知圈专栏 | 人工智能的“智能”是什么？— 智能的原理（上）

在讨论智能原理之前，需要先理一理智能的定义。

在百度百科上，对于智能的描述是这样的：

“根据霍华德·加德纳的多元智能理论，人类的智能可以分成七个范畴：

1.语言 (Verbal/Linguistic) 

2.逻辑 (Logical/Mathematical) 

3.空间 (Visual/Spatial) 

4.肢体运作 (Bodily/Kinesthetic) 

5.音乐 (Musical/Rhythmic)

6.人际 (Inter-personal/Social) 

7.内省 (Intra-personal/Introspective)。”

智力的认知理论代表是信息加工理论，由斯腾伯格提出。信息加工理论包括了以下三个核心观念：元成分，执行成分，知识习得成分。

而在尼尔森（Nils J. Nilsson）写的《人工智能》一书中，开篇的绪论就提到：

“我认为，理解智能包括理解：知识如何获取、表达和存储；智能行为如何产生和学习；动机情感和优先权如何发展和应用；传感器信号如何转换成各种符号；怎样利用各种符号执行逻辑运算、对过去进行推理及对未来进行规划；智能机制如何产生幻觉、信念、希望、畏惧、梦幻甚至善良和爱情等现象。我相信，对上述内容有一个根本的理解将会成为以拥有原子物理、相对论和分子遗传学等级相当的科学成就。

——James Albus ‘答复Henry Hexmoor’”

看了以上的这些对智能的描述，你是不是觉得对智能的定义仍然很糊涂?

因为“智能”一词本身就是对一类事物的抽象，这一类事物究竟包括什么，不同的人理解会有不同，但肯定有一个公共的交集。

人类的文字都有模糊的空间，同样的文字不同的人常常有不同的理解。文字形成本身就与智能相关，在人类使用的文字语言中，最精确，最无歧义的应该是数学语言，科学通常用精确和严谨的数学来描述最关键的部分，本文会通过数学来描述智能。

在描述智能以前，需要先明确一下等效原理。

爱因斯坦利用等效原理，将重力场和做加速度运动的参考系等效起来，建立了广义相对论。在本文用等效原理来评判智能，可以避免陷入一些无谓概念争执。

本文用的等效原理描述如下：如果在指定环境下，两个事物不能通过当前已知手段找出两者的差别，则这两个事物是等效的，认为是一个事物。

人工智能的先驱图灵在他著名的文章《机器能思考吗》一文中，提出了著名的图灵测试。先简单介绍一下图灵，他在信息科学界大名鼎鼎，信息科学界用他的名字命名了图灵奖。图灵测试指测试者与被测试者（被测试者是一个人或一台机器）在隔开的情况下，通过一些装置（如键盘）向被测试者随意提问。测试者通过询问问题，得到被测试者的回答，根据回答的内容，判断被测试者是人还是机器。进行多次测试后，如果机器的回答让测试者做出超过30%的误判，将它的回答判断为人的回答，那么这台机器就通过图灵测试，被认为具有人类智能。

图灵测试是一个运用等效原理的例子，在看不到对方，听不到对方的情况下，通过键盘对话判断对方是否具有智能。事实上，这是在一定条件限制下的最好抽象，避免声音和图像这些对智能判断的影响，不过今天信息技术已经可以逼真的合成人的形象，合成人的声音，实际可以用更逼真的视频对话形式来做图灵测试。

运用等效原理可以将研究中一些不重要的细节忽略，让研究更加关注于实质的东西。在智能的研究中，可以将一些概念上无限的东西，转换成有限的，这样在研究和理解上就相对容易。

假设你面前的屏幕出现一个机器人，与你的兄弟长得一模一样，你无法从外貌，声音，表情，肢体动作以及对话分辨它是不是你兄弟，那么在这种场景下，屏幕中的它与屏幕中你的兄弟是等效的，拥有同样的智能。

对于图灵测试，西尔勒提出了一个中文屋问题作为反驳。1980年，哲学家西尔勒提出了名为“中文屋子”的假想实验，模拟图灵测试，用以反驳强人工智能观点。主要说明某台计算机即使通过了图灵测试，能正确的回答问题，它对问题仍然没有任何理解，因此不具备真正的智能。

西尔勒设想有一个小屋，没有窗户，门上有一个狭缝，屋里有一个人叫丹玛，丹玛只说英语，她不懂汉语，屋里还有很多包括汉字字符的规则字典，丹玛有空白纸和一些英语写的指示，指示告诉丹玛：当带有符号的一张纸从门缝里塞进来时，看看你手中那一串符号，当你发现手中的符号与递进来纸上的符号相符合，迅速把符号抄写到空白纸上，并通过门缝塞出去。屋外人注意到：用中文写的问题送进去，用中文写的正确答案送出来，看起来好象屋里的人懂中文，也就是说丹玛通过了所谓的“图林测验”，但实际上丹玛和里面的系统都不懂中文，丹玛只是根据符号的形式来操纵符号，她并不知道这些符号的意义。所以，图灵测试不能证明机器具有思维。

很不幸，我认为，西尔勒的中文屋的思想并不正确，关键的问题在于“思维”和“理解”这些词的本质就没有解释清楚，中文屋作为一个整体，或者说丹玛与她拥有的英文写的指示作为一个整体，从等效原理上来讲，就是一个能“理解”中文的的大脑。关于“思维”，“理解”这些词背后的真正含义，在以后的文章中会详细讨论。

就在近期，OpenAI公司推出ChatGPT，我认为原则上ChatGPT算是通过了图灵测试，有兴趣的可以通过https://openai.com/blog/chatgpt了解。

要讲清楚智能，就不能不提到主观和客观这两个哲学范畴的概念。主观即是智能的表现，科学是研究客观规律的，既然要从科学的角度来研究智能，那就必须从科学的角度来分析智能，首先就从科学的角度来分析一下主观和客观之间的关系。

在传统的认知里，客观（物质世界）和主观（精神世界）是相互独立，虽然主观依托于客观表现，但是主观本身独立于客观，彼此不相归属。这应该是大多数人接受的观点。如果从科学的角度来看，我们却会得到不一样的结论。

我们经常提到一个概念，主观影响客观，但似乎我们一直没有从科学上深究一个问题，主观如何影响客观。

为了说明这个问题，让我们做一个基于科学的思想实验：

我们可以设计这个没有思想的机械上有一个开关，只有开和关两个状态，开则对应拿茶杯，关则对应不拿茶杯，只需要拨动这个开关就能完成拿或不拿茶杯的动作。

为了抽象我们的主观（精神世界）和客观(物质身体)之间的关系，假设我们的物质身体也存在这样一个开关，改变这个开关的状态我们的物质身体就可以完成拿或不拿茶杯的动作。这样，我们的主观精神世界对客观物质身体的影响就小到仅仅需要改变这个开关就行了。不过，从科学的角度看，这里就存在一个根本性的问题，无论我们物质身体上的的这个开关怎么小，改变开关所需的作用力多么小，我们的主观精神世界想要改变它的状态，一定要对它施加一个物理的作用，而目前我们科学界已知的物质之间的相互作用一共就四种，重力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用，这些相互作用都是客观物质之间的相互作用，那精神世界要对物质世界的开关施加作用就要包含客观物质，这与我们精神世界和物质世界相互独立，不相归属是前提是矛盾的。

要解决上面的矛盾，一个合理的解释是就是我们所说的主观，其实质是客观世界的一部分，我们知道客观世界是围绕客观规律运行的，主观能影响客观世界的运行，因此，“主观”可以等效于一条客观规律，或者说主观等效于一种客观作用。这样，客观世界在我们已知的客观物理规律（如重力，电磁里等）和“主观”这条物理规律共同作用下运行，这样才能在逻辑上成立。既然主观等效于一条客观规律，那么就可以用科学的方法去探索这个客观规律究竟是什么，从而解决我们对精神世界的认知。

从科学的角度看，通常我们所说的主观，其实质可以归纳为客观世界的一部分，等效于一条客观规律，只不过这条客观规律表现很复杂。既然等效于客观规律，当然可以从科学的角度去研究它，找出它的原理。当然，这个结论是基于科学的角度得到的，如果不是基于科学，也许会有其他的结论，这里不作讨论。

世界的本质是确定的还是随机的，这个问题被争论了很久，两位物理学界的超级巨星爱因斯坦和波尔也曾为此争论不休， 爱因斯坦明确表达了他的观点“上帝不掷骰子”,爱因斯坦认为，世界是按照客观规律严格运行的，不存在随机性，我们所谓的随机性都是宏观上的伪随机，如同你打桌球，一杆下去，所有球满场乱飞，看起来好像随机，但是每个球都严格遵守物理定律在运行。而波尔则认为一切事物可以同时处于不同的状态（叠加态），各种可能性并存。目前物理实验的结果是支持波尔的理论的。

仍然坚持“上帝不掷骰子”的人认为，物理实验所观察到的随机性是由于部分未知的确定性规律没有被观察到而产生的,或者说像三体那样的混沌效应而引起的。应该说，不管从思想上或实验上要证实世界的本质是随机的还是确定的，都存在着难题，两方面都有自圆其说的理由。

我们知道物质世界是围绕客观规律运行的。而通过上一章的分析，从科学上讲，我们所说的主观其实等效于一条客观规律，那么现在有一个问题可以思考，从科学上看，如果客观世界（上一章说明实际是包括主观世界的）不存在随机性，世界将会怎样？

继续用我们前面的思想实验来说明，主观既然存在决策，当然就需要存在不确定性，否则就谈不上决策，也谈不上有选择。让我们用反证法，如果所有客观规律（再次声明包括了主观这条客观规律）都是确定性的，不存在随机性和不确定性，那么物质世界从诞生开始，其每一个运动和演化都是确定的。由此我们会推导出一个结论，那就是宿命论是完全正确的。同时我们还可以得到另一个结论，智能根本不可能有什么选择和决策，一切都早已注定，也不存在什么思考。

如果世界不存在随机性，从本质上就可以终结智能的研究，因为研究毫无意义，也不会产生任何影响。当然在这种状况下，该“研究”的还是会“研究”的,因为“研究”本身也是早已注定的。

因此，如果我们想研究主观世界（智能），我们必须也只能承认世界的本质是存在随机性的。我把这个随机性作为智能研究的一个公设。

从科学的角度看，必须做如下的二选一，相信世界的本质不存在随机的人，必须承认宿命论，并且承认智能并不能做决策。如果不承认宿命论，认为智能能做决策，那么就必须承认客观世界的本质存在随机性。

作者介绍

李新宇，男。1999年本科毕业于清华大学。2002年于中科院过程工程所信息实验室获硕士学位。后随半导体所王守觉院士从事人工智能神经网络研究。2003年，曾发表文章《一个智能原理假说及其通用单元模型》，指出未来自进化的神经网络是实现机器智能的关键。