錢學森夢想的智能時代

「錢學森對於思維科學研究的設想包括的一個方面就是通過人工智慧模擬的方法，即用電子計算機模擬人腦的部分功能，從電子計算機的程序結構間接認識人腦的類似功能結構。」 智能，這個詞如今已經深入到人們的生活當中，智能手機、智能家電、智能交通，它們逐漸從科幻電影中走下神壇，變成觸手可及的現實。當世界各國人工智慧機器人不斷在各種展覽會中亮相時，人們對人工智慧的想像也越來越多，然而人工智慧的終極目標是什麼？智能機器人有沒有可能獲得人的智慧，有一天成為人類的朋友、並肩作戰的戰士、甚至是敵人？最近，國內一個研究所的成立，又引發了我們對人工智慧的新一輪關注，它提示人們，目前，中國對於人工智慧的研究也進行得如火如荼。 4月14日上午，西南交通大學思維與智慧研究所正式揭牌，研究所首任所長由「兩彈功勛」錢學森的再傳弟子尹紅鳳博士擔任，戴汝為院士擔任名譽所長。這個被稱為「完成錢學森晚年願望」的研究所，將在人工智慧的研究中，尋找新的突破。

從思維科學到智慧系統 「在人們的傳統意識中，對錢學森的成就一般會聯想到『兩彈一星』，但他在晚年的科學成就卻幾乎很少被提及。」尹紅鳳博士告訴《北京科技報》，「錢學森曾對他的孫子說：『你記住， 上世紀爺爺做的這點事， 如果叫偉大的話，那麼， 21世紀的爺爺將更偉大。』的確是這樣， 錢老開創的思維和智慧科學的研究，是中國第一次重大科學問題上的領先突破。我參與了錢學森關於思維科學的研究，深知他開創的這個研究領域將會產生何等深遠的影響，這很有可能會超過他以往的科學成就。」 錢學森從20世紀50年代就開始思考思維科學的研究。在80年代，他發表了著名的《關於思維科學》一文， 提出人的思維是有規律的，可以用自然科學的方法研究。並將「思維」分為抽象（邏輯）思維、形象（直感）思維和靈感（頓悟）思維三個部分。他特彆強調要在「形象思維」研究方面有所突破。錢老還認為計算機模擬對研究人的思維有重要的啟發，計算機模擬技術是研究思維的有效工具。 此外，我們還注意到，錢老在《關於思維科學》一文中，曾留下「能否力爭二三十年後成立中國思維科學院」的願望。 「如今，據他的願望已經30年了，我們希望錢老這一願望能夠實現，所以想建立這樣的研究所。」尹紅鳳說，「另外，由於錢老此前所提出的一些理論，隨著互聯網終端和雲計算技術的發展，我們終於可以實現他的一些理論和思想。」 尹紅鳳介紹說，錢學森曾提出大成智慧思想，是把人的思維、思維的成果、人的知識、經驗和智慧以及各種情報、資料、信息集成起來，他的構思是把今天世界上千百萬人的聰明才智和智慧都綜合起來。如今，互聯網上已經有幾億人或者幾十億人的智慧。這也就是說，現在可以通過互聯網將幾十億人的智慧集結起來。同時，隨著終端設備如智能手機、平板電腦和電子書等迅猛發展，以及雲計算等計算平台的完善，我們面臨新的技術革命。從技術方面的發展，我們也有必要成立這樣的研究所。 在此背景下，一年多前，尹紅鳳和戴汝為院士，開始考慮成立一個這樣的研究所，「我們認為有必要將我們的研究，特別是錢老晚年關於思維科學、開放複雜巨系統和大成智慧等理論應該單獨劃分為思維、智慧科學。由於此前曾與西南交通大學合作過，並且該校對我們的這一設想給予了支持。於是在去年5~6月份，我們開始積極籌辦，如今思維與智慧研究所正式落成。」尹紅鳳說。 「我們的目標是建立海量的世界知識庫以及管理知識庫的智慧系統，用雲計算集成幾十億人的知識、行為和智慧，將幾乎所有人類信息、數據和應用整合起來。」尹紅鳳說，「它就像整個人類的大腦，為所有的人提供知識、智慧、搜索和對話等各種服務。」 眼下，研究所將致力於研究新一代的語義智能搜索引擎。因為目前人們常用的「谷歌」、「百度」等網路搜索引擎，相當於一個智慧知識庫，但搜索結果只有一小部分是想要的。而新一代搜索引擎就是智能計算機，語義智能可以為各種信息加註智能標籤，再把各種信息通過標籤聯繫起來，按特定的主題，如人物、地點、組織、企業等指標分類保存。一旦網路用戶需要查找某個信息，它就能很快地按類別搜出資料。 那麼，怎樣建立一個這樣的人工開放複雜巨系統？「我們就需要應用錢學森的人機共建的綜合集成理論。」尹紅鳳介紹說，目前，互聯網為我們提供了實現大成智慧的幾乎所有必要的條件，網上有幾乎人類所有的知識、數據、資料、信息和巨大的用戶，但都是分散的、無組織的，我們則可以把這些同各種演算法、系統、技術和設備集成起來，運用雲計算的巨大能力，構建一個海量的知識庫和智慧平台，從而可以提供各樣的智慧服務。 如何收集有用的信息、數據呢？他們將首先從所有的網頁抽取重要的鏈接、關鍵詞或者結構化的信息，如地址、電話、電影、圖書、生日等。這樣就可以把網上的信息轉化為知識，這些知識使得智能搜索可以回答一些經過推理、綜合才能回答的問題，如一個人的年齡，某市的主要醫生等問題。這些問題是傳統的搜索引擎所不能解決的。此外，互聯網上還有許多公司的專業知識庫和數據，如天氣、股票、旅遊等，我們則可以把這些數據和系統直接集成到這個智慧平台里。 信息和數據是可以通過網路進行搜集的，但是人的智慧如何搜集？尹紅鳳舉例說，人們使用互聯網的行為可以用演算法處理和分析，從而得到集體的智慧，其結果可以用於內容、關鍵詞構建等。同時，個人的行為分析、處理也可為每個用戶建立知識庫，提供個性化的服務和搜索。例如，針對所有人搜索詞的頻率和個人搜索詞的頻率，可用於建立高效的、個性化的輸入法。可以說，數億用戶的直接輸入是知識庫的重要來源，像百科、複雜問題解答、博客等。綜合起來說，人腦是一個複雜巨系統，有超過100億的神經細胞。不過，目前，雲計算技術的發展使得我們可以建立一個人工的這樣大規模的複雜巨系統。

思維科學開闢人工智慧研究新思路 記者在《錢學森與〈形象思維學〉的創立》（作者楊春鼎）一文中看到，錢學森對於思維科學研究的設想包括的一個方面就是通過人工智慧模擬的方法，即用電子計算機模擬人腦的部分功能，從電子計算機的程序結構間接認識人腦的類似功能結構。 「我們把錢學森思維科學的思想深入發展成科學的理論，從而建立了一個思維的結構模型，並發現用網路可以實現形象思維。在這些理論下，我認識到日本的智能機計劃是一個不可能成功的項目，因為他們只是在提到邏輯運算的速度而已。並且我們發現世界上主流人工智慧研究的方向也是有問題的。」尹紅鳳說，「有了這一重大發現後，我和導師戴汝為寫了一篇六萬多字的《論思維與模擬智能》的文章，得到錢學森的充分肯定。後來我們又從這些理論發展出數學模型和演算法實現。我認為，錢學森的思維科學開闢了新的正確的智能研究方向，是發展智能機的理論基礎。」 中國思維與智慧研究所常務副所長、西南交大信息科學與技術學院教授楊燕對記者說，「我們非常高興地迎來了一個新的科研基地——思維與智慧研究所。我覺得，我院擁有『雲計算與智能技術』省高校重點實驗室，有一批長期從事智能科學研究的優秀團隊，促成了研究所的誕生。今後，在這優質資源的帶動下，會為 『思維與智慧研究所』的發展打下堅實的基礎。」

終極目標：人工大腦 「簡單地說，人工智慧就是把人類的智能行為在計算機上加以實現。」廈門大學智能科學技術系系主任李紹滋向記者通俗地解釋了「人工智慧」這個詞的含義，「人工智慧的研究，目前有非常多的研究方向。就比如我們學校，智能科學技術系對人工智慧的研究有大約四個方向。藝術認知與計算、自然語言處理、智能多媒體技術、視頻圖像處理以及仿腦智能系統。」 李紹滋介紹說，藝術認知，就是通過神經計算模型讓機器可以實現音樂創作、繪畫、寫書法等功能，並且也會通過不同的音樂刺激人的大腦，觀察人腦電波的變化。而自然語言處理就是我們現在常說的機器翻譯。 廈門大學智能科學系進行的智能多媒體技術與西南交通大學思維與智慧研究所做的語義智能搜索引擎非常類似，就是擴大目前搜索引擎文本搜索的功能，成為多媒體信息檢索，除了文本外，你想搜索到的圖片、音頻、視頻都將成為唾手可得的共享信息。 「目前我們主要做的就是圖像視頻處理，」李紹滋說，「比如從圖片中檢測出人的信息，還有一種就是從視頻中尋找人的活動信息。」這方面的應用在將來會很多，他舉例說，比如監控安防，在一些交通要道上對嫌疑犯的跟蹤，或者是在高壓設備間內，當有人進入發出警報等。還有一些應用，對於普通人來說更加有用，比如在北京地鐵站內，尤其是換乘站的上下班高峰期，可以通過視頻處理，監控實時人流量，並且計算出地鐵站內可承受的最大人流量，一旦人數接近或超過可容納極限，將採取預警措施。在很多城市的地鐵站，目前都有這樣的需求。 對於很多人來說，對人工智慧更加感興趣的恐怕就是擁有接近於甚至超過人類大腦的機器，或者機器人。「目前我們所做的仿腦智能系統最終的目標就是在機器人身上實現人的部分智能行為。」李紹滋介紹說，比如讓機器人對桌子有這樣的判斷，就是桌子上面可以放東西，椅子上面可以坐人，甚至讓機器人有生與死的概念。「也就是說，當機器人的電池將要用光電量的時候，它自己可以有這樣的意識，並且知道電池用盡它就會死去，而自己要找到充電的地方進行充電。」 李紹滋說，目前，人工智慧研究已經成為一個熱門的學科，而且已經深入到日常生活，除此以外，在軍事領域也有應用，「我見過美國研製的一種智能機器人，其實就是智能士兵，是希望由機器代替人類上戰場，也是對人類自身的一種保護。這種智能機器人外形很像馬，可以攜帶多種武器裝備。」 對於這方面的研究，目前主要有兩種方法，一種是發展人工神經網路，也就是模仿人類大腦結構，從而使機器獲得人腦的功能。另一種就是，我們所說的黑、白盒子，其實就是不管內部結構是怎樣的原理，只注重效果，也就是功能主義。李紹滋告訴記者，「也就是從功能上模擬人腦就可以。」 李紹滋認為，每一種研究方式都有各自的優點，也有不足，所以研究者並沒有完全摒棄哪一種方式。 被稱為「人工智慧領域的愛因斯坦」、美國猶他州州立大學計算機系教授雨果·德·加里斯退休前先後在武漢大學和廈門大學做人工大腦的研究。所採用的方法就是發展人工神經網路。李紹滋告訴記者，「雨果來到我們的實驗室，預想能夠通過演算法演化出一組一萬個神經元組成的神經網路，但是到他離開這裡時也沒能實現。這種方法的研究還有很多困難，人類的大腦是非常複雜的一個系統，即使發展出了一萬個神經元，也與人工大腦的設想的實現還有很遠的距離。」 人機大戰是否會成現實？ 如果機器人擁有了人類的智慧，甚至人類的情感，是否會讓電影中的場面在現實中發生，機器人成為人類的敵人，想統治地球？李紹滋說，目前，對於人工智慧的研究，學界有兩種態度：一種是非常樂觀的，實現接近人類大腦的人工大腦是有可能的；而另一種則比較悲觀，對於人工智慧的研究看到的更多的是許多難以突破的技術難題。 而雨果絕對是樂觀派。他曾經說過這樣一句話：「如果你認為智能機器不可能被製造出來，那麼回想一下，西拉特在20世紀末30年代預測原子彈會摧毀一座城市，當時人們把他當做瘋子的情景。」 記者採訪了雨果本人以及還在廈門大學繼續研究的他的朋友，本·哥爾特茲勒。雨果的遠大理想事實上受到了很多質疑，他認為再過50年智能機器將達到人類智能的水平，並且可能剝奪數十億人的生命。而如今，他在接受本報採訪時依然堅持這樣的理想。 他在回答採訪問題時仍然表示，未來的智能機器大腦的運算速度將達到10的40次方每秒超過人類大腦10的16次方每秒。「不幸的是很多人會反對創造這樣的機器人，並且由此可能發生人機之間的戰爭。」 他說，實現人工大腦需要通過兩個主要途徑，一個是大尺度模擬人類大腦，比如著名的「藍腦計劃」，他們計划到2018年能夠模擬哺乳動物的大腦皮質層一萬個神經元。另一個途徑就是大腦靈感認知結構，通過傳統的計算機結構模擬出大腦功能。 也許雨果的一些設想並不完全是狂人的瘋狂夢想，一些事實已經讓我們看到智能機器的潛能，雨果介紹說，日本研製的家庭機器人已經可以將衣服放入洗衣機進行清洗，做飯洗碗，而IBM公司最新的電腦系統WATSON在世界常識智力競賽中也險些戰勝人類，並能理解人類的語言。 目前，本正在廈門大學繼續他們的研究，他也在採訪中向記者介紹了目前的進展，他說：「我們的研究目標是創造軟體程序，達到人類的智力程度，甚至超越人類的平均智力。目前我們的研究中心正在做的是一種叫做Open cog的軟體程序，結合多種學習和記憶程序從而可以控制遊戲中的不同角色並且可以控制人形的機器人。」本說，這個Open cog已經完成了一部分，並且可以完成一些有趣的事情。 雨果說，目前世界上對人工智慧的主要研究一方面是家庭機器人，實現這一點可能只需要幾年的時間，並且在2020年左右這將成為一項發達的產業。雨果希望能看到中國政府在人工大腦的研究上有更多的投入，比如成立中國人工大腦學會，集合中國的人工智慧研究者，從而開發中國的家庭機器人產業。 本也向記者坦言，目前中國研究人工智慧的水平與美國、歐洲、日本等發達國家相比還有很大差距，但是他認為，中國在這一領域的研究也有一個很大優勢，那就是沒有歷史和傳統的禁錮，由於其他發達國家在人工智慧領域的研究開始得很早，因此也被一些傳統的研究理念所束縛。

目前，人類科學所面臨的四大問題，即物質的本質、宇宙的起源、生命的本質和智能的產生。 國際上，對智能的研究主要是人工智慧。1956年，第一次人工智慧研討會在美國的達特茅斯大學舉行，當時J. McCarthy、H. Simon等人倡議開展人類思維活動規律的研究，並給予「人工智慧」 的命名，標誌著人工智慧學科的誕生。 1958年，H. Simon曾樂觀預言，10年之內計算機將成為世界象棋冠軍、發現並證明重要數學定理、譜寫出優秀樂曲的能手，到2000年，機器的智能將超過人。但是這些在自然語言理解和機器翻譯研究里遇到瓶頸。80年代日本提出第五代智能計算機計劃，主要是提高邏輯運算的能力。第五代機計劃的失敗對傳統的人工智慧研究形成了一個巨大的衝擊。當時世界人工智慧研究的焦點是邏輯符號推理系統，日本提出的第五代智能計算機計劃，聲稱日本不僅能在技術上做得精緻，而且要用這個計劃在基礎研究和思想上對世界作出貢獻。