许成钢:为什么人工智能不能完全替代人

发表于  02/03 06:30   约8分钟

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  机器人会不会比人厉害,甚至机器人会不会取代科学家?

  这些问题的答案很简单:真正有重大创建的科学家永远不可能被机器取代。要理解这个回答,我们先来看看科学是怎么产生的。

  最权威的答案来自爱因斯坦,他是有记录以来回答过这个问题的最伟大的科学家。最伟大的科学家还有牛顿、达尔文,但是没有他们讨论过这个问题的记录,而爱因斯坦被人多次问到这个问题。

  爱因斯坦的狭义相对论、广义相对论是一个公理化体系。所谓公理化体系,是以几个被视为公理的基本原理作为逻辑推演的起点,此后所有结论全部是用逻辑推导出来的。

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  爱因斯坦提出的理论是他构造和想象出来的。在构造过程中,最重要的部分是决定提出哪几个原理(或者公理)来作为理论的起点,剩下的一切步骤和结论都是用逻辑得出的。牛顿的理论体系与此相同。

  那么,我们用人工智能的方式能不能构建理论呢?

  如果我们已经找到构建新理论的公理,确立了这个理论的逻辑推演的起点,此后逻辑推演部分的工作,人工智能完全有可能完成。但是人工智能绝对没有可能独立(即在没有人的帮助的条件下)决定基本定理,或称公理,没有能力构建理论的起点。

  为什么这么说呢?科学家曾经问爱因斯坦是怎么构建他的理论体系的。爱因斯坦说上帝站在彼岸(指的是客观事物),我们站在此岸,我们永远到不了彼岸,也永远不知道上帝在干什么。我们唯一能做的就是猜上帝在干什么。我们构建的理论就是在猜上帝在干什么。那么怎么猜呢?爱因斯坦说首先是靠直觉建立基本原理(公理),这是最困难的部分。剩下的是逻辑推理,任何懂得数学的人都可以做。再进一步的问题是什么是直觉?直觉从哪里来?爱因斯坦说,直觉是经验与事实之间的共鸣。从事实到经验,再到提出基本原理,这之间没有逻辑的道路可循。

  如果一个人在科学上做得足够深入,应该能理解爱因斯坦所说的话,而且可以理解得相当具体。但是,即便是最好的科学家,也极少有人能模仿爱因斯坦。实际上,这种方法的开创者是牛顿。爱因斯坦是在有意模仿牛顿。自从牛顿以来,最好的物理学家、科学家,大都知道这个方法。但自从牛顿之后,至今只有极少人有能力模仿。而问题在于谁有能力产生如此深刻的经验与事实的共鸣?有直觉用很少几个原理,抽象和概况大量事实,使得其余部分可以精确地以逻辑方式推导出来?

  爱因斯坦说的直觉就是创造力的最高形式。人工智能永远没有可能具有这种创造力但是人工智能可以极大地帮助科学家爱因斯坦创建广义相对论用了8年时间。期间大量的时间精力消耗在寻找适当的数学工具和数学推导上。可以假想,如果爱因斯坦有非常高级的人工智能帮助,当有了构建模型的基本原理和结构后,数学推理的工作可以由人工智能完成,这会大大加快他的速度,提高效率,让他有更多时间发展新理论。

  人工智能最终是否能达到以上说的这种能力,可以讨论。但人工智能至多只能做到这个程度,而不可能具有独立产生高度概括性直觉、提出基本原理、依此构建理论体系、非逻辑的创造能力。

  为了理解前面说的道理,我们再用牛顿构建第一个物理理论体系的过程。在牛顿之前,开普勒已经提出来了行星运动的椭圆方程。伽利略已经做了自由落体实验,知道了自由落体加速度的道理。这两个结果表面看无关。但在牛顿眼里看,这两个理论之间不协调。这就是直觉。他认为开普勒发现的行星运动和伽利略发现的自由落体规律,应该是由同样的基本力量支配的。他的理由是,宇宙是上帝造的,上帝造的宇宙一定服从上帝共通的原理。自古人们就认为圆是美的,上帝造的世界是美的,世界是圆的,如同开普勒发现的。但为什么伽利略发现的,在地上的却走直线?为了统一这两个理论,作为其起点的共通之处,就是牛顿三大定律,即公理。也可以称其为假说。有了这三个定律,或理论假设后,整个牛顿物理学的其他部分就是数学问题了,都可以用逻辑推算出来。

  就像爱因斯坦说的,牛顿三大定律是经验与事实的共鸣所产生出来的,是牛顿的直觉捕捉到的。这个直觉如此高超,以至于在这个基础上,可以通过逻辑演算,把当时世界上所知道的所有物理现象都统一出来。但是,从事实(行星运动、自由落体),到经验(开普勒、伽利略、牛顿),到牛顿提出这三个基本牛顿定律,这中间没有逻辑的道路。

  为什么是这些公理?为什么不是其他的?为什么没有更多或更少?这些不仅是不可能从单纯逻辑推理能回答的问题,而且是教师无法教授的问题。因此,是人工智能和机器学习无法模仿、无法自我生成的。

  爱因斯坦是牛顿之后,方法最像牛顿的物理学家。为了面对他要解决的问题,在构建相对论的理论体系时,他把牛顿的一些基本定律拿掉,换成了他自己的。牛顿的绝对时空的隐含假设被改变成了相对时空;光速不变成为基本假设。由此,建立了狭义相对论的体系。把时空变成物质的性质(时空随质量弯曲),以此取代引力假设,由此建立了广义相对论的体系。

  科学理论必须能接受实验和观察的检验。所有牛顿理论体系能推出来的,用爱因斯坦的理论都能推导出来,即能接受与牛顿理论相同的检验。如果用牛顿的理论能推导出,用爱因斯坦的理论推导不出来,那爱因斯坦的理论就已经失败了,因为牛顿推导出的理论全都在实验室获得验证。一个科学理论,不能解释其他理论已经解释的东西,那意味着这个理论是错误的。但更重要的是,这个理论还能推导出更多的东西。如今宇宙学的大量新发现都是广义相对论的基础上发展的理论预言发现的。

  这些伟大的理论创造是人工智能没办法创造出来的。从以上科学的伟大创造的角度看,幻想人工智能代替人,创造全新的理论,那是不知道科学是如何产生的人随便说的笑话。

  说到创造,还包括艺术创造,艺术创造比科学有很大的随意性。因为艺术不需要实验和观察的验证,只要人们喜欢即可。我不是艺术家,所以我无法评论,但我从科学家的角度猜测,评判艺术创造是不是好创造,应该取决于人们是不是欣赏它。如果有人欣赏或者足够多的人欣赏就是好的创造,没人欣赏就不是好的 创造。

  科学创造比艺术创造要求严格得多,但科学创造不考虑有没有人欣赏。科学理论建立之后,考虑的是科学结果能不能得到实验和观察的验证。这个要求非常高,这也是重要的科学理论很少的原因,物理学至今只有三个体系,牛顿力学体系、相对论体系和量子力学体系。相对论跟量子力学都是上个世纪早期的成果,好几十年过去了,物理学突飞猛进的发展,但基本体系没有被撼动。无数最聪明的人从事这方面的研究,但仍然不能够创造出新的体系来。

  其中的道理很简单,艺术可以有无数多的艺术家,可以造出无数相互没关联的艺术品。但科学不可能,因为科学面对的是观察到的事实,随意制造一个体系没有办法反映现实。真正的理论可以解释事实,但生造的体系解释不了事实。有用的理论必须能解释原本已经能解释了的事实,还能解释更多的原先不能解释的事实。在这个要求下,就很少有新理论能被创造出来,因为这是最高境界的智能。

  在这个层面上,我看不到任何人工智能替代人的可能性。当然,人工智能作为重大的核心的辅助手段,可以大大帮助人取得科学的突破。

来源:澎湃新闻

2018-12-2224

2018-11-2896

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许成钢

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真正有重大创建的科学家永远不可能被机器取代。

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