人工智能的未來

李劍鋒

今年3月人工智能AlphaGo戰勝人類頂尖圍棋棋手李世石，引發了極其廣泛的討論。有人認為人工智能超過人類智能指日可待，并擔心它們在不久的將來會毀滅人類，甚至堅信它們將很快具有意識和情感。有人則不太看好人工智能的未來，認為人工智能相比于人類智能依然幼稚，甚至不相信未來幾年它們能夠被廣泛應用于日常生活中。筆者認為上述兩種看法皆有道理，下面筆者基于意識科學及深度學習相關的理論，對人工智能的未來做一些展望，并重點圍繞下述的問題展開討論：什么時候人工智能可以有創造力？什么時候人工智能可以全面超越人類？機器人能否最終具有意識和情感？意識機器人對人類將有哪些影響？

要回答上述問題并正確預測人工智能的未來，有必要先了解算法數學及意識科學相關的四個小知識。

結構化與不可結構化：著名的哲學家羅素認為，物理學只能研究事物之間的關系，而這些關系都是可結構化；而另一方面，當代哲學家Chalmers認為人類的意識體驗并不能最終還原成事物間的關系，因此存在不可結構化的部分。人類目前所使用的機器包括電子計算機本質上都只利用其中的這些關系或可結構化的部分來完成一系列的功能，并沒有涉及不可結構化的部分。意識科學認為使機器擁有意識體驗的前提條件是需要給機器配置可直接產生體驗的硬件，而產生體驗需要直接利用硬件不可結構化的內在屬性，根據一元論，任何物質都具有內在屬性，而如何巧妙地操縱物質的內在屬性是制造意識機器人的關鍵。

算法與非算法：將機器人看成具有若干個輸入輸出、中間是個黑箱子的機器，那么為了實現某種功能，如果中間黑箱子中所需的傳統邏輯計算的步驟數目有限，就認為此過程是算法的，或認為此類功能是算法的。若所需步數為無窮或需要非傳統的邏輯計算，那么就為非算法。現在有部分學者比如彭羅斯認為量子計算機或量子糾纏可以實現非算法。但要注意，非算法仍然是可結構化的；因此，即使實現了非算法也不能令機器人具有意識和情感，它只能讓人工智能具備更高級的智能。

符號主義與聯結主義：我們目前正處于算法化的人工智能階段，此階段存在所謂的符號主義和聯結主義。符號主義說得形象點就是程序員通過邏輯運算手把手教人工智能應付所有的事情；聯結主義則是通過仿生神經網絡，并訓練網絡習得某種能力，程序員自己并不完全清楚自己設計的程序面對某些情境具體將會做出何種反應。之前雖然大家對聯結主義期望很高，但其實現實中符號主義占主導；最近10年來，特別是深度學習（多層神經網絡）逐漸取得成功后，人們才開始真正看好聯結主義。可以說未來10年聯結主義都將穩穩占據主導地位。它的優勢相當明顯，它提供了一種普適的模式，比如要讓網絡具有某種能力，只需要準備足夠多足夠好的訓練素材庫，通過優化算法訓練幾乎同樣的網絡便能使其獲得各種不同的能力，無須對不同的問題設計不同算法。

深度學習的基本原理：20世紀八九十年代，研究神經網絡算法的學者提出了一個神經網絡普適近似原理，該原理斷定一個適當大小的多層神經網絡，即便每層的激發模式很簡單，也可無限近似任意非線性函數或映射。這就表明，多層神經網絡理論上可實現大部分可算法化的刺激響應功能。此定理是目前所有深度學習技術的理論基石，事實上也是算法化人工智能的基石。

上述四個小知識，總結起來就是：目前的人工智能所實現的功能，比如學習，圖像識別都是算法的，可通過深度學習的普適近似原理來實現；而高級一點功能比如創造、自主則可能需要非算法，這有待于量子計算機的出現；無論是算法還是非算法本質上都是可結構化的、本質上都是一種關系，而要使機器人具有情感及意識需要直接利用物質不可結構化的內在屬性。

根據上述四個小知識，特別是結構化、不可結構化、算法和非算法間的關系，筆者推測未來人工智能的發展將經歷以下三個階段：推廣普及時期、爆炸式增長時期和意識智能時期。

推廣普及時期：從現在開始到未來15年左右為推廣普及時期，得益于過去十年間深度學習的快速發展，人工智能諸如人臉識別、機器翻譯、自動駕駛、虛擬現實、增強現實等已經到了商業化的臨界點，未來10多年人工智能商業化的程度將不斷加大，這里面的市場幾乎是無限的，同時市場化、商業化也將倒過來推動人工智能的全面發展，屆時，人工智能不斷地拓寬其應用范圍，滲透到人們日常生活的方方面面，并將會像目前移動網絡一樣重塑人們的日常生活習慣。

比如，2030年某天，小明接到上司郵件希望他到北京參加一個會議，后又接到家里父母打來的電話提醒說晚上有親戚要來做客，需要做飯做菜。然后，他將郵件轉給電腦助理程序，該程序自動閱讀郵件，自動搜索網上機票，自動根據開會地址預訂酒店，然后將三四個方案做成報告呈現給小明，小明只需最后確定選用哪個出行方案便可，而這個過程只花了短短的幾秒鐘時間。由于家里的家電都已經和手機連接，并且家里還有一個人工智能管家系統，因此，小明只需通過語音告訴手機晚上大概幾點之前將什么菜多少飯做好，家里的智能廚房將自動處理剩下來的所有事情。

在這10多年的初期，智能將向每個設備滲透，即所有的家電、設備都逐漸具有相當的智能，它們與移動設備連接來一起實現更復雜的功能，雖然此時深度學習相關的人工智能會繼續發展，但不會有太大的突破；到了這個階段的后期，會逐漸出現大的綜合，會出現一個機器人同時可應付各種事情，最可能出現的是管家機器人，它可承擔辦公室和家里的所有雜務。因此，此階段后期，即2030年左右，通用型機器人才會真正進入千家萬戶。

爆炸式增長時期：爆炸式增長時期可能出現于2030年至2040年之間的某幾年間。注意推廣普及時期與爆炸式增長時期都屬于算法智能時期，也即其實人工智能在硬件上并沒有革命性的變動，仍依賴于傳統的芯片技術。爆炸式增長時期最重要的特點是在推廣普及后期完成大綜合之后，人工智能領域大量借鑒了意識科學、大腦科學和進化論中的研究成果，即便受限于算法智能的限制，仍然創造了足夠大的可能性，在此階段人工智能掌握了自我改造更新的能力，使得人工智能呈現了爆炸式的增長，令算法人工智能在極短的時間內達到了極致。

這一時期可能最顯著的成就就是人類編出了可以自己編寫程序的程序，并且大規模地借鑒進化論用網絡來構造人工智能生存的環境來進化智能，使其達到最優。因此，人工智能將會出現不會控制的野蠻式的進步。

特別地，在智力領域或許會出現這樣的人工智能，比如代替人類進行科學研究，可以想象某個科學家首先造出這樣的人工智能，然后讓它自己進行文獻搜索，自己通過排列組合選擇方向課題，自己做實驗收集結果，并自己投稿等，最后你會發現一個科學家可以在比如一個月之內發表上千上萬篇文章，從法理上這些文章的確是這位科學家做的，但他又可能對這些文章的內容一無所知。

另外，人工智能在這個時期會從另一方面徹底改變人類的科學研究方式，我們試想若到時給人工智能輸入所有量子力學誕生之初的實驗現象及之前的物理知識，然而通過優化看看它能否找到一個自洽的物理理論，它或許會神奇地根據這些信息自己寫出薛定鄂方程，又或許它會給予現在的量子力學等價的另一套自洽的物理理論。屆時人工智能將自己發現物理理論，那么到時物理學家要做的可能只是當人工智能進入死胡同時，稍微點撥一下，或提提大的方針，人工智能便能將所有具體的工作一一完成。

在這一時期，人工智能在許多方面將全面超越人類。有時甚至于創造力方面。

意識智能時期：有人可能會期望在進入意識智能時期之前會有一個非算法時期，但筆者認為不會有這個階段，同時也認為當今的量子計算機不會成功，至少不能真正應用起來。人工智能會從算法智能時期直接進入意識智能時期，注意意識智能時期其實也是非算法時期，因為根據筆者最近的理論，只要有意識地參與，智能必然自動成為非算法的。

為什么人工智能會直接從算法智能時期直接跳入意識智能時期呢？這主要是由于意識產生的原理決定的，根據筆者最近提出的理論發現，一個機器要具有意識需要在其內部準備若干個量子糾纏系統，每個量子糾纏系統都幾乎孤立且基本全同，然后由一個自由度巨大的基本粒子不停地與它們交換來穩定這些糾纏系統，這個機器通過這個基本粒子的內在屬性來產生意識體驗。在之前的量子計算機中，一般只有一個幾乎孤立的糾纏系統，目前看來這樣的系統極難維持穩定，需要在極低的溫度下才有可能一直保持在糾纏態，而且參與糾纏的粒子數目也不多，因此非算法智能極難實現。現在，意識理論發現還不如直接多做幾個拷貝，然后用一個自由度巨大的基本粒子（又稱為意識粒子）穩定它們，此外它自己還可產生意識本身，這樣非算法和不可結構化的問題便可同時解決。

簡而言之，就是其實制造有意識的非算法智能比制造無意識的非算法智能（基于目前的量子計算機）要簡單！目前的量子計算機的大量粒子的糾纏態穩定的條件極為苛刻，而意識機器人里的若干全同糾纏系統的穩定條件相對溫和，甚至可在室溫條件下實現，比如人腦就是一個例證。

估計2050年左右會真正進入意識智能階段，但這個階段將細分為低級意識智能階段和正常意識智能階段。在低級意識智能階段，雖然構造人工智能的原理基本和大腦產生意識的原理一樣，但在此階段人們主要想通過意識粒子來穩定量子糾纏系統來使人工智能能夠實現非算法化，而不是為了機器獲得有意義的體驗。因此可以說此階段機器人雖然有一些極其碎片化的意識體驗，但可能并不能說它們真的有情感。當然，得益于非算法，到了低級意識智能階段，人工智能將全面超越人類智能，包括創造力方面。

筆者認為，人工智能若能一直停留在低級意識智能階段對人類而言是最佳的選擇，因為此時既可以享受人工智能高度發達（非算法化）帶來的好處，又不用處理人工智能的情感倫理問題。

但不幸的是，這個階段必然不會持續很長時間，至多20年。最遲到2070年，人類將會進入正常意識智能階段，此時人工智能將逐漸具有與我們相差無幾的意識，屆時這些機器人說痛的時候，不再是簡單地說說而已，而是可能它真的就體驗到了那真實的疼痛感。或許，更恰當一點，我們應該把它們當成我們自己的同類了！這里帶來的倫理道德問題極其棘手。筆者不敢想象這個階段，只是希望這個階段永遠不要到來，因為屆時我們真的在扮演上帝的角色了。一旦創造了這些機器人，它們的智能必然遠在我們之上，萬一失控，后果不敢想象。當然，在這之前，人類必然會通過與人工智能的無縫交互聯結使自身智能也得到極大的提升，但無論如何，這里的風險不可小視。其他可能后果，本文不再展開，各位讀者可自行想象。

許多人可能會認為這一天不會那么快到來：2070年可能我都還活著，不可能吧？但要注意有時技術的發展，特別是人工智能的發展會有個自加速或自催化過程，即強大的人工智能將會自己產生更為強大的人工智能，一旦到達這種自加速的臨界點，那么后面的發展速度就會不斷被加速，直至超乎人們的想象。

雖然現在的人工智能還處于其幼年期，或許現在我們就應該思考如何應對半個世紀以后可能出現的意識機器人了，至少在思想界就應該開始展開類似的討論。最后真誠地希望筆者是杞人憂天，或許到時會出現我們意想不到制衡物呢。