談到AI，電影《黑客帝國(guó)》中開(kāi)創(chuàng)的科幻場(chǎng)面一度轟動(dòng)世界、引領(lǐng)潮流。基于美國(guó)一位哲學(xué)家“缸中之腦”的假想，電影描述了這樣的背景：自以為生活在20世紀(jì)末、21世紀(jì)初的人類(lèi)實(shí)際上是數(shù)百年后被機(jī)器“養(yǎng)育”在“搖籃”中的生物能源提供者,但被“囚禁”在“搖籃”之中的人類(lèi)卻在AI“Matrix”創(chuàng)造的世界中“重獲自由”。

這讓我們不由得再次思考這樣一個(gè)問(wèn)題：如果你的大腦被機(jī)器控制，像原來(lái)一樣給你傳遞各種神經(jīng)電信號(hào)并給予反饋，你能發(fā)現(xiàn)嗎?

人腦的神經(jīng)行為模式

人的神經(jīng)系統(tǒng)包括兩部分：中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)。大腦是前者中最大也是最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，還是神經(jīng)系統(tǒng)的最高級(jí)部分。所以在各類(lèi)科幻作品中，大腦都是最關(guān)鍵的元素。例如劉慈欣的《三體》：為了打入三體人內(nèi)部，同時(shí)最大限度減小負(fù)載質(zhì)量，最終人類(lèi)決定只把大腦送入太空。

神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)功能單位，了解人腦，必定要了解神經(jīng)元。下面我們著重介紹神經(jīng)元及其工作原理。

神經(jīng)元是神經(jīng)行為的最核心元素。我們的腦中有超過(guò)100億個(gè)神經(jīng)元。研究發(fā)現(xiàn)，大腦灰質(zhì)(由神經(jīng)元細(xì)胞體組成)體積與智力之間有顯著正相關(guān)關(guān)系，因此在人們通常的認(rèn)知里，神經(jīng)元越多，人越聰明。

神經(jīng)元由兩部分組成：細(xì)胞體和突起。長(zhǎng)短不一的突起承載了不同的功能，樹(shù)突較短用來(lái)接收信號(hào)，軸突較長(zhǎng)用于傳遞信號(hào)。換個(gè)形象的說(shuō)法：樹(shù)突就好像是神經(jīng)元的一扇扇門(mén)，而軸突則是敲門(mén)的手。當(dāng)神經(jīng)元聽(tīng)到敲門(mén)聲，打開(kāi)門(mén)就得到了行動(dòng)的信號(hào)，如果神經(jīng)元需要給別人傳遞信息則去敲其他人的門(mén)。每個(gè)神經(jīng)元都有很多扇門(mén)和很多只手，也就是說(shuō)每個(gè)神經(jīng)元都與很多神經(jīng)元相連接。稍微想想，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是多么龐大了。

就像我們聊天時(shí)喜歡秒回的朋友，神經(jīng)元在傳遞信號(hào)時(shí)也會(huì)喜歡那些反應(yīng)敏捷的同伴。動(dòng)作遲緩的神經(jīng)元會(huì)逐漸被拋棄，使得神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)更加敏捷精煉。(或許這就是大家認(rèn)為大腦會(huì)越用越聰明的緣故吧。

AI的原理

了解了人類(lèi)大腦對(duì)信息的處理和傳遞，我們?cè)賮?lái)看看AI的發(fā)展歷程。

AI的發(fā)展可謂一波三折，上世紀(jì)50到80年代是符號(hào)主義時(shí)代，人們?cè)噲D通過(guò)分析人腦處理問(wèn)題的方式將邏輯推理能力賦予計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，最終并不成功;此后的20年專(zhuān)家系統(tǒng)成為主流，人們嘗試總結(jié)人類(lèi)的知識(shí)并教授給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但同樣遭遇滑鐵盧;21世紀(jì)以來(lái)，數(shù)據(jù)的重要性逐漸被察覺(jué)，從數(shù)據(jù)中挖掘信息成了潮流，基于大數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)音、圖像領(lǐng)域獲得巨大成功。我們現(xiàn)在熟知的語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字、自動(dòng)翻譯就是這一階段最初的重大成果。

作為當(dāng)前AI的核心，我們有必要了解一些深度學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容。

深度學(xué)習(xí)模型的前身是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也在一定程度上表明前者對(duì)大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的模仿。

為了更形象地說(shuō)明這一點(diǎn)，我們采用最簡(jiǎn)單的線性回歸模型來(lái)進(jìn)行分析。舉個(gè)例子，當(dāng)我們要判斷或者說(shuō)預(yù)測(cè)某套房子的價(jià)格時(shí)，我們會(huì)想到很多與此相關(guān)的因素，這里選擇其中兩個(gè)主要因素：面積和房齡。用X1表示房屋的面積(平方米)，X2表示房齡(年)，用y表示房屋價(jià)格(元)。線性表明以下式子成立：

其中a1、a2稱(chēng)為權(quán)重，權(quán)重決定了每個(gè)特征(面積、房齡)對(duì)預(yù)測(cè)值y的影響。假設(shè)我們現(xiàn)在有很多已知的房?jī)r(jià)和相應(yīng)的房齡及面積數(shù)據(jù)，我們就可以通過(guò)各種方法(如最小二乘法等)求出參數(shù)a1,a2和b的一組值。

有了這組值，我們就可以預(yù)測(cè)其他房子的價(jià)格。在這一預(yù)測(cè)過(guò)程中，輸入是房子的面積和房齡，輸出是預(yù)測(cè)的價(jià)格。

我們可以與神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)進(jìn)行類(lèi)比，將X1和X2看作是神經(jīng)元細(xì)胞體的兩個(gè)樹(shù)突，神經(jīng)元接收到這兩條信息后進(jìn)行處理(根據(jù)a1、a2計(jì)算y的值)，得出結(jié)果后通過(guò)軸突進(jìn)行傳遞。一個(gè)神經(jīng)元就可以囊括一個(gè)輸入層和一個(gè)輸出層。

人腦中復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支撐著我們進(jìn)行各種各樣的活動(dòng)，多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及其他各式各樣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠幫助我們解決預(yù)測(cè)、圖形識(shí)別等很多問(wèn)題。

下面再介紹一個(gè)通過(guò)AI發(fā)現(xiàn)規(guī)律的案例。

人腦存儲(chǔ)的知識(shí)有限，分析數(shù)據(jù)和利用數(shù)據(jù)的能力同樣有限，而越來(lái)越先進(jìn)的硬件設(shè)備保障了海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分析，更能從中發(fā)現(xiàn)隱藏的規(guī)律。例如美國(guó)一家機(jī)構(gòu)在分析了超市商品的購(gòu)買(mǎi)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，啤酒和嬰兒的紙尿褲常常一起賣(mài)出，分析調(diào)查后發(fā)現(xiàn)這是爸爸們周末出門(mén)采購(gòu)的常用搭配。于是這家超市將啤酒和紙尿褲放在一塊兒售賣(mài)，方便了爸爸們，也增加了銷(xiāo)量。

這只是AI分析數(shù)據(jù)的冰山一角，它可以幫助我們發(fā)現(xiàn)很多隱藏在數(shù)據(jù)中的聯(lián)系，通過(guò)分析理解就可以從中受益。

人的哪些行為是AI不能模擬的?

隨著AI技術(shù)的蓬勃發(fā)展，曾經(jīng)電影中超前的科幻想象似乎在一步一步走入現(xiàn)實(shí)。關(guān)于人腦和AI的對(duì)峙也越發(fā)明顯，特別是我們熟知的游戲領(lǐng)域：深藍(lán)(象棋AI)、AlphaGo(圍棋AI)都在與人類(lèi)的比試中取得矚目成就。

我們不由自問(wèn)，哪些方面是人類(lèi)占優(yōu)的呢?

基于大數(shù)據(jù)的AI，讓我們?cè)搅私釧I，就越認(rèn)可對(duì)人類(lèi)行為的數(shù)字化。可以試想，如果有一臺(tái)機(jī)器記錄了所有的個(gè)人信息和社會(huì)數(shù)據(jù)，那么人和機(jī)器會(huì)有差別嗎?

這一點(diǎn)目前很難給出確定的答案。特別是當(dāng)前的硬件條件無(wú)法支撐如此龐大的數(shù)據(jù)量，未來(lái)的事就更難以預(yù)測(cè)了。

“AI無(wú)法替代人類(lèi)”的觀點(diǎn)之一是AI的邊界性。設(shè)定好了范圍，程序就只會(huì)在固定范圍內(nèi)運(yùn)行，而無(wú)法跳出這個(gè)框架。

但平心而論，我們?nèi)祟?lèi)自己沒(méi)有邊界嗎?曾經(jīng)的人類(lèi)相信天圓地方，今天的人類(lèi)在未來(lái)看也可能是坐井觀天。真理總是在一定限度范圍內(nèi)的，超出了這個(gè)限度，可能會(huì)得到其他的結(jié)論。

“AI無(wú)法替代人類(lèi)”的另一大障礙是人的情感領(lǐng)域。AI的核心是運(yùn)算，而一切基于想象、聯(lián)想、猜測(cè)、創(chuàng)新等方面的東西，在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)中AI還是很難比擬人類(lèi)。

人腦中有上百億的神經(jīng)元，而AI的復(fù)雜度遠(yuǎn)不及此，因此它的運(yùn)算總是有限度的，它的功能也總有邊界。AI可能永遠(yuǎn)搞不清楚為什么人類(lèi)會(huì)把兩個(gè)風(fēng)馬牛不相及的東西聯(lián)系在一起，它也不知道在強(qiáng)烈的感情沖擊下，人類(lèi)會(huì)做出超越本身常規(guī)和極限的事情。

就目前來(lái)看，創(chuàng)造者和被創(chuàng)造者之間的界限還是非常分明的。或許正因如此，我們將會(huì)迎來(lái)人機(jī)交互，人腦與AI聯(lián)合的“智能時(shí)代”。