃爾弗拉姆把它們大致分為四種：第一種只生成簡單重復的圖案，比如全黑、全白、或黑白相間；第二種產生一些自相似的分形圖案，形成穩定的嵌套結構；第三種產生的圖案具有明顯的隨機性；第四種規則產生復雜而有規律的圖案，但并不簡單重復。

通過計算機模擬出的這一奇妙過程，可以幫助我們理解生物的進化。即一個物種在繁殖的過程中，會產生基因變異。這些變異經由環境篩選，優勝劣汰，經過代代繁衍后演化而成的物種，與其最初的樣子有了相當大的差異，變得更加復雜，甚至更加“智慧”。但寄望于一個程序自行演化出智慧，仍只是一個研究方向。