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智能就是“计算”
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《寻觅宇宙中的智能生命》（The Search for Intelligent Life in the Universe）是喜剧作家莉莉·汤姆琳（Lily Tomlin）所创作的一幕舞台剧的名字，这是一部探讨人类愚蠢和弱点的喜剧。汤姆琳的题目妙用了“智能”一词的两个含义：能力倾向和理性的、像人类一样的思维。智能的第一个含义指的是智商测试所衡量的东西，第二个含义则是我这里要讲述的。
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我们定义智能或许不大容易，但我们只要见到它就能识别出来。一个思维实验能够澄清这个概念。假定有一个外星人，它在任何一方面都与我们不一样，它怎样表现才会让我们觉得它拥有智能呢？当然，科幻小说作家把这个问题作为他们工作的一部分。还有更好的权威来回答这个问题吗？当作家戴维·亚历山大·史密斯（David Alexander Smith）被一个采访者问及“怎样就是一个好的外星人”这个问题时，他对智能特点的归纳是我所见过的最好的一个回答：
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首先，外星人需要对环境做出智能的反应，但这种智能反应是人类所不能理解的。也就是说，当观察到外星人的行为时，你会说：“我不理解这个外星人做决策所依据的规则，但这个外星人的行为一定是在一套规则指导下的，而且是理性的。”其次，它们看重、在乎一些事情。它们想要什么东西，并且在面临阻碍时仍去追求。
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根据某套规则做出理性的决策，意味着将决策建立在一些事实基础之上——与现实或合理推理符合。一个外星人如果总是撞到树上或跌落悬崖，或者它本来是想去砍一棵树，但事实上却对着一块石头或空地乱劈乱砍，那它似乎不大像具有智能。如果有个外星人看到3个天敌进入一个洞穴，接着其中两个离去了，这时它就认为洞穴已空并走进去，那它也称不上智能。
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这些规则必须被用来服务于第二条标准，即想要某些东西并在面临困难时仍去追求。如果我们无法确定一个生物想要什么，我们就不会理解它在何时会做些什么事情去获取它想要的东西。如果我们能获知所有信息的话，或许这个生物就想要撞在树上或是拿着斧子凿大石头，而且非常出色地完成了它想要做的也未可知。事实上，如果不清楚一个生物的目标，智能这个观点本身就是毫无意义的。狗尿苔应该被授予一个天才奖，奖励它以妙到不差分毫的精准和准确无误的可靠性，纹丝不动地端坐在它端坐的地方。大概所有人都会同意认知科学家赞侬·派勒山恩（Zenon Pylyshyn）的观点，他认为石头比猫要聪明，因为石头在你踢它的时候知道走开。
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这个生物还要能够运用理性的规则，根据需要克服的障碍，采取不同的方式以达到目的，正如威廉·詹姆斯（William James）所言：
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罗密欧想念朱丽叶就像铁屑想要磁石；如果没有障碍阻拦，他会沿着一条笔直的线冲向她。但如果他们之间砌了一道墙，罗密欧与朱丽叶就不会像隔了张卡片的磁石和铁屑一样，傻瓜似的各自把脸贴在墙上。罗密欧会很快找到一条迂回之路，翻墙而过或是采取其他方式，以便能够直接亲吻朱丽叶的嘴唇。对于铁屑而言，道路是固定的，是否达到目的有赖机缘。对于情人而言，目的是固定不变的，道路则可以做无限多种调整。
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因此，智能是面对阻碍，根据理性规则（或遵循事实）做出决策，从而达到目标的能力。计算机科学家阿伦·纽威尔和赫伯特·西蒙进一步完善这个观点，指出智能的组成包括：确定目标；评估当前情况并判断与目标的差距；应用一系列操作以减少这些差距。根据这个定义，我们或许略感宽慰，因为不仅外星人有智能，我们人类也有。我们有欲望，我们用信念来追寻以满足欲望，这些信念在正常情况下，至少近似于或在概率上是正确的。
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用信念和欲望对智能做出解释并非必然得出的结论。行为学派古老的刺激反应理论认为，信念和欲望与行为无关——他们认为，信念和欲望同邪法巫术一样不科学。人类和动物对于刺激做出反应，或是因为之前做出这种反应是由一个与此刺激相随的诱因激发的（例如，听到伴随喂食的铃声就分泌唾液），或是因为随刺激出现的奖励（例如，按下小杆就会送来一团食物）。正如著名的行为学派代表人物B.F.斯金纳（B.F.Skinner）所说：“问题不在于机器是否思考，而在于人是否去做。”
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当然，男人和女人们是在思考的，刺激-反应理论最终被证明是错误的。举个例子：莎莉为什么跑出大楼？因为她认为大楼着火了，她不想死。她的逃跑不是对某种刺激所做出的可预测反应，无论这种刺激是否能用物理或化学语言客观描述。也许她看到了冒烟才离开，但也许她离开是因为她接到电话，告诉她大楼着火了，或是看到了救火车的到来，或是听到了防火警报。但这些刺激也都不足以让她离开。如果她知道，烟是来自烤面包机上的松饼，或者电话是一个朋友打来开玩笑的，或者是有人不小心误碰了警报开关，或是搞恶作剧故意拉响的，又或是因为电工正在测试警报器，她是不会离开的。物理学家能够测量光、声音和粒子，但他们无法合理预测人的行为。能够预测莎莉的行为并预测得很准确的是，她是否相信她正处于危险中。当然，莎莉的信念和作用于她的刺激有关，但这种关联方式是迂回而间接的，而且还受到她对所处环境周遭世界理解认识的影响。同时莎莉的行为同样取决于她是否想要逃离险境——如果她是一个救火志愿者、企图自杀者或是一个想用自我牺牲来唤起人们对一项事业关注的狂热分子，又或者她的孩子还在楼上的托儿所，那么你可以推断她不会逃跑。
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斯金纳自己并没有固执地坚持认为，像波长和形状这样可度量的刺激因素可以预测行为。相反，他凭自己的直觉为刺激物下了定义。他愉快地将“危险”——就像“表扬”“英语”和“美”一样——称为一种刺激因素。这样的好处是可以将他的理论和现实协调一致，但这等于是从诚实的劳工那里偷窃来的好处。我们能够理解“一个仪器对一个红灯或一种噪音做出反应”的含义，我们甚至可以自己制造一个这样的仪器，但人类是宇宙中唯一一种能对危险、表扬、英语和美做出反应的仪器。人类对于像表扬这样形状无定的东西做出反应的能力，是我们想要解决难题的部分内容，而不是对这个难题的部分解决方法。表扬、危险、英语、美以及所有其他我们对之做出反应的事物是以观看者的角度说的，而正是这种角度，才是我们想要解释的。物理学家能够测量的东西与能够导致行为的东西，这两者之间存在差距，所以我们才必须相信人们拥有信念和欲望。
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在日常生活中，我们对他人行为的所有预测和解释，都是基于我们认为他们所知道的和我们认为他们所想要的。信念和欲望是直觉心理学的解释工具，而直觉心理学仍旧是迄今最有解释力和最完整的行为科学。要预测绝大多数人类行为，如打开冰箱、登上公共汽车或将手伸进某人的钱包，你并不需要劳神构建一个数学模型、运行神经网络中的计算机模拟程序，或是雇用一个职业心理学家，你只要去问问你奶奶就行了。
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这并不是说常识在心理学中就应该比在物理学和天文学中占据更重要的位置，而是常识比任何其他尝试过的替代方法，都更加有力而准确地预测、控制和解释了日常行为。很有可能常识会以某种形式被融入到我们最好的科学理论之中。比如，我给在西海岸的一位老朋友打电话，我们说好两个月之后的某一天晚上7点45分，在芝加哥某个宾馆入口的一个酒吧会面。我预计，他预计，每个认识我们的人都预计，在那天的那个时候我们会见面。我们确实见面了。太令人惊叹了！还有哪些其他领域中，普通人或者科学家能够将距离几千公里的两个物体的运行轨道，以准确到厘米和分钟的精度，提前几个月就预计到呢？而且仅仅是根据时间只有数秒的谈话内容所传递的信息就得出预测？这项预测背后的运算就是直觉心理学：我想要与我朋友会面，他也如此；我们俩都相信对方会在某一时间出现在某一地点；我们知道一系列的交通手段——搭乘航班、乘坐汽车和步行会把我们带到那里。没有任何研究心智或大脑的科学可以做得比这更好了。这并不是说关于信念和欲望的直觉心理学本身就是科学，而是暗示我们，科学心理学需要去解释，像人这样的一坨物质如何能具有了信念和欲望，以及信念和欲望如何做得这么好。
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对智能的传统解释是，人的肉体中充满一种非物质实体——灵魂，它通常被想象为某种鬼怪或精灵。但这种理论有一个难以克服的问题：灵魂如何与有形的物质相互作用呢？一个无形的东西怎样对闪光、戳刺和嘟嘟声做出反应，又怎么能让胳膊和腿移动呢？另一个问题是，有海量的证据说明，心智是大脑的活动。现在我们知道，这个曾被认为是非物质的灵魂，可以用小刀把它一分为二，用化学物质改变它的性状，用电来使它开始或停止工作，狠命一吹或缺乏氧气会使它烟消云散。在显微镜底下，大脑显示出令人惊叹的复杂物理结构，这完全可以和心智的丰富程度相匹配。
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关于心智的另一个解释是，心智源自一些特别的物质形式。匹诺曹是由葛派特发现的一种神奇木头做的，它具有生命，可以说话、大笑和自己移动。唉，遗憾的是，还没人发现过这种神奇的物质。最初，人们以为这种神奇的物质就是脑组织。达尔文写道，脑“分泌”心智；而哲学家约翰·塞尔（John Searle）认为，脑组织的物理化学特性以某种方式产生了心智，就像乳房组织分泌乳汁，植物组织生成糖一样。但我们不要忘了，在动物王国许多成员的脑组织中都能找到与人脑组织相同种类的膜、细孔和化学物质，更不用说在脑肿瘤和实验室人工培育的组织中了。所有这些神经组织块都有着同样的物理化学性质，但并不能都实现像人一样的智能。当然，人脑组织中的某些东西对智能是必要的，但只考虑物理性质是不够的，就像砖头的物理性质不足以解释建筑，氧化物离子的物理性质不足以解释音乐一样。神经组织构成模式中的某些东西是至关重要的。
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智能常被归因于某种能量流或力场。发光蒸汽、辉光、振动、磁场和力线等在灵性主义、伪科学和粗制滥造的科幻小说中都占有显赫位置。格式塔学派试图用脑表层的电磁力场来解释视觉幻象，但这些力场从来都没被找到过。有时，液压模型强调心理压力的积累、爆发或疏散，它是弗洛伊德理论的核心，可以见于许多日常的比喻：如怒气上涌、发泄精力、压力下爆发、大发雷霆、吐露某人的感受、抑制愤怒等。但事实上，即使是最激烈的情绪，也不符合能量（用物理学家的定义）在脑的某些地方集聚和释放这样的观点。在第6章中我将让你理解，大脑实际上并不是根据内部压力来运行的，而是采用相互谈判妥协的策略妥善处理这些压力，就像对待身上绑了炸药的恐怖分子一样。
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所有这些观点的一个问题是，即使我们找到了一些凝胶、旋涡、振动或浑一体，它们能够像葛派特的原木一样讲话和调皮捣蛋，或更广义地说，它们能够根据理性规则做出决策，并在面临阻碍时继续追寻目标，我们仍将面对一个难解之谜：它是如何做到这些的。
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智能不是来源于一种特殊的精神、物质或者能量，而是来源于一种不同的物质——信息。信息是两个东西之间的一种关联，这种关联是由一种合法的过程产生的（而不是纯粹由于机缘巧合）。我们说，树桩上的年轮包含了这棵树年龄的信息，因为年轮数与树龄相关（树越老，年轮数越多），但这种相关并非巧合，而是由树的生长方式决定的。相关是一个数学和逻辑概念，它不是由相关实体的组成物质来定义的。
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信息本身并没有什么特殊的；原因与结果有差异的地方，就是信息出现的地方。特殊的是信息的加工处理。我们可以把包含事物情况信息的物质当作一个符号，它能够“代表”事物的状况。但作为物质，它还能够做其他事情。它是有形的东西，在哪种情况下能做什么要根据其自身的物理和化学规律而定。树的年轮包含树龄的信息，但它们也反射光并吸收颜料。脚印包含着动物移动的信息，但它们也能积水并引起风中的旋涡。
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现在我们有一个想法：假设有人打算用一些部件来制造一个机器，而这些部件受某个符号的物理性质所影响。发动某个杠杆、电眼、绊网或磁石的是一个树年轮吸收的颜料、一个脚印积蓄的水、一支粉笔反射的光或一点儿氧化物中的磁载荷。再假设这台机器能够导致另外一堆物质发生某种变化。它能在一片木头上打下新烙印，或者在附近的土上留下新印记，或者蓄充另外一点氧化物。到目前为止，还没什么特殊的事情发生；我所描述的，只是由一个没有明确意向的新机器所完成的一系列物理事件。
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现在我们设想特殊的一步：我们试图用原有那片物质所包含的信息模式，来解释新安置的一片物质。比如说，我们来数新烙在木头上的环印，把它们解释为某棵树在某段时间的年轮，尽管它们不是由任何树的生长造成的。然后我们可以说，机器经过精心的设计，使得对这种新印记的解释具有了意义——也就是说，这种新印记包含了世界上某些东西的信息。例如，设想有一台机器，它能扫描树桩上的年轮，为每一个年轮在旁边的一块木板上都烙下一个印记，接着又移向同时砍下的一棵稍小的树的树桩，扫描它的年轮，在那块木板上为小木桩的每个年轮都抹去一个印记。这样，当我们再数木板上的印记时，就知道了在种第二棵树的时候，第一棵树的树龄了。这样，我们就得到了一台理性的机器，能够根据真实前提得出真实结论的机器——而不是因为任何特殊的物质或能量，也不是因为任何部件本身是智能的或理性的。我们所具有的，只是对普通物理事件的一系列精心设计，这些事件之间的首要联系就是对携带信息的物质的一种配置排列。我们的理性机器之所以拥有理性要归功于两种特性，这两种特性共同紧附于一个我们称之为符号的实体中：符号携带着信息，它导致事件的发生。比如，年轮与树龄相关，它们能吸收扫描器的光束。当被导致的事件本身含有信息时，我们将整个系统称为一个信息处理器或计算机。
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这整个构想看起来是个无法实现的愿望。怎么保证对任何物件都能设法安排，使之以恰当方式下落、摇摆或发光，而对这种作用效果的解释又合乎情理呢？更准确地讲，合乎情理是依据了我们所感兴趣的某种先前规律或关系；任何一堆东西都能够在事后给出巧妙的解释。
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对这些质疑的有力回击来自数学家艾伦·图灵的研究工作。图灵设计出一台假想机器，能够根据机器的内部程序，输入符号和输出符号相应地与海量合理解释中的任意一条相匹配。这台机器由一套装置组成，包括一条划分成许多正方形的带子，一个能在正方形上打印或阅读上面符号并双向移动带子的读写头，一个能指向机器上有限数量刻度的指针和一套机械反射装置。每一次反射都是由被阅读的符号和指针的当前位置所引发的；它在带子上打印出一个符号，移动带子或转移指针。机器所需的带子能得到无限量的供应。这个设计被称为图灵机。
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这台简单的机器能用来做什么呢？它能够接收代表一个数或一组数的符号，并打印出代表新数的符号，这些新数是任何能够用一步步的序列运算来解决的数学函数的对应值。序列运算包括加法、乘法、求幂、因式分解，等等——我在用非技术语言来表述图灵发现的重要性，难免会不精确。它能够运用任何有用的逻辑体系规则来从一些真命题推导出另一些真命题。它能够应用任何语法规则来推导出结构正确的句子。图灵机间的等效应，可计算的数学函数、逻辑和语法，令逻辑学家阿隆佐·邱奇（Alonzo Church）做出这样的推测：任何确定能够在一定时间内对某个问题得出解答的，界定清晰的方法或系列步骤（也就是说，任何运算），都能够在图灵机上执行。
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