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人工智能:改变世界,重建未来 未来已来
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1964年纽约世博会上凸显了人工智能愿景的两种表现。第一种表现是人们对于等待着他们的未来有多么乐观。尽管冷战威胁时隐时现,但在19世纪60年代,人们却在许多方面都表现出惊人的乐观态度,毕竟在60年代初,约翰·肯尼迪总统宣布:在10年内,人类将登上月球。而在这10年的结尾,人类确实做到了。如果连这都能做到,那么解析和重建意识看似更容易实现。政治学家、人工智能创始人之一赫伯特·西蒙(Herbert Simon)于1960年宣称:“我们离复制人类大脑解决问题的能力和信息处理的能力已经不远了。”可能是借鉴了肯尼迪向对手下战书的方式,他随意地加上了自己估计的时间:“如果我们在未来10年还未实现这一愿景,那才令人惊讶。”
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西蒙的预测后来无望地落空了,但事实证明,有关纽约世博会的第二种表现就是:IBM当时并没有错。尽管我们坚持认为人工智能尚未普及,但1964年令人惊掉下巴的三项技术如今已司空见惯。光学扫描和信息检索已演变成互联网,让我们在一瞬间获得的信息比原本一生可能获得的信息还要多。虽然我们仍然无法预见未来,但是基于用户不断预测我们可能感兴趣的新闻故事、书籍或歌曲所生成的巨大数据集,我们正在人工智能方面取得巨大的进展。这种预测的连通性不仅限于传统意义上的计算机,而且还通过大量智能传感器和设备嵌入到了周围的设备、车辆和建筑中。
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福尔摩斯木偶剧旨在展示通过计算机逻辑可以完成多种任务的方式。我们的计算机逻辑方法已经在某种程度上做出了改变,但是在查看两张照片并且判断照片中是否为同一人时,福尔摩斯可能还是会被精确度高于人类的现代人脸识别算法所折服。福尔摩斯的创造者、作家柯南·道尔(Conan Doyle)是一位毕业于爱丁堡大学(如今是英国顶尖人工智能院校之一)的专业医生。如果他看到疾病诊断效率高过许多人类医生的人工智能Modernizing Medicine(现代化医疗),也很可能会对此赞叹不已。
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最后,世博会上神奇的机器译员已发展演变成为今天我们最为熟悉的谷歌翻译:一项拥有惊人的高准确率、涵盖58种不同语言(共计3 306项独立翻译服务)的免费机器翻译服务。如果说世博会设想的是俄语与英语之间的即时翻译,那么谷歌翻译则更进一步,它能够提供冰岛语和越南语或者波斯语和意第绪语等此前受到局限的语种之间的翻译。凭借云计算,我们甚至不需要固定的主机来执行计算,只需要比一副纸牌还小、被称为智能手机的便携式计算机即可。
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在某种程度上,由于所有这些技术现已存在,而且不仅存在于研究实验室中,而是几乎每个想要使用它们的人都能唾手可得,因此很难说我们还没有进入人工智能时代。与我们在生活中为自己制定的许多虚无缥缈的目标一样,人工智能成为计算机科学的“梦幻岛”:一种总是潜伏在下一个转角的虚空“假设”。
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但是,如果因此就认为人工智能自60年前诞生到今日一直在直线发展就大错特错了。在开始普及目前推动人类重大进步的大规模“深度学习神经网络”前,我们必须对人工智能的历史有更多的了解。
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我们也必须了解,长期以来,在走上错误的道路前,人工智能是看上去发展得很顺利的。
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人工智能:改变世界,重建未来 人工智能的三位卓越先驱
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数千年来,人类一直梦想着为无生命的物体注入生命。但当谈到人工智能在普通人中的普及时,就得从世界上第一台可编程计算机——重达30吨的巨型计算机ENIAC开始说起。在1945年“二战”结束后仅6个月,宾夕法尼亚大学就制造出了兼具电子数字集成器和计算器功能的ENIAC。这台计算机耗费了500 000美元的美国军事基金,其运算速度比作为竞争对手的其他机电机器快了大约1 000倍。这台机器及其所代表的理念令媒体极为感兴趣。他们将这台计算机称为“巨脑”。
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建造这样一个“巨脑”的想法令人们为之神往。“二战”结束以前,“电脑”专指在记账等领域进行计算的人。忽然之间,电脑所代表的不再是人了,而是装有电子管和晶体管的机器,而且这些机器的计算速度甚至比最有计算天赋的人还要快得多。“二战”及其余波激发了人们对认知心理学的兴趣。仅在战时,美国心理学会的会员人数就从2 600人增至4 000人。到1960年,仅15年间,会员人数就激增到了12 000人。认知心理学研究人员将人类大脑想象成一台机器,复杂行为可以通过这台机器表现为多重简单响应的综合结果。认知心理学家关注的是人类行为中切实可观测到的事物,而非在无法证实的“心理实体”上浪费时间。“行为主义”等领域因此应运而生,因老鼠实验而闻名的著名心理学家伯尔赫斯·弗雷德里克·斯金纳(B. F. Skinner)称行为主义为“行为的技术”。
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工程师们之前一直对心理学形而上学的层面避而不谈,但是他们都被一个概念深深吸引,即人脑可能成为电脑。他们同样开始醉心于研究记忆、学习和推理,许多心理学家都将其视为人工智能的基础。激动人心的是,他们同样意识到,与人类相比,计算机具有潜在优势。例如,ENIAC每分钟能够计算多达20 000次乘法,这样的计算能力着实令人惊讶。人类的记忆并不可靠,而相比之下,一台每微秒访问数千条项目的机器更能凸显出优势。
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专门介绍现代计算诞生的书籍有很多,其中三名作者脱颖而出,他们为我们现在所熟知的人工智能领域奠定了哲学和技术基础。他们就是:约翰·冯·诺依曼、艾伦·图灵和克劳德·香农。
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冯·诺依曼是土生土长的匈牙利人,1903年出生在布达佩斯的一个犹太银行家家庭。1930年,冯·诺依曼来到普林斯顿大学担任数学教师,三年后成为新成立的普林斯顿高等研究院的6位教授之一,并担任这一职位直至去世。无论以什么标准来衡量,冯·诺依曼都堪称才智惊人。相传,他在6岁时就能计算8位数的除法。“二战”期间,冯·诺依曼在洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)参与了曼哈顿计划(Manhattan Project),他的一项艰巨任务就是计算氢弹爆炸的精确高度,即在什么位置爆炸能够造成最大的破坏效果。冯·诺依曼对计算领域做出的主要贡献是,提出在计算机存储器中设置计算机程序存储的理念。实际上,冯·诺依曼是第一个将“记忆”这一人类专用术语应用于计算机的人。与同时期的其他人不同,冯·诺依曼并不认为计算机能够像人类一样思考,但是他却创建了与人类面相学相并行的学说。他在一篇文章中指出,计算机零件“相当于人类神经系统中的神经元。感觉神经元(传入神经元)和运动神经元(传出神经元)之间的共同点仍有待探讨”。其他人会很高兴接过这一挑战。
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艾伦·图灵是英国的数学家和密码专家。“二战”期间,他在英国布莱切利公园密码破译中心担任政府密码学校的领导,并提出了许多破译德军密码的方法,其中最著名的就是发明了能够破译英格玛(Enigma)密码机设置的机电装置。这使他在破译截获信息方面发挥了重要作用,最终帮助同盟国战胜了纳粹。图灵对“思考的机器”这一想法十分着迷,并设计了著名的图灵测试,我们在后面的章节会进行详细探讨。图灵小时候非常喜欢一本书——《每个孩子都应该知道的自然奇观》(Natural Wonders Every Child Should Know),作者艾德文·坦尼·布鲁斯特(Edwin Tenney Brewster)称:“这本书试图引导8—10岁的孩子对如下问题自问自答:‘我与其他生物有什么相同之处?我们之间又有哪些不同?’”布鲁斯特在书中写道:
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当然,这就是一台机器。虽然它比以往任何机器都复杂得多,但归根结底也只是一台机器。人们曾把它比作一台蒸汽机,但那时我们对它的了解远没有现在多。它实际上是一台燃气机:就像汽车、摩托艇或飞行器的引擎。
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图灵的一个重要理念就是通用图灵机(Universal Turing Machine)。与其他拥有单一功能的电脑相比,图灵诠释了如何通过阅读磁带上的分步说明来使用电脑去完成多个任务。他写道,电脑“实际上能够作为其他机器的模型”。这就意味着没必要在完成每项任务时使用不同的机器。图灵指出:“我们无须再为不同的任务制造不同的机器,只需对通用机进行‘编程’即可完成这些任务。”
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图灵猜测,其中一项任务就是模仿人工智能。他在《智能机器》这篇文章中将在机器中复制人工智能称为“一项特殊的挑战”,因为当时的计算机还存在一定的局限性。他认为“人脑的存储容量大约为100亿二进制数字,但其中大部分存储容量被用于记忆视觉印象,或以其他方式浪费掉了。人们有理由希望通过数百万字节的计算机内存而在人工智能方面取得实际的进展”。
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人工智能的另一位创始人为克劳德·香农,也就是今天的“信息理论”之父。香农出生于1916年,是三位创始人中最年轻的一位,他为计算领域做出的最大贡献是提出了晶体管的工作原理。晶体管是数十亿个微小的开关,电脑就是由这些开关组成的。算法就是指令序列,通过打开或关闭晶体管向电脑传达指令。香农认为,电脑在接到其他晶体管指令后打开或关闭特定的晶体管,通过这一方式进行基本的逻辑分析。他指出,如果在打开2号和3号晶体管的同时打开1号晶体管,那么这就是一个逻辑运算。如果在打开2号或3号其中一个晶体管时打开1号晶体管,这就构成第二个逻辑运算。如果在2号晶体管关闭的情况下打开1号晶体管,这就是第三个逻辑运算。就像简单的口语词汇一样,所有计算机算法都可以归为以下三种状态之一:与、或、否。香农将这些简单的状态合并成复杂的指令序列,并且建议执行复杂的逻辑推理链。
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人工智能:改变世界,重建未来 达特茅斯会议
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上述三人之中,只有香农继续探索并积极推动人工智能正式成为一个学科。遗憾的是,图灵和冯·诺依曼分别在41岁和53岁时英年早逝,但他们的理念和影响却延续至今。艾伦·图灵是同性恋,在那个时代的英国,同性恋是违法的。尽管图灵的密码破译工作对英国战胜纳粹德国起到了至关重要的作用,但功不抵过,1952年他被指控严重猥亵。作为惩罚,图灵必须在坐牢或化学阉割中做出选择,而他选择了后者。两年后,图灵吞下涂有氰化物的苹果自杀。2013年,他的罪行得到英国皇家的赦免,并且有人提议制定“图灵法”,以赦免那些在历史上被指控犯有猥亵罪的同性恋。
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