?比爾·蓋茨重磅推薦！科技界傳奇解讀實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能的最快途徑

機(jī)器智能的未來

文丨杰夫·霍金斯

如今的人工智能并不夠智能，還沒有機(jī)器具靈活的建模能力。然而，沒有任何技術(shù)原因阻止我們創(chuàng)造智能機(jī)器。障礙在于我們?nèi)狈χ悄艿睦斫?，也不知道產(chǎn)生智能所需的機(jī)制。通過研究大腦如何工作，我們在解決這些問題上取得了重大進(jìn)展。在我看來，我們很有可能在未來的二三十年中，克服剩余的一切障礙，進(jìn)入機(jī)器智能時(shí)代。

機(jī)器智能將改變我們的生活和整個(gè)社會。我相信它對21世紀(jì)的影響將超過計(jì)算機(jī)對20世紀(jì)的影響。但是，就像大多數(shù)新技術(shù)一樣，我們不可能確切地知道這種轉(zhuǎn)變將如何實(shí)現(xiàn)。歷史表明，我們無法預(yù)測將 推動機(jī)器智能向前發(fā)展的技術(shù)進(jìn)步。

1950年，沒有人能夠預(yù)測那些推動計(jì)算機(jī)加速發(fā)展的創(chuàng)新和進(jìn)步，例如集成電路、固態(tài)存儲器、蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)通信、公鑰加密技術(shù)，以及互聯(lián)網(wǎng)。同樣，也沒有人預(yù)料到計(jì)算機(jī)將如何改變媒體、通信和商業(yè)。我相信，我們今天同樣不知道智能機(jī)器將會是什么樣子，以及70年后我們將如何使用它。

雖然我們不知道未來的細(xì)節(jié)，但千腦智能理論可以幫助我們劃定一條界限。了解大腦產(chǎn)生智能的機(jī)制，我們就能知道什么是可能做到的，什么是不可能的，以及什么樣的進(jìn)步在某種程度上是可能實(shí)現(xiàn)的。這就是本章要介紹的內(nèi)容。

《千腦智能》作者：杰夫·霍金斯

設(shè)計(jì)智能機(jī)器

談到機(jī)器智能，最重要的是要記住大腦的劃分：舊腦與新腦。人類大腦中，較早進(jìn)化出的部分，控制著生命的基本功能。它們創(chuàng)造了人類的情感，生存和繁衍的欲望，以及人類先天的行為。在創(chuàng)造智能機(jī)器時(shí)，我們不必復(fù)制人類大腦的所有功能。

新腦，即大腦新皮質(zhì)，是體現(xiàn)人類智能的器官，智能機(jī)器需要具備與之相當(dāng)?shù)臇|西。至于大腦的其他部分，我們可以選出一些我們想要的部分。

大腦新皮質(zhì)雖然比舊腦大得多，但它由許多相對較小的元素——皮質(zhì)柱組成。知道如何構(gòu)建皮質(zhì)柱后，再將大量的皮質(zhì)柱放入機(jī)器中使其變得更智能就相對容易了。

設(shè)計(jì)智能機(jī)器可以從三個(gè)部分著手：具身(embodiment)、舊腦部分、大腦新皮質(zhì)。每個(gè)組件都有很大的自由度，因此將會產(chǎn)生許多類型的智能機(jī)器。

具身

如前文所述，人類通過運(yùn)動學(xué)習(xí)。為了學(xué)習(xí)建筑的模型，我們必須挨個(gè)房間地走遍該建筑。要學(xué)習(xí)一種新工具，我們必須把它握在手里，不斷轉(zhuǎn)動它，用眼睛觀察并注意其不同部位?；旧希獙W(xué)習(xí)世界的模型，需要移動一個(gè)或多個(gè)與世界上的事物相關(guān)的傳感器。

智能機(jī)器還需要傳感器和移動這些傳感器的能力。這被稱為“具身”。具身可以是一個(gè)看起來像人、狗或蛇的機(jī)器人，可以以非生物的形式存在，如一輛汽車或一個(gè)十臂工業(yè)機(jī)器人。具身甚至可以是虛擬的，如探索互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)器人。

當(dāng)下的大多數(shù)深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)都沒有一個(gè)具身。它們沒有可移動的傳感器，也沒有參考系確定傳感器的方位。在沒有具身的情況下，能學(xué)到的東西是有限的。

可用于智能機(jī)器的傳感器幾乎有無限種。人類的視覺、觸覺和聽覺都是通過傳感器陣列實(shí)現(xiàn)的。例如，眼睛不是一個(gè)單一的傳感器，它包含數(shù)千個(gè)排列在眼睛后面的傳感器。同樣，人體皮膚上也排列著數(shù)千個(gè)傳感器。智能機(jī)器也將擁有傳感器陣列。 

未來，我們可能會創(chuàng)造具有獨(dú)特具身的機(jī)器。例如，一個(gè)存在于單個(gè)細(xì)胞內(nèi)、了解蛋白質(zhì)的智能機(jī)器。蛋白質(zhì)是長分子，可以自然折疊成復(fù)雜的形狀。蛋白質(zhì)分子的形狀決定了它的作用。如果我們能更好地理解蛋白質(zhì)的形狀，并根據(jù)需要對它們進(jìn)行操作，這將給醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來巨大的好處。

我不知道人類是否有可能制造出智能蛋白質(zhì)機(jī)器，也不知道分布式智能機(jī)器會有多大價(jià)值。我舉上面的這些例子是為了激發(fā)讀者的想象力，因?yàn)樗鼈兪强赡軐?shí)現(xiàn)的。關(guān)鍵要明白，智能機(jī)器可能會有許多不同的形式。當(dāng)我們思考機(jī)器智能的未來及其影響時(shí)，需要大開腦洞，而不是將我們的想法局限于人類和其他存在智能的動物。

舊腦部分

要創(chuàng)造一臺智能機(jī)器，也需要一些舊腦的功能。

基本的運(yùn)動就是其中一項(xiàng)需求。用雙腳保持平衡、行走、奔跑等動作都是由舊腦部分執(zhí)行的。你不需要依靠大腦新皮質(zhì)來保持平衡、行走和奔跑。大腦新皮質(zhì)必須連接到已經(jīng)擁有傳感器和行為的東西上。它并沒有創(chuàng)造出全新的行為，而是學(xué)習(xí)如何以新的和有用的方式將現(xiàn)有的行為組合在一起。

應(yīng)該內(nèi)置與機(jī)器具身密切相關(guān)的行為。例如，假設(shè)我們有一架無人機(jī)，旨在為遭受自然災(zāi)害的人們運(yùn)送緊急物資。我們可以讓無人機(jī)智能化，讓它自己評估哪些地區(qū)最需要幫助，并且在運(yùn)送物資時(shí)與其他無人機(jī)協(xié)作。無人機(jī)的“大腦新皮質(zhì)”不能控制飛行的所有方面，我們也不希望它這樣做。無人機(jī)應(yīng)該具有穩(wěn)定飛行、著陸、避障等內(nèi)置行為，但它的智能部分不需要考慮飛行控制，就像人類的大腦新皮質(zhì)不需要考慮雙腳平衡一樣。

此外，智能機(jī)器還需要內(nèi)置安全性。科幻小說作家艾薩克·阿西莫夫(Isaac Asimov)提出了著名的“機(jī)器人三定律”。這三條定律就好似一份安全協(xié)議： 

? 第一定律：機(jī)器人不得傷害人類，也不得無視人類受到傷害。

? 第二定律：機(jī)器人必須服從人類的命令，除非這些命令違反了第一 定律。

? 第三定律：在不違反第一定律和第二定律的前提下，機(jī)器人必須保 護(hù)自己。

阿西莫夫的機(jī)器人三定律是在科幻小說中提出的，并不一定適用于所有形式的機(jī)器智能。但任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)，都需要考慮一些安全措施。這些安全措施可以很簡單。例如，汽車有一個(gè)內(nèi)置的安全系統(tǒng)以避免事故。

我還要聲明一點(diǎn)：智能機(jī)器必須有目標(biāo)和動機(jī)。我們?nèi)绾钨x予智能機(jī)器目標(biāo)呢？這樣做有風(fēng)險(xiǎn)嗎？

我們首先要記住大腦新皮質(zhì)本身并不會創(chuàng)造目標(biāo)、動機(jī)或情緒。大腦新皮質(zhì)與動機(jī)和目標(biāo)影響行為的方式緊密相關(guān)，但大腦新皮質(zhì)并不引導(dǎo)行為。為了了解其中的工作機(jī)制，不妨想象一下舊腦與大腦新皮質(zhì)的對話。

舊腦說：“我餓了。我想要食物?！贝竽X新皮質(zhì)的反應(yīng)是：“我找到了食物，并且發(fā)現(xiàn)附近有兩個(gè)有食物的地方。要想到達(dá)其中一個(gè)地方，我要沿著一條河走。要想到達(dá)另一個(gè)地方，我要穿過一片有老虎活動的開闊地帶?！?/span>

大腦新皮質(zhì)在不帶有任何價(jià)值判斷的情況下平靜地說出這些話。然而，舊腦區(qū)域會將老虎與危險(xiǎn)聯(lián)系在一起。一聽到“老虎”這個(gè)詞，舊腦就開始行動起來。它向血液中釋放化學(xué)物質(zhì)，提高你的心率，并引起其他與恐懼有關(guān)的生理反應(yīng)。舊腦可能還會釋放一種叫作神經(jīng)調(diào)節(jié)劑的化學(xué)物質(zhì)，直接進(jìn)入大腦新皮質(zhì)的廣闊區(qū)域中，大致是告訴大腦新皮質(zhì)：“不管你剛才在想什么，都不要那樣做?！?/span>

賦予機(jī)器目標(biāo)和動機(jī)，需要我們?yōu)槟繕?biāo)和動機(jī)設(shè)計(jì)特定的機(jī)制，然后將它們嵌入機(jī)器的具身。目標(biāo)可以是固定的，正如我們遺傳了對進(jìn)食的渴望；目標(biāo)也可以后天習(xí)得，就像我們向往過上美好生活這樣的由社會決定的目標(biāo)。當(dāng)然，任何目標(biāo)都必須建立在阿西莫夫第一定律和第二定律這樣的安全措施之上?？偠灾?，智能機(jī)器需要某種形式的目標(biāo)和動機(jī)，然而，目標(biāo)和動機(jī)不是智能的結(jié)果，也不會自行出現(xiàn)。

大腦新皮質(zhì)

設(shè)計(jì)智能機(jī)器的第三個(gè)要素是一個(gè)與大腦新皮質(zhì)具有相同功能的通用學(xué)習(xí)系統(tǒng)。同樣，這也有很多設(shè)計(jì)選項(xiàng)，在這里我們將討論其中的兩個(gè)：速度和容量。

速度

神經(jīng)元做出有用的行為至少需要5毫秒。硅晶管的運(yùn)行速度是神經(jīng)元的100萬倍。因此，由硅制成的大腦新皮質(zhì)可能是人類思考和學(xué)習(xí)速度的100萬倍。很難想象思考速度如此巨大的提升會帶來什么。但在開始天馬行空的想象之前，需要指出的是，一個(gè)智能機(jī)器的一部分速度是生物大腦的100萬倍，并不代表整個(gè)智能機(jī)器的速度也可以達(dá)到這一水平，也不代表它習(xí)得知識的速度會這么快。

我們可以將現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)比作我們期待發(fā)生的事情。計(jì)算機(jī)會完成人類以前用手完成的任務(wù)，它的速度比人類要快100萬倍。計(jì)算機(jī)改變了我們的社會，并極大地提高了我們進(jìn)行科學(xué)和醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)的能力。但是計(jì)算機(jī)并沒有使我們做這些事情的速度變?yōu)橹暗?00萬倍。智能機(jī)器也將對人類社會和人類進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)的速度產(chǎn)生類似的影響。

容量

芒卡斯?fàn)栒J(rèn)為通過復(fù)制相同的腦回路和皮質(zhì)柱，我們的大腦新皮質(zhì)變大了，我們變得更聰明了。機(jī)器智能也可以遵循同樣的機(jī)制。只要我們完全了解了皮質(zhì)柱的作用以及如何利用硅制造皮質(zhì)柱，那么通過使用更多或更少的皮質(zhì)柱元素來制造各種容量的智能機(jī)器就會變得相對容易了。

我們能制造出的人造大腦并沒有明顯的大小限制。一個(gè)人的大腦新皮質(zhì)包含15萬根皮質(zhì)柱，如果我們制造出一個(gè)擁有1.5億根皮質(zhì)柱的人造大腦新皮質(zhì)，會發(fā)生什么？人造大腦擁有的皮質(zhì)柱是人類大腦的1000倍，這有什么好處呢？我們還不知道這些問題的答案，但有一些觀察發(fā)現(xiàn)值得分享。

每個(gè)人大腦新皮質(zhì)區(qū)的大小差別都很大。V1區(qū)是主要視覺腦區(qū)，某些人的V1區(qū)可能是其他人的兩倍大。每個(gè)人的V1區(qū)厚度都一樣，但是面積和皮質(zhì)柱的數(shù)量可能是不同的。

一個(gè)V1區(qū)相對較小的人和一個(gè)V1區(qū)相對較大的人都有正常的視力，他們都不會覺察到這種差別。然而，V1區(qū)較大的人會有更高的敏銳度，這也就意味著他們可以 看到更小的東西。對于鐘表匠而言，這可能會很有用。以此類推，擴(kuò)大大腦新皮質(zhì)的某些區(qū)域可能會產(chǎn)生一些影響，但不會給你帶來某種超能力。

我們可以創(chuàng)造更多的區(qū)域，并以更復(fù)雜的方式將它們連接起來，而不是擴(kuò)大每個(gè)區(qū)域。

在我的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的大腦新皮質(zhì)的軟件模型中，我們可以立即建立任意兩組神經(jīng)元之間的連接。軟件可以形成所有可能的連接。這種連接上的靈活性可能是機(jī)器智能相對于生物智能的優(yōu)勢之一。它讓智能機(jī)器可以保留所有的可能性，因?yàn)樗顺扇嗽趪L試學(xué)習(xí)新事物時(shí)面臨的障礙之一。

可復(fù)制的機(jī)器智能

機(jī)器智能與人類智能的另一個(gè)不同之處在于，智能機(jī)器可以被復(fù)制。每個(gè)人都必須從頭開始學(xué)習(xí)一個(gè)世界模型。

我們在生命之初幾乎一無所知，然后花費(fèi)幾十年的時(shí)間學(xué)習(xí)。我們上學(xué)是為了學(xué)習(xí)，讀書也是為了學(xué)習(xí)，當(dāng)然也會通過個(gè)人經(jīng)歷來學(xué)習(xí)。智能機(jī)器也必須學(xué)習(xí)世界模型。然而，與人類不同的是，我們可以在任何時(shí)候復(fù)制智能機(jī)器，克隆它。 

假設(shè)我們有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的智能火星機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)，我們可能會在一個(gè)類似于學(xué)校的地方來教機(jī)器人有關(guān)建筑方法、材料，以及如何使用工具等方面的知識。這項(xiàng)訓(xùn)練可能需要數(shù)年才能完成。但只要機(jī)器人的能力達(dá)到令人滿意的程度，我們就可以將它學(xué)習(xí)的連接遷移到其他十幾個(gè)相同的機(jī)器人上，從而創(chuàng)造副本。之后，我們便可以對機(jī)器人重新編程，加入改進(jìn)的設(shè)計(jì)或全新的技能。 

機(jī)器智能未知的未來應(yīng)用

每創(chuàng)造一項(xiàng)新技術(shù)，我們都會想象用它來取代或改進(jìn)我們熟悉的東西。隨著時(shí)間的推移，沒有人能預(yù)料到的新用途出現(xiàn)了，而正是這些意想不到的用途通常會成為最重要的用途，并會改變整個(gè)社會。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)明是為了在科學(xué)和軍事計(jì)算機(jī)之間共享文件，這些工作在以前是人力完成的，但現(xiàn)在可以更快、更高效地完成?；ヂ?lián)網(wǎng)共享文件這個(gè)用途依然存在，但更重要的是，它從根本上改變了娛樂、商業(yè)、制造業(yè)和個(gè)人通信，甚至改變了我們的讀寫方式?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議剛出現(xiàn)時(shí)，很少有人能預(yù)見這些社會變化。

機(jī)器智能也將經(jīng)歷類似的轉(zhuǎn)變。

如今，大多數(shù)人工智能科學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注讓機(jī)器做那些人類可以做的事情，從語言識別、圖片分類到開車。人工智能的目標(biāo)是模仿人類，很可惜，這種將類人能力作為衡量智能的標(biāo)準(zhǔn)的做法弊大于利。人們對于讓計(jì)算機(jī)下圍棋等任務(wù)產(chǎn)生的興奮，干擾了我們對智能機(jī)器終極影響的想象。

我們能對無法預(yù)測的智能機(jī)器的應(yīng)用說些什么呢？雖然沒有人知道未來的具體情況，但我們可以嘗試確定大的設(shè)想和趨勢，從而預(yù)測人工智能會在哪些意想不到的方向上得到應(yīng)用。學(xué)習(xí)科學(xué)知識是我發(fā)現(xiàn)的一個(gè)令人激動的應(yīng)用。

人類想要學(xué)習(xí)，于是被吸引著去探索，去尋求知識，去理解未知。我們想知道宇宙之謎的答案：它是如何開始的？它將如何結(jié)束？生命在宇宙中常見嗎？還有其他智能生物嗎？人類依靠大腦新皮質(zhì)去探索這些知識。當(dāng)智能機(jī)器能比我們思考得更快更深入，能感知我們感知不到的東西，能去我們無法去的地方旅行，誰知道我們會學(xué)到什么。這種可能性真令人興奮！

不是每個(gè)人都像我一樣對機(jī)器智能的好處持樂觀態(tài)度，有些人認(rèn)為它是對人類最大的威脅。我將在后續(xù)討論機(jī)器智能存在的風(fēng)險(xiǎn)。