許成鋼:為什麼人工智能不能完全替代人

發表于  02/03 06:30   約8分鐘

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  機器人會不會比人厲害,甚至機器人會不會取代科學家?

  這些問題的答案很簡單:真正有重大創建的科學家永遠不可能被機器取代。要理解這個回答,我們先來看看科學是怎麼産生的。

  最權威的答案來自愛因斯坦,他是有記錄以來回答過這個問題的最偉大的科學家。最偉大的科學家還有牛頓、達爾文,但是沒有他們討論過這個問題的記錄,而愛因斯坦被人多次問到這個問題。

  愛因斯坦的狹義相對論、廣義相對論是一個公理化體係。所謂公理化體係,是以幾個被視為公理的基本原理作為邏輯推演的起點,此後所有結論全部是用邏輯推導出來的。

下載 (5)

  愛因斯坦提出的理論是他構造和想象出來的。在構造過程中,最重要的部分是決定提出哪幾個原理(或者公理)來作為理論的起點,剩下的一切步驟和結論都是用邏輯得出的。牛頓的理論體係與此相同。

  那麼,我們用人工智能的方式能不能構建理論呢?

  如果我們已經找到構建新理論的公理,確立了這個理論的邏輯推演的起點,此後邏輯推演部分的工作,人工智能完全有可能完成。但是人工智能絕對沒有可能獨立(即在沒有人的幫助的條件下)決定基本定理,或稱公理,沒有能力構建理論的起點。

  為什麼這麼説呢?科學家曾經問愛因斯坦是怎麼構建他的理論體係的。愛因斯坦説上帝站在彼岸(指的是客觀事物),我們站在此岸,我們永遠到不了彼岸,也永遠不知道上帝在幹什麼。我們唯一能做的就是猜上帝在幹什麼。我們構建的理論就是在猜上帝在幹什麼。那麼怎麼猜呢?愛因斯坦説首先是靠直覺建立基本原理(公理),這是最困難的部分。剩下的是邏輯推理,任何懂得數學的人都可以做。再進一步的問題是什麼是直覺?直覺從哪裏來?愛因斯坦説,直覺是經驗與事實之間的共鳴。從事實到經驗,再到提出基本原理,這之間沒有邏輯的道路可循。

  如果一個人在科學上做得足夠深入,應該能理解愛因斯坦所説的話,而且可以理解得相當具體。但是,即便是最好的科學家,也極少有人能模倣愛因斯坦。實際上,這種方法的開創者是牛頓。愛因斯坦是在有意模倣牛頓。自從牛頓以來,最好的物理學家、科學家,大都知道這個方法。但自從牛頓之後,至今只有極少人有能力模倣。而問題在于誰有能力産生如此深刻的經驗與事實的共鳴?有直覺用很少幾個原理,抽象和概況大量事實,使得其余部分可以精確地以邏輯方式推導出來?

  愛因斯坦説的直覺就是創造力的最高形式。人工智能永遠沒有可能具有這種創造力但是人工智能可以極大地幫助科學家愛因斯坦創建廣義相對論用了8年時間。期間大量的時間精力消耗在尋找適當的數學工具和數學推導上。可以假想,如果愛因斯坦有非常高級的人工智能幫助,當有了構建模型的基本原理和結構後,數學推理的工作可以由人工智能完成,這會大大加快他的速度,提高效率,讓他有更多時間發展新理論。

  人工智能最終是否能達到以上説的這種能力,可以討論。但人工智能至多只能做到這個程度,而不可能具有獨立産生高度概括性直覺、提出基本原理、依此構建理論體係、非邏輯的創造能力。

  為了理解前面説的道理,我們再用牛頓構建第一個物理理論體係的過程。在牛頓之前,開普勒已經提出來了行星運動的橢圓方程。伽利略已經做了自由落體實驗,知道了自由落體加速度的道理。這兩個結果表面看無關。但在牛頓眼裏看,這兩個理論之間不協調。這就是直覺。他認為開普勒發現的行星運動和伽利略發現的自由落體規律,應該是由同樣的基本力量支配的。他的理由是,宇宙是上帝造的,上帝造的宇宙一定服從上帝共通的原理。自古人們就認為圓是美的,上帝造的世界是美的,世界是圓的,如同開普勒發現的。但為什麼伽利略發現的,在地上的卻走直線?為了統一這兩個理論,作為其起點的共通之處,就是牛頓三大定律,即公理。也可以稱其為假説。有了這三個定律,或理論假設後,整個牛頓物理學的其他部分就是數學問題了,都可以用邏輯推算出來。

  就像愛因斯坦説的,牛頓三大定律是經驗與事實的共鳴所産生出來的,是牛頓的直覺捕捉到的。這個直覺如此高超,以至于在這個基礎上,可以通過邏輯演算,把當時世界上所知道的所有物理現象都統一出來。但是,從事實(行星運動、自由落體),到經驗(開普勒、伽利略、牛頓),到牛頓提出這三個基本牛頓定律,這中間沒有邏輯的道路。

  為什麼是這些公理?為什麼不是其他的?為什麼沒有更多或更少?這些不僅是不可能從單純邏輯推理能回答的問題,而且是教師無法教授的問題。因此,是人工智能和機器學習無法模倣、無法自我生成的。

  愛因斯坦是牛頓之後,方法最像牛頓的物理學家。為了面對他要解決的問題,在構建相對論的理論體係時,他把牛頓的一些基本定律拿掉,換成了他自己的。牛頓的絕對時空的隱含假設被改變成了相對時空;光速不變成為基本假設。由此,建立了狹義相對論的體係。把時空變成物質的性質(時空隨質量彎曲),以此取代引力假設,由此建立了廣義相對論的體係。

  科學理論必須能接受實驗和觀察的檢驗。所有牛頓理論體係能推出來的,用愛因斯坦的理論都能推導出來,即能接受與牛頓理論相同的檢驗。如果用牛頓的理論能推導出,用愛因斯坦的理論推導不出來,那愛因斯坦的理論就已經失敗了,因為牛頓推導出的理論全都在實驗室獲得驗證。一個科學理論,不能解釋其他理論已經解釋的東西,那意味著這個理論是錯誤的。但更重要的是,這個理論還能推導出更多的東西。如今宇宙學的大量新發現都是廣義相對論的基礎上發展的理論預言發現的。

  這些偉大的理論創造是人工智能沒辦法創造出來的。從以上科學的偉大創造的角度看,幻想人工智能代替人,創造全新的理論,那是不知道科學是如何産生的人隨便説的笑話。

  説到創造,還包括藝術創造,藝術創造比科學有很大的隨意性。因為藝術不需要實驗和觀察的驗證,只要人們喜歡即可。我不是藝術家,所以我無法評論,但我從科學家的角度猜測,評判藝術創造是不是好創造,應該取決于人們是不是欣賞它。如果有人欣賞或者足夠多的人欣賞就是好的創造,沒人欣賞就不是好的 創造。

  科學創造比藝術創造要求嚴格得多,但科學創造不考慮有沒有人欣賞。科學理論建立之後,考慮的是科學結果能不能得到實驗和觀察的驗證。這個要求非常高,這也是重要的科學理論很少的原因,物理學至今只有三個體係,牛頓力學體係、相對論體係和量子力學體係。相對論跟量子力學都是上個世紀早期的成果,好幾十年過去了,物理學突飛猛進的發展,但基本體係沒有被撼動。無數最聰明的人從事這方面的研究,但仍然不能夠創造出新的體係來。

  其中的道理很簡單,藝術可以有無數多的藝術家,可以造出無數相互沒關聯的藝術品。但科學不可能,因為科學面對的是觀察到的事實,隨意制造一個體係沒有辦法反映現實。真正的理論可以解釋事實,但生造的體係解釋不了事實。有用的理論必須能解釋原本已經能解釋了的事實,還能解釋更多的原先不能解釋的事實。在這個要求下,就很少有新理論能被創造出來,因為這是最高境界的智能。

  在這個層面上,我看不到任何人工智能替代人的可能性。當然,人工智能作為重大的核心的輔助手段,可以大大幫助人取得科學的突破。

來源:澎湃新聞

2018-12-2224

2018-11-2896

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真正有重大創建的科學家永遠不可能被機器取代。

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