? 圖靈是偉大的科學(xué)家和數(shù)學(xué)家，被稱之為計(jì)算機(jī)之父和人工智能之父。
? ? 今天是6.23是圖靈誕生的107年讓我們走進(jìn)他的世界，了解科學(xué)人物，從人物歷史的角度看我們的未來(lái)人工智能的發(fā)展。
? ? 圖靈的一生都在追求理性和事實(shí)，這在科學(xué)上給他帶來(lái)了巨大成就，卻在個(gè)人生活上注定了悲劇性的命運(yùn)。所謂成也蕭何敗也蕭何。
? ? 圖靈的成敗。他為什么能成為人們口中的“計(jì)算機(jī)科學(xué)之父”，以及他為什么最后會(huì)悲慘地以自殺收?qǐng)?，我覺(jué)得這背后的原因都是一個(gè)，就是圖靈一直在追求理性和事實(shí)。為什么這么說(shuō)呢？我們先來(lái)看看圖靈的“成”。
圖靈從一開始就很善于把自己的學(xué)術(shù)興趣和社會(huì)需求結(jié)合起來(lái)。1937年，隨著歐洲戰(zhàn)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)日益加劇，圖靈已經(jīng)開始研究密碼學(xué)。在電影《模仿游戲》里，圖靈的故事主線就是從他1939年9月加入政府的密碼學(xué)校開始的。
二戰(zhàn)爆發(fā)前夕，密碼技術(shù)有了一個(gè)新的突破。原來(lái)都是需要相關(guān)的工作人員來(lái)做加密和解密工作的，但是在二戰(zhàn)之前，這個(gè)工作已經(jīng)可以交給機(jī)器來(lái)做了。當(dāng)時(shí)納粹德國(guó)已經(jīng)采用了這樣的機(jī)器，稱為“謎機(jī)”，顧名思義，就是既能出謎題又能解謎題的機(jī)器。它的另一個(gè)名字你可能更熟悉一點(diǎn)，就是恩尼格瑪（Enigma）密碼機(jī)。
它的工作原理很簡(jiǎn)單，它就是一個(gè)周期超大的字母替換機(jī)。加密的時(shí)候就把有意義的句子替換為一堆看似雜亂的字母，解密的時(shí)候就反過(guò)來(lái)，把雜亂的字母順序還原回原來(lái)有意義的句子。因?yàn)檫@是機(jī)器來(lái)做的，它更不容易出錯(cuò)，用的替換規(guī)則也更復(fù)雜，所以也就更不容易被敵人破譯。
圖靈認(rèn)識(shí)到，要破譯謎機(jī)的密碼，靠人腦是不行的，機(jī)器的問(wèn)題還得用機(jī)器來(lái)解決。那怎么解決呢？密碼學(xué)是在數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。給信息加密，說(shuō)白了就是按照某種復(fù)雜規(guī)則做的運(yùn)算。納粹德國(guó)的謎機(jī)既然能夠讓這運(yùn)算變成一個(gè)機(jī)械的過(guò)程，完全不需要人的干預(yù)。那么能不能反過(guò)來(lái)，用類似的機(jī)械過(guò)程把謎機(jī)的規(guī)律反推出來(lái)呢？只要能做到這一點(diǎn)，那么不管謎機(jī)給出的謎題多么復(fù)雜，也是萬(wàn)變不離其宗，破譯它只要兵來(lái)將擋水來(lái)土掩就行了。
圖靈以他的聰明才智，在密碼學(xué)校的同事合作之下，真的研制成功了專門破譯德國(guó)謎機(jī)的機(jī)器。原理很簡(jiǎn)單，就是“試錯(cuò)”，嘗試各種可能的方案，看哪一條行得通。只不過(guò)咱們平時(shí)都是人工試錯(cuò)，而圖靈呢，是設(shè)計(jì)了一種機(jī)械程序來(lái)試錯(cuò)。只要程序還沒(méi)找到完整還原字母順序的方案，這個(gè)程序就會(huì)一直運(yùn)行下去，直到找到一個(gè)可能的答案才會(huì)停下來(lái)。
? ? 為什么圖靈被人們稱為“計(jì)算機(jī)科學(xué)之父”呢？他是怎么提出“計(jì)算機(jī)”這個(gè)概念的？其實(shí)，這個(gè)提出過(guò)程有著非常深厚的時(shí)代背景。貼在圖靈身上、叫“計(jì)算機(jī)”的那個(gè)標(biāo)簽光芒太盛，總讓人忘了他本質(zhì)上其實(shí)是位數(shù)學(xué)家。圖靈當(dāng)初的這個(gè)設(shè)想，就是為了解決數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的危機(jī)。
數(shù)學(xué)通常被當(dāng)作最精確的學(xué)問(wèn)，但你可能不知道，“數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)”一直是讓數(shù)學(xué)家非常不放心的問(wèn)題。我們究竟有什么根據(jù)，相信那些數(shù)學(xué)命題是真的，還能證明它們呢？這個(gè)問(wèn)題麻煩的是，數(shù)學(xué)的那些數(shù)量關(guān)系太抽象了，它不像物理、化學(xué)等其他科學(xué)那樣，能借助經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)來(lái)回答。
在圖靈之前，當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)界的大牛希爾伯特想出了這樣一個(gè)辦法：我們可以把做數(shù)學(xué)題比擬為下象棋。數(shù)學(xué)中允許的證明步驟，就好比是象棋中允許的走法，而作為證明出發(fā)點(diǎn)的公理就好比是象棋開局時(shí)的擺法。按照這個(gè)思路，那數(shù)學(xué)知識(shí)就都是根據(jù)規(guī)則，按步驟演化出來(lái)的東西，就好比從開局開始，按規(guī)則走的每一步棋。我們現(xiàn)在知道，象棋的規(guī)則完全可以編成程序，讓機(jī)器一步一步地運(yùn)行，完全可以代替人下象棋。同樣地，希爾伯特也設(shè)想，未來(lái)也可以讓數(shù)學(xué)證明變成一個(gè)可以按程序運(yùn)行的機(jī)械過(guò)程，機(jī)器可以代替人來(lái)證明所有的數(shù)學(xué)定理。這樣也就化解了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的危機(jī)，它說(shuō)明數(shù)學(xué)沒(méi)什么神秘的，一臺(tái)按程序運(yùn)行的機(jī)器就能解釋一切。
這在數(shù)學(xué)里面，叫作數(shù)學(xué)知識(shí)的“機(jī)械可判定性”問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題問(wèn)的是，到底有沒(méi)有這樣的機(jī)械程序，能夠判斷和確定數(shù)學(xué)命題的真假呢？圖靈一開始想要回答的就是這個(gè)問(wèn)題。
有什么程序能用來(lái)證明數(shù)學(xué)知識(shí)呢？要理解這個(gè)問(wèn)題，咱們把機(jī)器放一邊，先來(lái)想一下，我們?nèi)祟愂窃趺醋鰯?shù)學(xué)題的。比如，如果讓你算39*57等于多少，你沒(méi)法一下子算出來(lái)，就得按部就班地算了：先列個(gè)式子，從個(gè)位開始按乘法口訣計(jì)算，記錄中間結(jié)果，還得逢十進(jìn)位。當(dāng)然，也不排除有的人是“超級(jí)大腦”，一下子就能算出來(lái)，中間不需要任何有意識(shí)的步驟。
看出來(lái)有什么規(guī)律了嗎？有兩點(diǎn)是很顯然的：第一，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，是不是需要程序來(lái)做數(shù)學(xué)，跟直覺(jué)能力成反比。直覺(jué)能力越強(qiáng)，就越不需要按部就班地計(jì)算步驟；直覺(jué)越弱，就越需要程序來(lái)保證結(jié)果的正確性。但是機(jī)器本身是沒(méi)有任何直覺(jué)能力的。要讓它來(lái)做數(shù)學(xué)，就得按直覺(jué)最弱的極端情況來(lái)處理，也就是任何簡(jiǎn)單的計(jì)算，都需要有詳細(xì)的程序來(lái)執(zhí)行。
那怎么設(shè)計(jì)這個(gè)程序呢？這就是第二條規(guī)律，如果你進(jìn)行計(jì)算，那這幾個(gè)步驟是不能少的：你得先把總的計(jì)算任務(wù)分解成若干個(gè)小步驟，比如列式子；然后你得按規(guī)則完成其中的每一個(gè)小步驟，比如按加法規(guī)則或乘法口訣來(lái)計(jì)算；而且你還得有一個(gè)記錄中間結(jié)果的載體。算39*57，你得找一張紙列式子，個(gè)位十位的結(jié)果要分別記下來(lái)；即使你心算不用紙，那你的記憶就是載體。
? 拋開計(jì)算機(jī)，圖靈思想的最直接體現(xiàn)，其實(shí)在于他的另一項(xiàng)成就：對(duì)人工智能的展望。這個(gè)話題特別能體現(xiàn)圖靈思想的當(dāng)代價(jià)值。按照?qǐng)D靈提出的概念，計(jì)算機(jī)一開始還不是智能的機(jī)器，它只是在執(zhí)行人類編寫好的程序，所以只能說(shuō)它是人類智能的實(shí)現(xiàn)工具。
但圖靈并不滿足于此。二十世紀(jì)五十年代初，他已經(jīng)開始設(shè)想，計(jì)算機(jī)可以進(jìn)一步演化，甚至可能取代程序員的工作，成為真正智能的機(jī)器。那這就要求機(jī)器可以模仿人類的學(xué)習(xí)活動(dòng)，不僅僅是按照編好的指令運(yùn)算，而且還能夠自主地演化出新的指令規(guī)則。
那在圖靈的設(shè)想里，這個(gè)機(jī)器最初是干什么的呢？答案是，下棋。圖靈或許不會(huì)想到，幾十年之后，在全世界掀起人工智能熱潮的標(biāo)志性事件，主角正是阿爾法狗這個(gè)會(huì)下圍棋的智能機(jī)器。
圖靈還當(dāng)時(shí)提出，機(jī)器必須要經(jīng)過(guò)和人類對(duì)弈的訓(xùn)練，才能學(xué)會(huì)如何下棋。所以人工智能的機(jī)器并不是和人類競(jìng)爭(zhēng)的對(duì)手，而是和人類共同進(jìn)步的伙伴。這個(gè)想法在當(dāng)時(shí)引起了巨大的爭(zhēng)議。如果我們回過(guò)頭去看五十年代初，計(jì)算機(jī)剛剛發(fā)明時(shí)的很多爭(zhēng)論，會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在人們熱議的大多數(shù)話題，像人工智能會(huì)不會(huì)實(shí)現(xiàn)啊，會(huì)不會(huì)取代人類、甚至奴役人類啊，類似的爭(zhēng)論其實(shí)當(dāng)年都已經(jīng)有了，而且討論得也很深入。
不知道你有沒(méi)有想過(guò)，到底為什么這些話題會(huì)引起人們的熱烈討論呢？我想從研究哲學(xué)的角度，跟你分享一下我的想法。在我看來(lái)，這些話題，涉及“如何理解人類自身”的哲學(xué)問(wèn)題。
在捍衛(wèi)傳統(tǒng)價(jià)值的保守人士看來(lái)，人類是唯一可以有智能的生物，這是人類價(jià)值和尊嚴(yán)的底線。如果承認(rèn)人造的機(jī)器也有智能，這會(huì)被他們看作是對(duì)人類尊嚴(yán)的粗暴否定。然而，圖靈完全支持機(jī)器可以有智能，而反對(duì)把智能僅僅歸于設(shè)計(jì)機(jī)器的人。
他曾經(jīng)還專門寫過(guò)一篇文章，提出了用來(lái)衡量人工智能的“智能”標(biāo)準(zhǔn)：比如說(shuō)，如果人們?cè)诤蜋C(jī)器下棋的過(guò)程中，感受到的是在和另一個(gè)智慧生物斗智斗勇，而不是任何機(jī)械性的回應(yīng)，那我們就沒(méi)有理由反對(duì)“機(jī)器本身有智能”這個(gè)判斷。這就是著名的“圖靈測(cè)試”，它主張只要機(jī)器的行為模式與人類行為不可分辨，我們就應(yīng)該承認(rèn)機(jī)器達(dá)到了人工智能的標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)說(shuō)目前，有相當(dāng)一部分的人工智能成果，已經(jīng)通過(guò)了圖靈測(cè)試。但遺憾的是，還沒(méi)有任何一款產(chǎn)品達(dá)到了圖靈所設(shè)想的人工智能。這是為什么呢？因?yàn)閳D靈當(dāng)年所想要實(shí)現(xiàn)的，是所謂“通用的”人工智能，也就是像很多科幻電影里描述的那樣，智能機(jī)器人真的像人那樣思考和行事，人類能做的下棋、開車和談戀愛(ài)，一個(gè)智能機(jī)器也都能完成，并且我們還沒(méi)法分辨它的行為和人類行為有什么區(qū)別。
而我們今天實(shí)現(xiàn)的人工智能全都是“專門化的”，也就是說(shuō)可以讓不同的智能機(jī)器來(lái)分別做不同類型的事情。讓阿爾法狗下棋，讓訊飛識(shí)別語(yǔ)音，再讓別的什么來(lái)自動(dòng)駕駛，等等。我們還沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)通用的人工智能。
按照?qǐng)D靈當(dāng)年的想法，人類的各種智能活動(dòng)從本質(zhì)上說(shuō)都是有規(guī)則可循的，只要展開嚴(yán)格細(xì)致的理性分析，最后總能發(fā)現(xiàn)一些解決問(wèn)題的通用法則。那么再利用這些法則來(lái)編寫程序，通用智能機(jī)器就完全有可能實(shí)現(xiàn)了。在圖靈去世之后，很多科學(xué)家想延續(xù)這種探索，卻始終沒(méi)有進(jìn)展。歸根到底，可能是圖靈對(duì)人類智能的理性特征估計(jì)過(guò)高了。很多時(shí)候我們做事情沒(méi)那么理性，也并不真正理解其中的規(guī)則，只是按照以往的經(jīng)驗(yàn)就做成了。
八十年代以后，科學(xué)家們按照這個(gè)和圖靈完全相反的想法，嘗試展開了在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的機(jī)器學(xué)習(xí)，這才取得了人工智能在當(dāng)代的大發(fā)展。但這個(gè)發(fā)展的代價(jià)就是，我們只能做專門的，而不可能實(shí)現(xiàn)通用的人工智能。因?yàn)闄C(jī)器學(xué)習(xí)需要相關(guān)領(lǐng)域的大量數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練，那么訓(xùn)練出來(lái)的智能機(jī)器也就只處理這個(gè)領(lǐng)域的問(wèn)題，而不能像圖靈當(dāng)年設(shè)想的那樣，在不同類型的活動(dòng)中都能展現(xiàn)類似人類智能的品質(zhì)。
? 縱觀人類歷史，天才的大腦往往意味著個(gè)性鮮明的生命個(gè)體，而這就常常意味著，他和他所處的時(shí)代、社會(huì)環(huán)境之間有難以兼容甚至爆發(fā)沖突，最后通常以個(gè)體生命的悲劇告終。在這個(gè)意義上，圖靈并不是唯一的例子?？茖W(xué)史上的布魯諾、伽利略，都有著類似的經(jīng)歷。但圖靈的確是離我們的時(shí)代非常近的例子。
? ? 1954年6月7日夜里，人類歷史上一顆偉大的大腦停止了思考。第二天一早，他被人發(fā)現(xiàn)躺在床上，口吐白沫，旁邊有一個(gè)果醬罐子，里面裝滿了劇毒的氰化物，還有一個(gè)咬過(guò)一口的蘋果。驗(yàn)尸官斷定，死者就是用蘋果蘸著氰化物吃下去自殺的。這就是著名數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)和人工智能科學(xué)的奠基人——艾倫·圖靈生命終結(jié)時(shí)的場(chǎng)景。
