《智能时代》——读书笔记

重新理解“智能”

在作者杰夫霍金斯看来，现阶段的人工智能都还算不上真正的智能。现有的人工智能能够根据我们的指令完成一系列信息输入，判断，决策，执行的操作，但并不能理解为什么要这样做。就像是把一个不同中文的人关进一个黑屋，让他把一个英文故事翻译成中文。他根据操作手册上的指示，把中英字典上的汉字按顺序搬运到一张新的纸上，最终完成了这个翻译游戏。但这个人完全不理解这个故事的内容。现有的人工智能完成的就是这样一个过程，远没有人类的智能。当然，现在人工智能领域也有神经网络这个方向，以模仿人脑神经网络工作的方式来做人工智能。但现有的人工智能对大脑的理解过于简单。

杰夫霍金斯对大脑的理解有三个标准。一个是考虑大脑功能时必须考虑时间因素，大脑始终是在处理快速变化的信息流。第二个标准是，大脑神经连接中的反馈是很重要的。这从大脑神经网络的生理结构就可以看出。大脑皮层和丘脑之间的神经回路中，反馈神经比前馈神经多十倍。第三个标准是，有关大脑工作原理的理论应该能够解释大脑的生理结构。用这三个标准来衡量的话，目前的人工神经网络的研究还差得远呢。

大脑的生理结构

为了理解大脑的功能实现原理，我们首先需要了解大脑的生理结构。当我们要探究智能的时候，我们主要考虑包裹在外层的大脑皮层，以及对智能影响很大的丘脑和海马体。大脑皮层由六层2mm厚的薄层堆叠而成，铺展开来大概是一张桌子那么大。我们的智能就是基于大脑皮层中的300亿个神经元。人之所以跟其他动物比起来显得聪明，就是因为人的大脑皮层包裹的面积较体型而言是较大的。人脑结构不同区域对应实现不同的功能。而实现这些功能，人脑是有一定层级结构的。例如处理视觉信息时，从眼睛收集来的信息先到达初级视觉区，再进入更高级的视觉区。而所有的神经元细胞都具有相同的结构特点，都有轴突，树突。两个神经元之间有突触结构。正是突触结构的形成和强化形成了我们的记忆。

通过对大脑生理结构的研究，发现大脑不同功能区域之间结构是非常相似的。但为什么功能会有这么大的差别？有个叫蒙尔卡斯的学者提出，他们之所以能实现不同的功能是因为他们连接的对象不一样。不同大脑区域结构相同，工作方式相同，不同的只是他们处理的信息不同。甚至他们处理信息的方式都是相似的，不同的只有他们连接的对象。不同的感官在大脑中的模式是一样的，大脑就是通过这些模式来构建世界的模型的。

大脑神经元传递速度比计算机中的晶体管低，但大脑识别猫时却比计算机更快，也能更轻松的做到计算机一万步计算也完不成的任务。作者提出，大脑之所以比计算机快，是因为大脑所做的不是计算任务而是从记忆中提取。比如，对面飞过来一个球，需要把它接住。计算机可能需要几千万次的计算，也不一定能完成。而人却能轻松完成，这是因为人脑中对接球这件有一个恒定表征。水的浮力会自然的把水中的物体调整到合适的高度，这是水的物理性质决定的，实现这个调整并不需要付诸计算。而恒定表征也会很自然的让人接住飞来的球。

记忆有几个属性

记忆在人脑中以序列形式存储，以自联想模式提取，以恒定的模式存储，并存储在人脑的层次结构中。序列形式很好理解，就是大脑习惯以一定的时间-空间的序列存储记忆。就好比，我们背古诗时，从第一句开始的话，很容易写出第二句，但从第二句开始背，就不一定能回想起第一句。而自-联想模式就类似计算机的模糊搜索。我们看到半张脸就能联想出一个完整的脸，想到一个小事就能触发一大篇回忆。恒定的模式就是我们对事物的认知很抽象，而接近事物的本质，不会轻易受接受信息的改变而影响。比如一首歌，高八度低八度唱出来我们知道还是这首歌，用吉他或用钢琴弹依然时我们能识别这是同一首，甚至别人哼哼几句跑掉跑到奶奶家了，我们还是能听出来。 作者提出了一个假说，大脑的预测是基于这些恒定表征的记忆的。    

记忆-预测模型

杰夫霍金斯提出了一个新的模型——记忆-预测模型。他认为人脑就是基于这个模型实现智能的。我们坐在桌子前，大脑进行记忆预测的活动也从来没停过，只是这个过程太过自然而不会被我们察觉。我们会预测桌子上水杯是不是还放在电脑右侧，水杯里的水是不是还是热的，书里面是不是夹着那支书签。预测无时无刻不在，而我们的感知只不过是我们接收到的外界信息与大脑预测结果的结合。如果我们房间的门把手被人向左移动了五厘米，我们去开门时会立马察觉出来不对劲。杰夫霍金斯认为这是大脑察觉到真实的信息与预测的结果不相符。而这种低层次的预测，大脑无时无刻不在并行开展着。门把手的质感，温度，扭动门把手的力度和声音等等。预测就是我们理解世界的基础。

那大脑是如何实现记忆预测功能的呢？杰夫基于大脑的生理结构，结合记忆预测模型给出了一个解释，但是我看不太懂。

记忆预测模型怎么理解意识和创造力，想象力？ 

首先我们看动物他有智能么？如果跟人类的聪明才智相比，那动物是没有智能的。但是一只草履虫都知道，不要往浓度大于百分之零点九的生理盐水那边游，不然会死掉的。这是它在用DNA里的记忆进行预测。而随着生物演化，动物拥有了神经系统，神经元间的连接可以改变，从而快速构建新的记忆。动物可以更快速的构建新的行为模式，以应对外界的变化。而杰夫霍金斯认为，人与普通动物在智能上的区别有两点。第一点在于人的大脑皮层比较大，人可以学习复杂的世界模型进行预测。我们可以观测星空认知宇宙，也区分国家民族城市和家庭；我们探索物理世界的奥妙，也看电影听音乐进行消遣。而我们的宠物狗是不可能认识到这么复杂的世界模型。第二点区别在于，我们拥有语言能力，可以辅助有层次的认知这个丰富的世界。我们用语言去描述事物，帮助我们能理解事物；用语言传递信息，让人可以了解到别人认识到的世界的样子。基于记忆预测模型的智能可以划分成三个阶段，第一个代DNA作为媒介，向后代传递关于世界的记忆；第二代以神经元为基础，快速形成记忆，生命可以更快速的调整自身行为适应世界。第三代就是依托于人类的语言，我们得以实现交流，实现学习，实现站在前人肩膀上的认知进步。

关于创造力，杰夫霍金斯认为创造是一种类比预测。罕见的天才般的创造和我们日常的感知行为是同一个原理，都是基于大脑中已有的关于世界的模型，在进行预测。有时，将一个领域的认知模型运用到另一个领域就实现了创新。就比如莎士比亚创作的比喻。当然，人与人之间的创造力是存在差异的。这种差异是由于生理基础差异以及后天环境影响差异造成的。如果想要提高自己的创造力，那么我们应该首先预设问题是有解的；其次，我们应该从多个角度去思考这个问题，百思不得其解的时候就停下来休息一下，再去思考这个问题时说不定会有新的灵感。那什么是意识呢？杰夫霍金斯把意识分成两种，一种是陈述性的记忆，比如昨天晚饭我喝的粥。另一种是感受，比如这碗蓝色的米饭感觉有毒。第一种陈述性的记忆是基于大脑皮层的生理变化，即神经元的形成和联结变化。而感受的解释则比较复杂，但也是记忆预测模型产生的。而想象力，杰夫霍金斯的解释是，大脑可以把预测的产物作为信息输入，从而开展进一步的预测。而我们所认为的现实，其实是人脑创造的一个关于世界的模型。精神并不是操纵精神细胞的东西，而是大脑功能的一个标签。

关于智能的未来

杰夫霍金斯认为一项技术的终极应用是很难预测到的，就像刚发明电话的贝尔永远不能预测到无线通信智能手机的出现。但我们可以做一些宽泛而有益的预测。首先未来会制造智能机器，不一定是人形的，越来越像人并不是智能机器发展的目标。其次，智能机器发展需要突破的几个挑战包括：智能机器的内存规模；信号传输通路的来南通问题。接着是，杰夫霍金斯认为尽管人们对智能机器的发展充满担忧，但智能机器并没有想象的那么恐怖，而且目前的发展阶段远不至于让人担心。智能机器将面临的道德和伦理问题也不会比核技术和遗传学更复杂。