知識學視角的人工智能

北京航空航天大學 何立民

知識學視角的人工智能

北京航空航天大學 何立民

人工智能是關于知識的科學,因為人類智能是知識基礎上的思考能力與行為能力的匯合。人工智能是人類知識成果基礎上的智力仿真,智能化工具是人類工具從知識到知識行為的最終演化結果。人工智能體現了知識力量從人類個體向智能化工具轉移的現實。從知識學原理的視角解讀人工智能,可以為人們揭示人工智能更為本質的那些東西。

1 知識基礎上的人類智能

無論是思維還是智力行為,都是知識基礎上的能力與行為,是人們認識客觀事物,并運用知識解決向題的能力。無怪乎美國斯坦福大學人工智能研究中心尼爾遜教授認為:“人類智能是關于知識的學科,是怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學。”看似另類的見解,卻道出了人類智能的本質,以及人工智能實現的知識基礎。因為,只有人類智能是知識基礎上的思維與行為能力。

智能是所有動物的生存之道,即使低等動物,也會出現令人類羨慕的超強智力,如海龜能在茫茫大海中遨游萬里再回到出生地,候鳥能在長途飛行中準確辨識方向,以及家犬遠行能尋找回家的路。人們驚嘆動物們這與生俱來的智力時,對人類智力充滿了好奇。在哺乳動物中,初生嬰兒的智力最差,只有哭聲,沒有任何生存能力,卻能依靠無與倫比的進化大腦,在幾個月后的認知能力上超越所有動物,幾年之后便會認識世界,十幾年后便會改造世界。

可以看出,人類的智力主要來自后天,是在一個人工(知識)環境中培育出的智力,有明顯的思維能力與使用工具的能力,這些都是其他動物所不具備的智能。與動物先天的、并且有遺傳特征的智力不同,人類智能來自后天、是在知識環境中培育的能力,不具有遺傳性狀。幾百年前培根“知識就是力量”的名言,道出了人類智能的知識基礎與知識基礎上的思維與行為能力。

尼爾遜教授對人工智能的獨特見解表明,人們可以從知識視角來詮釋人工智能。不是用傳統的知識觀念,而是用知識學原理的基本概念,用人類知識發展的基本規律、人類工具中的知識內涵與知識力量的演化進程來詮釋人類智能與人工智能。

2 知識視角下的人工智能

《知識學原理》的誕生,意味著人類對知識的認識走出了哲學境地,有了對知識本質、內涵、規律的清晰認識,有可能從知識層面上闡述人類社會與知識相關的那些事情。有可能用知識的基本原理來闡明人工智能的諸多概念,從而給人工智能一個全新的視角。

首先,人類智能是知識基礎上的行為力量,即知識基礎上的思維與行為。達爾文除了告訴我們人類起源于猿類外,還告訴我們人類起源的心理能力特殊演化背景,即從本能智力到認知智力的演化變革。所有動物的智力都是自然選擇基礎上的本能智力,唯獨人類的智力是知識基礎上的行為能力。它體現出人與動物智力本質的差異,并合理地解釋了為什么大腦能異常進化成為人類進化的重要特征、為什么新生嬰兒智力低下卻又能迅速在知識環境中開發智力、為什么回歸人類社會的狼孩智力永遠低下、為什么“認識世界、改造世界”成為人類的原始任務。這一切都源于人類脫離動物界后擺脫了自然選擇,走上了依靠知識的力量與大自然抗爭的進化道路。人類與大自然抗爭的力量,是知識基礎上的行為力量。

其次,人類智能中的行為力量與工具密切相關,是人類個體與工具緊耦合的行為力量。人們種田、耕地、繪畫、寫作、辦公、勞動、生產、教學、科研等,都離不開形形色色的工具,體現了人類智力的知識行為本質,以及與工具密不可分的行為方式。

第三,人類個體大腦中有記憶態知識,工具中有集成態知識,由此順理成章地揭示了人類工具從非智能化到智能化演變的奧秘。傳統的知識觀念中,只認可大腦中的記憶態知識與語言文字表達的記述態知識,不承認工具中有知識,也就無從知曉人類工具起源、演化,以及最終從一般工具到智能化工具演變的歷程。揭示出工具中的第三種知識(集成態知識)形態,是《知識學原理》[3]的重要貢獻之一。工具中的集成態知識是唯一準確、可靠、可積累與傳承人類知識的一種知識形態。因為集成態知識經歷了工具應用中的檢驗與過濾,集成態知識體現為工具中永不變更的結構形態。原始工具、手工工具是人類工具的泛性知識集成時代,因為這些工具間沒有相同或相似的結構形態;機械化工具是人類工具的內核知識集成時代,因為所有機械化工具中都有相同或相似的動力機械內核;智能化工具是人類工具的智力內核知識集成時代,因為所有智能化工具中都有相同或相似的微處理器智力內核。

第四,《知識學原理》給出人類知識發展的三個基本規律(分離性、集成性、非線性發展規律)。分離性發展規律指出,知識與人類個體總是不斷分離,在現代計算機智力革命時代,出現了徹底分離,即沒有知識的人也能展現出知識行為力量;集成性發展規律指出,從人類個體分離出來的知識,會不斷集成到工具中,最終在現代計算機智力革命時代,演化出具有知識行為能力的智能化工具,以人工智能方式代替人類個體的智力勞動。

第五,以人工智能為核心的現代計算機智力革命,是人類知識發展到高級階段的必然結果。20世紀60年代集成電路誕生,人類便進入到以智能化工具為基礎的弱人工智能時代。70年代微處理器誕生,微處理器以歸一化智力內核形態,開始了現代計算機智力革命。現代計算機智力革命為人類智能的人工實現,提供了有力的工具。不僅開啟了全方位、多領域人工智能的人類智能替代,也為強人工智能發展提供強有力的技術支持。

3 人工智能與人類知識演化

人工智能不是突然地降臨人間,它是人類知識演化到一定階段的必然產物。智能化工具是人類知識遵從分離性、集成性發展規律,在高級階段從量變到質變的必然結果。

人類智能是人類個體在知識基礎上的思考與行為能力,人工智能則是智能化工具集成態知識基礎上的思考與行為能力。深藍計算機“國際象棋大師”、沃森計算機“人類智力競賽”、AlphaGo“圍棋大師”表現出智能化工具在群體知識基礎上的思考能力;智能手機、智能家電、機器人、自動駕駛汽車等智能化工具表現出人類群體知識基礎上的行為能力。

從人類智能到人工智能,是人類知識演化的必然結果。這里指的知識演化,是工具中集成態知識的演化。集成態知識是人類唯一準確可靠、可積累與傳承人類知識的知識形態。記憶態知識的非遺傳特性與不準確可靠,決定它無法積累與傳承人類知識;記述態知識雖然可以積累與傳承人類知識,卻是人類文明最后一公里才出現的知識形態,而且它也并非完全確定、可靠。因此,人類知識演化體現為工具中集成態知識的演化。

集成態知識體現為工具中永不變更的形態與結構。人類工具有原始工具、手工工具、機械化工具、智能化工具四個大的發展階段。原始工具實現了天然材料(石塊、玉石、獸骨、貝殼、竹木等)基礎上的知識集成,手工工具實現的是人工材料(陶士、銅、鐵、錫等)基礎上的知識集成。所有的原始工具、手工工具形態各異,沒有相同或相似的部分,它們體現了人類知識的泛性集成。機械化工具是人類知識的內核集成,因為所有機械化工具中,都有相同或相似的動力機械(蒸汽機、內燃機、電動機)內核。智能化工具則是人類知識的智力內核集成,所有智能化工具中的智力內核是微處理器(MPU或MCU)。

從原始工具、手工工具到機械化工具,是人類工具中知識集成的量變發展階段,工具中只有知識,沒有行為能力;從機械化工具到智能化工具,是人類工具中知識的質變發展階段,實現了從知識到知識行為能力的變革。具有知識行為能力的工具是智能化工具,實現了人工智能,可以代替人類個體的智力。

4 智能化工具中的知識變革

承認工具中有集成態知識,承認智能化工具中有知識行為能力以后,下一步應該闡述智能化工具中,集成態知識如何演化成知識行為能力,這一切都要從集成電路誕生說起。

集成電路誕生,是20世紀最偉大的里程碑事件,它用集成電路的知識行為能力,宣告了人工智能的誕生。此前,人類工具中只有知識,沒有行為能力。集成電路誕生,實現了人類工具(集成電路也是工具)從知識到知識行為能力的原始蛻變。例如,時鐘電路芯片中不僅有時鐘電路成果知識(表現為晶體管電路形態),還有時鐘電路運行時的行為能力;模擬/數字集成電路中有模擬/數字轉換的成果知識,還有將模擬信號轉換成數字信號的行為能力,給它們接上電源,時鐘電路芯片會出現計時行為,模擬/數字集成電路會將模擬信號實時地轉變成數字信號。然而,集成電路中的知識行為是一維知識行為,即按規定的路經行為,并非人類的多維智力(即多種可能與廣泛交互)行為。

微處理器誕生,開始了真正意義上的人工智能時代,微處理器是一個具有多維智力的歸一化智力內核。微處理器的內外部存儲器,可以存儲人類的成果知識;指令系統基礎上的多分支程序設計,可以無限地實現人類多維智力行為仿真;中斷系統與I/O端口,可以實現與外部的實時交互;各種總線與I/O端口可以無限地擴展外部設備,以組成各種形式的智能電子系統。

集成電路、微處理器實現人工智能的技術基礎,是晶體管電路的時空量子化技術。集成電路中的晶體管顆粒是集成電路中的空間量子;集成電路中晶體管的開關進程是集成電路中的時間間量子。它們都可以用“0”、“1”量子態來描述集成電路中的知識與知識行為。“0”、“1”狀態的空間量子,用來存儲人類成果知識;“0”、“1”狀態的時間量子,用來將這些成果知識轉化成知識行為,從而實現集成電路、微處理器基礎上的人工智能。

5 從知識力量變遷看人工智能

人工智能的第一效應是知識力量的變遷,即知識力量從人類個體向工具遷移。人們一直認為,知識力量是人類個體專有的思考力量與行為力量。人工智能誕生后,出現了具有獨立思考力量與行為力量的智能化工具,它們實現了知識力量從人類個體到工具的變遷。

“知識就是力量”是幾百年前英國哲學家弗朗西斯·培根(Francis Bacon)在《新工具》(The New Organon)一書中提出的名言,它指出了知識在人類生存斗爭中的重要作用。整段原文是:“Human knowledge and Human power come to the same thing,because ignorance of cause frustrates effect.For Nature is conquered only by obedience; and that which in thought is cause,is like a rule in practice”。可意譯為:“知識就是力量,因為愚昧無知會導致挫敗,征服自然應順從自然;人們的思想應與客觀規律相一致。”

“知識就是力量”滲透了知識與力量的因果關系、認識世界與改造世界中的理論與實踐法則,幾百年來這一口號經久不衰,并延伸出“知識生產力”、“科學技術生產力”等概念。

人們一直認為“知識就是力量”是指人類個體而言,即具有的知識越多,其能力就越大。以至于20世紀在高等學校流行了“學好數理化,走遍天下都不怕”的口號。然而在人工智能時代,知識力量從人類個體開始向智能化工具轉移后,智能化工具也有了獨立的知識與知識行為力量。這樣一來,在眾多領域,只要握有智能化工具,即使沒有知識也有相應的知識行為力量。例如,有了汽車故障測試儀,普通工人也能檢測出過去必須由技師才能檢查出的汽車故障;有手機導航,不熟悉路徑的人也能順利到達目的地;沒有畫法幾何、機械制圖知識與技能的人,有了制圖軟件,依照可以輕易、高效地繪制復雜的機械圖紙;在基因工程領域,有了基因測序、分析設備,缺少專業知識的普通工作人員一樣可以從事基因測序工作;不久的將來,機器人將會全面普及。

可以看出,人工智能時代是知識力量從人類個體向人類工具轉移的時代。知識力量轉移到工具中以后,代替了各個領域中人類個體的腦力勞動。人類社會從此進入到一個勞動者邊緣化、人類群體傻瓜化生活的時代。

[1]達爾文.人類的由來及性選擇[M].葉篤莊、楊習之,譯.北京:北京大學出版社,2009.

[2]Francis Bacon.新工具The New Organon[M].北京:外語教學與研究出版社,2010.

[3]何立民.知識學原理[M].北京:北京航空航天大學出版社, 2014.

[4]何立民.工具簡史[M].北京:北京航空航天大學出版社, 2015.

(責任編輯:楊迪娜2016-07-06)