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(guān)的電影。本期介紹的電影《機(jī)械姬》，雖然也是表現(xiàn)人工智能的故事，但對(duì)人工生命和智慧的探討更進(jìn)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(jī)會(huì)，在這里，他遇見了一個(gè)美麗而又神秘的智能機(jī)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(jí)程序員納森先生。事實(shí)上，納森讓加利住進(jìn)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(gè)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(jī)器人，“她”擁有獨(dú)立的思維能力，甚至表現(xiàn)得像擁有真正的感情。加利越來越覺得，自己面對(duì)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(shí)是在討論這樣的問題：怎樣判定機(jī)器人是否具有了人類的智慧？事實(shí)上，智慧難以用數(shù)學(xué)、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(xué)家們用擬神經(jīng)元的方式模擬大腦的運(yùn)作機(jī)制，甚至可以用替代介質(zhì)來替換大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但這都是在研究大腦（或者說智慧）運(yùn)作的物理機(jī)制，沒人能回答“智慧”的實(shí)質(zhì)是什么。不妨從另一個(gè)角度思考：人類并不是從誕生之初就具有這么強(qiáng)大的“智慧”的，“智慧”是在生物進(jìn)化的漫長過程中，逐漸積累演化出來的。

那么，什么樣的規(guī)則、初始條件和后天環(huán)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(jì)算機(jī)科學(xué)的開創(chuàng)者之一——馮·諾依曼，認(rèn)為生命的本質(zhì)特征在于自我繁衍，所以人工生命最重要的就是能夠?qū)崿F(xiàn)自我繁衍：老一代生命交給新一代生命的編碼（那時(shí)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(chǎn)生了無限可能，特別是進(jìn)化的可能。

從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，“細(xì)胞自動(dòng)機(jī)”的概念誕生了。我們可以通過一個(gè)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(jù)上一排的三個(gè)相鄰格子的顏色生成——上一行三個(gè)格子為全黑、全白或者左側(cè)一個(gè)格子為黑時(shí)，該格子為白色，否則為黑色（如圖1）。

在第一行放一個(gè)黑格子（如圖2），然后試著衍生下一行（如圖3）。運(yùn)行到20行時(shí)，我們得到了如圖4所示的圖案，它看似規(guī)律，卻又隨機(jī)。再運(yùn)行700行后，得到了圖5這樣的圖案——既不是規(guī)則的，也不是完全隨機(jī)的，呈現(xiàn)出某種有序性，但不能被預(yù)言。

遵從這一規(guī)律，根據(jù)排列組合，總共可制定出256種規(guī)則，圖6是其中一些規(guī)則衍生出的示意圖。著名計(jì)算機(jī)科學(xué)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(fù)的圖案，比如全黑、全白、或黑白相間；第二種產(chǎn)生一些自相似的分形圖案，形成穩(wěn)定的嵌套結(jié)構(gòu)；第三種產(chǎn)生的圖案具有明顯的隨機(jī)性；第四種規(guī)則產(chǎn)生復(fù)雜而有規(guī)律的圖案，但并不簡單重復(fù)。

通過計(jì)算機(jī)模擬出的這一奇妙過程，可以幫助我們理解生物的進(jìn)化。即一個(gè)物種在繁殖的過程中，會(huì)產(chǎn)生基因變異。這些變異經(jīng)由環(huán)境篩選，優(yōu)勝劣汰，經(jīng)過代代繁衍后演化而成的物種，與其最初的樣子有了相當(dāng)大的差異，變得更加復(fù)雜，甚至更加“智慧”。但寄望于一個(gè)程序自行演化出智慧，仍只是一個(gè)研究方向。