北京航空航天大學(xué) 何立民

知識(shí)學(xué)視角的人工智能

北京航空航天大學(xué) 何立民

人工智能是關(guān)于知識(shí)的科學(xué),因?yàn)槿祟愔悄苁侵R(shí)基礎(chǔ)上的思考能力與行為能力的匯合。人工智能是人類知識(shí)成果基礎(chǔ)上的智力仿真,智能化工具是人類工具從知識(shí)到知識(shí)行為的最終演化結(jié)果。人工智能體現(xiàn)了知識(shí)力量從人類個(gè)體向智能化工具轉(zhuǎn)移的現(xiàn)實(shí)。從知識(shí)學(xué)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(zhì)的那些東西。

1 知識(shí)基礎(chǔ)上的人類智能

無(wú)論是思維還是智力行為,都是知識(shí)基礎(chǔ)上的能力與行為,是人們認(rèn)識(shí)客觀事物,并運(yùn)用知識(shí)解決向題的能力。無(wú)怪乎美國(guó)斯坦福大學(xué)人工智能研究中心尼爾遜教授認(rèn)為:“人類智能是關(guān)于知識(shí)的學(xué)科,是怎樣表示知識(shí)以及怎樣獲得知識(shí)并使用知識(shí)的科學(xué)?！笨此屏眍惖囊?jiàn)解,卻道出了人類智能的本質(zhì),以及人工智能實(shí)現(xiàn)的知識(shí)基礎(chǔ)。因?yàn)?只有人類智能是知識(shí)基礎(chǔ)上的思維與行為能力。

智能是所有動(dòng)物的生存之道,即使低等動(dòng)物,也會(huì)出現(xiàn)令人類羨慕的超強(qiáng)智力,如海龜能在茫茫大海中遨游萬(wàn)里再回到出生地,候鳥(niǎo)能在長(zhǎng)途飛行中準(zhǔn)確辨識(shí)方向,以及家犬遠(yuǎn)行能尋找回家的路。人們驚嘆動(dòng)物們這與生俱來(lái)的智力時(shí),對(duì)人類智力充滿了好奇。在哺乳動(dòng)物中,初生嬰兒的智力最差,只有哭聲,沒(méi)有任何生存能力,卻能依靠無(wú)與倫比的進(jìn)化大腦,在幾個(gè)月后的認(rèn)知能力上超越所有動(dòng)物,幾年之后便會(huì)認(rèn)識(shí)世界,十幾年后便會(huì)改造世界。

可以看出,人類的智力主要來(lái)自后天,是在一個(gè)人工(知識(shí))環(huán)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(dòng)物所不具備的智能。與動(dòng)物先天的、并且有遺傳特征的智力不同,人類智能來(lái)自后天、是在知識(shí)環(huán)境中培育的能力,不具有遺傳性狀。幾百年前培根“知識(shí)就是力量”的名言,道出了人類智能的知識(shí)基礎(chǔ)與知識(shí)基礎(chǔ)上的思維與行為能力。

尼爾遜教授對(duì)人工智能的獨(dú)特見(jiàn)解表明,人們可以從知識(shí)視角來(lái)詮釋人工智能。不是用傳統(tǒng)的知識(shí)觀念,而是用知識(shí)學(xué)原理的基本概念,用人類知識(shí)發(fā)展的基本規(guī)律、人類工具中的知識(shí)內(nèi)涵與知識(shí)力量的演化進(jìn)程來(lái)詮釋人類智能與人工智能。

2 知識(shí)視角下的人工智能

《知識(shí)學(xué)原理》的誕生,意味著人類對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)走出了哲學(xué)境地,有了對(duì)知識(shí)本質(zhì)、內(nèi)涵、規(guī)律的清晰認(rèn)識(shí),有可能從知識(shí)層面上闡述人類社會(huì)與知識(shí)相關(guān)的那些事情。有可能用知識(shí)的基本原理來(lái)闡明人工智能的諸多概念,從而給人工智能一個(gè)全新的視角。

首先,人類智能是知識(shí)基礎(chǔ)上的行為力量,即知識(shí)基礎(chǔ)上的思維與行為。達(dá)爾文除了告訴我們?nèi)祟惼鹪从谠愁愅?還告訴我們?nèi)祟惼鹪吹男睦砟芰μ厥庋莼尘?即從本能智力到認(rèn)知智力的演化變革。所有動(dòng)物的智力都是自然選擇基礎(chǔ)上的本能智力,唯獨(dú)人類的智力是知識(shí)基礎(chǔ)上的行為能力。它體現(xiàn)出人與動(dòng)物智力本質(zhì)的差異,并合理地解釋了為什么大腦能異常進(jìn)化成為人類進(jìn)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(shí)環(huán)境中開(kāi)發(fā)智力、為什么回歸人類社會(huì)的狼孩智力永遠(yuǎn)低下、為什么“認(rèn)識(shí)世界、改造世界”成為人類的原始任務(wù)。這一切都源于人類脫離動(dòng)物界后擺脫了自然選擇,走上了依靠知識(shí)的力量與大自然抗?fàn)幍倪M(jìn)化道路。人類與大自然抗?fàn)幍牧α?是知識(shí)基礎(chǔ)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(guān),是人類個(gè)體與工具緊耦合的行為力量。人們種田、耕地、繪畫(huà)、寫(xiě)作、辦公、勞動(dòng)、生產(chǎn)、教學(xué)、科研等,都離不開(kāi)形形色色的工具,體現(xiàn)了人類智力的知識(shí)行為本質(zhì),以及與工具密不可分的行為方式。

第三,人類個(gè)體大腦中有記憶態(tài)知識(shí),工具中有集成態(tài)知識(shí),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(tǒng)的知識(shí)觀念中,只認(rèn)可大腦中的記憶態(tài)知識(shí)與語(yǔ)言文字表達(dá)的記述態(tài)知識(shí),不承認(rèn)工具中有知識(shí),也就無(wú)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(shí)(集成態(tài)知識(shí))形態(tài),是《知識(shí)學(xué)原理》[3]的重要貢獻(xiàn)之一。工具中的集成態(tài)知識(shí)是唯一準(zhǔn)確、可靠、可積累與傳承人類知識(shí)的一種知識(shí)形態(tài)。因?yàn)榧蓱B(tài)知識(shí)經(jīng)歷了工具應(yīng)用中的檢驗(yàn)與過(guò)濾,集成態(tài)知識(shí)體現(xiàn)為工具中永不變更的結(jié)構(gòu)形態(tài)。原始工具、手工工具是人類工具的泛性知識(shí)集成時(shí)代,因?yàn)檫@些工具間沒(méi)有相同或相似的結(jié)構(gòu)形態(tài);機(jī)械化工具是人類工具的內(nèi)核知識(shí)集成時(shí)代,因?yàn)樗袡C(jī)械化工具中都有相同或相似的動(dòng)力機(jī)械內(nèi)核;智能化工具是人類工具的智力內(nèi)核知識(shí)集成時(shí)代,因?yàn)樗兄悄芑ぞ咧卸加邢嗤蛳嗨频奈⑻幚砥髦橇?nèi)核。

第四,《知識(shí)學(xué)原理》給出人類知識(shí)發(fā)展的三個(gè)基本規(guī)律(分離性、集成性、非線性發(fā)展規(guī)律)。分離性發(fā)展規(guī)律指出,知識(shí)與人類個(gè)體總是不斷分離,在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)智力革命時(shí)代,出現(xiàn)了徹底分離,即沒(méi)有知識(shí)的人也能展現(xiàn)出知識(shí)行為力量;集成性發(fā)展規(guī)律指出,從人類個(gè)體分離出來(lái)的知識(shí),會(huì)不斷集成到工具中,最終在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)智力革命時(shí)代,演化出具有知識(shí)行為能力的智能化工具,以人工智能方式代替人類個(gè)體的智力勞動(dòng)。

第五,以人工智能為核心的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)智力革命,是人類知識(shí)發(fā)展到高級(jí)階段的必然結(jié)果。20世紀(jì)60年代集成電路誕生,人類便進(jìn)入到以智能化工具為基礎(chǔ)的弱人工智能時(shí)代。70年代微處理器誕生,微處理器以歸一化智力內(nèi)核形態(tài),開(kāi)始了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)智力革命。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)智力革命為人類智能的人工實(shí)現(xiàn),提供了有力的工具。不僅開(kāi)啟了全方位、多領(lǐng)域人工智能的人類智能替代,也為強(qiáng)人工智能發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

3 人工智能與人類知識(shí)演化

人工智能不是突然地降臨人間,它是人類知識(shí)演化到一定階段的必然產(chǎn)物。智能化工具是人類知識(shí)遵從分離性、集成性發(fā)展規(guī)律,在高級(jí)階段從量變到質(zhì)變的必然結(jié)果。

人類智能是人類個(gè)體在知識(shí)基礎(chǔ)上的思考與行為能力,人工智能則是智能化工具集成態(tài)知識(shí)基礎(chǔ)上的思考與行為能力。深藍(lán)計(jì)算機(jī)“國(guó)際象棋大師”、沃森計(jì)算機(jī)“人類智力競(jìng)賽”、AlphaGo“圍棋大師”表現(xiàn)出智能化工具在群體知識(shí)基礎(chǔ)上的思考能力;智能手機(jī)、智能家電、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛汽車(chē)等智能化工具表現(xiàn)出人類群體知識(shí)基礎(chǔ)上的行為能力。

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

集成態(tài)知識(shí)體現(xiàn)為工具中永不變更的形態(tài)與結(jié)構(gòu)。人類工具有原始工具、手工工具、機(jī)械化工具、智能化工具四個(gè)大的發(fā)展階段。原始工具實(shí)現(xiàn)了天然材料(石塊、玉石、獸骨、貝殼、竹木等)基礎(chǔ)上的知識(shí)集成,手工工具實(shí)現(xiàn)的是人工材料(陶士、銅、鐵、錫等)基礎(chǔ)上的知識(shí)集成。所有的原始工具、手工工具形態(tài)各異,沒(méi)有相同或相似的部分,它們體現(xiàn)了人類知識(shí)的泛性集成。機(jī)械化工具是人類知識(shí)的內(nèi)核集成,因?yàn)樗袡C(jī)械化工具中,都有相同或相似的動(dòng)力機(jī)械(蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī))內(nèi)核。智能化工具則是人類知識(shí)的智力內(nèi)核集成,所有智能化工具中的智力內(nèi)核是微處理器(MPU或MCU)。

從原始工具、手工工具到機(jī)械化工具,是人類工具中知識(shí)集成的量變發(fā)展階段,工具中只有知識(shí),沒(méi)有行為能力;從機(jī)械化工具到智能化工具,是人類工具中知識(shí)的質(zhì)變發(fā)展階段,實(shí)現(xiàn)了從知識(shí)到知識(shí)行為能力的變革。具有知識(shí)行為能力的工具是智能化工具,實(shí)現(xiàn)了人工智能,可以代替人類個(gè)體的智力。

4 智能化工具中的知識(shí)變革

承認(rèn)工具中有集成態(tài)知識(shí),承認(rèn)智能化工具中有知識(shí)行為能力以后,下一步應(yīng)該闡述智能化工具中,集成態(tài)知識(shí)如何演化成知識(shí)行為能力,這一切都要從集成電路誕生說(shuō)起。

集成電路誕生,是20世紀(jì)最偉大的里程碑事件,它用集成電路的知識(shí)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(shí),沒(méi)有行為能力。集成電路誕生,實(shí)現(xiàn)了人類工具(集成電路也是工具)從知識(shí)到知識(shí)行為能力的原始蛻變。例如,時(shí)鐘電路芯片中不僅有時(shí)鐘電路成果知識(shí)(表現(xiàn)為晶體管電路形態(tài)),還有時(shí)鐘電路運(yùn)行時(shí)的行為能力;模擬/數(shù)字集成電路中有模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的成果知識(shí),還有將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的行為能力,給它們接上電源,時(shí)鐘電路芯片會(huì)出現(xiàn)計(jì)時(shí)行為,模擬/數(shù)字集成電路會(huì)將模擬信號(hào)實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。然而,集成電路中的知識(shí)行為是一維知識(shí)行為,即按規(guī)定的路經(jīng)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(kāi)始了真正意義上的人工智能時(shí)代,微處理器是一個(gè)具有多維智力的歸一化智力內(nèi)核。微處理器的內(nèi)外部存儲(chǔ)器,可以存儲(chǔ)人類的成果知識(shí);指令系統(tǒng)基礎(chǔ)上的多分支程序設(shè)計(jì),可以無(wú)限地實(shí)現(xiàn)人類多維智力行為仿真;中斷系統(tǒng)與I/O端口,可以實(shí)現(xiàn)與外部的實(shí)時(shí)交互;各種總線與I/O端口可以無(wú)限地?cái)U(kuò)展外部設(shè)備,以組成各種形式的智能電子系統(tǒng)。

集成電路、微處理器實(shí)現(xiàn)人工智能的技術(shù)基礎(chǔ),是晶體管電路的時(shí)空量子化技術(shù)。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(kāi)關(guān)進(jìn)程是集成電路中的時(shí)間間量子。它們都可以用“0”、“1”量子態(tài)來(lái)描述集成電路中的知識(shí)與知識(shí)行為?！?”、“1”狀態(tài)的空間量子,用來(lái)存儲(chǔ)人類成果知識(shí);“0”、“1”狀態(tài)的時(shí)間量子,用來(lái)將這些成果知識(shí)轉(zhuǎn)化成知識(shí)行為,從而實(shí)現(xiàn)集成電路、微處理器基礎(chǔ)上的人工智能。

5 從知識(shí)力量變遷看人工智能

人工智能的第一效應(yīng)是知識(shí)力量的變遷,即知識(shí)力量從人類個(gè)體向工具遷移。人們一直認(rèn)為,知識(shí)力量是人類個(gè)體專有的思考力量與行為力量。人工智能誕生后,出現(xiàn)了具有獨(dú)立思考力量與行為力量的智能化工具,它們實(shí)現(xiàn)了知識(shí)力量從人類個(gè)體到工具的變遷。

“知識(shí)就是力量”是幾百年前英國(guó)哲學(xué)家弗朗西斯·培根(Francis Bacon)在《新工具》(The New Organon)一書(shū)中提出的名言,它指出了知識(shí)在人類生存斗爭(zhēng)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”?？梢庾g為:“知識(shí)就是力量,因?yàn)橛廾翢o(wú)知會(huì)導(dǎo)致挫敗,征服自然應(yīng)順從自然;人們的思想應(yīng)與客觀規(guī)律相一致。”

“知識(shí)就是力量”滲透了知識(shí)與力量的因果關(guān)系、認(rèn)識(shí)世界與改造世界中的理論與實(shí)踐法則,幾百年來(lái)這一口號(hào)經(jīng)久不衰,并延伸出“知識(shí)生產(chǎn)力”、“科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)力”等概念。

人們一直認(rèn)為“知識(shí)就是力量”是指人類個(gè)體而言,即具有的知識(shí)越多,其能力就越大。以至于20世紀(jì)在高等學(xué)校流行了“學(xué)好數(shù)理化,走遍天下都不怕”的口號(hào)。然而在人工智能時(shí)代,知識(shí)力量從人類個(gè)體開(kāi)始向智能化工具轉(zhuǎn)移后,智能化工具也有了獨(dú)立的知識(shí)與知識(shí)行為力量。這樣一來(lái),在眾多領(lǐng)域,只要握有智能化工具,即使沒(méi)有知識(shí)也有相應(yīng)的知識(shí)行為力量。例如,有了汽車(chē)故障測(cè)試儀,普通工人也能檢測(cè)出過(guò)去必須由技師才能檢查出的汽車(chē)故障;有手機(jī)導(dǎo)航,不熟悉路徑的人也能順利到達(dá)目的地;沒(méi)有畫(huà)法幾何、機(jī)械制圖知識(shí)與技能的人,有了制圖軟件,依照可以輕易、高效地繪制復(fù)雜的機(jī)械圖紙;在基因工程領(lǐng)域,有了基因測(cè)序、分析設(shè)備,缺少專業(yè)知識(shí)的普通工作人員一樣可以從事基因測(cè)序工作;不久的將來(lái),機(jī)器人將會(huì)全面普及。

可以看出,人工智能時(shí)代是知識(shí)力量從人類個(gè)體向人類工具轉(zhuǎn)移的時(shí)代。知識(shí)力量轉(zhuǎn)移到工具中以后,代替了各個(gè)領(lǐng)域中人類個(gè)體的腦力勞動(dòng)。人類社會(huì)從此進(jìn)入到一個(gè)勞動(dòng)者邊緣化、人類群體傻瓜化生活的時(shí)代。

[1]達(dá)爾文.人類的由來(lái)及性選擇[M].葉篤莊、楊習(xí)之,譯.北京:北京大學(xué)出版社,2009.

[2]Francis Bacon.新工具The New Organon[M].北京:外語(yǔ)教學(xué)與研究出版社,2010.

[3]何立民.知識(shí)學(xué)原理[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 2014.

[4]何立民.工具簡(jiǎn)史[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 2015.

(責(zé)任編輯:楊迪娜2016-07-06)