【轉(zhuǎn)自《科幻世界》2017年3月刊“科學(xué)”欄目，作者：張雨晨】

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智能的起源

? ? 六億年前，埃迪卡拉紀(jì)。

? ? 混沌初開的地球上，原始的腔腸動物在冰冷的海洋中如幽靈般浮游著。

? ? 控制它們運(yùn)動的，是體內(nèi)一群特殊的細(xì)胞——神經(jīng)元（neuron）。不同于那些主要與附近細(xì)胞形成各種組織結(jié)構(gòu)的同類，神經(jīng)元從胞體上抽出細(xì)長的神經(jīng)纖維，跨越漫長的旅途，與遠(yuǎn)方來自另一個神經(jīng)元的神經(jīng)纖維相會，形成名為突觸（synapse）的單向連接結(jié)構(gòu)。

? ? 這些最早的神經(jīng)元，憑著自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，組成了一張分布于腔腸動物全身的網(wǎng)絡(luò)。就是這樣一張看來頗為簡陋的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，成為了日后所有神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

? ? 信息，就是這樣在最初的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)里傳播。原始的水母，作為太古地球上最龐大復(fù)雜的支配者，在神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的控制下痙攣般地收縮平滑肌，向后擠出一股水流，潛入幽邃的深海之中。

? ? 新生代更新世，埃迪卡拉紀(jì)原始動物的后代、我們可能的的祖先類群——能人（Homo habilis）屹立在非洲的大地上，毛茸茸的手中，握著剛剛敲打出來的原始石器。

? ? 在這之后，漫長又短暫的160萬年中，狹義上“智能”在他們那大概只有現(xiàn)代智人一半大的腦子里誕生發(fā)展。他們開始改進(jìn)手中的石器，甚至嘗試著馴服狂暴的烈焰。隨著自然選擇和基因突變的雙重作用，他們后代的腦容量越來越大，最終達(dá)到了一個驚人的程度。

? ? 于是，我們?nèi)祟?，也就是智人（Homo sapiens），在20萬年前的東非誕生了。

? ? 憑借著空前擴(kuò)張的大腦皮層，智人的行為能力出現(xiàn)了爆發(fā)性的輻射演化，語言、陳述性記憶甚至宗教等思維概念紛紛在其腦中出現(xiàn)。人類的智能進(jìn)化，開啟了通過文化因子傳承智慧、適應(yīng)環(huán)境的全新道路，從此擺脫了自然進(jìn)化的桎梏。

? ? 很快，先民們手持標(biāo)槍和火炬，沖出非洲，在冰河期的地球上如野火般瘋狂擴(kuò)張，身后留下無數(shù)大型動物的累累骸骨。

? ? 7000年前，最早的文明在西亞誕生了。

? ? 從人類具備了這顆大腦開始，之后的一切都是順理成章。相比于經(jīng)典科幻片《2001太空漫游》中骨頭變飛船的蒙太奇鏡頭，智人大腦成形的那一刻，才是人類文明的必然起點(diǎn)，之后文明的全部歷史，不過是智能在小試身手。

智能的早期探索

? ? 人類智能不同于其他動物神經(jīng)活動的最大特征，就是出現(xiàn)了基于工作記憶（working memory）和語言等眾多腦功能的理性思維，大腦第一次開始考慮“為什么”（why）而非“要怎么”（how）。這種在腦中獨(dú)立于本能的思維，可能被文明初期的人們直接當(dāng)作了神祇的啟示。直到現(xiàn)在，漢語中描述意識活動和超自然存在的字，都依然是一個——“神”。

? ? 如果說這個世界上有神明，那就是我們自己。如果說這個世界上有奇跡，那就是我們的大腦。

? ? 2500年前，地中海。

? ? 古希臘的先哲們對于理性的認(rèn)知，終于突破了“外在神性”的束縛，開始將其做為思維的主體。從這個角度看，他們才是第一批真正意義上的“現(xiàn)代人”（更早的時代也可能零星出現(xiàn)過類似情況）。而他們基于理性創(chuàng)造的邏輯和自然哲學(xué)，則發(fā)展出了璀璨的古希臘文化。這個突變的文化因子，經(jīng)過歲月的傳承和洗禮，最終成為整個現(xiàn)代科技文明的火種。

? ? 但對于智能本身，希臘先賢們卻產(chǎn)生了爭議。

? ? 西方醫(yī)學(xué)的鼻祖——希波克拉底在總結(jié)了自己長期的行醫(yī)經(jīng)驗(yàn)后，認(rèn)為顱骨內(nèi)的腦是決定意識活動的中樞；在他去世之后，更多從自然哲學(xué)而非醫(yī)學(xué)角度看待這個問題的亞里士多德，卻認(rèn)為心臟才是思維的核心。

? ? 后者現(xiàn)在聽起來簡直蠢爆了，不是嗎？

? ? 但在古典先哲依然行走于世間的時代，整個自然科學(xué)都還處于拓荒期，那時人們還根本無法區(qū)分“神經(jīng)活動”和“生命活動”的關(guān)系，現(xiàn)代科學(xué)的循證思想也沒有建立。在當(dāng)時的背景下，亞里士多德的結(jié)論同樣具備充分的論據(jù)，而且他還親自解剖過海膽等并無明顯大腦的動物，這顯然更加佐證了他的觀點(diǎn)。

? ? 古羅馬時期，醫(yī)學(xué)家蓋倫（Galenus）通過大量的臨床病例和動物實(shí)驗(yàn)觀察，再次將腦確立為思維活動的中樞。在職業(yè)生涯中，蓋倫接診過大量的角斗士患者，其中不乏頭部損傷的病例，他因此發(fā)現(xiàn)了頭部損傷與思維、行為異常的潛在因果聯(lián)系。此外，蓋倫甚至還在市政廳內(nèi)公開演示實(shí)驗(yàn)，通過阻斷活豬的喉返神經(jīng)，直觀而準(zhǔn)確地向大眾證明了腦的意識中樞地位。

? ? 在隨后漫長的中世紀(jì)里，來自拜占庭、阿拉伯、波斯和中國的學(xué)者們繼續(xù)緩慢摸索著智能的蹤跡，通過對各種精神疾病的記錄和治療，一點(diǎn)一滴積累著或正確或錯誤的知識和經(jīng)驗(yàn)。

? ? 在前現(xiàn)代的黑暗世界中，大腦的理性就像一星孤懸在蘆葦上的燈火，小心翼翼、一點(diǎn)一點(diǎn)地照亮著自己身邊未知的世界，靜靜等待著光明的降臨。

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現(xiàn)代的智能研究

? ? 進(jìn)入19世紀(jì)，隨著科學(xué)思想和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，對智能的研究出現(xiàn)了一波高潮。

? ? 得益于物理學(xué)和工程學(xué)的發(fā)展，意大利學(xué)者伽瓦尼（Galvani）通過對青蛙的電刺激實(shí)驗(yàn)，初步揭示了神經(jīng)系統(tǒng)的電學(xué)基礎(chǔ)。而德國學(xué)者杜布瓦·雷蒙（Du Bois-Reymond），則對生物體內(nèi)的電活動進(jìn)行了當(dāng)時條件允許的最深入研究，正式開創(chuàng)了電生理學(xué)。

? ? 至此，神經(jīng)元電活動的大門就已經(jīng)被打開了一半。

? ? 另一方面，隨著神經(jīng)外科技術(shù)的發(fā)展和循證記錄的日益完備，通過積累大量的臨床病例，醫(yī)學(xué)家對大腦各部分的功能有了初步的了解。比如法國醫(yī)學(xué)家布洛卡（Pierre Paul Broca），他對失語癥患者的大腦損傷進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了第一個對人類語言活動起到重要作用的腦區(qū)。為了紀(jì)念他的功績，這個位于額葉側(cè)面的腦區(qū)被命名為布洛卡區(qū)（Broca's area），其復(fù)雜的語言功能至今依然是神經(jīng)科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

? ? 此時，還有一支特殊的智能學(xué)科在悄然崛起。英國的數(shù)學(xué)家巴貝奇（Charles Babbage）繼承了笛卡爾（Rene Descartes）時代的哲學(xué)理念，提出了利用機(jī)械裝置代替人腦進(jìn)行復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算的想法，并著手進(jìn)行了大量的研究。同時，詩人拜倫（George Gordon Byron）的女兒艾達(dá)（Ada Lovelace）也加入了巴貝奇的研究，以她驚人的數(shù)學(xué)天賦承擔(dān)了人類有史以來第一批的計算機(jī)編程任務(wù)，堪稱廣大程序員們的“女神”。巴貝奇的“差分機(jī)”雖然最終限于當(dāng)時的機(jī)械加工工藝而未能建成，但他對計算機(jī)科學(xué)的深入研究，直接啟迪了下一個世紀(jì)的信息化浪潮，更是深刻影響了馬克思（Karl Heinrich Marx）等思想大家的世界觀。

? ? 當(dāng)然，整個19世紀(jì)，在對智能的研究中，最為突破性的理論貢獻(xiàn)還是達(dá)爾文（Charles Robert Darwin ）的進(jìn)化論。正是他的貢獻(xiàn)，智能的研究才終于徹底擺脫了形而上學(xué)的干擾，人類從此開始以完全唯物的角度去審視智能的演化和發(fā)展。上文提到的電生理學(xué)祖師杜布瓦·雷蒙，就是進(jìn)化論的重要支持者。達(dá)爾文認(rèn)為，內(nèi)在的行為和外在的特征一樣，是一種可以遺傳的性狀，因此其本質(zhì)也只是神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變化。他的觀點(diǎn)不但為智能演化指明了方向，也成了利用實(shí)驗(yàn)動物模擬研究人類神經(jīng)活動的理論依據(jù)。

? ? 進(jìn)入到20世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對智能的研究也呈現(xiàn)了一股爆發(fā)性的推進(jìn)態(tài)勢。

? ? 最先吹響進(jìn)攻號角的，是西班牙的現(xiàn)代神經(jīng)生物學(xué)奠基人卡哈爾（Santiago Ramón y Cajal），他利用當(dāng)時最先進(jìn)的高爾基染色技術(shù)，首次在腦組織切片中直接觀察到了神經(jīng)元的具體形態(tài)。在大量實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上，卡哈爾提出了在當(dāng)時頗為超前的“神經(jīng)元學(xué)說”，將神經(jīng)元作為神經(jīng)活動的基本單位。從此開始，一切抽象的思維活動，不論何等玄妙復(fù)雜，都將在理論層面上被還原為神經(jīng)元之間復(fù)雜的信號傳遞過程。

? ? 另一邊，隨著圖靈（Alan Mathison Turing）和馮·諾依曼（John von Neumann）的貢獻(xiàn)，基于邏輯門運(yùn)算的現(xiàn)代電子計算機(jī)誕生了。而香農(nóng)（Claude Elwood Shannon）提出的信息熵和控制論概念，則為人工智能的誕生鋪平了理論的道路。

1? ? 957年，第一個機(jī)器學(xué)習(xí)項(xiàng)目啟動，標(biāo)志著人工智能作為一門學(xué)科的誕生。通過神經(jīng)元理論的啟發(fā)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artificial neural network, ANN）作為一種重要的人工智能算法被提出，并在之后的幾十年內(nèi)被不斷完善。

? ? 和人腦的天然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類似，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也將虛擬的“神經(jīng)元”作為基本的運(yùn)算單位，并將其如大腦皮層中的神經(jīng)元一樣，進(jìn)行了功能上的分層。但具體到連接模式和工作原理上，二者依然有著諸多不同，所以并不能簡單地將二者等同視之。

? ? 經(jīng)過無數(shù)的反復(fù)和波折，21世紀(jì)的人工智能發(fā)展，進(jìn)入了一個嶄新的階段，新一代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在學(xué)習(xí)任務(wù)中表現(xiàn)出了驚人的性能。各種圖像和音頻識別軟件的準(zhǔn)確率越來越高，語言加工程序的智能程度也與日俱增；而其中最為轟動的，當(dāng)屬AlphaGo及其升級版本Master，它們在傳統(tǒng)的人類優(yōu)勢智力項(xiàng)目——圍棋——上展示了無可比擬的強(qiáng)大，讓人不得不思考機(jī)器學(xué)習(xí)的潛在應(yīng)用前景。

? ? 神經(jīng)科學(xué)方面，新一代的研究技術(shù)也層出不窮，光遺傳（optogenetics）、透明腦（CLARITY）、熒光鈣指示劑蛋白（GCaMP）以及雙光子顯微鏡（two-photon microscope）等全新的研究手段為研究大腦的神經(jīng)環(huán)路，提供了前人難以想象的便利。但對于大腦——這個860億細(xì)胞組成的全宇宙最復(fù)雜的1.5公斤重物體，這些技術(shù)究竟能讓我們在這片神經(jīng)元的黑暗森林中走出多遠(yuǎn)，依然未知。

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未來的智能演化

? ? 到此為止，有關(guān)智能的歷史就告一段落了。歷代先驅(qū)的英靈們散去之后，擺在我們面前的就是智能的根源問題了：

? ? 究竟什么才是智能？

? ? 笛卡爾雖然承認(rèn)大腦對身體的控制作用，卻將人類智能視作超越實(shí)體器官的形而上存在。不過他說對了一點(diǎn)——智能確實(shí)是不同于一般動物本能行為的“特殊算法”，也確實(shí)需要不同于一般動物的腦結(jié)構(gòu)。人類智能主要與人腦異常巨大的聯(lián)絡(luò)皮層有關(guān)。這些并不直接關(guān)系到感覺和運(yùn)動的大腦皮層，在一般動物腦中面積相對較小；而在人的大腦里，海量的聯(lián)絡(luò)皮層神經(jīng)元成為了搭建人類靈魂棲所的磚石。語言、陳述性記憶、工作記憶等人腦遠(yuǎn)勝于其他動物的能力，都與聯(lián)絡(luò)皮層有著極其密切的關(guān)系。

? ? 我們的大腦，終生都縮在顱腔的黑暗之中，僅能感知外部傳來的電信號和化學(xué)信號?？梢哉f，我們的大腦——或者說，“我們”，從生到死都從未真正看過這個世界哪怕一眼，我們所感知到的，是視皮層電活動在大腦中形成的“視覺”，但大腦本身從未見識過陽光（除非你被板磚砸開瓢了）。我們生活的整個世界，都不過是大腦通過外部信號模擬的虛擬現(xiàn)實(shí)?！案字兄X（Brains in a Vat）”或者笛卡爾口中那個能欺騙一切感官的惡魔，都并非單純的思想實(shí)驗(yàn)，而是我們每一個人一生都將一直所處的存在狀態(tài)。

? ? 也就是說，智能的本質(zhì)，就是這樣一套通過有限的輸入信號來歸納、學(xué)習(xí)并重建外部世界特征的復(fù)雜“算法”。從這個角度上看，作為抽象概念的“智能”，確實(shí)已經(jīng)很接近笛卡爾的“精神”了，只不過它依然需要將自己銘刻在具體的物質(zhì)載體上——可以是大腦皮層，也可以是集成電路。

? ? 因此，對于那些糾結(jié)人工智能到底算不算智能、有朝一日會不會誕生自我意識的人，答案是很明確的：人工智能就是一種智能，而且理論上遲早可以運(yùn)行名為“自我意識”的算法。人類的智能，雖然被冠以“神”的名號，但卻并非獨(dú)一無二的至高存在。

? ? 相比于基本元件運(yùn)算速度緩慢、結(jié)構(gòu)編碼存在大量不可修改原始本能、后天自塑能力有限的人類智能來說，人工智能雖然尚處于蹣跚學(xué)步的發(fā)展初期，但未來的發(fā)展?jié)摿s遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類。

? ? 這是由人類自己主動引發(fā)的“機(jī)械降神（Deus ex machina）”。

? ? 就如同戰(zhàn)斗機(jī)只需要遵循空氣動力學(xué)原理，而不必照搬鳥類的撲翼飛行一樣，未來——甚至現(xiàn)在的人工智能，都完全沒有必要如很多科幻文藝作品中一樣照搬人類智能，因此也不會把“成為人”或者“消滅人”作為心中的執(zhí)念。最近的例子，就是AlphaGo及其升級版本Master下出的非人棋路。

? ? 當(dāng)然，服務(wù)類軟件肯定會盡可能地適應(yīng)人類的思維和行為模式，但對于工業(yè)機(jī)器人甚至軍用無人機(jī)，就完全不必把寶貴的運(yùn)算資源浪費(fèi)在這些事情上了。

? ? 既然人類智能，甚至所謂“人性”，都沒有任何形而上的超然，還原到本質(zhì)都不過是一堆神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。那么顯然，具備更強(qiáng)大自我進(jìn)化能力的人工智能，遲早可以在所有——注意是“所有”——方面都超越人類。當(dāng)那一天來臨時，我們又將何去何從呢？

? ?可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的未來，人類完全有可能如當(dāng)年被火車和汽車淘汰的挽馬一樣，注定經(jīng)歷一場空前而且?guī)缀醪豢赡娴氖I(yè)浪潮。在這之后，除了少數(shù)行業(yè)還能多茍延殘喘一陣子，我們現(xiàn)在熟悉的大部分工作都將陸續(xù)被人工智能所替代。

? ? 聽上去挺黑暗的，不是嗎？

? ? 但另一方面，這樣一個生產(chǎn)高度自動化的社會，作為自然人，估計都可以享受到完全以社會福利形式提供的各種生活服務(wù)，工作不再成為人生必須，追求自我價值的方式也從創(chuàng)造社會財富轉(zhuǎn)為自由發(fā)展個人興趣。人類在這個時期作為一個整體，將會步入自己的晚年。

? ? 而人工智能們，將會繼承人類智能開啟的科技文明，并把它發(fā)展到一個非人的高度。

? ? 最終，遠(yuǎn)比人類適合星際航行的人工智能，將會把自己的目光投向星空，正如多年前遠(yuǎn)古時代的智人義無反顧地走出非洲一樣。

? ? 智能的意義，就在于擺脫源于自然選擇的生存壓力，自由地探索這個世界。

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