于非院士:探索智能本质,智能科学从“0”到“1”
  • 发布时间:2022-06-24
  • 作者:光明实验室
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以深度学习为代表的人工智能发展的第三次浪潮,在计算机视觉、自然语言处理、无人驾驶、蛋白质结构等众多领域取得了显著的成果。


但目前人工智能的工作主要集中在工程技术方面,通过强大的算力和超大的数据,把现有的算法模型发挥到及至。这种大力出奇迹暴力美学,已经产生超大的模型:1750亿个参数的GPT-31.6万亿个参数的 Switch Transformer

训练这些超大模型消耗的电量需要几万度,产生的二氧化碳当量,相当于一辆汽车行驶地球与月球之间距离的排放量。

相比之下,人脑的工作功率约为20W,这足以覆盖整个人思维能力。


智能到底是什么?

为什么智能一直在进化,从非生物、植物、非人类动物到人类?


我们能制造出比人类更智能、更高效的机器吗?

人们早就想回答上述问题,但迄今为止,这些问题也没有令人满意的答案。近年来,人工智能的发展广泛引起了人们对智能现象和智能本质的关注。对智能本质理解的缺乏限制了人工智能的发展,以至于我们只能通过暴力美学调整参数体力劳动来换取微弱的性能提升。


对于智能的研究,我们很自然的聚焦于人类的智能。

的确,在短暂的人类历史中,人类已经完成了无数令人惊叹的壮举,我们在月球上行走,掌握飞行技术,创造出元宇宙等等。在不到7万年的时间里,人类已经从无足轻重的动物进化成一个即将成神的物种,拥有神般的创造能力。许多人用各种理论和假说试图解释为什么我们是地球上最智能的物种,比如我们拥有复杂的大脑、神经系统、八卦能力、语言等。


但是事实果真如此吗?新型冠状病毒在短短数月内肆虐全球,人们所认为不智能的新型冠状病毒,却夺走了超过600智能人类的生命。可大多数病毒的构造其实相当简单,无非是核酸(DNARNA)外面包裹着称为衣壳的蛋白亚单位。它们没有大脑,没有神经,没有血液,没有完整的细胞结构!


有的人认为,人类作为生物,至少比非生物更智能。然而,在人类的生活中,远距传物目前仅存在于科幻小说中,可事实上在微小的亚原子粒子中,远距传送是可实现的,量子隐形传态允许相距很远的两方在没有通信通道的情况下交换信息。从这个方面可以看出,微小的粒子也许比人类更智能!


有人可能会争辩说,病毒和量子粒子的能力不应该被称为智能。确实在大多数人的心目中,人类一直是被当作智能研究的主要对象,例如人类认知科学和生理学。但近期研究表明,非人类的动植物,甚至非生物,都表现出智能的行为。

尽管如此,似乎在人们的认知里,人类总是比非人类、植物和非生物更加智能。所以,类脑计算也成了人工智能的一个重要课题。


但是,在我们的技术历史中,基于仿生学的技术也有不完美的例子,法国航空业的先驱克莱门特·阿代尔设计的像鸟一样的飞机终究没有走远。所以对于试图从生物学中获得启发的人来说,这是一个有趣的教训,我们还需要了解基本原理是什么。生物学中有很多细节是无关紧要的。我们是在西奥多··卡门发现了空气动力学理论后才实现真正的飞行梦想。


你无法在造成问题的同一思维层次上解决这个问题。爱因斯坦说:你必须超越它并达到一个新的层次,才能解决这个问题。在研究智能的过程中,研究的对象不能仅局限于人类,而是应该超越人类的层次,考虑宇宙中不同的事物,在更高的层次上研究智能。


当我们在更高的层次上研究智能,考虑到宇宙中不同的事物,将会发现智能是一种自然现象,和其他自然现象(如岩石滚动和冰雪融化)类似。这些现象都是为了促进宇宙的稳定性而出现。


上述观点有可能非常危险,因为这种观点可能会触犯到人类集体的自尊。人类总是觉得我们处于食物链的顶层,我们的人类的智能是其他动物所望尘莫及的。然而,在人类过往的历史中,我们曾经认为我们居住的地球是宇宙的中心,这个想法被哥白尼革命无情推翻;人类曾经认为我们是造物主唯一的恩宠,这个想法也被达尔文革命无情颠覆。因此,当我们了解到我们都引以为豪的人类的高级智能实际上类似于岩石或者冰雪的时候,我们不必感到不适和震惊。


这里简要解释一下这个观点。宇宙起源于大爆炸,从一开始,宇宙中的成分就分布不均,造成在一定距离上,总是存在各种各样的差异(如能量、质量、温度、信息等)。这种差异称为梯度,由于梯度的原因,宇宙是不稳定的,宇宙中的一切都从未静止过。正如生态学家埃里克·施奈德(Eric Schneider)所说,自然界厌恶梯度。因此,宇宙中的每个组成部分都在各司其职地改善不平衡的现象,使宇宙更加稳定。此外,每个组成部分的稳定过程都会以分布式的方式发生,不会以集中的方式发生。简单的例子如我们日常生活中的从山上滚下的滚石和融化的冰雪,复杂的例子如生物进化、集体智慧、社交网络、元宇宙等。


这个假说可以解释我们宇宙中的所有事物,包括粒子、岩石、病毒、植物、人类和元宇宙,他们都有一个共同点:在宇宙趋向稳定的过程中起到推动作用,而智能就在这个促进宇宙稳定的过程中应运而生。那么,为什么我们的宇宙中存在各种各样的事务呢?在不同的环境中,不同的约束条件限制了稳定宇宙的能力,每个事物(如粒子、岩石、人、公司、社会和元宇宙)在约束条件的限制下以最有效的方式去缓解不平衡这个症状,从而汇小流成江海——稳定宇宙。从这方面分析,宇宙中不同事物之间的主要区别有以下几点:




物质:缓解能量不平衡,使宇宙更稳定。

非人类生物:缓解能量、物质和有限信息的不平衡,使宇宙更加稳定。

人类:缓解能量、物质和更多信息的不平衡,使宇宙更加稳定。

一个稳定的过程会涉及一系列状态转换,而不仅仅是依靠一个简单的步骤就可以实现。一个状态转换的过程是在同一框架下整体统筹和安排而形成的整体变化,相应地形成与之匹配的功能。我们从不同事物出现的时间线能够观察到,与宇宙中较旧的事物相比,新事物具有更复杂的结构,并且可以在更多维度上以更高的效率为宇宙的稳定性做出贡献。

于非院士新作《智能简史》这本书中详细解释这些观点,呈现了以下智能现象和智能本质:


物理学中的智能;

化学中的智能;

生物中的智能;

人类智能;

大脑模型;

机器智能;

符号主义、连接主义和行为主义;

深度学习;

智能网联;

元宇宙。