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重构智库:生物智力进化新阶段期待“超级大脑”跨越“期望效应”门槛

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发表于 2015-1-27 09:10:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
重构智库:生物智力进化新阶段期待“超级大脑”跨越“期望效应”门槛
王红旗(重构智库、生物智能学、人造地形气候学创建人,山海经文化产业策划人)
毋庸置疑,生命起源和生物进化是宇宙最奇妙的现象之一。根据生物智力进化论,生物与生物智力(生命与生命智力)同时起源、同步进化,所有的生物都拥有不同形式、不同结构、不同层次的生物智力,生物进化的实质是生物智力的进化。奇妙的是,生物进化历程表明,一种生物智力系统可以设计制造另一种生物智力系统,简单的生物智力系统可以设计制造复杂的生物智力系统(利用的是群体集合智力优势),初级生物智力系统可以设计制造高级生物智力系统,详尽描述可参阅《生命智力简史:生命智力学暨智因进化论》(王红旗,Academic Press Corporation,2012年)等专著。事实上,目前生物智力进化正进入一个全新的发展阶段,其标志之一就是人类大脑正在设计制造“超级大脑”(简称“超脑”)并有望成功,关键在于“超级大脑”能否跨越成为自主生命体的“期望效应”门槛。
人类大脑能否制造出具有自主意识的超级大脑?这个问题由来已久,相关论述论著越来越多;而且试图制造超级大脑的实验也在紧锣密鼓的进行中,为此美国政府和欧洲联盟都制定了雄心勃勃的“人类大脑计划”。为了方便广大读者了解相关情况,笔者愿意介绍并评论一篇刚刚发表的综述文章《人类能制造出“超级大脑”吗》(黄铁军,中华读书报2015年1月7日第5版“瞭望”)。
一、        认识“意识”。
问题不仅仅是“意识是大脑的哪一部分产生的”,也不仅仅是“意识是神经系统以什么样的方式产生的”,而是“意识是如何产生的”。
重构评论:人类大脑意识活动的实施者是大脑思维生命智力系统,其前身是神经元细胞生命智力系统(动物智力系统)、细胞膜网络生命智力系统(多细胞生物智力系统)、细胞膜和核酸生命智力系统(单细胞生物智力系统);事实上,神经元细胞的突触乃是细胞膜功能结构的特化,而突触网络则是细胞膜信息网络(包括中医理论所说的经络)的移植与发展。意识的本质和基础就是生命智力,生命智力乃是一种能够使用间接信息(间接手段)达成期望效应的能力,例如生命体先是利用基因编码合成蛋白质,然后再由蛋白质去实现生命活动的期望效应(生存、繁衍、进化)。
二、“复制大脑”。
人脑是迄今已知的宇宙间最为复杂的结构:拥有约1千亿个神经元(按计算机计量单位为100G个,下同),每个神经元通过数千甚至上万个神经突触和其他神经元相连接,总突触超过一百万亿(100T)。这些数字虽然庞大,也还是有限的。如果能够在分子层次完整复制一个大脑,供应能量并进行刺激,没有理由断定这个生物意义上的“分子大脑”不能产生意识。如果在神经元和神经回路层次复制大脑,所有人造神经元和突触的功能都逼近生物大脑,所有突触连接和神经回路都和大脑相同,这样的电子意义上的“复制大脑”能够产生意识吗?应该说成功的机会不小。
重构评论:所谓“在神经元和神经回路层次复制大脑”,可以视为仿生学领域的一项新技术尝试。由于许多仿生学技术都取得了成功,因此有理由期待“复制大脑”的仿生学技术也能够成功。这里的关键在于,“复制大脑”实质是在“复制或创造一种生命智力系统”,而生命智力系统至少存在着三大要素:第一个要素是实施者,第二个要素是能够使用间接信息,第三个要素是能够实现实施者的期望效应。有必要指出的是,“复制或创造一种生命智力系统”的前两个要素比较容易实现,真正的困难是如何让“复制大脑”去实现其自身的期望效应。这是因为,人类大脑的期望效应(自主意识)乃是生命进化过程中长期积累发展形成的,是从单细胞生物的期望效应逐渐进化出来的。对比之下,由那些没有期望效应的电子元器件构建起来的“复制大脑”欲“一步登天”成为超越人脑的“超级大脑”,显然缺少扎实的基础。尽管一般来说,初级生命智力系统的“硬件”、“软件”与环境资源紧密联系在一起,高级生命智力系统的“硬件”、“软件”与环境资源则可以存在着适度的分离
三、“图灵测试”。
英国数学家阿兰•图灵1936年构思的“图灵机”奠定了计算机的逻辑基础,1950年图灵发表在《心智》上的文章《计算机与智能》使获得“人工智能之父”的美誉。在这篇文章中,他提出“机器能思考吗”的问题,并给出了检验机器智能水平的“图灵测试”:将计算机和人分别关闭在不同房间,通过电传方式进行问答,人工提问者分辨不出哪个是计算机,则认为计算机通过了智能测试。1997年“深蓝”超级计算机战胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。2011年“沃深”自然语言问答系统在美国著名的电视智力竞赛节目“危险边缘”取胜。2014年“尤金•古斯特曼”计算机软件在图灵测试中,让人们相信它是一个13岁的少年。然而,绝大多数人并不同意上述计算机真正具有了自主意识层次的智能。
重构评论:“图灵测试”需要改进和提升:被测试计算机分别向另一台同等层次级别的计算机和人提问,如果它能够分辨出哪个是计算机、哪个是人,那么它就接近具有了自主判断层次的智能。至于它是否拥有自主意识(对于人类来说“我”乃是生命智力系统的自觉),还需要进行更多的检验,这里涉及到它究竟能够提出什么样的问题,特别是那些具有突发奇想(灵感)的问题。
四、“深度学习”。
人类智能和意识是由大脑神经网络产生的,因此制造人工神经网络来产生智能就成为了更为自然的选择•••2006年辛顿《科学》发表论文提出深度信念网络,开启了被称为“深度学习”的神经网络的新浪潮,其基本思想是不借助人为影响,让大规模多层神经网络自动发现隐藏在海量数据背后的内隐结构•••2014年初百度宣布实施“百度大脑”计划,用一年多的时间建成连接规模达到100G的深度网络•••深度学习的确比传统人工智能更接近生物智能,但运行中的大脑是一种脉冲神经网络,没有证据表明大脑采用了深度学习所使用的误差调整和传播算法。或许,大脑的深度学习更可能是发生在亿万年的进化过程中,适者生存的试错过程和深度学习的误差调整存在一定的相似性•••因此出生后的大脑并不需要像深度学习那样再进行大规模训练,就能从少量样本中快速取得知识。
重构评论:当年我在思索“为什么一种物质能够认识另一种物质”问题时,有幸买到Р•K•巴兰金(前苏联科普作家)撰写的《时间•地球•大脑》一书(北京:科学出版社1983年),这本书我读了许多遍,巴兰金的真知灼见、关于头部形成的探索,对我在2004年正式创建生命智力学暨智因进化论多有裨益,并已于2012年出版《生命智力简史——生命智力学暨智因进化论》《生命智力学——打开生命迷宫的最后一道门》等专著。“头部形成”阐释了人类大脑积累生物进化成果(巴兰金认为还应该追溯到地球的地质信息积累)的过程,而这正是计算机模拟大脑所需要借鉴的。
五、神经形态芯片。
1945年冯•诺依曼领导的设计小组试制成功指令存储式计算机,三年后他进一步提出了以简单神经元构成的再生自动机网络结构,并比较了人脑结构与存储程序式计算机的根本区别•••2014年IBM在《科学》发表文章,宣布研制成功TrueNorth神经形态芯片,在4.3平方厘米的芯片内,实现了100万个神经元和2.56亿个“突触”,芯片按照类似生物大脑的脉冲神经网络运行,能耗不到70毫瓦,单位面积能耗是普通处理器的万分之一。
重构评论:在许多神话传说故事中,神制造的“准生命体”,需要神对其“吹一口气”,把“灵魂”送进“准生命体”之内,“准生命体”获得“灵气”后才能够变成真正意义上的生命体。对于包括“神经形态芯片”在内的各种各样的人造智能机器来说,最难迈过的门槛就是如何对其“吹一口仙气”?
六、忆阻器。
美国加州大学伯克利分校华裔科学家蔡少棠1971年提出“忆阻器”概念,其基础是“电阻随着电流方向和电流量而改变”的物理现象。2014年伊始,蔡少棠发表论文《大脑是由忆阻器构成的》:忆阻器具有的可塑性(通电可学习)和记忆能力(断电可记忆),与神经突触的响应特性高度相似,而且尺寸极小、功耗极低,因此是人工模拟神经突触的理想器件。目前IBM公司的一项目标是,每平方厘米100万个神经元和100亿个突触(采用忆阻器),用一万颗神经形态芯片制造出电子大脑,规模与人脑相当。
重构评论:根据生物智力学,生物进化的实质是生物智力设计制造出新的生存技术(包括新材料新工艺等)和新的生活方式。据此可知,用忆阻器模拟神经突触,正是在设计制造一种新的生存技术。
七、机器能否超越人类。
机器能否超越人类?很多哲学家持否定态度•••近年来,最惹人注目的是雷蒙德•库兹韦尔的“奇点”理论,他在摩尔定律的基础上推演出电脑超越人脑的“库兹韦尔曲线”,预测到2027年,一千美元可以买到超越一个人(脑力)的大脑;到2050年,一千美元可以买到超过全部人类大脑的计算机。在奇点到来之际,机器将能自我完善,超越人类,从而开启一个新的时代。对于这些预测,追捧者有之,抨击者有之,更多的是不以为然•••技术按指数速度持续增长,因此“机器能否超越人类”这个问题的答案,主要取决于技术。按照各种预测,只需十年左右就能见分晓。
重构评论:不少学者都持有类似的观点,例如美国学者雨果•德•加里斯(参阅清华大学出版社2007年《智能简史——谁会替代人类成为主导物种》一书,翻译胡静,责任编辑张立红)。加里斯教授被誉为“人工大脑之父”,他在20世纪80年代后期,开始利用一种“基因算法”的软件形式来设计制造电子版的神经网络,并开创了“可进化硬件”的研究领域,推动了人工大脑的研制工作。我在2009年撰写并公开发表在互联网上《从智因进化论的角度评<智能简史>》一文,在该文中我归纳出相关的八类问题,限于篇幅这里仅仅讨论第一类问题如下:《智能简史》中文版(下同)第50页称:“人工智能机器将会拥有超越人类智慧很多数量级的能力,不只是聪明十倍、一千倍,或者一百万倍,而是几万亿倍、几百万亿倍、几亿亿倍、几亿亿亿倍。”加里斯得出上述观点的主要依据是摩尔定律,20世纪60年代中期,英特尔公司创始人之一的戈登•摩尔注意到,集成电路的运算速度和密度(即密集到一个硅芯片表面上的晶体管数目),每一年左右翻一番。这个规律在40年来基本成为事实。
对此,笔者的问题之一是,摩尔定律会有其适用范围,集成电路的运算速度和密度也会有一个难以逾越的“增长的极限”。问题之二是,即使集成电路的运算速度能够在今后数十年里继续有效,并不等于人工智能机器获得信息、输出信息、等待回馈信息的速度也会按摩尔定律每年翻一番的速度增长。问题之三是,评判智慧的高低,是否能够仅仅依靠“运算速度”这个单一的参数?事实上,智能的高低除了记忆力和运算速度之外,还涉及到获得信息和输出信息、操纵实际事务的能力,以及对信息重要性的判断力、解决问题的创造力等诸多相关的因素。在这种情况下,加里斯根据摩尔定律得出“人工智能机器将会拥有超越人类智慧很多数量级的能力”的结论,是令人怀疑的。他据此得出的“人工智能机器将在50年后毁灭人类”的判断也是令人怀疑的。
八、“超级大脑”时代。
生物大脑、人类大脑、现在的计算机、未来的超级大脑,说到底都是处理信息的智能体。从这个意义上讲,人脑是智能进化史的重要一环,“超级大脑”也是,只是信息处理能力有所差异。
重构评论:“现在的计算机”还不能称之为“处理信息的智能体”,充其量它们只能算是“处理信息的仿智能体”,因为它们并没有属于自己的“期望效应”。从这个角度来说,如果超级大脑仍然没有属于自己的“期望效应”,那么它们也就仍然属于“处理信息的仿智能体”范畴。尽管如此,人脑正在设计制造过程中的超级大脑,却可以视为“智能进化史”的重要一环。
我们相信超级大脑时代不久将会来临,主要基于复制人脑、机器学习、性能超越、进化永生这四个层次的技术理由。所谓“进化永生”是指,人类存在寿命限制,超级大脑却可以无眠甚至“永生”,能够持续进化,超级大脑之间也可以通过高速信息交换进行协作(也可以说整体上是一颗“超超级大脑”),并设计出比自己更先进的新一代超级大脑。
重构评论:这里需要注意的是,人的个体寿命不到一百年,但是人类的寿命却已长达上百万年(以火的使用为人类起源标志点,因为这意味着人类的生命智力水平取得超越其他所有生物的全新突破),而且个人的智慧是可以转移到其他人或后人的。与此同时,由众多人(目前已达70亿)组成的人类,拥有更高层次的生命智力巨系统,这种巨系统在计算机技术和互联网技术的支持下,正在形成一种被称之为“全球人脑网络”或“人类网脑”的智能巨系统。凡此种种,都是目前的超级大脑难以简单超越的。
1896年,天才发明家尼古拉•特斯拉说:“我认为任何一种对人类心灵的冲击都比不过一个发明家亲眼见证人造大脑变为现实。”•••人类可以及时抓住“超级大脑”带来的知识爆炸机会,积极把人类智能迁移到能效更高的光电平台上,让每个独具个性特色的(去除神秘意义的)“人类灵魂”在超级大脑中“永生”,汇入比人类进化更为恢宏的智能进化史。
重构评论:从宇宙的角度来看,智能进化史可以概括为三个阶段:第一个阶段是万有智力进化史,是物质层次的“智性进化”,亦即在四种自然基本力(引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力)主导下的物质结构复杂化进程。第二个阶段是生物智力进化史,是生物层次的智能进化,亦即在生命智力主导下的生命结构、生命功能的复杂化进程(包括人造生命的出现与发展,其实质是人类的大脑思维生命智力系统在设计制造新基因、新蛋白质、新细胞、新组织、新器官、新躯体和新生命体)。第三个阶段是非细胞智能体(智能机器、超级大脑)进化史,是超越细胞结构的人造结构物(它们也可以视为生命)的智能进化。
至于第三个阶段智能进化是否能够成功,何时能够成功,都不是短期内可见分晓的。这是因为,并不是所有的生物进化目标都能够取得成功,因此非细胞智能体的进化目标也不一定就能够取得成功,但是成功的希望仍然存在,而且非常值得期待人脑设计制造的“超级大脑”能够早日跨越“期望效应”的门槛。事实上,生物智力进化论有一项非常重要的推论——生命智力水平的提高很可能是无止境的——而这就意味着类似超级大脑的新生命有可能拥有远远超越目前人脑的智力水平。在这种情况下,如果人类的肉体之躯无法移居到遥远的其他星球,那么人脑设计制造的超脑却可以携带人类的愿望来到其他的星球。

ZY101-6400《生物智力进化新阶段:期待“超级大脑”跨越“期望效应”门槛》150118
本文收入《重构(王红旗)文集》之《智因2015进展》,
重构智库信箱jdtdshj@163.com



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