人工智能的未来阅读笔记

前言

严格意义上来说，目前计算机科学领域的神经网络发展和大脑的研究科学关系不是太大，你可以说最早期在哲学上有所启发，但后面计算机科学领域的神经网络学科更多是从数学从自己研究出发慢慢发展的。但就本书——杰夫·霍金斯于2004年出版的《人工智能的未来 》——来说，其目的也不是要在计算机科学领域加上一点数学花边，更多的是从哲学思考层面来启迪人们对人工智能的研究。人工智能是一个很宽广的研究领域，如果说现在的神经网络解决了某些问题，那么就这些问题之于人工智能研究领域来说，几乎可以用沧海一粟来形容。也因此读者在阅读本书的时候，也没必要去联想现在的神经网络学科，更多的是从人工智能关注的那些基本问题出发。

笔者认为就目前来说实现类人智能，或者说完全类似人的机器人是不可能的，这里面有一个很关键的分界点，那就是要求机器人能够创造，这种创造不是局限在形式或内容的创造，而是意义的创造。就图灵而言的仅仅从模仿层面来说的机器智能，由人给定机器以意义以目的以效用，然后机器能够设计或者选择多种不同的达到目的的解决方案，这样的机器智能在今后的一千年之内是可以实现的。

这种实现是否一定要参考人脑的构造或结构或工作原理我是持保留意见的，因为机器智能应该基于自身的特性来发展进化，其属于人的创造，上天在人的这种创造中给与人启迪，也因此人自我设限认为这种创造一定要遵照上天的原先那种创造也是没有道理的，用中国人的古话来说这叫盲从古师而不懂举一反三。也因此本书关于人脑的构造和工作原理的讨论权做参考，如果能够给与读者以一点灵感的火花，或者茶余饭后觉得有趣，如此足矣。

历史

弗朗西斯·克里克在科学美国人中发表了一篇重要的文章《有关大脑的思考》，此君就是DNA结构的发现人之一，他那个时候已经将其天才思考投入到了对大脑的研究之中。

克里克认为尽管一直以来积累了大量有关大脑的详尽知识，但是大脑的工作原理对于人们来说仍是一个难解的迷。 他说：最明显的是在概念上缺乏一个总的框架。

这一振聋发聩的声音唤醒了《人工智能的未来》一书的作者——杰夫·霍金斯心中长久以来的那个愿望，去研究大脑，制造一个智能机器。

人工智能的关键人物首先当然是阿兰·图灵，他提出的“通用计算”的概念，证明了尽管建构细节上有所不同，但从根本上讲所有的计算机都是等效的。

然后图灵就开始考虑如何建造智能机器，他感到电脑可以智能化。然后他提出了一个著名的图灵检验。也就是如果一台电脑可以诱使一个询问者相信他是一个人，那么就可以说这台机器就具有智能了。

关于这点杰夫·霍金斯提出了自己不同的见解，他认为图灵犯了和二十世纪上半叶占主导地位的心理学思潮——行为主义——的错误，他们都试图用行为来定义智能，确实行为是智能的一种表现，绝不是智能的本质或者对于智能的首要解释。¹

早期的人工智能热潮里面充斥着过度的自信，可以解一些数学证明题，可以虚构一个积木世界，可以下象棋，还有一些专家系统似乎可以解答一些问题。但是甚至是它们的创造者也认为它们不会像人一样思考。

1986年，杰夫·霍金斯开始全面学习有关智能和大脑功能理论的研究成果。与此同时，人工智能的第二个研究小高峰出现，代表就是神经网络。神经网络建造一个系统，不是编程计算机，而是模拟神经元的连接。这似乎是在一条正确的道路上，但是后来显示进展是令人失望的，弄出的一些仿真预测模型最后证明不用神经网络用一般的传统的编程方法也可以实现。这是因为他们的急功近利的思想，所有神经网络都建立在一些极为简单的模型上，相互少量连接的神经元排成三列。里面既没有 反馈 也没有 时间 概念。更重要的是新大脑皮层是一个统一的不断重复的层级结构，而任何神经网络都对这一结构缺乏认识。

真正认识人脑是开发智能机器的必由之路——杰夫·霍金斯

新大脑皮层

大脑，被一层薄薄的皮包覆着，这层皮就是新大脑皮层。杰夫·霍金斯相信智能就藏在新大脑皮层之中。杰夫·霍金斯认为所有的智能都产生于新大脑皮层，另外丘脑和海马也有一定的作用。

古脑与人的各种欲望情感有关，所以杰夫·霍金斯认为早期智能机器没有类似人的欲望和情感也是可能的。

正常人的小脑受到损害正常生活也没有太大问题，小脑和原始的时间观念有关，但新大脑皮层会根据事件流产生出新的时间观念。还有其他大脑的一部分器官比如原始的行动控制部分等很大一部分功能都被新大脑皮层取代了。

人类的大脑皮层如果完全展开大约相当于4张A4打印纸的大小。且不管面积大小，大脑皮层纵向还分为六层。有人估计大约有300亿个神经元。弗朗西斯·克里克在《惊人的假设》一书中说道：“我们的思想就是大脑细胞的产物，没有魔力，也没有特殊的浆汁。思想就是神经元和闪动的信息流构成的。”² 。

蒙卡斯尔的假说

1978年，弗龙·蒙卡斯尔发表了一篇论文《大脑功能的组织原则》，文章指出大脑皮层在外表上和结构上都惊人地相似，不论是主管视觉输入和主管触觉的大脑皮层区域、控制肌肉的区域、布洛卡语言区以及其他区域。实际上是完全一样的。他暗示说，这些区域虽然实际发挥的作用千差万别，但是他们完成功能的方法可能是完全相同的。

在蒙卡斯尔之前，就有解剖学家注意到了大脑皮层的惊人相似性，但是他们没有深究其中的含义。但是蒙卡斯尔却相信这种相似性意味着更多的东西。

• 大脑皮层之所以视觉区域看见，运动区域让肌肉运动，只是因为这些区域和中央神经系统的其他部分连接所决定的。
• 大脑皮层之间那些细小的差异正是上述不同连接的差异
• 所有的大脑皮层的功能区域都遵循着一个共同的算法，视觉、听觉、甚至运动输出之间没有任何差异。

威斯康辛州大学的生物医药工程学教授保尔·巴奇·瑞塔发明了一种在人的舌头上显示视觉模式的方法，戴上他的装置，盲人可以通过舌头来看东西了。其原理就是前额戴上一个小型摄像头，然后将影像信息一个像素一个像素地传输到舌头上的压力点上，视觉影像转化为了无数压力点模式。而大脑却很快学会了正确辨别这种模式。

2003年，韦恩使用了这个舌头装置，他看见一个球向他滚过来，他伸手抓起了桌上的一杯饮料。他走出去，看到了门，门框等等。他用舌头看见东西了！

这个实例十分清楚地告诉我们大脑皮层是十分灵活的，不是死死地说某个区域是主管视觉的某个区域是管语言的。这种分工可能是人脑的基因决定的，但是大脑皮层的能力远不止如此。进入大脑的是模式，这些模式来自哪里并不重要，只要他们在时间上以固定的方式彼此联系，大脑就能感觉他们的存在³。

大脑通过记忆来解决问题

杰夫·霍金斯认为大脑皮层的记忆和目前电脑通过芯片的记忆有如下区别：

• 大脑皮层可以存储模式序列
• 大脑皮层以自-联想方式回忆模式
• 大脑皮层以恒定的形式存储模式
• 大脑皮层按照层级结构存储模式

前面三个杰夫·霍金斯用较短的篇幅说明了下，所谓“模式”读者也可以理解为就是大脑中构建出来的理念世界的模型，那么前三个区别大意是，大脑皮层存储的记忆模型具有顺序，大脑皮层存储的记忆模型有联想功能，大脑皮层存储的记忆模型类似柏拉图讨论的理念世界的模型是抽象的恒定的，这实际上是同语反复，不过是又新造了一个词语恒定表征。

总的来说该书第四章并没有太多有价值的东西，所谓的恒定表征不过是造了一个新词然后是一些对人头脑中的理念世界的泛泛哲学讨论，这些前人已经做得很多很深入了，至于所谓的顺序和联想我不认为计算机的记忆不能模拟。机器智能和人的智能最大的界限不在于能不能计算 1+1 ，而在于能不能理解这个 1 ，很多时候我们预先假定如果计算机有了这个 1 的模型然后如何如何从的推出创造能力，殊不知这个 1 的模型本身就依靠在创造能力之上。

大脑不论做什么事情时时刻刻都在预测

杰夫·霍金斯继续在该书第五章大谈大脑的预测能力，说当我们进入我们自己的房间的时候，我们实际上都是有一系列默认的空间扫描序列，然后我们时时对这个序列中可能出现的下一个信息作出预测 ⁴。

当你走路的时候，你会预测脚什么时候着地；当你听歌的时候，你会预测下一个音符；甚至当你听别人说话的时候，你会预测下面你可能会听到什么 ⁵。

就作为常驻程序或者基于现有模型的序列的预测功能我不认为机器智能在模拟上有什么困难。大脑的预测能力只是其正常活动功能的一部分，但不是我们在这里思考智能的关键。

新大脑皮层的分层结构

该书第六章杰夫·霍金斯大篇幅讨论了新大脑皮层的分层结构，看得出来作者做了大量的相关资料查阅研究工作的，但生理解剖学上的东西不是这里讨论的重点，所以下面对杰夫·霍金斯关于新大脑皮层的分层结构的讨论做出更简要汇总整理：

新大脑皮层纵向分为六层，这样六层的细胞垂直柱是皮层的最基本的计算单元：

这六层各个细胞形态各异，通常对某一任务刺激信号同时兴奋。最小的计算单元和其他计算单元发生如下联系：

如此新大脑皮层记忆的知识建立了一种庞大复杂的网络。

是否能够实现人的智能这个问题暂且不讨论，这里杰夫·霍金斯关于人大脑如何工作的一些思考还是很有价值的。用一句简单的话来说就是： 知行合一 。继续换成该书的话语简要描述就是人的皮层脑大体构成了如上的分层结构，其中信息有向上的流向和向下的流向。向上的流向就是感知，向下的流向就是行动或预测。而杰夫·霍金斯强调的就是人的皮层脑的信息基本上是融为一体的，以及不管上顶层还是底层各个单元都是具有如下类似的结构：

并继而各个单元内部都在形成自己的恒定表征——或者用常用术语来说就是模型。

并继而对多次出现的模式推导出因果等等这些讨论总的来说就人的大脑如何工作这一问题来说问题不大，而且该章节部分的内容还是有所启发性的。

而继续关于上面谈及的最小计算单元该书谈到的一些生物学细节，比如海马组织的快速模式识别或者某一些叫做命名细胞负责命名等价值不是太大，这些具体功能性类的实现细节不需要考虑生物学上的类比。

当然人大脑是统一的，是一体的，甚至通过知行合一能够达到某种和宇宙上天融为一体的境界，这说起来很是直白，但我看不到现有的计算机架构如何做到这点的可能性。上天造的东西很复杂又很简单，而且似乎显得内部的东西都很融洽，这很美，而且事实确实如此。我甚至可以说道玄学上的甚至细胞底层的信息直到DNA的信息都是融为一体的，但也就是说说，就实现上来说计算机不管是实现那两层之间的信息无缝融合都是问题。

我很高兴的是作者在人们大谈人的智能的创造力的时候提及即使是大脑里面最小的神经单元，最小的概念模型也是依靠在创造这个概念之上的。也正如前面谈及的人的智能的奥妙不在于如何实现 1+1 ，而在于那个 1 。作者认为上面谈及的大脑分层结构，并继而将这种结构下放到最小的那种神经网络上下反馈结构中，认为这就能够实现恒定表征，或者说那个 1 。这个 1 作为模型确实具备了一些抽象泛化性质，但是否等同于人脑里面的那个 1 或者人脑里面的模型，我是持怀疑态度的。

基于进化史的四脑分类

本文结尾笔者还想加点料，关于大脑的一个简单进化史描述。

整个人类甚至整个宇宙的信息都有其历史或者说进化史，大体可以分为如下三个阶段：

• 神经系统所包含的信息超过了基因的信息——代表着个体的生存也很重要
• 皮层脑的信息超过了本能脑的信息——代表着现在比过去的程序式的反应重要
• 语言文字的信息超过了大脑的信息——代表着社会的文化发展有时比个体的生存还重要。

大脑中的神经细胞应该具有某种内在统一性，但是依进化阶段专门化为四个部分：

1. 一是本能脑，即死板的程序式的反应部分；
2. 二是皮层脑，近似于自动的吸收和存储信息并能够进行某些前期程序式的信息处理；
3. 三是额脑，产生人行为目的部分，人按照这个目的从而制定出计划；
4. 四是情绪脑，对于目的的效益性判断。

本能脑负责从外部接受信息，皮层脑负责把接受到的信息转化为额脑能够读懂的信息，额脑就是我们的欲念世界。但是在这里还多了一个情绪脑，情绪脑的作用就是更快速地执行。当某种情绪激活之后，某一类信息会特别活跃，于是可以迅速地做出反应和指定对策，以及执行。如果说前面三个调配的是信息的话，那么情绪脑调配的就是能量。在总能量不变的情况下，实现能量的最好利用。

一般在谈论人的进化是会特别强调额脑这个概念。而且一般认为直立人主要发展皮层脑，而智人则后面主要发展了额脑。正是因为额脑将智人和直立人区别了开来。一般认为额脑和语言和宗教和信仰和意志力和人的社会性等等都有关系。

那么额脑和皮层脑有什么区别呢？既然额脑是皮层脑靠近额部那一块进化出来的。皮层脑，只活在现在。他大量接受现在的信息，存储起来，还能做一些早期简单的信息处理工作。但是那个时候的人只是生活在现在，沉浸在现在的世界里。仅此而已，可能他们脑中唯一的非现实世界的创造就是做梦——皮层脑神经连接的随机漫游。

当这种随机漫游一旦被证明是有用的，那么一方面将大大地给这个物种带来利益，另一方面大脑极度兴奋地加强。哪怕只是偶尔的一次有意义的漫游。（比如直立人突然发现火的用处等，而以前都不敢靠近它。）

而额脑的作用就是控制并主动地创造这种随机漫游。我们思维部分的从底向上，从上向下两种思考风格，实际上都是主动的随机漫游行为。

由于智人日益进化的额脑，他们获得了更加积极主动的随机漫游行为，于是他们积极探求，积极行动。而不是活在皮层脑中——现在，而是活在额脑中——未来——或者说另外一个创造出来的主观世界之中。

脚注