智能·意識·意向性
前言
計算機(jī)科學(xué)是對圍繞計算機(jī)的現(xiàn)象所作的研究。這一領(lǐng)域的創(chuàng)立者深知這一點,所以他們自稱為計算機(jī)器協(xié)會。機(jī)器——不僅是指硬件,而且是指帶程序的活生生的機(jī)器——就是我們所研究的有機(jī)體。
這是第十次圖靈講座。在我們之前,已經(jīng)有九位任務(wù)在這一講座上就計算機(jī)科學(xué)提出了九種不同的觀點。因為我們的有機(jī)體,即機(jī)器,可以在多種層次上并從多種角度進(jìn)行研究。我們今天在這里提出另一種觀點,深感榮幸,這一觀點已經(jīng)滲透在我們因之而受表彰的科學(xué)研究中。我們想把計算機(jī)科學(xué)稱為經(jīng)驗探索。
我們的觀點只是諸多觀點中的一種,以前的講座可以說明這一點。然而,即使將這些講座匯總起來,并不能涵蓋這門科學(xué)的整個范圍。這門科學(xué)的許多基本方面尚未在這十次榮譽講座中提及。當(dāng)羅盤轉(zhuǎn)動了一圈,計算機(jī)科學(xué)的每個方面都已討論過的時候,如果這一天到來——當(dāng)然這不會太快,那么新一輪循環(huán)又會開始。講演者必須像兔子那樣,年復(fù)一年地追逐那些一小步一小步增長的積累——在持續(xù)不斷地比賽中烏龜所取得的科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步。每一年都有新的差距出現(xiàn),都在召喚新的沖刺,因為在科學(xué)中是沒有終點的。
計算機(jī)科學(xué)是一門經(jīng)驗學(xué)科。我們也可以把它叫作實驗科學(xué),但是像天文學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和地質(zhì)學(xué)一樣,它的某些獨特的觀察方式和實驗方式已跳出實驗方法狹隘的舊框框。然而,它們是實驗。每制造一臺新的機(jī)器都是一次實驗。事實上,建造機(jī)器是對自然界的提問,同時我們也通過對運作中的機(jī)器進(jìn)行觀察和用一切有效的分析和測量手段對它進(jìn)行分析,來聽取答案。每編制一個新程序都是一次實驗,它是向自然界提出一個問題,而它的行為為獲得答案提供了線索。無論機(jī)器還是程序都不是黑盒子,而是已經(jīng)設(shè)計出來的人工制品,既有硬件也有軟件,我們可以打開它們,朝里看一看。我們可以把它們的結(jié)構(gòu)同它們的行為聯(lián)系起來,并從單個的實驗中得到許多有用的東西。我們不必制造100個比如說定理證明程序的復(fù)制品,用統(tǒng)計學(xué)方式證明它尚未克服因按期望的方式進(jìn)行搜索而出現(xiàn)的組合激增。借助于一些運行過程來查看程序,揭示出它的缺陷,我們就可進(jìn)行下一個嘗試。
我們制造計算機(jī)和程序的原因是多種多樣的。我們把它們制造出來以服務(wù)于社會,并作為完成社會經(jīng)濟(jì)任務(wù)的工具。但是,作為從事基礎(chǔ)研究的科學(xué)家,我們制造及其和編制程序是一種發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和分析我們已知現(xiàn)象的方法。公眾常常會對這一點有誤解,認(rèn)為建造計算機(jī)和程序只是因為它們能產(chǎn)生出經(jīng)濟(jì)用途(或是朝著這種用途發(fā)展系列中的中間環(huán)節(jié))。我們應(yīng)當(dāng)看到,圍繞計算機(jī)的現(xiàn)象有其深層意義,同時又尚未分明,需要大量的實驗來揭示其本質(zhì)。我們應(yīng)當(dāng)看到,像在任何一門科學(xué)中那樣,從這樣一些實驗和理解中積累起來的收獲會在長久的新技術(shù)獲取中收到成效,而正是這些技術(shù),將創(chuàng)造出有助于社會實現(xiàn)其目標(biāo)的工具。
然而,我們這里的目標(biāo)并不是尋求從外部世界作出理解。我們是要考察這門科學(xué)的一個方面——通過經(jīng)驗探索而形成的新的基本理解。對此,最好是通過實例來說明。如果在這一場合我們從自己的研究領(lǐng)域中選取一些例子,我們會得到原諒的。正如我們將會看到的那樣,這些例子涉及整個的人工智能發(fā)展,特別是它早期的發(fā)展。它們所依據(jù)的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們個人的貢獻(xiàn)。即使在我們直接作出貢獻(xiàn)的那些地方,也是同其他人合作的結(jié)果。在我們的合作者中,特別要提到的是克里夫·蕭,整個50年代后期那段令人興奮的時期里,我們與他組成了一個三人小組。此外,在卡內(nèi)基-梅隴大學(xué),我們還與許許多多同事和學(xué)生一起工作過。
由于時間的限制,只能舉出兩個例子。第一個是符號系統(tǒng)觀念的形成。第二個是啟發(fā)式搜索觀念的形成。對于理解信息是如何加工的,以及智能是如何獲得的,這兩個概念有其深刻的意義。然而它們尚未達(dá)到對整個人工智能范圍作出全面說明的程序,盡管在我們看來,它們在展示該部分計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識性質(zhì)方面是有用的。
符號和物理符號系統(tǒng)
已有的基礎(chǔ)方面的計算機(jī)科學(xué)知識的成果之一,就是在較為基本的層次上對符號是什么作出了解釋。這種解釋是關(guān)于性質(zhì)的科學(xué)命題,是由經(jīng)驗得出的,它的形成是長期的、漸進(jìn)的。
符號是智能行動的根基,這無疑是人工智能最重要的論題。因此,它對于整個計算機(jī)科學(xué)來說,也是最重要的問題。因為所有信息都是為一些目的服務(wù)而由計算機(jī)加工的。而我們衡量一個系統(tǒng)的智能水平,是看它在面臨任務(wù)環(huán)境所設(shè)置的種種變動、困難和復(fù)雜性時,達(dá)到規(guī)定目的的能力。當(dāng)所完成的任務(wù)范圍有限時,計算機(jī)科學(xué)在實現(xiàn)只能過程中的這一總的投入并不引人注目,因為這時可以準(zhǔn)確地預(yù)見這一環(huán)境中的全部變動。當(dāng)我們將計算機(jī)擴(kuò)展到更為綜合、復(fù)雜和知識密集型的任務(wù)中去時,亦即我們試圖讓它們作我們的代理者,能夠獨自處理自然界中的全部偶發(fā)事件時,它就變得較為醒目了。
我們對于系統(tǒng)具有智能行為的必備條件的理解,是慢慢清楚起來的。它是復(fù)合型的,因為任何單個的基本事物都不能說明智能的全部表現(xiàn)。正如不存在能通過自己的特殊性質(zhì)表示生命實質(zhì)的“生命原理”一樣,也不存在任何“智能原理”。然而,沒有簡單明了的解決方法,并不意味著智能在構(gòu)造上沒有任何必備條件。一個這樣的必備條件就是存儲和處理符號的能力。為了提出這一科學(xué)問題,我們或可對W·麥卡洛克(McCulloch 1961)著名文章的標(biāo)題作出釋義:符號是什么,使得智能可以使用它?智能是什么,使得它可以使用符號?
定性結(jié)構(gòu)定律
所有科學(xué)都刻劃出它們所研究的系統(tǒng)的基本性質(zhì)的特征。這些特征在性質(zhì)上表現(xiàn)出穩(wěn)定的定性特點,因為它們設(shè)定了說明方式,在這個說明方式中更可以形成更為詳細(xì)的知識。它們的實質(zhì)常常可以通過非常簡明、非常一般的陳述來捕捉。如果不是出現(xiàn)了那些證明它們是最重大的成果的歷史證據(jù),人們也許會因為這些普通定律的局限的特性,而斷定它們對整個科學(xué)只作出了較小的貢獻(xiàn)。
生物學(xué)中的細(xì)胞學(xué)說生物學(xué)中的細(xì)胞學(xué)說是一個很好的定性結(jié)構(gòu)定律的例子,它指出,一切活的有機(jī)體的基本組成單位是細(xì)胞。細(xì)胞以大量的不同形式出現(xiàn),雖然它們都有一個核,周圍是細(xì)胞質(zhì),而整個細(xì)胞由一層膜包圍著。但是從歷史上看,這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不屬于對細(xì)胞學(xué)說的說明,它是通過細(xì)致研究得出的后續(xù)特性。細(xì)胞學(xué)說可以由我們上面給出的陳述接近完整地表達(dá),至于細(xì)胞的大小如何,則是一個模糊的概念。然而這一定律給生物學(xué)帶來的影響是巨大的,在這一學(xué)說被逐漸接受之前,該領(lǐng)域喪失的活力是相當(dāng)可觀的。
地質(zhì)學(xué)中的板塊構(gòu)造說地質(zhì)學(xué)為定性結(jié)構(gòu)定律提供了一個令人感興趣的例子。它之所以令人感興趣,是因為它是近十年間(本論文發(fā)表于1976年)才得到承認(rèn)的,所以它變得舉足輕重的情況,我們還記憶猶新。板塊構(gòu)造理論認(rèn)為,地球表面是由一些大板塊拼集而成的,這些板塊共有數(shù)十塊之多,它們(以地質(zhì)學(xué)的速率)運動著,相互背離、重疊,或是向下進(jìn)入地心,到了地心,就失去它們的原貌。板塊運動對于大陸和海洋的形狀以及相對位置作出了解釋,并解釋了火山和地震活動的區(qū)域,以及深海海脊等等。增加一些速率和大小方面的細(xì)節(jié),這一重要理論就得到詳細(xì)說明了。當(dāng)然,在成功解釋了許多細(xì)節(jié)之后,它才得到承認(rèn),這些細(xì)節(jié)全都一致符合(例如對西非與南美東北部之間植物群、動物群和地層一致性的解釋)。板塊理論表現(xiàn)出高度的定性特點。目前它得到了承認(rèn),整個地球似乎到處都在為它提供證據(jù),因為我們是按照它去認(rèn)識世界的。
細(xì)菌致病理論自巴斯德闡明細(xì)菌致病理論以來,已過了一個多世紀(jì),這個理論是在醫(yī)學(xué)界引起一場革命的定性結(jié)構(gòu)定律。這個理論指出,大多數(shù)疾病是由身體中微小的、活的單細(xì)胞有機(jī)體的存在和繁殖引起的,疾病的傳染就是這些有機(jī)體從一個宿主傳播到另一個宿主。該理論的大部分精心研究在于確定出與特定疾病相聯(lián)系的有機(jī)體,對它們加以描述,并追蹤它們的生存過程。這個定律有許多例外情況——有許多疾病不是由細(xì)菌引起的,但這一事實并沒有降低它的重要性。這個定律告訴我們要尋找特殊致病原因;且并不認(rèn)為我們總會找到這種原因。
原子論學(xué)說原子論學(xué)說與上面剛提到的三個定性結(jié)構(gòu)定律形成了有趣的對照。因為它自道爾頓的研究工作和他對化學(xué)品以固定比例相結(jié)合的證明,所以這個定律提供了定性結(jié)構(gòu)的一個典型例子:元素是由細(xì)小的、均勻的顆粒組成的,一種元素的顆粒不同于另一種元素。但是由于原子的基本種類是如此簡單,其變化范圍是如此有限,所以很快形成了定量理論,它們吸收了原來定性假設(shè)中的所有一般性結(jié)構(gòu)。從細(xì)胞、構(gòu)造板塊和細(xì)菌可見,結(jié)構(gòu)的種類是如此之多,這說明基本的定性原理具有特殊作用,它對整個理論的貢獻(xiàn)是清晰可見的。
結(jié)論定性結(jié)構(gòu)定律在科學(xué)中隨處可見。我們可以從中看到某些人類最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。正如這些例子所表明的,它們往往建立了整個科學(xué)賴以運作的說明方式。
以上文章被中國計算網(wǎng)收錄于2018年12月4日,轉(zhuǎn)自c3同學(xué)共創(chuàng)空間,歡迎CAE與計算機(jī)行業(yè)人士投稿于中國計算網(wǎng)
搜索微信公眾號: cncompute_Mall 直接關(guān)注,更多驚艷的資訊等你來關(guān)注~您也可以來投稿~