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人工智能早期:阿蘭圖靈沒告訴你的3件秘事

2019-04-03 11:39 稿源:雷鋒網  0條評論

AI歷史通常側重于機器是怎樣隨著時間變得越來越智能。而這些歷史中,鮮少有關于人的因素,比如智能機器是如何經過人類的思想和身體被設計以及訓練的。在這篇文章中,我們將探索AI歷史中的人類因素,即那些創新者、思想家、工人,甚至是小販,他們如何創造出能夠復制人類思想和行為(或者至少看起來是這樣)的算法。

一、“土耳其人”騙局激發的靈感

1770 年,在奧地利皇后瑪麗亞·特蕾莎的宮殿里,一位名叫沃爾夫岡·馮·肯佩倫的發明家發明了一臺國際象棋機,并給它取名為“土耳其人”。這個機器人的大小跟真人差不多,用楓木雕刻而成,穿著土耳其長袍,坐在一個木柜子后面,柜子之上放著棋盤。

肯佩倫聲稱,這臺機器可以打敗宮廷里的每一個人。之后,瑪麗亞·特蕾莎的一名顧問接受了挑戰。

肯佩倫打開柜門,展示了一種類似鐘表的機械裝置,這是一個由杠桿和齒輪組成的錯綜復雜的網絡。然后,肯佩倫把一把鑰匙插入機器并上緊發條。機器人活了過來,抬起它的木臂移動了第一顆棋子。 30 分鐘不到,它就打敗了對手。

理所當然地,“土耳其人”引起了巨大的轟動。在接下來的十年里,肯佩倫帶著這臺國際象棋機游歷了整個歐洲,打敗了當時最強大的一些人物,包括本杰明·富蘭克林和腓特烈大帝。

1804 年,肯佩倫去世,樂器制造者約翰·內波穆克·梅爾采爾當時還在讀大學,他買下了這臺機器,帶著它進行世界巡演。某一天,有一個人得到了近距離觀察這臺機器的機會,他就是著名的英國工程師兼數學家查爾斯·巴貝奇。 1819 年,巴貝奇和“土耳其人”打了兩場比賽,均以失敗退場。

根據知情者湯姆·斯坦德奇對“土耳其人”的歷史描述,巴貝奇懷疑這臺機器并不“智能”,而是一個精心設計的騙局。它的內部藏著一個人,用尚不明晰的方式控制著機器人的運作。

巴貝奇猜對了。“土耳其人”柜子里鐘擺的背后,是肯佩倫和梅爾采爾雇的象棋大師。象棋大師可以通過磁鐵觀察外面棋盤的情況,因為磁鐵在桌子背面呈現了棋盤的景象。為了移動機器人的手臂,這個隱蔽的玩家使用滑輪系統,讓坐在上面的木制傀儡與自己的手臂進行同步運動。他通過扭動棋盤上的杠桿來讓控制傀儡的手指,然后將棋子移動到理想的位置。

他坐在一個密閉的空間里,里面有許多滑動板和一把滾輪椅子,這把椅子放置在涂了油的軌道上,好讓他在梅爾采爾打開柜子向別人展示的時候來回滑動。

雖然巴貝奇注意到了這個詭計,但他沒有像同時代的人那樣,花時間寫一篇揭露真相的文章。但在接下來的幾年里,他與“土耳其人”之間的秘密似乎刻在了他的腦海中。不久之后,巴貝奇開始設計一種叫做差分機的自動機械計算器,他想用這臺計算器來生成沒有錯誤的對數表。這臺機器重約 4 噸,進行設計的第一步就需要大約 25000 個金屬部件。

但他在 19 世紀 30 年代放棄了這個項目,開始研究分析機,這種儀器更復雜。這種分析機有一個“倉庫”和一個“工廠”,分別作為內存和處理器,它還有通過穿孔卡解釋編程指令的能力。

巴貝奇最初設想分析機只是作為差分機的更新版本。但是他的分析機合作者阿達·洛夫萊斯(據稱是歷史上第一個女程序員)意識到,分析機的可編程性賦予了它通用的功能。她說,機器將產生一種全新的“詩學”,數學家將通過編程來教機器如何執行任務。她甚至預測,這臺機器因此能夠創作出“精致而科學的音樂作品”。

巴貝奇最終同意了洛夫萊斯的觀點,并設想通用機器擁有改變世界的潛力,而不僅僅是一臺處理數字的通用機器。

無獨有偶,他又回想起“土耳其人”背后的秘密。 1864 年,他在日記中寫道,他希望用“機器符號”來應對一種全新的挑戰。“經過深思熟慮,我選擇了用一種機器來進行測試,這種機器應該能夠出色地完成一種純智力技能的游戲,比如,國際象棋。”雖然“土耳其人”和巴貝奇的機器之間沒有技術上的聯系,但是肯佩倫的惡作劇體現了的機器智能的可能性,這一點似乎激發了巴貝奇以全新的方式來思考機器。

巴貝奇的另一名合作者大衛·布魯斯特爵士曾對“土耳其人”進行描述:“那些曾經逗樂了平民百姓的自動玩具,現在被用于開發更強大的力量,促進我們人類的文明。”

總的來說,巴貝奇在計算機歷史起點與“土耳其人”的邂逅說明,炒作和創新有時是齊驅并駕的。然而,這也給我們上了另一課:機器的智能幾乎總是依賴于人類技能的隱形。

二、ENIAC背后的女程序員

1946 年 2 月 14 日,記者們聚集在賓夕法尼亞大學摩爾工程學院,他們目睹了世界上第一批通用電子數字計算機——電子數字積分器和計算機(ENIAC)的公開展示。

亞瑟·伯克斯是ENIAC團隊的數學家兼高級工程師,他當時負責展示這臺機器的性能。首先,他讓這臺計算機把 5000 個數字加起來,然而,完成這項任務只用了一秒。然后,他讓這臺機器計算了一顆炮彈的軌跡,計算時間比炮彈從槍口飛到目標的時間還短——這一切都讓記者們印象深刻。

據記者們回憶,伯克斯接下來會按一個按鈕,然后這臺機器就會呼呼作響,在短短幾分鐘內能計算出過去人類需要幾天才能完成的工作量。但記者們并不知道,在這臺智能電腦的背后,隱藏著由六名女性組成的團隊所做的艱巨且具開創性的編程工作。

建造一臺計算機來計算炸彈軌跡的計劃在第二次世界大戰初期就已成形。摩爾工程學院當時正在與彈道研究實驗室(BRL)合作, 100 個“人腦計算機”組成團隊,接受訓練來手工計算炮彈的射擊表。這項任務需要高水平的數學技能,得具備非線性微分方程和使用微分分析儀和計算尺的能力。

在當時,計算一直被認為是文書工作,男性工程師覺得這項工作太枯燥了。因此BRL雇傭了女性來處理這項工作,這些女性大多擁有大學學位,并且擁有很高的數學素養。后面隨著戰爭的進展,預測炸彈飛行軌跡的能力變得越來越重要,軍事戰略越來越需要BRL的幫助。

1942 年,物理學家約翰·莫奇利寫了一份書面聲明,提議建造一種可編程的通用“電子計算器”,讓計算過程實現自動化。 1943 年 6 月,莫奇利和電氣工程師普雷斯帕·埃克特獲得了建造ENIAC的資金。電子計算機旨在取代BRL的百臺人工計算機,使計算過程更快、更有效。

阿黛爾和赫爾曼?戈德斯坦是BRL人類計算業務的負責人,他們建議團隊中數學技能最嫻熟的人來完成這項任務。他們一起挑選了六名女性,并提名這六位女性從“人腦計算機”為機器操作員。

六名女性被安排的第一個任務是徹底熟悉ENIAC。她們研究這臺機器的藍圖,了解它的電路、邏輯和物理結構。這個 30 噸重的龐然大物占地約 140 平方米( 1500 平方英尺),使用了 17000 多個真空管、 70000 個電阻、 10000 個電容器、 1500 個繼電器和 6000 個手動開關。

團隊除了要負責配置和連接機器來執行特定的計算,還要管理穿孔卡設備,并調試其操作。有時甚至需要操作人員爬進機器內部更換有故障的真空管或電線。

在戰爭期間,ENIAC沒有及時完成炸彈軌跡的計算。但不久之后,約翰·馮·諾依曼將它用于計算核聚變。洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)的物理學家依賴于女性程序員的編程技能,只有她們知道如何處理復雜繁多的操作。然而,女性程序員的貢獻幾乎沒有得到認可或贊揚。

從一定程度上來說,這是因為計算機編程仍然與人類計算密切相關,因此它被認為是一種缺乏專業性的工作。主要的工程師和物理學家專注于設計和建造硬件,他們認為硬件對于計算機的未來更重要。出于這個原因, 1946 年,ENIAC最終向新聞界公開時,這六名女性程序員仍然沒有露面。

那時正是冷戰的開端,美國軍方急于展示自己的技術實力。通過把ENIAC描繪成一臺自主的智能機器,工程師們的身上映射出一種技術優勢,同時又隱藏了其中涉及的人力。

這種公關策略奏效了,并影響了未來幾十年里媒體對計算機的報道。在全球各地有關ENIAC的新聞報道中,這臺機器占據了中心位置,人們稱它為“電子大腦”、“巫師”和“人造機器人大腦”。

六名女程序員爬過的機器電線和真空管實現了所謂的機器智能行為,然而,她們的艱苦工作卻無人問津。

三、圖靈給聰明人留下的彩蛋

1950 年正值數字時代的黎明,艾倫·圖靈發表了《計算機和智能》,這篇論文后來成為他最著名的代表作。在文中,圖靈提出了一個問題:“機器會思考嗎?”

圖靈沒有試圖定義“機器”和“思考”這兩個詞,而是想出了一種與眾不同的方法來回答這個問題。當時有一個模仿游戲,游戲規則規定,在不同的房間里,一名男子和一名女子將通過手寫筆記與裁判交流。裁判必須猜出筆記的主人是誰,但由于這名男子試圖模仿一同游戲的女子,裁判的任務變得復雜起來。

受這個游戲的啟發,圖靈設計了一個思維實驗,其中一個參賽者被一臺電腦取代。圖靈認為,如果這臺電腦的程序能夠出色地完成模擬游戲,以至于裁判無法分辨出機器和真人,那么我們就有理由得出這樣的結論:這臺機器是智能的。

這個思維實驗被稱為圖靈測試,直到今天,它仍然是AI領域中最著名也是最熱議的實驗之一。這個測試經久不衰的吸引力在于,它為“機器會思考嗎?”這個哲學難題提供了一個明確的答案。如果計算機通過了圖靈的測試,那么答案是肯定的。

但仔細閱讀圖靈的論文就會發現,有一個小細節讓測試變得模棱兩可。這個小細節暗示了圖靈測試的目的可能是對機器智能的哲學挑釁,而不是真的為了測試。

在論文中的一節,圖靈想象了未來智能計算機模擬測試的樣子(人在問問題,電腦在回應)。

問:請給我寫出有關“第四號橋”主題的十四行詩。

答:不要問我這道題,我從來不會寫詩。

問: 34957 加 70764 等于多少?

答:(停 30 秒后)105621

問:你會下國際象棋嗎?

答:是的。

問:我在我的K1 處有棋子K;你僅在K6 處有棋子K,在R1 處有棋子R。輪到你走,你應該下哪步棋?

答:(停 15 秒鐘后)棋子R走到R8 處,將軍!

在這場問答中,計算機其實在算術上犯了一個錯誤。 34957 加 70764 的和是105721,而不是105621。圖靈是一位杰出的數學家,他不可能偶然地把這個錯誤留在那里。更有可能的是,這是他為那些警覺的讀者準備的彩蛋。

圖靈似乎在他文章的其他地方暗示,錯誤的計算是一種編程技巧,一種欺騙裁判的花招。圖靈明白,如果細心的讀者發現計算機的錯誤,他們就會相信自己是在和人通信,因為他們覺得機器不會犯這樣一個基本的算術錯誤。圖靈寫道,機器可以被編程,“故意引入錯誤來迷惑審訊者。”

雖然在 1950 年,用引入錯誤的方法來隱藏人工智能的身份很難被理解,但現在,它已經成為自然語言處理程序員的一種設計實踐。

例如, 2014 年 6 月,新聞報道一個名為Eugene Goostman的聊天機器人成為第一個通過圖靈測試的計算機。但批評人士很快指出,Eugene之所以能通過考試,是因為他有一種與生俱來的作弊行為:他模仿了一個 13 歲的男孩,并把英語作為第二語言。這意味著他在語法和句法上的錯誤,以及他缺乏的知識儲備被誤認為是天真和不成熟,而不是自然語言處理能力上的缺陷。

同樣,谷歌的語音助手系統Duplex去年以類似人類遲疑時的語氣驚艷了眾人,在那之后,許多人指出這不是機器自主進行思考的結果,而是人類編碼時注入的其他心思。

這兩種情況都體現了圖靈的想法,即人們可以為計算機設計一些簡單的錯誤,從而營造出人性化的假象。和圖靈一樣,Eugene Goostman和Duplex的程序員也明白,表面上屬于人類易犯的錯誤就足以欺騙我們。

也許圖靈測試的重點并不在于機器是否智能,而是我們是否愿意接受它的智能。正如圖靈自己所說:“智力的概念本身是情感的,而不是數學的。我們認為某物是否智能,不僅取決于這個對象的性質,還取決于我們自己的思維狀態和訓練模式。”

圖靈似乎暗示,也許智力并不是一種可以被編程到機器中的物質,而是一種通過社會互動構建的品質。

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