【經典讀書會】從AI的歷史反思我們的智慧

電腦與人工智慧的起源

即便在現今世界機器隨處可見,但機器(machine)此一概念卻具有許多不同的定義,一般而言,機器指涉具有機關的工具,能轉換力量以完成人們所欲其完成的特定目標。而自動機(automaton)則是機器此一概念的延伸,指的是能夠自行移動、獨立驅動的機器,而此類機器通常會模仿一現實世界中的生物。我們現今所說的電腦即是奠基在機器與自動機此兩概念之上所發展出來的,不過,computer一詞最初並不是一種機器而是一種職位,專指在工廠中負責執行冗長數學計算的工人,而電腦的發明便是希望能以電子計算機取代人力,提高數學運算效率。

演算法(algorithm)是電腦的核心,同時也是人工智慧的起源,它由一連串定義明確的指令所構成,使得使用者即使對電腦及演算法一竅不通,仍能夠完成任務或解決問題,因此,演算法可以說是被心智聰穎的人所設計出來,為了能使不那麼聰穎的人也能夠輕鬆操作。1936年,圖靈提出了通用圖靈機(Universal Turing Machine)的構想,嘗試將人類的數學運算過程轉化成機器的運作模式,證明只要將指令轉化為數字並將之正確儲存,世界上存在著一部通用的機器能夠接受任何指令、完成任何工作。而此一將指令化為可儲存的數字之想法,奠定了現今程式語言的基礎;圖靈機的出現,也開啟了一個新的機器世代

 

圖靈測試

通用圖靈機的構想引發了熱烈的討論,人們開始探討機器智能的可能性。如果一部機器能夠執行任何任務,那麼它會不會也能夠思考?

圖靈的答案是肯定的。1950年,圖靈撰寫了著名的人工智慧論文《計算機器和智能》並在其中設計了一個思想實驗「圖靈測試」來闡釋其對機器智能的想法。

圖靈測試是一個模仿遊戲(imitation game),分為兩個部分。首先,一名男子、一名女子及一名不限性別的提問者(interrogator)分別待在不同的房間,三個人只能以打字機進行交流,而提問者的目標是辨別出誰是男人、誰是女人。其後男子會被一部機器所替代,而它同樣會以打字的方式與提問者溝通,而提問者仍須試圖辨別出哪一方是女人、哪一方是機器。倘若在此部分機器能成功欺騙提問者 – 若它與提問者持續對話時不被發現其機器身分,使提問者答錯的次數不多於前一部分,那麼此機器就會被認定為具思考能力。

必須注意的是,對於機器是否能思考,圖靈指出此模仿遊戲的結果只不過是反映其充分(sufficient)、而非必要(necessary)條件,意即若有機器通過了此一測驗,則表示機器具有思考的能力,但若未有機器通過此一測驗,並不代表機器不具有思考的能力。

另外,由於此測試所探討的是機器思考的可能性,因此在進行思想實驗時,我們不應以當下實然存在的機器性能來限制思考,反該從理論上設想,在理想情況下,能思考的機器是否有可能被設計出來?

為何模仿遊戲可回答機器能否思考的問題呢?圖靈解釋,機器能否思考,這個問題關注的主要是機器在精神智能上的表現能力。而其所設計的模仿遊戲能清楚的將人類精神上的智能(intellectual)和物理上的生理能力(physical)區分開來,並排除掉所有可能造成影響的物理因素。因提問者無法親眼看見模仿者且只能以打字的方式與其溝通,故提問者對模仿者的判斷不會受到後者的外型、聲音、氣味等因素所干擾;同時由於兩方的對話能夠涉及任何主題,大至宇宙天文,小至蜉蝣螻蟻,因此模仿者心智層面的能力將可以得到最大的試驗。

值得一提的是,現今關於圖靈測試共有兩種解讀方式。在最廣為流傳的版本中,提問者的目的是辨別哪一方為機器而非辨別男女,而另一個版本則指出,提問者除了辨別何者為機器外,辨別出對話者的性別也同樣重要。身為於該時代受到迫害的同性戀者,圖靈試圖藉由此模仿遊戲解構當時社會的性別二元論,同時對人類與機器智能的二分法提出質疑。倘若性別並非二元的選擇,那為何人類與機器智能是二分的呢?

 

圖靈的反駁

針對此模仿遊戲可能遭遇到的各式質疑及批評,圖靈在其論文中一一的提出了反駁。首先是由神學角度出發的觀點,論者認為思考是靈魂獨有的特殊能力,而上帝給予了每個人不朽的靈魂,卻沒有賦予任何動物或機器靈魂,是故機器是無法思考的。對此,圖靈表示此一觀點對於上帝的全能有著偏頗的認知,倘若上帝真是全能的,則祂便完全有能力在適當的時機授予動物及機器靈魂。另外,圖靈以伽利略的日心說為例子,說明看似違反聖經的科學理論,往往只是因為當下人們所擁有的知識不足,因此無法被證實而已。

數學方面的論點則表示,數學邏輯裡有一些結論顯示電腦的能力是有限的,著名的例子如哥爾德不完備定理(First incompleteness theorems),該定理說明在一個不自相矛盾的系統之中,一些真命題是無法在系統中被證明或反駁的,因此一個數學系統所能完成的事情是受到限制的,而人類智能並不受限,因此機器不是智能的。圖靈則反駁道,人們往往只關注到機器所擁有的限制,卻忽略了人類並非沒有瑕疵,人類的智能其實可能也受到許多限制,只是未有人去檢驗罷了。如果人都有自身的限制、會犯錯、會在某些方面超越機器,則我們何以能單單用機器所擁有的特定問題而否定了其擁有智能的可能性呢?

有另一些人則批評機器是沒有創意的,機器無法創造任何新的東西,僅能從事人類所知的事情,而人類卻能夠不斷創新,因此人類是智能的但機器並不是。針對這個質疑,圖靈以「日光之下,並無新事(There is nothing new under the sun)」作為回應,他認為人們口中原創的作品都只不過是一些著名原理的集結和前人的教導所結出的果實罷了,人類並沒有創新的能力。同時,那些所謂原創的作品經常使人驚豔,在這一點上,圖靈認為機器也總是頻繁的帶給人驚喜,因此說機器沒有創意是站不住腳的。

也有人總時不時說機器無法做到這個、無法做到那個,有關機器所不能之事有一籮筐,包括了善良、美麗、友善、具有幽默感、辨明是非、一見鍾情等等,他們認為正因為機器做不到這些事情,是故機器並不會思考。圖靈則回應,人們不該以歸納法來下判斷,意即不可因為現在的電腦做不到這些事情,便認為未來所有的機器都無法達成這些事情,因為這些歸納判斷不過是建立在現有的事實基礎之上而已。

有一種質疑則認為機器並沒有意識(consciousness),不能因為自身的情緒、感受及想法進行創作,是故機器並不是智能的。圖靈則回覆道,人們平常與他人互動時,總是只以他人的行為舉止判定對方是具有意識的,而不會真正過問他人內心或大腦中的狀態。同理,判斷機器是否有意識應該僅以其外表的行為作為判斷標準,不該要求過高的探問機器內部是否具有意識存在。而如果真的需解開關於機器內部意識的謎團,唯一的方法便是成為那部機器,以了解它是否真的有意識。

 

打造一部思考的機器

回應完各方對於機器能否思考的質疑及批評後,圖靈在其論文中詳述了如何打造出一部能通過模仿遊戲的思考機器。首先,比起製作出一個模擬成人心智的程式,圖靈認為設計一部模仿孩童心智、且能自我學習的機器更為恰當。而製作一部模仿孩童心智的學習機器的過程其實與人類的演化相似,實驗者必須不斷地在這部孩童機器中做出改變,這些改變好比生物演化過程中的突變,如同物競天擇一般,實驗者僅會將適合的改變保留下來。此一過程反覆操作,便能夠製作出一部能夠學習的孩童機器。

而這些孩童機器的學習過程正如同孩童努力做出符合老師期望的行為一般,只要在機器的演算法中包含一些隨機(random)的成分,並添加強化學習(reinforcement learning)的元素使其能夠並受到獎賞鼓勵、厭惡懲罰,孩童機器便能以隨機的方式不斷嘗試,最後表現出實驗者所期待的行為。必須注意的是,圖靈提醒此孩童機器的學習方式必須是結果論的,亦即實驗者不應該干涉演算法內部所發生的各種變化,只要機器最終能達到實驗者的要求即可。另外,實驗者必須允許這個孩童機器不斷嘗試並犯錯,因為唯有使機器不斷犯錯,它才能有機會能夠持續學習、獲得智能,通過圖靈測試,甚至生產出創新的事物來。

1950年當圖靈發表此模仿遊戲時,他斷言在未來五十年的時間內,人類便能夠設計出一部機器通過此測試。然而,直到2021年的今天,圖靈測試都仍然是人們急欲解開的謎題,而有關人工智慧的各種可能性仍然為人們所津津樂道。正如圖靈在論文中最後說的,「我們目光即使短淺且有限,仍然能看見百事待行(We can only see a short distance ahead, but we can see plenty there that needs to be done)」,人類和機器的未來將會如何,將有待我們自己去創造。