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布罗克曼谈塞思·劳埃德



20世纪80年代末期,我与塞思·劳埃德结识。当时新的思维方式铺天盖地:生物组织原理的重要性、从计算角度看数学和物理过程、对并行网络的重视、非线性动力学的重要性,以及对混沌、联结主义思想、神经网络以及并行分布式处理的新理解。那段时期,计算方面的进步为人们看待知识提供了一种新的思维方式。

塞思喜欢把自己看成量子力学领域的人,他在量子计算领域的研究使他举世闻名。量子计算试图利用量子理论的奇异特性,如叠加和纠缠,来解决使用传统计算机需要花几辈子时间去解决的问题。

在下面的文章里,他论述了信息理论的历史,从诺伯特·维纳对未来的洞察一直讲到科技“奇点”的预言——有些人相信科技“奇点”将会取代人类。他介绍了最近崛起的“深度学习”编程方法,认为人们对它的期望要适度。他指出,虽然人工智能已经有了长足发展,但机器人“还是不会系鞋带”。

说到塞思,很难不提到他的朋友和恩师——洛克菲勒大学已故理论物理学家海因茨·帕格尔斯教授。他们师生两人对彼此的理论思想影响深远。

1988年夏,我去阿斯彭物理研究中心(Aspen  Center  for  Physics)拜访海因茨和塞思。他们两人就复杂性问题的共同研究成果,刊登在最近一期的《科学美国人》上。当时的他们活力四射。但就在两个星期后,二人登完皮拉米德峰下山时,海因茨遭遇山难,英年早逝。当时他们正在讨论量子计算。



诺伯特·维纳1950年出版的《人有人的用处》,是他两年前出版的那本影响深远的《控制论》的通俗版本。在《人有人的用处》中,维纳对在一个机械的运算能力变得愈发强大的世界中,人类与机械之间的相互作用进行了探讨。这是一本充满先见之明的书,同时也充满了谬误。这本书写于冷战正如火如荼之时,其中的内容让人胆战心惊,它让我们意识到极权主义组织和社会的危害,提醒我们当民主试图用极权主义的武器对抗极权主义时会对民主极为不利。

维纳在《控制论》中,以非常翔实的科学细节描写了经由反馈实现的控制过程。“控制论”(cybernetics)一词来源于古希腊语中意为“舵手”的单词,是现代词汇“管理者”(governor)的词源基础。詹姆斯·瓦特将他那开创性的反馈控制装置命名为“管理者”,这一装置改进了蒸汽机的使用方式。因为维纳沉溺于研究控制带来的各种问题,所以他将世界视为一组复杂的、互锁的反馈回路,其中传感器、信号和发动机之类的驱动器通过复杂的信号和信息交换而相互作用。控制论在工程领域的应用影响力极大且非常有效,使我们有了火箭、机器人、自动装配线,以及一系列精密工程技术,换句话说,它构成了现代工业社会的基础。

不过,维纳对控制论的理念有更大的雄心。在《人有人的用处》中,他认为这一理念可以应用到麦克斯韦妖、人类语言、大脑、昆虫新陈代谢、法律体系、技术创新对统治的作用,以及宗教之中。控制论的这些广泛应用,几乎是彻底的失败。20世纪40年代末到60年代初,人们对控制论大肆吹捧,在某种程度上就像对计算机和通信技术的过度渲染一样,而后者导致了2000年至2001年的互联网泡沫破灭。控制论确实带来了卫星和电话交换系统,但它对社会结构及整个社会没有促成什么有用的发展。

然而近70年后,《人有人的用处》这本书教给我们人类的却远比它刚刚出版时要多得多。也许这本书最大的特点就是它引入了大量关于人类与机器相互作用的主题,这些主题至今仍然非常重要。这本基调灰暗的书预测了在20世纪后半叶即将发生的几种灾难,其中许多与今天人们对21世纪后半叶的预测非常相似。

例如,维纳预见到在距离1950年不远的将来,人类会将社会的控制权交给一种控制论的人工智能,这将导致对人类的严重破坏。维纳预言,生产自动化会带来产量的大幅增长,但同时也将使大批工人下岗——在接下来的几十年里,这些确实发生了。维纳警告说,除非社会能合理安置这些失去工作的工人们,否则叛乱将随之而来。

但是维纳没有预见到技术的重大发展。就像20世纪50年代的许多技术专家一样,他没有预见到计算机革命。他以为,计算机的价格会从50年代的几十万美元降到几万美元。无论是他还是那个时代的其他人,都没有预料到随着晶体管和集成电路的发展,计算机的能力会有爆发式的提高。最后,由于维纳过度强调控制,他没有预见一个技术世界的到来,在这个技术世界里,创新和自组织是从底部一点点发展而来而不是从顶部强加下来的。

维纳关注极权主义的罪恶,无论这罪恶是政治的、科学的还是宗教的,所以他以极其悲观的眼光看待世界。在书中他警告说,如果我们不尽快修好我们的道路,灾难就在等着我们。《人有人的用处》这本书出版半个多世纪以后,当前的人类和机器世界远比维纳能预见到的复杂、多样得多,这样的世界有着广泛得多的政治、社会和科学体系。但是如果我们弄错的话,如果全球的极权主义政权控制整个互联网的话,今天的灾难预警就像1950年的灾难预警一样迫在眉睫。



维纳之英明


维纳在最著名的数学著作中,探讨的是信号分析和噪声的影响。第二次世界大战期间,他构建了一种模型,可以通过推算飞机以前的飞行行为,预测它未来的飞行轨迹,由此他开发了一种防空火力的瞄准技术。在《控制论》和《人有人的用处》两书中,维纳指出,根据飞机以往的飞行行为,甚至包括人类飞行员的怪癖和习惯,一个机械化装置可以预测人类行为。像艾伦·图灵(他在图灵测试中预言计算机对问题做出的回应,将与人类没有什么差别)一样,维纳也痴迷于用数学描述来捕捉人类行为。20世纪40年代,他把控制和反馈回路方面的知识应用到生物系统中的神经肌肉反馈中,还把沃伦·麦卡洛克(Warren  McCulloch)和沃尔特·皮茨(Walter  Pitts)介绍到麻省理工学院,在那里,他们两人在人工神经网络方面做出了开创性的工作。

维纳思想的核心是从信息角度来理解这个世界。复杂系统,如生物体、大脑和人类社会,是由互锁反馈回路组成的,其中子系统之间的信号交换导致了复杂但稳定的行为。当反馈回路发生故障时,系统会变得不稳定。他构建出一幅引人注目的图景,说明了生物系统的运行机制是多么复杂。目前,世人已普遍接受了这一图景。

维纳把信息看成掌控复杂系统行为的核心,这一观点在当时相当令人瞩目。现今,当汽车和冰箱中挤满了微处理器,而人类社会的大部分都围绕着与互联网相连的计算机和手机时,强调信息、计算和通信的中心性似乎毫无新意。然而在维纳时代,第一台数字计算机才刚刚诞生,技术专家们还根本不知道互联网为何物。

维纳不仅把工程的复杂系统,还把所有的复杂系统都看成是围绕信号和计算循环来运作的,这为复杂人工系统的发展做出了巨大贡献。例如,他和其他人开发的用于控制导弹的方法,后来被应用于建造土星5号月球火箭,这是20世纪最伟大的一项工程成就。特别需要指出的是,维纳的控制论理论在大脑和计算机感知领域的应用,是当今基于神经网络的深度学习和人工智能的前身、雏形。不过,这些领域目前的发展与维纳的预见不同,它们的未来发展很可能会影响人类对人类和机器的使用。



维纳之谬误


维纳的错误就在于他把控制论的理念用到了人类身上。暂时撇开他对语言、法律和人类社会的思考,看看他认为1950年后不久将会产生的一项不起眼却非常有潜力的创新。维纳认为,如果使用假肢的人能够通过他们自己的神经信号直接与假肢沟通,从肢体接收压力和位置信息并指导其随后的运动,假肢将更有效。事实证明,这比维纳设想的要困难得多:70年后,合并神经反馈的假肢仍然处于早期阶段。维纳的理念不错,只是神经信号与机械电子设备的接口问题很难解决。

更重要的是,维纳和几乎所有生活在那个时代的其他人一样,极大地低估了数字计算的潜力。正如前面指出的那样,维纳的数学成就在于对信号和噪声的分析,他的分析方法适用于连续变化的或者说模拟的信号。虽然他参与了战时数字计算的开发,但他从未预见到半导体电路的引入和逐步小型化所带来的计算能力的爆炸性发展。我们很难将其归咎于维纳:毕竟当时晶体管还没有发明出来,他熟悉的数字计算机的真空管技术笨拙、不可靠,而且无法扩展应用到越来越大的设备中。在1948年版《控制论》的附录中,他预测了会下棋的计算机的问世,还预测到它们能够算出两到三步。然而,半个世纪后,一台计算机在国际象棋比赛中击败了世界冠军,这将会令他大为惊讶。