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系统中的观察者(4)——人工智能的观察者 (查看源代码)

2020年7月17日 (五) 10:26的版本

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第31行：第31行：

===从图灵测试说起===

关于什么是人工智能，人们并没有一个清晰的定义。不过，我们普遍认同的是一种被称为“图灵测试”（TuringTest）的测试方法。如下图：

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图灵测试具体是这样实施的，一个人作为检验者分别与两个小黑屋中的计算机和人进行交互。假如人与屋内的系统的交流方式有限，例如只能通过一个键盘+显示器这样的输入输出设备。在经过足够长的交互过程之后，如果这个测试者不能判断哪一个是人，哪一个是机器，则我们就称计算机具有了智能。

第42行：第42行：

互动性对于我们判断程序是否有智能来说是一个必不可少的要素。例如，当我们看到电视屏幕上的一个会走动、会思考、谈话的爱因斯坦时，我们一定不会把屏幕上的这个虚拟人物是有智力的，原因在于我们不能与它进行实时互动。因此，互动甚至可以看作是独立于平面、立体、时间的新的维度。

在我们的观察者理论中，互动不仅仅是实现人工智能的必要因素，而且它还是一种'''重要的资源'''。正如前面反复强调的一个观点：观察者的观察不仅仅在被动地感受这个世界，它还可以主动地去创造世界。在人-机系统中，人类的互动（点击鼠标、敲击键盘）其实就是这种观察的具体体现，它完全可以形成一种观察之流注入到计算机中。这种观察之流就好比太阳辐照大地可以造就万事万物一样，它也可以创造出人工系统的复杂性，甚至高级的智能。可惜的是，以往的人工智能很少将人类的互动看作一种资源。总而言之，所谓的智能程序实际上应该是一种吃“互动”或者“观察”资源的程序。

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<center>图4-2 吃互动的程序</center>

===一个机器和两个观察者===

现在就让我们从观察者的视角来剖析人工智能这个问题。可以说所有的人工智能系统，如果考虑了观察者因素都可以表示为下图：

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<center>图4-3 一个程序和两个观察者</center>

首先，任何计算机程序都不可能凭空自己产生，必须要有一个观察者来创建它，这个观察者就是程序的构建者，也即程序员。

第53行：第53行：

然而，当我们把时间尺度进一步扩大，如果玩家与这个人工智能程序互动之后，觉得不好了，这个时候，程序构建者就会反过来对人工智能程序进行改进，使得该程序能够进一步地满足玩家的需要。

我们看到，无论这个程序是否是人工智能，当我们把观察者这个因素考虑进来之后，那么这个整体系统的运作就都可以归结为下面这两个步骤构成的无穷循环：

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<center>图4-4 完整程序周期</center>

当我们判断某个程序具有智能的时候，其实是仅仅针对使用/玩这个步骤来说的。如果说一个程序P具有了智能，那么显然P需要独立运行，这个时候，它的创造者：程序员不能对程序进行改进。否则的话，我们就不能说这是计算机程序的智能，而仅仅是程序员的智能了。

第74行：第74行：

下面，我们站在计算机程序的角度分析问题。对于计算机来说，无论是玩家与程序的交互，还是程序员更改程序其实都体现为键盘或者鼠标上面输入的电信号。也就是说，其实计算机程序从来都不区分玩家和程序修改这两个观察者，这种区分恰恰是我们人类做出来的。

那么，我们就来做这样一个假设，既然玩家和程序员本质上没有任何区别，那有没有可能玩家就是程序员本身呢？这样，图4-3就可以变成了如下的样子：

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<center>图4-5 化简的观察者与程序关系</center>

这里的玩家就是一种广义的玩家，他既是我们普通意义上的玩家（程序的使用者）又是普通意义上的程序员（程序的构建者/修改者）。进一步，从时间上来看，我们也就不再区分开发/调试与使用/玩这两个不同的步骤，于是图4-4就变成了下图：

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<center>图4-6 化简的程序与人交互周期</center>

因此，所有的互动过程都简化为一个“玩”字。从观察者理论的角度来说，这个“玩”字正体现了我们所说的广义上的观察！

第100行：第100行：

你站在人的角度看人，就会怎么看怎么复杂，永远也说不清楚。然而，正如我开篇给大家展示的那张黑白画，我们要学会从背景的角度看问题。对于人-机交互的问题，我们为什么不从计算机的角度看人呢？假如你是一台计算机，你根本不用关心使用者现在的心情如何、情绪怎样，因为玩家所有复杂的行为全部压缩成了有限的输入：键盘的敲击和鼠标的点击。所以说，这个人机交互界面就仿佛是一个大罩子，他把人类行为的种种复杂性都罩住了，只剩下赤裸裸的有限输入动作。

这样，我们就可以完成第一次抽象：任何一个人-机交互系统本质上都可以抽象为一个图灵机-观察者模型：

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<center>图4-7 图灵机观察者模型</center>

我们知道，图0灵机是由一个读写头和纸带构成的。读写头是一个有限状态自动机，他有有限个状态以及指导其运作的程序。纸带由无限的方格构成，每个方格都有0、1两种状态。读写头在每个周期根据内部状态、当前纸带格内的内容以及程序来完成一步机械的动作，这个动作包括：改写当前纸带格的内容、控制纸带往左或者往右进行一步移动，改变读写头当前的内部状态。

第119行：第119行：

'''b.玩家的选择可以看作是玩家自己对自己心理状态的一次测量行为。'''

让我们回忆第3章的图3-1：

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<center>图3-1 测量与两个世界</center>

这张图清楚地表达了，测量是发生在观察者与现实世界之间的界面中的，因此，测量不仅仅会把客观世界的量子物体转换成一种真实的存在，测量同样会把观察者内心的心理状态转变成一种现实，那么这种现实就是玩家所做出的选择！

第127行：第127行：

有相当的文献支持这种把人的决策甚至是自由意识描述为量子行为的做法（参见：Stapp H.P. Mindful Universe: Quantum Mechanics and the Participating Observer. Springer, 20907)。尤其是，人们在近期的一些行为学实验发现，人类的行为选择并不遵循传统的概率论解释，但是如果用量子概率体系进行描述，则可以解释很多行为试验中揭示出来的现象（参见：[http://www.swarmagents.cn/thesis/detail.asp?id=305 这里]和[http://mypage.iu.edu/~jbusemey/quantum/QIP_Tutorial_Prob.pdf 这里]）。

当然，将用户的选择用量子概率建模还仅仅是一个大胆的猜测，不过，我们完全可以通过行为试验的方式来对这个假设进行验证。

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进一步，玩家从纸带上读取信息又可以建模成对用户心理量子态的酉变换。假如玩家当前的心理状态是[[File:xtzdgcz4_zm5.~~JPG~~]]，那么当他读入了一个纸带上的信息a(=0,1)，玩家的心理状态将发生变化：

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进一步，玩家从纸带上读取信息又可以建模成对用户心理量子态的酉变换。假如玩家当前的心理状态是[[File:xtzdgcz4_zm5.jpg]]，那么当他读入了一个纸带上的信息a(=0,1)，玩家的心理状态将发生变化：

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其中T是一个酉变换，即满足：

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　　[[File:xtzdgcz4_zm8.~~JPG~~]] 表示对[[File:xtzdgcz4_zm7.~~JPG~~]] 取共轭转置。[[File:xtzdgcz4_zm9.~~JPG~~]] 是单位变换。所以玩家的心理状态从[[File:xtzdgcz4_zm5.~~JPG~~]]变到[[File:xtzdgcz4_zm6.~~JPG~~]]就是一个酉变换（即向量的长度不变），状态向量在希尔伯特空间中旋转了一个抽象的复数角。

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　　[[File:xtzdgcz4_zm8.jpg]] 表示对[[File:xtzdgcz4_zm7.jpg]] 取共轭转置。[[File:xtzdgcz4_zm9.jpg]] 是单位变换。所以玩家的心理状态从[[File:xtzdgcz4_zm5.jpg]]变到[[File:xtzdgcz4_zm6.jpg]]就是一个酉变换（即向量的长度不变），状态向量在希尔伯特空间中旋转了一个抽象的复数角。

当玩家读到信息之后，显然他的心理状态会发生一些变化，使得他会在下一次的选择中做出不同的决策。另一方面，由于玩家不用选择0或者1，因此，测量也就不会发生，复数概率幅也就不会坍缩成经典的概率，因此，读操作只能用酉变换来表示。

第139行：第139行：

经典的图灵机计算理论关注的是问题的可求解性，经典的量子力学关注的是如何准确地描述微观粒子行为。而我们的玩家+图灵机模型不再关注这些问题，我们关心的是一种被称为测量网的抽象结构的宏观性质。

我们知道，计算机程序除了用图灵机表述以外还可以用流程图来表示。在图灵机-观察者模型中，玩家的选择也需要考虑进去，因此，流程图不再是普通意义上的流程图，而应该是包含了玩家选择的图，我们称这样的图为测量网，例如：

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[[File:xtzdgcz4_13.~~JPG~~|居中]]

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[[File:xtzdgcz4_13.jpg|居中]]

如图所示，从宏观上，人类玩家和机器之间的互动就可以构成这样一个我们称之为“测量网络”的模型，其中有两类节点，圆圈表示的节点就是由机器展开的节点，太阳表示的节点则是由玩家的选择展开的节点。每个节点对应的连线就相当于不同的选择路径。例如，从节点A展开两条路径对应的是玩家的两种不同的选择。同样，由计算机展开的节点也可以表示相应的程序判断，不同的判断可以导致不同的路径。

第161行：第161行：

===程序的目标——不断加深的虚拟层次===

下面我们站在计算机程序的角度来讨论我们这个理论最终需要解决的问题目标。让我们再次回忆前面讨论过的计算机程序和两个观察者的问题。我们提到，这两个观察者分别是程序设计者和玩家，那么联系这些观察者和程序就需要完成如图4-4的程序开发周期：

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这张图说明，玩家在使用/玩程序的时候如果发现了不如意的地方，就会反馈给程序的开发者，开发者就会对程序进行调试、修改甚至再开发，然后再次交付玩家去使用。然而，按照本文所提到的观点，其实，站在机器的角度来看，开发者和玩家是一回事儿，因为无论是程序的调试、修改还是玩家的使用/玩交互最终都体现为键盘或者鼠标上面输入的电信号。

所以，我们便可以把这个周期的不同阶段压缩成一个阶段：“玩”，如图4-6。

第168行：第168行：

也许从图灵机和通用计算的角度会把这个问题说得更清楚一些：'''程序员的信号输入给的是一台通用图灵机（计算机编译系统），而玩家的信号输入的是这台通用图灵机上面的模拟的一个虚拟图灵机'''。这样，只要你这个程序中没有Bug，那么无论玩家如何输入各种具有破坏性的电信号，它都不可能对那个通用图灵机造成影响，因为这两个图灵机分别运行在不同的虚拟层次上。换句话说，'''玩家运行的那个程序是处在比程序员面对的那个程序更深的虚拟层次之上'''。

提到虚拟层次，也许大家会感觉到陌生，但实则这是一个非常常见的概念。比如大家都熟悉的故事里面的故事、电影中的电影等等。现在还有一些软件，就叫做虚拟机软件，例如下图所示：

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<center>图4-10 WinXP之中的WinXP</center>

这张图就表示在一个WinXP系统之上运行的一个虚拟机，而在这台虚拟机上又跑了一个WinXP的程序。那么我们说跑在虚拟机上面的WinXP就比在真实计算机上运行的WinXP处于更深的虚拟层次。使用过虚拟机的朋友都会感觉到这种虚拟层次的好处有很多，比如说病毒对更深一层的程序的破坏完全不会影响到上一层。

那么，我们说，真正的智能程序是会把程序员的调试以及玩家的玩看作一种统一的资源，因此程序就会把玩的各种交互作为对自身程序的改进，从而更新自身。那么，从虚拟层次的角度来考虑也就意味着我们所说的智能程序其实已经把深一层次的输入信号（给程序的）和浅一层次的输入信号（给编译程序的）混淆了。这样，我们就有可能做到将玩家的输入作为一种资源来促使整个系统的结构改进。

然而，对于一个真实的程序来说，我们如何做到这种层次的混淆呢？尤其是，如果我们已经按照传统的设计方式设计了两层程序，那么我们又怎么可能让程序对比它高一层次的程序进行修改呢？这样做的确很困难，但是存在着另外一种解决方案，那就是再构造一层更深的虚拟层，如下图：

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<center>图4-11 虚拟层次的构建</center>

如图所示，我们将玩家的交互视做一种资源流，那么我们所要设计的程序P就要引导这股资源流（虚箭头）。传统的程序修改周期是引导这股资源流往更高的层次走（在编译系统中修改程序源代码，从而修改游戏程序），但是，这种修改通常是不可能由玩家作出的。但是，有可能程序P将玩家的交互流向另一个方向引领，这就是往更深的虚拟层引领。这样我们可以将利用玩家的各种交互在现有的程序P平台上构造出一台新的虚拟机，并且显然，我们可以把程序P自身在这台虚拟机上做一个拷贝形成P’（就好比在虚拟机上再跑一个同样版本的WinXP一样）。同时，让程序的输出表现是由更深一层的虚拟机P’实现的。由于玩家根本区分不出是哪一个层次给出的反馈信息，于是，玩家就会出现玩这个程序的同时已经更改了这个程序本身的假象。就这样，一个可以不断修改自身的程序就可以实现了！

第200行：第200行：

===通向智能之路===

最后，让我们再次回到人工智能这个古老的问题上来。笔者为什么坚信将人工智能问题废问，同时指出人类观察者和计算机的结合才是真正重要的理论问题呢？说来很有意思，这主要来源于我在冥冥之中看到的一种非常漂亮的对称性，如下图所示：

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[[File:xtzdgcz4_17.~~JPG~~|居中]]

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[[File:xtzdgcz4_17.jpg|居中]]

<center>图4-12 观察与两个世界</center>

程序世界始终是和人类世界存在着某种美丽的对称关系的。那么，人工智能——这个非常不同的程序如果在程序世界中浮现，人类世界也必然会对称地发生某种巨大的变化，这种变化很可能就是人类最终真正进入了一个可玩性极高的虚拟世界。最后，我们用《哥德尔、埃舍尔、巴赫》这本奇书中最后一段对话《无插入赋格》的部分节选来结束本章。

第240行：第240行：

'''图灵：'''这种巴比奇测验一无所获，所以我决定回来了。

'''阿基里斯：'''可刚才你是在灵笨机里的！怎么回事？巴比奇怎么跑到了灵笨机里，而图灵现在却成了真人呢？无端的颠倒！这一插曲加入得没道理，谈话被赋予了新格局。

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[[File:xtzdgcz4_18.~~JPG~~|居中]]

+

[[File:xtzdgcz4_18.jpg|居中]]

</td></tr></table>

第248行：第248行：

* [[系统中的观察者(2)——基本框架]]

* [[系统中的观察者(3)——物理中的观察者]]

−

* [[系统中的观察者(4)——人工智能的观察者]]

* [[系统中的观察者(5)——自指]]

* [[系统中的观察者(6)——互联网与观察之流]]

第254行：第253行：

* [[走近2050]]

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[[category: 人工智能]]

[[category:观察与系统]]

[[category:观察者理论]]

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