《机械姬》

周华明

About the Film

在本栏目的前几期文章中，我们介绍了几部和人工智能有关的电影。本期介绍的电影《机械姬》，虽然也是表现人工智能的故事，但对人工生命和智慧的探讨更进一步。在这部电影中，男主角——程序员加利偶然间获得了到豪华别墅度假的机会，在这里，他遇见了一个美丽而又神秘的智能机器人伊娃。然而，伊娃和别墅都属于他的老板，人工智能界的顶级程序员纳森先生。事实上，纳森让加利住进别墅，就是为了让他测试伊娃是否能通过图灵测试、是否是一个真正的生命。在加利和伊娃的交流过程中，加利越来越无法将伊娃视作没有生命的机器人，“她”拥有独立的思维能力，甚至表现得像拥有真正的感情。加利越来越觉得，自己面对的，不是逻辑先行的AI，而是被巨龙囚禁在城堡中的可怜少女……

Real Story

智 慧 之 源

在电影中，纳森让加利和伊娃相处的故事，其实是在讨论这样的问题：怎样判定机器人是否具有了人类的智慧？事实上，智慧难以用数学、逻辑的方式精确定义，这是人工智能面临的最令人困扰的问题。

科学家们用拟神经元的方式模拟大脑的运作机制，甚至可以用替代介质来替换大脑中的神经网络，但这都是在研究大脑（或者说智慧）运作的物理机制，没人能回答“智慧”的实质是什么。不妨从另一个角度思考：人类并不是从诞生之初就具有这么强大的“智慧”的，“智慧”是在生物进化的漫长过程中，逐渐积累演化出来的。

那么，什么样的规则、初始条件和后天环境才能演化出这样的“智慧”？我们能否在电脑中模拟这样的演化，并从中获得“智慧”？

计算机科学的开创者之一——冯·诺依曼，认为生命的本质特征在于自我繁衍，所以人工生命最重要的就是能够实现自我繁衍：老一代生命交给新一代生命的编码（那时候还没有DNA的概念）大体与其本身所有的一致，但略有一些变化。编码大体一致保证了新生命是可以工作的；略有变化使得新的生命产生了无限可能，特别是进化的可能。

从这个观点出发，“细胞自动机”的概念诞生了。我们可以通过一个游戏来说明：假定有黑白两种格子，这些格子排成一排；下面再画一排格子，颜色根据上一排的三个相邻格子的颜色生成——上一行三个格子为全黑、全白或者左侧一个格子为黑时，该格子为白色，否则为黑色（如图1）。

在第一行放一个黑格子（如图2），然后试着衍生下一行（如图3）。运行到20行时，我们得到了如图4所示的图案，它看似规律，却又随机。再运行700行后，得到了图5这样的图案——既不是规则的，也不是完全随机的，呈现出某种有序性，但不能被预言。

遵从这一规律，根据排列组合，总共可制定出256种规则，图6是其中一些规则衍生出的示意图。著名计算机科学家史蒂芬·沃尔弗拉姆把它们大致分为四种：第一种只生成简单重复的图案，比如全黑、全白、或黑白相间；第二种产生一些自相似的分形图案，形成稳定的嵌套结构；第三种产生的图案具有明显的随机性；第四种规则产生复杂而有规律的图案，但并不简单重复。

通过计算机模拟出的这一奇妙过程，可以帮助我们理解生物的进化。即一个物种在繁殖的过程中，会产生基因变异。这些变异经由环境筛选，优胜劣汰，经过代代繁衍后演化而成的物种，与其最初的样子有了相当大的差异，变得更加复杂，甚至更加“智慧”。但寄望于一个程序自行演化出智慧，仍只是一个研究方向。