知识学视角的人工智能

北京航空航天大学 何立民

知识学视角的人工智能

北京航空航天大学 何立民

人工智能是关于知识的科学,因为人类智能是知识基础上的思考能力与行为能力的汇合。人工智能是人类知识成果基础上的智力仿真,智能化工具是人类工具从知识到知识行为的最终演化结果。人工智能体现了知识力量从人类个体向智能化工具转移的现实。从知识学原理的视角解读人工智能,可以为人们揭示人工智能更为本质的那些东西。

1 知识基础上的人类智能

无论是思维还是智力行为,都是知识基础上的能力与行为,是人们认识客观事物,并运用知识解决向题的能力。无怪乎美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授认为:“人类智能是关于知识的学科,是怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”看似另类的见解,却道出了人类智能的本质,以及人工智能实现的知识基础。因为,只有人类智能是知识基础上的思维与行为能力。

智能是所有动物的生存之道,即使低等动物,也会出现令人类羡慕的超强智力,如海龟能在茫茫大海中遨游万里再回到出生地,候鸟能在长途飞行中准确辨识方向,以及家犬远行能寻找回家的路。人们惊叹动物们这与生俱来的智力时,对人类智力充满了好奇。在哺乳动物中,初生婴儿的智力最差,只有哭声,没有任何生存能力,却能依靠无与伦比的进化大脑,在几个月后的认知能力上超越所有动物,几年之后便会认识世界,十几年后便会改造世界。

可以看出,人类的智力主要来自后天,是在一个人工(知识)环境中培育出的智力,有明显的思维能力与使用工具的能力,这些都是其他动物所不具备的智能。与动物先天的、并且有遗传特征的智力不同,人类智能来自后天、是在知识环境中培育的能力,不具有遗传性状。几百年前培根“知识就是力量”的名言,道出了人类智能的知识基础与知识基础上的思维与行为能力。

尼尔逊教授对人工智能的独特见解表明,人们可以从知识视角来诠释人工智能。不是用传统的知识观念,而是用知识学原理的基本概念,用人类知识发展的基本规律、人类工具中的知识内涵与知识力量的演化进程来诠释人类智能与人工智能。

2 知识视角下的人工智能

《知识学原理》的诞生,意味着人类对知识的认识走出了哲学境地,有了对知识本质、内涵、规律的清晰认识,有可能从知识层面上阐述人类社会与知识相关的那些事情。有可能用知识的基本原理来阐明人工智能的诸多概念,从而给人工智能一个全新的视角。

首先,人类智能是知识基础上的行为力量,即知识基础上的思维与行为。达尔文除了告诉我们人类起源于猿类外,还告诉我们人类起源的心理能力特殊演化背景,即从本能智力到认知智力的演化变革。所有动物的智力都是自然选择基础上的本能智力,唯独人类的智力是知识基础上的行为能力。它体现出人与动物智力本质的差异,并合理地解释了为什么大脑能异常进化成为人类进化的重要特征、为什么新生婴儿智力低下却又能迅速在知识环境中开发智力、为什么回归人类社会的狼孩智力永远低下、为什么“认识世界、改造世界”成为人类的原始任务。这一切都源于人类脱离动物界后摆脱了自然选择,走上了依靠知识的力量与大自然抗争的进化道路。人类与大自然抗争的力量,是知识基础上的行为力量。

其次,人类智能中的行为力量与工具密切相关,是人类个体与工具紧耦合的行为力量。人们种田、耕地、绘画、写作、办公、劳动、生产、教学、科研等,都离不开形形色色的工具,体现了人类智力的知识行为本质,以及与工具密不可分的行为方式。

第三,人类个体大脑中有记忆态知识,工具中有集成态知识,由此顺理成章地揭示了人类工具从非智能化到智能化演变的奥秘。传统的知识观念中,只认可大脑中的记忆态知识与语言文字表达的记述态知识,不承认工具中有知识,也就无从知晓人类工具起源、演化,以及最终从一般工具到智能化工具演变的历程。揭示出工具中的第三种知识(集成态知识)形态,是《知识学原理》[3]的重要贡献之一。工具中的集成态知识是唯一准确、可靠、可积累与传承人类知识的一种知识形态。因为集成态知识经历了工具应用中的检验与过滤,集成态知识体现为工具中永不变更的结构形态。原始工具、手工工具是人类工具的泛性知识集成时代,因为这些工具间没有相同或相似的结构形态;机械化工具是人类工具的内核知识集成时代,因为所有机械化工具中都有相同或相似的动力机械内核;智能化工具是人类工具的智力内核知识集成时代,因为所有智能化工具中都有相同或相似的微处理器智力内核。

第四,《知识学原理》给出人类知识发展的三个基本规律(分离性、集成性、非线性发展规律)。分离性发展规律指出,知识与人类个体总是不断分离,在现代计算机智力革命时代,出现了彻底分离,即没有知识的人也能展现出知识行为力量;集成性发展规律指出,从人类个体分离出来的知识,会不断集成到工具中,最终在现代计算机智力革命时代,演化出具有知识行为能力的智能化工具,以人工智能方式代替人类个体的智力劳动。

第五,以人工智能为核心的现代计算机智力革命,是人类知识发展到高级阶段的必然结果。20世纪60年代集成电路诞生,人类便进入到以智能化工具为基础的弱人工智能时代。70年代微处理器诞生,微处理器以归一化智力内核形态,开始了现代计算机智力革命。现代计算机智力革命为人类智能的人工实现,提供了有力的工具。不仅开启了全方位、多领域人工智能的人类智能替代,也为强人工智能发展提供强有力的技术支持。

3 人工智能与人类知识演化

人工智能不是突然地降临人间,它是人类知识演化到一定阶段的必然产物。智能化工具是人类知识遵从分离性、集成性发展规律,在高级阶段从量变到质变的必然结果。

人类智能是人类个体在知识基础上的思考与行为能力,人工智能则是智能化工具集成态知识基础上的思考与行为能力。深蓝计算机“国际象棋大师”、沃森计算机“人类智力竞赛”、AlphaGo“围棋大师”表现出智能化工具在群体知识基础上的思考能力;智能手机、智能家电、机器人、自动驾驶汽车等智能化工具表现出人类群体知识基础上的行为能力。

从人类智能到人工智能,是人类知识演化的必然结果。这里指的知识演化,是工具中集成态知识的演化。集成态知识是人类唯一准确可靠、可积累与传承人类知识的知识形态。记忆态知识的非遗传特性与不准确可靠,决定它无法积累与传承人类知识;记述态知识虽然可以积累与传承人类知识,却是人类文明最后一公里才出现的知识形态,而且它也并非完全确定、可靠。因此,人类知识演化体现为工具中集成态知识的演化。

集成态知识体现为工具中永不变更的形态与结构。人类工具有原始工具、手工工具、机械化工具、智能化工具四个大的发展阶段。原始工具实现了天然材料(石块、玉石、兽骨、贝壳、竹木等)基础上的知识集成,手工工具实现的是人工材料(陶士、铜、铁、锡等)基础上的知识集成。所有的原始工具、手工工具形态各异,没有相同或相似的部分,它们体现了人类知识的泛性集成。机械化工具是人类知识的内核集成,因为所有机械化工具中,都有相同或相似的动力机械(蒸汽机、内燃机、电动机)内核。智能化工具则是人类知识的智力内核集成,所有智能化工具中的智力内核是微处理器(MPU或MCU)。

从原始工具、手工工具到机械化工具,是人类工具中知识集成的量变发展阶段,工具中只有知识,没有行为能力;从机械化工具到智能化工具,是人类工具中知识的质变发展阶段,实现了从知识到知识行为能力的变革。具有知识行为能力的工具是智能化工具,实现了人工智能,可以代替人类个体的智力。

4 智能化工具中的知识变革

承认工具中有集成态知识,承认智能化工具中有知识行为能力以后,下一步应该阐述智能化工具中,集成态知识如何演化成知识行为能力,这一切都要从集成电路诞生说起。

集成电路诞生,是20世纪最伟大的里程碑事件,它用集成电路的知识行为能力,宣告了人工智能的诞生。此前,人类工具中只有知识,没有行为能力。集成电路诞生,实现了人类工具(集成电路也是工具)从知识到知识行为能力的原始蜕变。例如,时钟电路芯片中不仅有时钟电路成果知识(表现为晶体管电路形态),还有时钟电路运行时的行为能力;模拟/数字集成电路中有模拟/数字转换的成果知识,还有将模拟信号转换成数字信号的行为能力,给它们接上电源,时钟电路芯片会出现计时行为,模拟/数字集成电路会将模拟信号实时地转变成数字信号。然而,集成电路中的知识行为是一维知识行为,即按规定的路经行为,并非人类的多维智力(即多种可能与广泛交互)行为。

微处理器诞生,开始了真正意义上的人工智能时代,微处理器是一个具有多维智力的归一化智力内核。微处理器的内外部存储器,可以存储人类的成果知识;指令系统基础上的多分支程序设计,可以无限地实现人类多维智力行为仿真;中断系统与I/O端口,可以实现与外部的实时交互;各种总线与I/O端口可以无限地扩展外部设备,以组成各种形式的智能电子系统。

集成电路、微处理器实现人工智能的技术基础,是晶体管电路的时空量子化技术。集成电路中的晶体管颗粒是集成电路中的空间量子;集成电路中晶体管的开关进程是集成电路中的时间间量子。它们都可以用“0”、“1”量子态来描述集成电路中的知识与知识行为。“0”、“1”状态的空间量子,用来存储人类成果知识;“0”、“1”状态的时间量子,用来将这些成果知识转化成知识行为,从而实现集成电路、微处理器基础上的人工智能。

5 从知识力量变迁看人工智能

人工智能的第一效应是知识力量的变迁,即知识力量从人类个体向工具迁移。人们一直认为,知识力量是人类个体专有的思考力量与行为力量。人工智能诞生后,出现了具有独立思考力量与行为力量的智能化工具,它们实现了知识力量从人类个体到工具的变迁。

“知识就是力量”是几百年前英国哲学家弗朗西斯·培根(Francis Bacon)在《新工具》(The New Organon)一书中提出的名言,它指出了知识在人类生存斗争中的重要作用。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”。可意译为:“知识就是力量,因为愚昧无知会导致挫败,征服自然应顺从自然;人们的思想应与客观规律相一致。”

“知识就是力量”渗透了知识与力量的因果关系、认识世界与改造世界中的理论与实践法则,几百年来这一口号经久不衰,并延伸出“知识生产力”、“科学技术生产力”等概念。

人们一直认为“知识就是力量”是指人类个体而言,即具有的知识越多,其能力就越大。以至于20世纪在高等学校流行了“学好数理化,走遍天下都不怕”的口号。然而在人工智能时代,知识力量从人类个体开始向智能化工具转移后,智能化工具也有了独立的知识与知识行为力量。这样一来,在众多领域,只要握有智能化工具,即使没有知识也有相应的知识行为力量。例如,有了汽车故障测试仪,普通工人也能检测出过去必须由技师才能检查出的汽车故障;有手机导航,不熟悉路径的人也能顺利到达目的地;没有画法几何、机械制图知识与技能的人,有了制图软件,依照可以轻易、高效地绘制复杂的机械图纸;在基因工程领域,有了基因测序、分析设备,缺少专业知识的普通工作人员一样可以从事基因测序工作;不久的将来,机器人将会全面普及。

可以看出,人工智能时代是知识力量从人类个体向人类工具转移的时代。知识力量转移到工具中以后,代替了各个领域中人类个体的脑力劳动。人类社会从此进入到一个劳动者边缘化、人类群体傻瓜化生活的时代。

[1]达尔文.人类的由来及性选择[M].叶笃庄、杨习之,译.北京:北京大学出版社,2009.

[2]Francis Bacon.新工具The New Organon[M].北京:外语教学与研究出版社,2010.

[3]何立民.知识学原理[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2014.

[4]何立民.工具简史[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2015.

(责任编辑:杨迪娜2016-07-06)