文小刚：人机大战里的演绎智慧和创新智慧

2017-05-27阅读 244 赛先生我要关注

继去年3月战胜李世石后，AlphaGo在去年年底化名Master，与包括柯洁在内的中日韩数十位高手对决，豪取60连胜无一败绩。这几天在乌镇，新版AlphaGo又与顶尖中国棋手展开新一轮大战。连胜柯洁两局，并在团体战中力克五位高手联盟的AlphaGo，对围棋的理解和直觉从何而来？机器智能的下一步该去往何方？让我们来回顾一下文小刚老师写于去年5月的文章。

撰文文小刚

虽然人类下围棋已有上千年的历史，这几天AlphaGo和李世石的人机巅峰对决，反映了人对围棋的理解还是处于一个初级阶段，仍有提升的空间。而AlphaGo对围棋的理解已经达到了一个新的境界，能够成为人类的老师。

我们知道DeepBlue能在国际象棋上战胜人类靠的是它高速的计算能力，能在有限时间内评估所有可能走的行棋方案，从中选出一个最好的。但围棋可能走的行棋方案太多了（比国际象棋多10¹²⁰倍），不可能一一评估。所以人下围棋靠的是对围棋的理解和直觉，只去评估几个到几十个比较有希望的行棋方案。这种对"比较有希望"的非逻辑性判断，我们称之为"理解"和"直觉"。

AlphaGo虽然计算能力强大，也不能用穷举法，也必须靠对围棋的理解和直觉。而这种理解和直觉，是AlphaGo里的神经网络通过实战锻炼学来的，这标志着人工智能达到了一个新的高度。AlphaGo强大的计算能力，又能使它评估比人类多很多的行棋方案。这强大的计算能力，加上它自己学来的理解和直觉，使AlphaGo有了战胜人类的能力。（昨日第四局的对决，好像揭示了有自己理解和直觉的AlphaGo，也同时有了自己的情绪。）

当计算机在围棋上的理解和直觉，看上去已经超越人类的时候，当围棋精英开始研究学习AlphaGo的行棋风格和招数的时候，人们会想，这是不是标志着计算机的智慧已经开始超越人类的智慧？实际上，人类的智慧有很多种。这里我想主要集中讨论一下一种高级智慧，我称之为“创新智慧”（一种无中生有的智慧）。计算机会不会在创新智慧上也能超越人类？

为了解释什么是创新智慧，这里先讲一讲什么不是创新智慧。有一次，我和一个在中国顶尖大学就读的本科生聊天。他告诉我，他这辈子什么都能做到最好。他想在哪一方面做得最好，他就能在哪一方面拔尖，从来没失败过。这真是一个学霸的写照。但我听了以后有些伤心。中国的尖子学生，怎么一辈子尽跟着别人的标准跑。别人说什么好，自己就往那方面努力，像丢了魂儿似的。可自己的思想，自己的洞察，自己的热情在什么地方？这个学生所表现的能力不是创新能力。

再讲一个例子。刚解放后的中国梦，是想要成为世界强国之一。而成为强国的标志就是钢铁产量。我小时候，每年的元旦献词，都要提到过去一年钢铁产量的发展，所以小孩儿都知道中国的钢产量是多少。1949年，中国钢产量占世界钢总产量比不到0.1%，而到1996年，已超过日本升至第1，占比也升至13.4%。现在世界钢铁生产格扃己完全变了，2013年的钢铁产量排名如下：

1. 中国：7.8亿吨（占世界总量的50%以上）
2. 河北+天津：2.1亿吨
3. 日本：1.1亿吨
4. 美国：8700万吨
5. 印度：8100万吨
6. 河北唐山市：8000万吨
7. 俄罗斯：6940万吨
8. 韩国：6600万吨
9. 河北钢铁集团：4600万吨
10. 南美洲总合：4600万吨
11. 德国：4260万吨
12. 巴西：3400万吨
13. 乌克兰：3280万吨

可见，我们现在的钢产量已远超英美，但这时钢产量几呼成了污染的指标。（看到上面的数字，我开始想象北京雾霾的来源，也有点猜测阅兵蓝、两会蓝是怎么来的。）

追求钢产量还是追着别人标准跑的心态，还是一种赶超的心态，一种复制的心态。我们现在要有自己制定标准的大气。问问我们自己到底要什么？不要总跟着别人的标准跑，要按照我们自己的标准发展，让别人跟着我们的标准跑。

这就是创新智慧。"创新"就是自己制定标准，来定义什么是"好"，让别人跟着我们，向"好"的方向努力。"创新"就是就是自己制定游戏规则，让别人玩我们制定的游戏。

根据上面的解释，机器赢得围棋比赛的智慧还不完全是创新智慧。它应该更接近一种演绎智慧：也就是当给定一个规则以后，求解赢的方案。在科学中，求得一个方程的解，也是演绎智慧。但AlphaGo所表现出来的演绎智慧是相当高级的，它用到了理解和直觉。

上面我讲了两个演绎智慧的例子。下来我讲一个创新智慧的例子。

大家说人生如棋。在科学中，宇宙的演化也如一局棋。围棋的棋盘是二维的。有19x19 = 361个格点。宇宙这盘棋的棋盘是三维的。有10^61x10^61x10^61 = 10^183个格点。围棋的每个格点有三种状态：黑子，白子，无子。所以围棋总共有3³⁶¹= 10¹⁷⁵个状态（即3³⁶¹种棋子排列方式）。这是一个比天文数字还要大得多的数字。围棋的奥妙则来源于此。对比之下，宇宙的状态数是2^(10^183) 。这是一个更大的数字。这个数字大得无法想象。我都无法形象地描述这个数有多大。所以宇宙将比围棋更加奥妙得多。

宇宙的演化，就像一个正在进行的棋局。物理学家所要进行的创新研究，就是观察这盘棋的进程，来猜出这棋的游戏规则（也就是描写宇宙的理论）。实际上物理学家所遇到的挑战，比上面讲的更大。因为我们不知道这局棋的详细进程，像瞎子摸象一样，只知道一些局部模糊的进程。所以一开始，我们猜的游戏规则可能不对。当我们有更详细的观察以后，我们会发现新的更正确的游戏规则。

更有甚者，描写宇宙演化进程的语言和符号，常常都没有事先发明出来。也就是说，仅仅为了记录这些进程，我们都需要做很多创新工作。以前我们以为，只要记录了宇宙中所有粒子的位置和速度，我们就记录了宇宙的状态。但现在看来，这一观点是错误的。现在的标准看法是，宇宙的状态是由量子场的波函数所描写的。也有人认为（包括我自己），宇宙是一个含有10¹⁸³量子比特的海洋。宇宙的状态是由这些量子比特的波函数所给出的。粒子、位置、速度、量子场、波函数、量子比特，等等这些概念，都是人类无中生有的创新。

这类研究所需要的智慧就是创新智慧，人类已被证实的确具有这种创新智慧，这是人类智慧的最高点。

AlphaGo向我们展示了，计算机可以具有很高级的和很高水平的演绎智慧。这对围棋界的冲击是颠覆性的。我们人类的九段神童天才，突然要面对一个十段的非人类。但我觉得，有电脑进来，围棋领域可能会有更大的发展。电脑人脑相互激励，也许会加速提升我们对围棋的理解。我非常期待，有创新智能的电脑，能够加入到物理的研究当中来。

但现在还没有一台计算机可以具有创新智慧。可以后计算机的进一步发展，会不会使计算机也获得创新智慧？这也许才是人工智能最大的挑战。我个人认为计算机是可以具有创新智慧的。对于相信这一观点的人来说，设计一个具有创新智慧的计算机，将是一个伟大的事业。

随着近年来人工智能和生物工程的高速发展，有人预感到，人工智能和基因技术最后将改造人类自身，一部分人将成为智力和体能远超过自然人的“超人”。这些“先超起来”的人会帮助我们后超起来的人，还是奴役我们的后代，很让人担心。但不管怎么样，这恐怕是不可避免的趋势。我个人有一个不同的视角：我把"超人"看作是人类进化的一个新阶段。也就是人类可以帮助自己，加速进化。

另外，上面对演绎智慧和创新智慧的描写，也显示了中国教育体系和科技氛围的一些缺陷。在中国，我们很强调演绎能力（也就是赶超能力、山寨能力、走别人走过的路的能力）。而创新智慧、创新能力，很难在中国生根发芽，成长成林。这是中国教育政策和科技政策需要反思的地方。