本文作者李航，首發(fā)于《中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通信》2018 年第 3 期
從一個(gè)悲劇故事談起
黛博拉(Deborah)輕輕地推開房門，探頭往里看?？巳R夫(Clive)發(fā)現(xiàn)進(jìn)來(lái)的是妻子，臉上露出無(wú)限的喜悅。他直奔門前，高喊「太好了」，并張開雙臂緊緊地抱住黛博拉。克萊夫一邊和黛博拉親吻，一邊說(shuō)「你來(lái)了，真讓我吃驚」。接著兩人又開始擁抱，好像分別已久。坐下來(lái)后，黛博拉用溫柔的眼光看著克萊夫說(shuō)「其實(shí)我今天早上也來(lái)過(guò)」，克萊夫搖搖頭反駁道「不可能，這是我今天第一次見到你?！惯@樣的場(chǎng)景每天都在黛博拉和克萊夫之間重復(fù)上演。
克萊夫·韋爾林(Clive Wearing)是英國(guó)的一位音樂(lè)家¹ 。他四十多歲的時(shí)候突然患上了病毒性腦炎，這是一種死亡率很高的疾病。幸運(yùn)的是他活了下來(lái)，不幸的是疾病給他留下了失憶癥(amnesia)。過(guò)去發(fā)生的很多事情已不能記起，但他還認(rèn)識(shí)妻子，卻不認(rèn)識(shí)女兒。更嚴(yán)重的是他對(duì)當(dāng)前發(fā)生的事情不能記憶到腦子里，幾分鐘后就會(huì)完全忘記。他的行動(dòng)沒(méi)有任何問(wèn)題，語(yǔ)言和思維似乎也正常，可以飲食、行走、說(shuō)話、寫字，甚至彈琴、唱歌，看上去和正常人一樣。但他就是長(zhǎng)期記憶(long term memory)出了問(wèn)題。他感受到的世界和大家是一樣的，但轉(zhuǎn)過(guò)頭去，剛發(fā)生的一切就會(huì)從腦海中消失，他所擁有的只是「瞬間到瞬間的意識(shí)」，沒(méi)有過(guò)去可以聯(lián)系，也沒(méi)有未來(lái)可以展望。
克萊夫·韋爾林用自己不幸的經(jīng)歷為我們揭示了長(zhǎng)期記憶對(duì)我們的智能，乃至我們的人生的重要意義。
記憶與智能
人腦的記憶模型如圖 1 所示，由中央處理器、寄存器、短期記憶和長(zhǎng)期記憶組成。視覺(jué)、聽覺(jué)等傳感器從外界得到輸入，存放到寄存器中，在寄存器停留 1~5 秒。如果人的注意力關(guān)注這些內(nèi)容，就會(huì)將它們轉(zhuǎn)移到短期記憶，在短期記憶停留 30 秒左右。如果人有意將這些內(nèi)容記住，就會(huì)將它們轉(zhuǎn)移到長(zhǎng)期記憶，半永久地留存在長(zhǎng)期記憶里。人們需要這些內(nèi)容的時(shí)候，就從長(zhǎng)期記憶中進(jìn)行檢索，并將它們轉(zhuǎn)移到短期記憶，進(jìn)行處理[1]。
圖 1 人腦記憶模型
長(zhǎng)期記憶的內(nèi)容既有信息，也有知識(shí)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，信息表示的是世界的事實(shí)，知識(shí)表示的是人們對(duì)世界的理解，兩者之間并不一定有明確的界線。人在長(zhǎng)期記憶里存儲(chǔ)信息和知識(shí)時(shí)，新的內(nèi)容和已有的內(nèi)容聯(lián)系到一起，規(guī)模不斷增大，這就是長(zhǎng)期記憶的特點(diǎn)。
大腦中，負(fù)責(zé)向長(zhǎng)期記憶讀寫的是邊緣系統(tǒng)中的海馬體(hippocampus)?？巳R夫·韋爾林患失憶癥，是因?yàn)楹ｑR體受到了損傷。長(zhǎng)期記憶實(shí)際上存在于大腦皮層(cerebral cortex)。在大腦皮層，記憶意味著改變腦細(xì)胞之間的鏈接，構(gòu)建新的鏈路，形成新的網(wǎng)絡(luò)模式。
我們可以認(rèn)為，現(xiàn)在的人工智能系統(tǒng)是沒(méi)有長(zhǎng)期記憶的。無(wú)論是阿爾法狗，還是自動(dòng)駕駛汽車，都是重復(fù)使用已經(jīng)學(xué)習(xí)好的模型或者已經(jīng)被人工定義好的模型，不具備不斷獲取信息和知識(shí)，并把新的信息與知識(shí)加入到系統(tǒng)中的機(jī)制。假設(shè)人工智能系統(tǒng)也有意識(shí)的話，那么其所感受到的世界和克萊夫·韋爾林是一樣的，那就是，只有瞬間到瞬間的意識(shí)。
那么，意識(shí)是什么？這是當(dāng)今科學(xué)的最大疑團(tuán)之一，眾說(shuō)紛紜，莫衷一是。日裔美國(guó)物理學(xué)家加萊道雄 (Michio Kaku)給出了他的定義。如果一個(gè)系統(tǒng)與外部環(huán)境（包括生物、非生物、空間、時(shí)間）互動(dòng)過(guò)程中，其內(nèi)部狀態(tài)隨著環(huán)境的變化而變化，那么這個(gè)系統(tǒng)就擁有「意識(shí)」[2]。按照這個(gè)定義，溫度計(jì)、花兒是有意識(shí)的系統(tǒng)，人工智能系統(tǒng)也是有意識(shí)的。擁有意識(shí)的當(dāng)前的人工系智能系統(tǒng)缺少的是長(zhǎng)期記憶。
具有長(zhǎng)期記憶將使人工智能系統(tǒng)演進(jìn)到一個(gè)更高的階段。這應(yīng)該是人工智能今后發(fā)展的方向。
智能問(wèn)答系統(tǒng)
未來(lái)人工智能技術(shù)不斷發(fā)展，預(yù)計(jì)將會(huì)出現(xiàn)智能性的問(wèn)答系統(tǒng)，系統(tǒng)包括語(yǔ)言處理模塊、短期記憶、長(zhǎng)期記憶、中央處理模塊（如圖 2 所示）。有大量的結(jié)構(gòu)化的、非結(jié)構(gòu)化的信息和知識(shí)作為輸入，也有大量的問(wèn)答語(yǔ)對(duì)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)。系統(tǒng)能夠自動(dòng)獲取信息與知識(shí)，掌握語(yǔ)言理解與生成能力，將信息和知識(shí)處理存儲(chǔ)到長(zhǎng)期記憶，理解用戶用自然語(yǔ)言提的問(wèn)題，利用記憶的信息與知識(shí)給出正確的答案。