量子计算机或将改变人工智能的研究格局

吕乃基

中国科学家建造出了被《自然·光子学》的审稿人称之为“量子计算机中的ENIAC”的量子计算机。量子计算机的这一成果及而后的发展,有可能改变当下人工智能的研究格局。

其一,可能意味着强、弱人工智能,以及“量子”途径三种技术范式的合流。其二,有可能开拓将中国传统文化“编程”的途径,以及更多发掘中国与东方的传统和前传统文化中的资源。其三,在人类认知结构跟不上科技发展的脚步之时,量子计算机有可能助人类一臂之力,架起由原始认知到未来世界的桥梁。

这一切虽然不能改变人类终将被“奇点人”所取代的命运,但可能改变在奇点人中所延续下来的“人类”的内涵。

一、三种范式的竞争与合流

人工智能目前的研究主要存在强人工智能、弱人工智能两种技术范式。

强人工智能范式沿袭技术的发展沿运动形式由低到高的次序,由第一次工业革命中的基本物理运动(机械、热和电磁运动),经第二次工业革命的化学运动(有机合成),20世纪末高技术中的生命运动(基因工程、基因编辑),接着进入人脑和意识的领域;技术亦步亦趋,一路跟随由自然到人的足迹。人脑是自然界演化的最高成果,意识的本质远未揭示。人工智能将继续追随这一轨迹,没有理由脱离这一成功的路径。

在这一征途上,“身心”关系是难以逾越的高峰。波兰尼关于意会知识的研究广为人知,智商与情商不可分割。“人工智能再聪明也没有情感,只是机器而已。”

弱人工智能范式走的是“智能就是智能”路径。科学技术未必沿着人作为整体,情商与智商,心脑同步进化的路径,而是可以走心脑分离的路径。人工智能之所求原本只是“智”,是“缸中大脑”(《三体》中作为地球人使节的程天明),而非“情”非人;正因为此,人工智能超越为情(包括形形色色的意识形态之争)所困的人的智能,在不顾及“情感”之时把事情做得更好,更绝。通过重复博弈而演进博弈,开发深度学习,步步为营,迁移学习,举一反三,乃至进入跨越规则与边界的“德州扑克”,实现人工智能的重大突破。

这些成果的取得沿袭了西方自笛卡尔以来的步点。“认识论转向”,“脑”登场,“以头立地”。智能就是智能,不在乎心;一项一项去做,不做全能冠军;一步一步去做,不去想人之为人。人工智能为什么一定要以人类为参照系,为追赶的目标?摆脱人类中心主义的思路。

人工智能的发展将最终超越人性的基本弱点:人是自利的,人是有限的。人工智能的发展无关尊严,而是遵循规律。不是克服,而是绕过人性的弱点。没有自我意识,意味着无所谓“自利”,对于所有的情感“没感觉”;而在时空上无穷无尽的大数据和超凡脱俗的计算能力则超越人之“有限”。

强人工智能与弱人工智能结合的模式,或许是“上帝的归上帝,凯撒的归凯撒”。请上帝照看人的灵魂,我来照看人的肉体。人,照看自己的灵魂,做出决策;机,人工智能从事计算,提供决策的依据和选项。“人心机脑”。

“量子范式”可以说是强、弱人工智能这两种范式之外的第三种范式,关系到意识或自由意志与量子纠缠的关系,以及量子计算机。“从这个角度上来讲,没有到量子用上去之前,即不到量子人工智能的时代,我是一点儿不担心人工智能会取代人类。”潘建伟说道。马兆远持同样的观点,在由纳米尺度理解意识之前,“人工智能至少在三百年内还没什么机会超越人脑”。

由量子的角度切入,有可能较之其他途径更加逼近意识的本质,这也是“强人工智能”范式所追求的目标。在这一点这两种范式走到了一起。然而,即使这一范式获得某种突破,从目前趋势来看,“量子范式”的硬件并非“完整的生命形态”,可能招致“强人工智能”范式的不满。

这次量子计算机的突破凸现了强弱人工智能技术范式之外的第三种范式。一方面有可能在某种意义上架起强弱两种范式的桥梁。如果能操纵1000个量子以上,或许可以研究意识的产生。潘建伟预测,量子计算机最终将拓展到量子人工智能领域。

另一方面,研究量子计算机的目的不是要取代现有的计算机。量子计算适合离散优化,高性能计算系统(HPC) 则在大规模数值模拟中表现更好。需要判断哪些问题适合量子计算,二者相互补充。有很多量子计算机协助高性能计算系统的例子。在一定意义上,经典计算机具有普适性,量子计算机可能是“专款专用”。从标准的计算能力来看,D-Wave量子计算机还是会比传统计算机慢得多,但在解决某些特定的工程问题方面,量子计算机要比现有超级计算机快几千倍。

二、中国的资源与机遇

随着互联网的发展,一个虚拟世界已经生成并正在继续发展和完善。现实世界的一切正在不断迁移到虚拟世界。从中心、干预、嵌入、模糊、意会,到去中心化、非嵌入、精确和编码;现实世界在虚拟世界重构。随着越来越大的现实世界移到虚拟世界,虚拟世界的权重越来越大,不参加者将自我边缘化。

由实到虚的转换环节的核心是编程。虚拟世界不是现实世界简单的映射、投射,而是选择性重构。不是现实世界的一切都可以移到虚拟世界。任何编程语言写好的指令,对目前的计算机必须准确无误没有歧义,以保证在同样的条件下,这段代码按既定步骤执行。这就是所谓软件定义一切。形形色色、大大小小、不同用途的软件,定义了数据、模型、功能、机器,定义了过程、规则、网络,定义了可以定义的一切[1]

“人是社会关系的总和”。当社会关系不断由现实世界迁移到虚拟世界,乃至以后者为重,人在现实世界的地位就受到影响。留在现实世界的只是个人隐秘的信仰,是不能被软件定义的部分[2]。没法移到虚拟世界,不能映射,更不能操作的现实世界,有可能被开除在虚拟世界的“球籍”,以至回过头来没法在现实世界与他人交往。区块链的快速发展进一步凸现了由实到虚,以虚驭实的重要性。人类源源不断地把有序度输入机器和社会[3]。在社会中,有序度的载体也越来越多的由机器来完成。当人类的基础契约,如教育、经济和法律,其正常运作都是由机器来承载时,人类作为有序度转移者的使命已经完成了。机器构成的社会将取代移不过去的现实社会。

所谓“编程”,换言之就是编码,经由编程,把现实世界投射到虚拟世界。

在某种意义上可以说,西方文化就是“编码文化”。科学技术、工业革命、市场经济、普适价值、契约关系等等,无一不编码。有必要指出,从计算机诞生的第一天起,计算机语言的发展就浸润在西方的编码文化之中。计算机语言最基本的语句是if-else,至于switchcase语句完全可以用if else语句来替换掉,在if-else的背后即非此即彼:0,或1,正交。由此可见,相对而言,本已“编码”的西方社会较容易“编程”而进入虚拟世界,以及反过来接受虚拟世界对现实世界的规范与制约。

相比之下,中国文化显然是“意会文化”。道可道非常道。“道”,如何编码?考托福雅思,2万单词;汉语,5000单词足矣,一词多义。所以联合国文件不能以中文为准,即使伤害了中国人民的感情。由单词组成的语句更多歧义。冬天,能穿多少就穿多少;夏天,能穿多少就穿多少。语境相关。面对这样的中文考题,外国考生也只能是“跪了”。中国的各级文件中必有“原则上”三个字,其背后是无穷无尽的下不为例和个案处理。最高境界干脆是:“尽在不言中”。这样的社会及其运作过程,绝非if-else,亦远非switchcase可以囊括,可以穷尽。不能编程,是否意味着中国的传统文化与社会运行不能映射到虚拟世界?

量子计算机有可能为中国传统文化,为中国社会的运行方式编程。

量子计算机的关键是用到量子力学的本质特性,如量子态的叠加性和相干性。叠加、相干、纠缠,这样一些概念与意会知识有相通之处。量子计算机的输入态和输出态为一般为0到1之间的多个状态的叠加态,相互之间通常不正交。量子计算机对每一个叠加分量进行变换,这里的每一个“分量”或可认为对应于中国社会中的一个个“个案”。

但在现实生活中这些个案难以以同一标准相互比较,而在量子计算机,所有这些变换同时完成,并按一定的概率幅叠加起来,给出结果。量子计算机是概率性的而非确定性的,返回给用户的可能是多组数值,不仅能提供系统寻找到的最佳解决方案,同时也提供其他可供选择的优秀替代方案。用户可以指定系统向自己发送解决方案的数量。

经典计算机解决一个问题的方式就类似于试图逃离一个迷宫——尝试所有可能的走道,途中会遇到死路,直到最终找到出口。而叠加态的魔力则在于,允许量子计算机在同一时间尝试所有的路径,也就是说,它会迅速的找到一条捷径。在某种意义上可以说,量子计算机既包容中国传统文化与现实社会的高度复杂性和“意会”特征,又赋予其编码和编程的可能性;前者在一定程度上保留了中国的特殊性,后者使这种特殊性与人类社会的普遍性兼容。

反过来,中国所具有的特殊资源,如象形文字、语言以及传统文化有可能为量子计算机的发展另辟蹊径。

量子计算机的运行方式与经典计算机大为不同,现在的量子计算还非常早期,甚至连专门的编程语言都没有[4]。既然非正交,还是if-else吗?当需要比较的事项较多,或者很多其他控制流程的时候,用if else语句控制起来就会很麻烦,且可读性太差,而用switch语句就更加简洁直观,可读性也更强。但要是进一步碎片化,嵌入于不可胜数的特定语境之中呢?量子计算机完全不同于今天的CPU机理,也不是if-else机理,没法用现在的计算机语言为其编程。否则很可能如索卡尔引发的科学大战中的“后现代文本发生器”,用一连串互相矛盾的词汇叠加在一起,让读者云里雾里,不得其解。

中国科学院大学已故数学教授牛实为先生认为,21世纪的科学革命将呈现出两个主旋律,其一是“物理学与生命科学的合流”;其二是“现代科学与中国哲学的合流”。量子计算机的发展,有可能让后一个“合流”走下哲学的圣坛,在一定程度上步入操作的层面。量子计算机的问世提示,或许可以从一个新的视角审视中文的单词和语法。或许,古老的《易经》,河图洛书,有可能在与量子计算机的对话中相得益彰。

三、人类的复归与延续

在奇文“脱碳入硅”中,作者鲍捷提出人类有四套认知系统:原始的爬行动物认知系统,5万年前语言成熟时发展的,5000年前文字发明后发展的,和500年前科学兴起后发展的。每一套都比前一套更不“自然”,更耗费能量,速度更慢。所以人总是倾向于用低层次的认知系统。认知系统的每一次进阶,都甩下一部分人。在这里还可以再加上第五套认知系统,50年前兴起的编程+计算+学习+。

每个人都是多种认知方式的综合,区别是多种认知方式的比例不同。而人群的总体,在90%的人脑“机时”里,是那些原始的认知在起作用。总体人群的大多数在大多数时间倾向于“不动脑子”。分析、符号和理性都是大脑的敌人,必须无时无刻不和本能做斗争才能运用它们。

在此意义上,鲍捷给“愚蠢”下了一个定义。愚蠢是人类的一种认知的惰性,个体比较偏向于使用5万年前成熟的那套思维系统,而不是5000年前文字发明和500年前科学发展后发展的这两套思维系统,更不是50年前的编程。这是广告之类营销手段和选举拉票等之所以奏效的人性基础。人工智能超越人的智能,并不需要比人聪明,只需要避免人的愚蠢就够了。机器只是笨,人是愚蠢。笨可以治,蠢源于人的生理基础,无药可救。

量子计算机的问世,有可能为人类开启“第六套认知系统”。如果按“脱碳入硅”中5万-5千-5百,以及笔者加上的第五套50年的节奏,新的认知系统可能在5年内出现(顺便说,有专家指出,在五年之内,量子计算机的计算能力就可能赶超当前的超级计算机)。经典计算机是线性的,所有的输入态均相互正交。而思维往往是并行、多元、甚至跳跃。借助量子计算机,以人类思考方式进行超高速计算,有可能理解人类基于第一、二套认知系统的群体性行为、思想变化,甚至情绪变化。

所谓“第一、二套认知系统”究竟是什么样的“认知系统”?列维-布留尔的《原始思维》和列维-斯特劳斯的《野性的思维》对此作了深刻的研究。

列维-布留尔强调了原始思维的“互渗”,既具体到琐碎,土人能认出每个熟人的足迹,雨后,那个坑里的水留存最久;又经由互渗而关照整体。譬如呼唤一个名称或名字,也就牵连它或他所嵌入的一切。嵌入的每一个细节,都拥有对象的全部信息。原逻辑思维本质上是综合的思维,不同于逻辑思维的综合,不要求预先的分析。原逻辑思维“比我们的思维广阔,如果不说比我们的丰富。”D-Wave美国区总裁BoEwald的观点是:“传统计算机求解相同问题总会得到相同的答案,而量子计算机得到的答案却是一种概率,就像宇宙的运行原理。”康奈尔大学物理学家David Mermin在一次相关的争论中说:“闭上你的嘴,用心作计算吧!”

列维-斯特劳斯认为[5],未开化人的具体性思维与开化人的抽象性思维不是分属“原始”与“现代”或“初级”与“高级”这两种等级不同的思维方式,而是人类历史上始终存在的两种互相平行发展、各司不同文化职能、互相补充互相渗透的思维方式。正如植物有“野生”和“园植”两大类一样,思维方式也可分为“野性的”(或“野生的”)和“文明的”两大类。

由此看来,人类的“蠢”,未必就是真的蠢,而是没有相应的手段和途径来理解原始及野性的认知系统,时候未到。量子计算机的问世,可能预示,时候已到。

前传统社会的知识是人类知识的起点,既是而后非嵌入编码知识否定的对象,也是21世纪的知识辩证复归的目标。处于原始状态的知识,是人类知识取之不尽的源泉,其中蕴藏了有待挖掘的无穷无尽的宝藏。

原始思维或野性的思维,人类的第一和第二套认知系统,虽然在文字与科技兴起,特别是“第五套”认知系统兴起后被弃之如敝屐,却同样可能是21世纪人类认知系统辩证复归的对象。从根本上说,鲍捷关于四套认知系统的观点隐含了某种线性的意味。类似的,凯文凯利认为[6],关于人工智能最常见的误解是,自然智能是一个单一的维度,没有智能阶梯之说。思维的不同组成部分,或者说人猿相揖别以来的“五套”认知方式之间相互依赖,是共同创造的。

原始/野性思维+量子计算,会是人类的第六套认知系统吗?

面对“奇点”的来临,人类且慢妄自菲薄。

这一切虽然不能改变人类终将被“奇点人”所取代的命运,但可能改变在奇点人中所延续下来的“人类”的内涵。

自然,量子计算机的路还很长,在退相干和容错等方面还有现在看来难以逾越的障碍。也有人认为,由于大公司的介入,实用量子计算机的问世时间会大大提前。也许今后会出现适用于量子计算的新“摩尔定律”,其发展速度出人意料。

本文的观点是否站得住脚取决于以下因素:

对计算机语言与量子计算机等“硬科技”的理解是否有误,以及是否可能架起原始/野性思维与量子计算机之间的桥梁。

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