离开人脑的思维

姚诗煌

思维，是人脑的特殊功能。动物虽有某种低级的意识活动，如蜜蜂筑巢、猩猩勾蚁、战马眷主……但远没有达到人的智慧高度。

那么，思维又何以能离开人脑呢？原来，随着当代科学技术的发展，一种新颖的思维形式—人工智能，方兴未艾，迅速发展。

爱因斯坦的复活

爱因斯坦逝世时，有人曾引用歌德的诗赞誉他—“他象行将陨灭的慧星，光芒四射，把无限的光芒同他的光芒相连结”。确实，爱因斯坦—这颗科学巨星的光芒始终照耀着二十世纪物理学的发展。因此，探索爱因斯坦的思维方式，一直吸引着人们的兴趣。甚至有人设想，能否模拟爱因斯坦的思维规律，让没有爱因斯坦的爱因斯坦型大脑，继续思考着最新的物理学问题。

什么是爱因斯坦的思维方式呢？爱因斯坦常常独自默思，连续几个小时沉浸在自己的思索之中；有时，他又会在划船、散步之际，突然掏出本子，迅速地计算什么，然后露出了轻松的笑容，魔术般地对复杂问题给予简单的解释。正如他的助手霍夫曼所说：“这种魔术是用我们无法猜度的方式在爱因斯坦的脑海深处不露形迹地演出的。”然而，这并不等于说爱因斯坦的思维不可捉摸。实际上，不仅通过他的许多论文、著作，可以分析、追索出他的思维规律，而且在许多著作中，他也坦率地披露过自己的思维特点。例如，他追求简单性，力求用“最少的假说容纳最多的实验事实”；他常常通过想象来思考，善于“思想实验”；他推崇美学的方法，认为审美观念是导致科学发展的重要因素之一；等等。如果把爱因斯坦的思维方法加以程序化，不就能模拟爱因斯坦的思维了吗？

用计算机模拟优秀科学家的思维方法，已成为目前世界上许多人工智能实验室的研究课题，并取得了可喜的进展。最近几年，美国卡内基—梅农大学的兰利等人，提出了一种培根程序，能使计算机学会运用培根的归纳法，对大量的实验数据进行归纳推理，从而重新发现了十七、十八世纪一些著名科学家发现的重要定律，如开普勒第三定律、欧姆定律、波义耳气体定律等许多物理学、化学上的定律。或许，等不了多久，人类化了几个世纪所获得的科学成果，计算机都能很快地重现出来。前几年，计算机独立证明了著名的四色定理；1980年，我国数学家吴文俊用一台微型计算机证明了西姆逊定理。

这种模拟智能系统，还可以超越思维的个体局限，把许多科学家的智慧集中在一起，形成集思广益、博采众长的“专家咨询系统”。机器“智囊团”，是人工智能研究中最引人注目的成果，可以运用到军事决策、经济规划、科学研究、企业管理、医疗诊断、交通指挥、法院审判等许多方面。据说尼克松政府在越南战争中陷于困境时，曾求助于设在五角大楼的机器“智囊团”，经过机器“高参”的一番运算筹划，提出了“地毯式轰炸”、“布雷封锁港口”等方案，为美国政府在巴黎和谈中争得了一些筹码。上海计算技术研究所李太航设计的“中医智能计算机应用系统”，集中了许多老中医的经验，并能在诊断中自我学习，自我完善，具备了初步的智能水平。

寻找智慧的“灵魂”

有人问：这种智能系统，究竟能否完全代替人脑？应该说，到目前为止，它们虽然在运算速度、记忆容量方面大大占了优势，但缺少灵活性、创造性，而这正是人脑的“灵魂”所在，因此，它们仍无法同人脑媲美。不过人工智能的研究，也就是要在这方面取得进步。首先，人们试图用仿生学的方法，制成一种“类大脑”的智能机器，叫“智力机”或“控制论机器”。由于人脑是我们已知结构中最复杂的结构，仅仅大脑皮层就有140亿个神经元，每个神经元又通过几万个突触与其它神经元相联系，组成错综复杂的神经网络，因此从模拟具体构造的途径来模拟大脑，简直就象“老虎吃天”，但科学家已迈出了第一步。早在1943年，美国数理逻辑学家麦克卡洛和神经生理学家匹茨，就从神经元开始对人脑进行模拟，现在已经有一百多个神经元模型。可是，对于单个神经元模拟得再逼真，也不能代替一个大脑，脑的任何一种功能都是由成千上万个神经元按一定的方式组织起来的整体特性。于是，科学家们又在研究脑神经结构的基础上，对脑的功能方面进行模拟，1958年做出能分类图形的“感知机”。1969年日本的中野提出模拟人的联想功能的“联想机”。1975年科学家又根据神经元突触机构新原理，提出一种反馈型认识机的神经网络模型。但由于人脑的神经网络系统无比复杂，要真正搞清它的构造、机理，进行数学描述和电子模拟，其困难不亚于建造一座庞大的奥妙神秘的“宇宙城”，所以尚需要长期的、艰难的探索。

舍此之外，是否另有道路呢？一些科学家试图绕过大脑结构这座巨峰，运用计算机科学和心理学方法，进行脑的宏观功能的模拟。这种方法是把人在解决各种问题时所用的步骤、策略、窍门等心理活动总结成规律，编进程序，然后设法用计算机来模拟。例如，人的下棋、解题、作诗，之所以不必象计算机那样将各种可能的解都思考一遍，是因为人可以根据经验先提出假设，以供推敲斟酌，明显地缩小了选择范围。模拟人的这个思维特点，出现了一种“启发式程序设计”。这种计算机解题，不再是根据事先编好的刻板的算法程序，而是先做出某种假设，再用实际的论据来衡量这种假设，根据结果再提出新的假设，这样循环下去，直至最后得出较为满意的解。有人用这种方法设计了一种下棋机，在有了十至二十个小时的下棋“经验”以后，这位“棋手”就能令人信服地战胜自己的程序设计者了。

以脑为原型的结构模拟和通过计算机软件实现功能模拟，是目前人工智能研究的两个方法。随着超大规模集成电路的出现，当每个神经元有可能用一部做在硅片上的超微型计算机来模拟时，这两个研究方法就有可能融为一体，从而产生真正的“电脑”。

告别“恐龙时代”

这个小标题，似乎令人奇怪。恐龙是地质史上中生代时期的动物，距今已绝迹一亿多年了。尽管最近有人发现在非洲的原始丛林里，似乎尚有恐龙的踪迹，但总不能说我们现在还处在恐龙时代吧？其实，这只是对社会发展的一个比喻。从原始人点燃起第一堆篝火、制造出第一件石制工具、产生第一句交流思想的语言开始，人类社会的发展就离不开能源、材料、信息三大要素。正是由于材料的衍变，使人类社会经历了石器、青铜、铁器、钢铁……时代；又由于新能源的不断开辟，促使社会生产力不断发展，引起了十八—十九世纪以蒸汽机为中心的工业革命。如果把人类社会比作一个巨人，那么材料和能源就是他的骨肉之躯。人不能没有骨肉，但仅有骨肉还不能成为完整的人，只有同时存在对信息的接受、变换、传递、加工等智力，整个巨人才能活动起来，成为一个有机整体。因此，对于一个社会的进化发展来说，骨、肉、智慧三者必须协调发展。否则，最多只能算是一条恐龙—巨大的身躯，渺小的智能。而当前的人类社会，在材料和能源上已几经变革，有相当大的发展，唯独在信息处理上，仍没有摆脱人类智力的局限，犹如处在“恐龙时代”。

要告别“恐龙时代”，尚有一段遥远的路程。但人工智能的兴起，将使人类社会继材料、能源革命以后，引起信息革命。有人称这为第二次科学革命。只要想一想人类经历了第一次科学革命以后，社会发生的巨大变化，那么，对于第二次科学革命的美好前景，就可以想象得出了。展望未来，不禁令人产生一种似乎是在仰视光芒四射的太阳、凝观星光深邃的宇宙般的感觉……