科幻電影是人機與藝術(shù)融合的智能系統(tǒng)

劉 偉

（北京郵電大學(xué)，北京，100876）

《星際穿越》是人類歷史上科幻的集大成者，是一部堪稱完美的科幻電影。這部電影非常踏實，和物理學(xué)以及其他學(xué)科都有著密切的關(guān)聯(lián)。劉偉教授提出了這樣一個問題：為什么科幻在美國、歐洲那么厲害？而在中國卻那么不厲害？并以此為話題導(dǎo)入，進行今天的演講。

一、科幻的起源

在人類的發(fā)展歷程中，四大文明古國體現(xiàn)了人類文明發(fā)展的痕跡。歐洲則繼承了最早的兩個文明的本質(zhì)性研究——對人和物之間關(guān)系的研究。美索不達米亞和古埃及是世界上最早的兩個文明，距今六七千年前就已經(jīng)存在了。它們主要研究衣食住行和正常的物質(zhì)條件，后來傳遞到地中海，在歐洲衍生出了科學(xué)和技術(shù)，研究物、原子分子、人和物之間的相互作用等。科學(xué)和技術(shù)起源于歐洲，科幻在這些地區(qū)長盛不衰是有歷史淵源的。

而美國是移民文化，它不但繼承了歐洲的科學(xué)精神（人和物之間的關(guān)系），還融入了印度中東一帶的神學(xué)（人和神之間的關(guān)系）。人和神之間的關(guān)系注入到他們的文化里，中華文明的人和人、人和環(huán)境之間的作用也融入他們的文化里。所以美國的好萊塢成為科幻的發(fā)源地，而科幻根植于四大文明古國。

此外，值得注意的是，智能科學(xué)的發(fā)展起于歐洲，而智能技術(shù)發(fā)展于美國。科學(xué)和技術(shù)不一樣，即1956年之后是技術(shù)，1956年之前是科學(xué)，如圖靈測試（The Turing test）為后來的人工智能科學(xué)提供了開創(chuàng)性的構(gòu)思。

什么是科幻？科幻就是把想象和現(xiàn)實的碎片連接在一起，形成一種力量，或者形成一種情感性的爆發(fā)。

德國哲學(xué)家弗里德里希·威廉姆·約瑟夫·謝林(Friedrich Wilhelm Joseph Schelling,1775—1854)曾說過：“以有限的形式表現(xiàn)出來的無限，就是美。”而智能是什么？智能也帶有這個色彩——把無限的東西用有限的方式表征出來，就是智能。

關(guān)于對“智”的定義，劉教授提到了兩個人物：一個是我國的孟子，一個是奧地利的路德維希·馮·米塞斯。

《孟子·告子上》提到：“是非之心，智也。”奧地利經(jīng)濟學(xué)家、哲學(xué)家路德維希·馮·米塞斯（Ludwig von Mises，1881—1973）在所著的《人的行為：經(jīng)濟學(xué)論著》（Human Action: A Treatise on Economics）中提到：“知識的起點便是明確區(qū)分A與非A。”(圖1)

東方文明和西方文明的區(qū)別在這兩句話中就表征出來了。西方人講理性、講邏輯，東方人講倫理、講道德、講感性。所以東方和西方在對智能的理解上有著很大差異。最根本的差異體現(xiàn)在2500年前，西方科學(xué)和哲學(xué)之祖泰勒斯曾經(jīng)說過一句箴言：“Water is best”（水是最好的），這句話就是科學(xué)的起源，也是哲學(xué)的起源。水孕育了生命。而中國人講到水，孔子和老子都曾說過“上善若水”“逝者如斯夫”，這些道德、倫理性質(zhì)的內(nèi)容在很早的時候，東西方的思維差異就體現(xiàn)出來了。

二、大衛(wèi)·休謨之問

休謨之問，即所謂從“是”（being）能否推出“應(yīng)該”（should），亦即“事實”命題能否推導(dǎo)出“價值”命題。它是休謨在《人性論》中提出的一個著名問題。這個問題在西方近代哲學(xué)史上占有重要地位，在他之后許多著名哲學(xué)家紛紛介入，但終未有效破解。

休謨說過，很多因果關(guān)系是習(xí)慣和風(fēng)俗造成的，而不是真正的推理、邏輯造成的。休謨之問，就是智能的起源。解決了這個問題，強人工智能和通用人工智能就會打通，就會出現(xiàn)科幻電影中出現(xiàn)的那種匪夷所思的機器人。現(xiàn)在所有機器的瓶頸都在智能上，而且在智能的軟件和人的智能的模擬方面一直沒有打通。而人是可以打通“being”和“should”的。

休謨之問的意思是從事實里推不出應(yīng)該來。以清華大學(xué)校訓(xùn)為例：“天行健，君子必自強不息。”天行健，就是宇宙運行得非常強健，它和人的好與壞沒有關(guān)系，那是客觀事物，是being。一個人想成為一名君子，一個很有力量的人，這是should，是主觀的。客觀和主觀是割離的，這在休謨之問里推不出來的。但在中國知識體系中是可以推出來的，是可以類比、可以隱喻的，也可以從事實里推出價值觀來。

我們一直在研究人機交互和人機融合智能。劉教授給大家做了這樣一個區(qū)分。人機交互的本質(zhì)是“共在”（脖子以下），即人的生理+機的物理；人機融合智能的未來是“共生”（脖子以上），即人的智慧+機的智能。值得注意的是，所有的機器智能，是把別人的智慧轉(zhuǎn)變成程序或可程序化的事物，與使用者進行交流。

人機融合智能的本質(zhì)就是把事實與價值統(tǒng)一起來，形成安全、高效、敏捷的信息處理機制。機處理事實，而人負(fù)責(zé)價值。所以，人機融合智能可以破解休謨之問——事實與價值的統(tǒng)一問題。

科技是Being，藝術(shù)是Should。Being與Should的結(jié)合就是休謨之問的融合，也是科學(xué)與藝術(shù)的融合，更是科幻的完美體現(xiàn)。《星球大戰(zhàn)》就是一個很好的例子。

圖1 《人的行為：經(jīng)濟學(xué)論著》2010年版

圖2 伯特蘭·羅素 1872-1970

圖3 《邏輯哲學(xué)論》1998年版

三、真正的智能發(fā)源處

真正的智能起源不是從美國人那里，而是起于以下介紹的這批著名學(xué)者。

查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage，1792—1871）是世界上做機械計算機的第一人。當(dāng)時英國人征戰(zhàn)世界各地，需要航海。航海需要測算航跡曲線，然而總是算錯。于是英國人想，能不能用一臺機器來進行準(zhǔn)確的航跡計算？當(dāng)局者讓巴貝奇來研制這個機器。他用機械、齒輪做成了一個計算機，做成之后，請來一位女士進行編程。這位女士就是大名鼎鼎的阿·洛芙萊斯（Ada Lovelace，1815—1852），第一個程序就命名為阿達程序，被公認(rèn)為是第四代計算機語言的主要代表。

圖2中這位叼著煙斗的人是伯特蘭·羅素（Bertrand Russell，1872—1970），他是英國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家，分析哲學(xué)的主要創(chuàng)始人。他有一名非常出色的學(xué)生——維特根斯坦（Ludwig Wittgenstein，1889—1951），他的理論及其所著的《邏輯哲學(xué)論》(圖3)一書對世界產(chǎn)生了很大的影響。該書的第一句話是：“世界是由事實構(gòu)成的，而不是由事物構(gòu)成的。”事實就是關(guān)系，事物就是屬性。關(guān)系的形成是智能的形成，所有的智能就是產(chǎn)生關(guān)系。

提到維特根斯坦，還要提到他的一個學(xué)生，也是朋友——英國數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing，1912—1954），被稱為“計算機科學(xué)之父”“人工智能之父”。二人曾針對一個問題進行了討論：數(shù)學(xué)是發(fā)明還是發(fā)現(xiàn)？圖靈認(rèn)為是發(fā)現(xiàn)，而維特根斯坦認(rèn)為是發(fā)明。

大衛(wèi)·馬爾（David C. Marr，1945—1980）是計算機視覺的鼻祖。他寫的《VISION》是計算機視覺的開山之作。同時，他也是一位神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)家與心理學(xué)家，被公認(rèn)為計算神經(jīng)學(xué)的創(chuàng)始人。他利用心理學(xué)、人工智能以及神經(jīng)心理學(xué)的成果發(fā)展出視覺處理的新模型，提出分析的層次和視覺的階段。

還有兩位都是在劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)的。一位是杰夫·辛頓（Geoff Hinton），AI領(lǐng)袖級人物，深度學(xué)習(xí)之父，曾在劍橋大學(xué)心理系學(xué)習(xí)，他發(fā)現(xiàn)一種可以使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變得更好的方法，尤其是這種方法能夠揭示大腦是如何工作的；另一位是戴密斯·哈薩比斯（Demis Hassabis），創(chuàng)業(yè)公司DeepMind創(chuàng)始人，是阿爾法Zero、阿爾法圍棋之父，劍橋大學(xué)計算機系本科畢業(yè)，后到UCL研究大腦，攻讀碩士和博士學(xué)位。他認(rèn)為大腦就是一堆神經(jīng)元組織的，于是轉(zhuǎn)而做游戲開發(fā)。他掌握先進的人工智能技術(shù)，幫助谷歌展開一場全新的人工智能革命。

這些人大部分都來自劍橋大學(xué)三一學(xué)院，智能的起源也在這里。劉教授認(rèn)為，這批人對世界智能，尤其是對最底層哲學(xué)的思考非常深入，以至于后來影響了圖靈，乃至整個世界。

四、人工智能的三大標(biāo)志性成果——“得形忘意”

1.深藍（Deep Blue）它是美國IBM公司生產(chǎn)的一臺超級國際象棋電腦，機器當(dāng)時裝備了有關(guān)國際象棋冠軍卡斯帕羅夫比賽的大量信息，比賽過程中，IBM工程師不斷利用卡斯帕羅夫的下棋特點對深藍進行啟發(fā)式調(diào)整。后來禁止調(diào)整后，就只能以平棋告終。深藍每秒2億布，棋手的大腦每秒3步。

2.沃森（Watson）這臺超級計算機儲備了2億頁信息在內(nèi)存上，共15PB信息，卻不允許人瀏覽網(wǎng)頁或配備數(shù)據(jù)庫。對回答what、where、who問題占優(yōu)，不能準(zhǔn)確回答how或why方面的邏輯推理問題。

3.阿爾法圍棋（AlphaGo）這是一款圍棋人工智能程序，其主要工作原理是“深度學(xué)習(xí)”。但是，下棋知其然，而不知其所以然。多人圍棋經(jīng)驗的物理符號系統(tǒng)形式化，可以預(yù)編程實現(xiàn)，暴力搜索+模式匹配，只能依葫蘆畫瓢，照貓畫虎，不能臨機決斷，照貓畫象。

再舉兩個著名的軍事人機融合智能案例，也是美國最領(lǐng)先的兩個人工智能系統(tǒng)——“深綠”和阿爾法。美國國防高級研究計劃局（DARPA）研制了一套名為“深綠”系統(tǒng)，希望該系統(tǒng)在戰(zhàn)斗行動中能夠做“深藍”計算機在國際象棋賽中所做的事情；2016年6月美國辛辛那提大學(xué)研發(fā)的人工智能程序阿爾法（ALPHA）在模擬空戰(zhàn)中擊落了人類飛行員——前空軍大校Gene Lee。從以上實例可以看出，人機大戰(zhàn)對于人工智能的發(fā)展意義很有限。雖然解決了圍棋問題，并不代表類似技術(shù)可以解決其他問題，如自然語言理解、圖像理解、推理、決策等問題依然存在，但不可否認(rèn)，人機互動推動了科技進步，進一步激發(fā)了人類潛力，給現(xiàn)代社會帶來了巨大的震動。

五、人機融合與科幻的未來

人機融合智能主要研究如何在人、機器及系統(tǒng)之間實現(xiàn)最優(yōu)智能匹配（人的智能+機器智能），涉及人機協(xié)同系統(tǒng)的整體設(shè)計及其優(yōu)化等方面的研究，研究的目的是使整個人機環(huán)境系統(tǒng)更可靠、高效、敏捷。(圖4)

人機融合智能未來的發(fā)展趨勢將是主動推薦、交互學(xué)習(xí)、高效容錯及混合決策。一切人類的學(xué)習(xí)都能建立一種范圍不確定的隱性知識。這一點是機器做不到的。

圖4 人機融合智能協(xié)同系統(tǒng)

所有的科幻如果不接地氣，不與科學(xué)結(jié)合，那么這種科幻將是虛無縹緲的，沒有根基的。因此劉教授建議，今后的科幻作品要邀請行內(nèi)人參與。科幻從業(yè)者要始終明確一點：科幻不是文學(xué)，而是科學(xué)+藝術(shù)。

在這里，我們來引入另一個概念——態(tài)勢感知(Situation Awareness，簡稱SA)。該概念最早在軍事領(lǐng)域被提出，覆蓋感知、理解和預(yù)測三個層次，并隨著網(wǎng)絡(luò)的興起而升級為“網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知（Cyberspace Situation Awareness，簡稱CSA）”，旨在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中對能夠引起網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢發(fā)生變化的安全要素進行獲取、理解、顯示以及最近發(fā)展趨勢的順延性預(yù)測，進而進行決策與行動。

所有的科幻都離不開三個階段——信息的輸入、信息的處理與信息的輸出。第一階段面臨著物理性的數(shù)據(jù)和主觀性的信息知識怎樣融合的問題；第二階段面臨著基于公理的推理和基于非公理的推理怎樣融合的問題；第三階段面臨著直覺的決策和邏輯的決策怎樣融合的問題。這三個問題，都是科幻。未來的科幻發(fā)展主題主要有這些特征：1.信息表征；2.意圖理解；3.主動推薦；4.自主學(xué)習(xí)；5.自然進化。

對于人工智能相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢，我們總結(jié)如下：

傳統(tǒng)人工智能——已有游戲規(guī)則，是我們的必爭之地，需要“數(shù)學(xué)”+特定領(lǐng)域的支持；人機交互領(lǐng)域——正在形成規(guī)則，需要“自動化”+“人工智能”領(lǐng)域的支持；人機融合智能領(lǐng)域——沒有游戲規(guī)則，需要人的智慧+“人工智能”來完成。

科幻的創(chuàng)作過程，是理性與感性相結(jié)合的過程。理性很難創(chuàng)造，感性很難精確。要運用理性創(chuàng)造一個新的顛覆性的事物非常困難，而感性很容易做到。為什么？因為感性能夠把表面上無關(guān)的事物關(guān)聯(lián)起來，但理性很難做到這一點。對人而言，科幻電影是延伸自我的一種工具，同時也是認(rèn)知自我的一種手段。

人機融合的未來非常值得期待，畢竟人在發(fā)明機器、創(chuàng)作科幻電影的同時，也在發(fā)現(xiàn)自己。而愛，是這之中永恒的主題。如果沒有愛的概念，人機之間、人和世界之間就失去了所有的意義和價值。