钱学森与20世纪80年代的人工智能热

李月白,江晓原

(上海交通大学科学史与科学文化研究院,上海200240)

“人工智能”是近年来最热门的词汇之一,自2016年人机围棋大战以来,社会各界对于人工智能的关心和探讨源源不绝。然而早在20世纪80年代,人工智能便已经是非常热门的话题,掀起过世界性的浪潮。在那次人工智能热的浪潮中,钱学森为中国的人工智能发展发出了独特的声音。

晚年的钱学森将精力从军工一线抽离后,全力投入到我国社会主义建设的探索中。他提出了思维科学,并多次在文章以及讲话中谈到“人工智能”。许多学者对钱学森的思维科学以及“人机结合”等观点进行过介绍和研究,但鲜有以钱学森与人工智能为主题的研究。笔者通过阅读钱老的文章与信件,总结了20世纪80年代钱学森与人工智能的有关活动、言论以及对人工智能的哲学思考,或有缺漏乃至不当之处,敬请指正。

一、20世纪80年代钱学森对人工智能的大力提倡

与今天不同的是,20世纪80年代人工智能热的揭幕者不是国力和科技实力最强大的美国,而是日本。1981年日本向世界宣告要开始研发第五代计算机,也就是首代智能计算机,总投资为1 000亿日元,计划10年内完成。在今天看来,日本第五代计算机计划整体是失败的,失败的主要原因在于对AI发展进程的误判,但当时却引起了世界各国的强烈反响。1983年美国时任总统里根提出“星球大战”战略防御倡议,其中就涉及智能计算机技术;1985年西欧提出尤里卡计划,该计划横跨多个领域,信息技术和人工智能项目是重中之重。一时间,人工智能成为美、日、欧、苏等强国新一轮科技战和智力战的必争之地。

钱学森是20世纪80年代世界范围内人工智能的呼应者,是国内开展人工智能研究的重要倡议人。作为积累深厚的科学家,在科技战略层面,钱学森的感觉尤其敏锐。他预见到人工智能对新一轮科技变革的重要性,故多次态度明晰地呼吁在国内尽快开展人工智能研究。

1985年,钱学森在国内《自然杂志》上发表了题目为《关于“第五代计算机”的问题》的长文。钱学森认为:智能机是尖端技术,它的出现将会掀起一场技术革命;既然是尖端技术,就是国家层面的事,应当按照我们国家近三十年来搞尖端科学技术的成功经验来办事,统一规划,具体落实;面对国外的人工智能热,中国人应该积极参与国际上的交流与协作,但是更重要的是独立自主,就像原子弹、氢弹、洲际导弹一样,在智能机方面,一定要下苦功夫建立自己的基础[1]。

1985年5月,在全国第五代计算机学术研讨会的开幕式上,钱学森倡议,应当把周恩来、聂荣臻同志领导下积累的我国过去国防尖端技术中大规模组织攻关的经验应用于人工智能,并提出:“中华人民共和国在80年代展望2000年,21世纪,一定要攻下人工智能、第五代计算机的关,我们的做法要有中国特色,要有党的领导。”[2]149-157

1985年8月5日,钱学森在致汪培庄的信中写道:“人工智能的研究是当务之急。”[3]401-402

1986年12月18日,钱学森在全国政协学委会上发言道:“在即将到来的技术革命中,我提请大家重视人工智能的重要性。”[4]

1987年12月15日,在我国人工智能专家组会上,钱学森将智能计算机在国防和军事上的重要性比拟原子弹。他说:“智能机是我们国家现阶段的尖端技术,犹如战略核武器是我们国家50年代至70年代的尖端技术一样,这就是我的认识。”[5]167-173

1988年在纪念国防科委成立30周年专家座谈会上,钱学森再次明确发出了发展智能机的提议。他说:“属于整个国家的(当然包括国防在内)尖端技术是什么?我可以提一个项目,那就是智能机……智能机工作在近期所需的资金也是我们花得起的。”[6]283-290

从以上资料可以看出,整个20世纪80年代,钱学森一直在公开倡议尽快开展智能机和人工智能的研究,蔡自兴在回顾“中国人工智能40年”历史中也提到了80年代初钱学森对中国人工智能的支持和倡导之功[7],足见其在我国人工智能发展史上的地位。

1986年,我国将智能计算机系统列入国家高新技术研究发展计划,即“863计划”中。1987年7月,“863计划”中的智能计算机专家组成立,钱学森的学生戴汝为担任人工智能专家组副组长,我国的人工智能研究自此起步。

钱学森之所以成为中国人工智能研究的倡导者,成为80年代世界人工智能热在中国的呼应者,笔者认为有以下几方面原因。

第一,钱学森具有顶级科学家的战略眼光。钱学森虽然不是人工智能领域的专家,甚至连计算机都很少使用,但却是世界级的科学家,有深厚的知识积累和敏锐的战略眼光。在美国留学、工作期间,钱学森便参与到美国军工领域的多个重要项目中,对尖端技术和未来科技发展方向有深刻的理解和敏感的直觉。

第二,在其位,谋其政。20世纪80年代初,钱学森是国防科工委的重要干部,1987年从一线岗位退休后,担任国防科工委科技委的高级顾问。可以说,关心美、日、欧、苏等强国科技战的新动向是他的本职工作之一。钱学森发出倡议是站在国防科工委的立场,也是为了社会主义中国20年乃至百年后的未来。

第三,控制论与人工智能渊源深厚。钱学森是工程控制论创始者,对于控制论的熟悉和理解远在时贤之上。1948年,美国人诺伯特·维纳出版了《控制论》一书,共有八个章节,其中第五章的标题就是《计算机和神经系统》,将计算机与人的神经系统相对比,堪称人工智能的先声。钱学森对控制论有深入的理解和思考,因而很早便开始思考计算机与人类的关系。1977年,钱学森在《人民日报》发表的文章中谈到,电子计算机必将代替人的一部分思维和脑力劳动,然而永远也代替不了人的全部思维[8]。1980年他在《工程控制论》的再版序言中写道:“工程控制论正在推动电子计算机技术革命的深入。这样一个现实已经来到了人类面前:由电子计算机和机器智能装备起来的人,已经成为更有作为、更高超的人!”[9]正因为这些思考,钱学森在中国大力倡导人工智能研究的开展,并为中国的人工智能选择了一条特别的路,也就是思维科学和人机结合的道路。

二、思维科学与人工智能的关系

思维科学是钱学森晚年倡导建立的一门科学,是其提出的“现代科学技术体系”十一大部门中的一个。钱学森认为,人的思维一般分为三大类:一类是逻辑思维,一类是形象思维,还有一类是灵感。逻辑思维是现代计算机的运作方式,而如果我们研究出了形象思维的方式方法和规律,就能制造出真正意义上的“人工智能”[10]。钱学森提出的“思维科学”与国外的“认知科学”有些近似,但“思维科学”取的是马、恩之意,其范围以及宗旨亦与“认知科学”不同,故钱学森坚持使用“思维科学”的名字。

钱学森最早提出“思维科学”是在1980到1981年初[11],彼时日本第五代计算机计划尚未公布,而钱学森已经开始着手以思维科学的方式实现人工智能的目标,足以说明在对人工智能浪潮的预见上,钱学森站在了世界前列。

关于思维科学与人工智能的关系,钱学森的想法可以概括为三点:

(一)人工智能包含于思维科学之中,是思维科学中的一项工程技术

在钱学森的“现代科学体系”中,每一个大学科部门都包含了三个层次——基础科学、技术科学和工程技术。基础科学是学科最基础的理论性的研究,技术科学是针对工程技术的一般理论,而工程技术则是具体的实践应用。比如在“思维科学”这一大学科中,以逻辑思维、形象思维为代表的思维学是基础科学;模式识别、语言学等属于技术科学;人工智能等应用则是工程技术。这一划分充分表明了钱学森的思考判断,即“人工智能研究不能涵盖人脑思维研究,而人脑思维研究却包容着人工智能研究”[12]908-917。

(二)人工智能研究当以思维科学为理论指导

中国开展人工智能研究的首要步骤是确立和发展人工智能的理论,而“人工智能的基础理论就是思维科学的基础科学——思维学”[3]43。钱学森认为,形象思维应该是智能机技术突破的关键,中国要发展人工智能,应从理论着眼,从形象思维着手。

钱学森为中国的人工智能研究指出了以思维科学为理论基础的发展路线并不是异想天开,而是基于对国际形势以及国内科研水平的合理判断。钱学森认为,80年代的国际人工智能界缺乏扎实的理论基础,“一哄而起,热闹有余,扎实不够”,距离研制出真正的人工智能还有很长的路要走。而国内研究基础薄弱,硬件和软件都没有优势,走脑科学的路线难度又太大,近期不可能见到成效,只好走思维科学的路线,使用机器模拟的方法。“用思维科学来指导人工智能的工作,又用智能机的发展来推动思维科学的研究,这是具有中国特色的、理论与实践结合的人工智能的发展道路。”[2]149-157

有一类观点认为,钱学森提出的发展道路是将人工智能引入歧途,以至于中国的人工智能长期和“形象思维”“特异功能”等概念搅在一起,没有尽快跟上国际步伐[13]。笔者以为,持这种观点的学者未能理解钱学森等老一辈从美苏技术封锁中走过来的科学家和革命者的思考高度。在钱学森看来,像人工智能这种具有“军备竞赛”性质的项目,各国对其核心技术都是保密的,他提出人工智能与思维科学相结合、相促进的研发模式,是希望中国人能够在基础薄弱的前提下尽快走出自己的道路。首先要有自信,外国人掌握的方法不一定是最好最合适的。其次要独立自主,必须下苦功夫建立自己的基础,不能跟在人后拾人牙慧。钱学森充分了解人工智能的重要性,然而面对美、日等国的先进技术研发手段,他学习并审视,却不像我们今天许多人习惯的那样仰视和推崇。他认为:“现在虽然许多国家在搞智能计算机,但是他们也是众说纷纭,究竟谁对谁错,一时还看不清。所以我们不要迷信洋人,盲目跟外国人跑,要认清智能机技术还是个突出探索的课题。”[5]167-173

(三)人工智能是思维科学的短期目标,人类智能才是思维科学的长期目标

20世纪80年代初,钱学森在与思维科学同仁的交流中多次强调,要以发展人工智能为首要目标。1984年12月,在与李泽厚的通信中写道:“我现在想,为了扎扎实实搞思维科学,宜从理论与实际两个方面去专攻智能机,第一代智能机、第二代智能机、第三代智能机地干下去。不然,空谈何益!”[3]100同年在与张锡令的通信中说:“走脑科学去搞思维科学的路,不如走人工智能去搞思维科学的路。而怎么走人工智能的路呢?搞智能机!”[3]112-1131985年8月在致高星斗的信件中说:“我认为思维科学在今天的中心任务是帮助国家造出智能机·机器人。”[3]414

虽然钱学森强调人工智能是当前思维科学研究的中心任务,但人工智能并不是他展望的终点,而是起点。钱学森在提出思维科学这一倡议时就明确,人工智能并不是思维科学的目的,只是思维科学的短期目标,思维科学的最终落脚点在人类自己的身上,即提高人类的智慧。在《自然辩证法、思维科学和人的潜力》一文中,钱学森表示,发展人工智能的目的应该是将人脑从之前的劳动中解放出来,“去解决更难、更高一级的题目,从而促使人脑向前发展”[11],让人脑进化为更聪明的大脑。另外,“如果我们发展思维科学,那就可能有朝一日我们懂得创造的规律”[11]。在《系统科学、思维科学与人体科学》一文中,钱学森清晰表明了对思维科学的展望:逻辑学是现代电子数值计算机的理论基础,现在已经看到了电子计算机的重大作用和潜力,“那我们一旦掌握了形象思维学,会不会用它来掀起又一项新的技术革命呢?……那么如果我们掌握了灵感学呢?那人的创造能力将普遍地极大提高,岂不人人都成了天才。这就更发人深思了”[10]。

钱学森始终认为人是比机器更智慧的,人也是比机器更重要的。比人类更高级的超人工智能,既不符合他的哲学观,也不符合他的美学观。所以,钱学森心中理想的人工智能社会,是一个“人机结合,以人为本”的未来社会。

三、关于未来人机结合发展方向的思考

钱学森倡导的人工智能的发展方向是人机结合。所谓“人机结合”,理解不一,钱学森自己也没有提出非常准确的定义,人在电脑帮助下工作学习可以叫人机结合,让计算机直接和人脑结合也可以叫人机结合。笔者发现,钱学森关于“人机结合”的想法和提议随着时间的发展和科技的进展有三个不同的阶段。

第一阶段是浅层次、合作性结合。例如,人机结合的专家系统。钱学森提到,很多老中医年纪都大了,并无传人,如果能将他们一辈子治病问诊的经验输入到专家系统中,让计算机代替老中医治病开药方,就是很有意义的人工智能[2]149-157。专家系统曾在80年代非常流行,但是这些专家系统大部分都并不好用,钱学森认为,整合、改进现有的全部专家系统,使之成为更具有智能的系统,就是现阶段人工智能的发展目标。“机器不可能完全代替人。所谓智能机,顶多是干那些人叫它干的事,它只能够代替人脑的一部分工作,只不过是一个好的‘参谋’。最后的决策还在人。”[1]这便是80年代钱学森的人工智能目标,今天看来,这个目标并不宏伟,甚至说已经实现了一半,比如说,苹果公司的Siri智能系统就可以帮助人做许多简单的事情,近乎符合钱学森提出的这个要求。

第二阶段是中层次、依赖性结合。钱学森提出的第二阶段人机结合的发展方向是在20世纪90年代,笔者称之为依赖性结合,即“人必须和信息网络结合在一起工作,人离开了信息网络的终端机将无法工作”,“小孩子一入学就要学会使用终端机,就像现在小孩入学学会用笔写字一样,从小就是人机结合的”[14]209-211。这种人机结合不是个人行为,而是社会需求,其背后是劳动、教育制度等多方面的社会革新和人类智能的飞跃,钱学森称之为“大成智慧工程”。在“大成智慧工程”的设想中,人的心智与计算机的高性能紧密地结合,“‘人’只管‘大事’,‘小事’交给‘机’”[15]113,人负责创新、决断、向高层次发展,计算机负责记忆资料、推理、综合出成果,人人都“人机结合”,从小就“人机结合”,将来的社会主义中国人人都是硕士水平,而且是18岁的硕士。1996年钱学森在给钱学敏、涂元季的信件中写道:“我的设计是人人4岁入学,18岁大学毕业为能运用信息网络、作人机结合的思维的‘硕士’。如果工作50年,到68岁退休,平均活到85岁……平均1个工作人负担0.7个别人的生活,这在21世纪社会主义中国应该是可以做到的。‘大成智慧’的人工作适应能力很强。”[16]164-167

显而易见,在钱学森的未来规划中,不是AI代替人类,而是人机结合,以人为主,结合成比人更有能力、更有效率的智能体系来为社会服务。在这一体系中,“人还是比机要高一些”[17]242-243,而且“人脑也会因有了先进的信息系统让他变得更聪明……人也会使机器不断进步,越来越智能化,那就会解除人机结合中人的一些工作任务,让人解放出来做更难做的事。那也会使人脑更上一层楼”[15]64-65。用一句话来总结钱学森的人工智能观点,就是“对机器有限需求,对人类无限期待”。

第三阶段的人机结合是深层次、进化性结合。第三阶段的思想同样产生于90年代。虽然钱学森没有直接提出最终要让人脑、人体和计算机嵌入结合,但他本人似乎并不排斥这种观点。1993年8月,钱学森在给戴汝为的信中说,《科学美国人》杂志上提出了一个人机结合的动向,即直接把机器和人体、人脑结合起来[18],这一报道值得注意,要跟踪下去[19]321。这说明钱学森对人机直接嵌入式结合也表现出了一定的兴趣。

钱学森还非常重视灵境技术(虚拟现实技术),“灵境”二字是他对Virtual Reality的翻译,可谓出神入化。他重视灵境技术的一个主要方面在于,灵境技术可以用来扩展人脑的感知,使人机结合达到全新的高度,甚至可以促成“超人”。在1993年给汪成为的信件中,钱学森写道:“我对灵境技术及多媒体的兴趣在于它能大大扩展人脑的知觉,因而使人进入前所未有的新天地,新的历史时代要开始了!”[19]254几天后给戴汝为的信件写道:“多媒体技术、灵境技术也对思维科学提出了研究课题。人脑思维会有什么新发展?该怎样培训人,使他能充分利用多媒体技术和灵境技术。这也是‘新纪元’的挑战。”[19]264这里说的“新时代”“新纪元”即是人机深入结合后引发的人脑进化和人类社会进化的新时代。1994年10月,钱学森在给戴汝为、汪成为、钱学敏三人的信[17]398-399中亲手绘制了一张图表阐释灵境技术引起的思维革命,如图1所示。

图1 灵境技术引起的革命

图1表明,灵境技术将以拓展人脑感知,深化人机结合的方式来引发人类社会的全方位的革命,其意义更甚于文艺复兴。与此同时,钱学森也想到了人机深层次结合后对于人类自身的改变。1996年在给汪成为的信中说:“我提的‘大成智慧’只是人机结合的初级阶段,因为人机还没有真正合一,只是结合互补而已。这会持续到21世纪中叶。而从灵境系统开始的这种结合则是融合,是把人‘神化’了,成为‘超人’!‘超人’的感受可以大到宇宙、小到微观,成‘仙’了!这真是人类历史的一次大革命,就如人类有了语言、文字!这将是21世纪后半叶的事。”[15]499这就是钱学森人机结合最终的设想——“人机融合”,人在机器的帮助下变成“超人”。

以上是钱学森倡导的人机结合的三个层次。从中我们可以看出,利用人工智能的帮助来谋求人类自身的发展和人类社会的繁荣是贯穿于三个阶段的思想主旨。钱学森为人工智能选择了人机结合、以人为主的发展方向,也就是选择了人类的方向——如果存在进化,那进化的一定是人类。

四、结语

钱学森在20世纪80年代有一系列关于人工智能的活动和言论:(1)他大力主张智能机的开发,站在国防科工委的立场上,多次公开发表倡议,间接促进了我国的智能计算机发展计划。(2)他提出“思维科学”,并将思维科学作为中国人工智能的指导理论,提倡二者相互结合、相互促进的研发模式,进一步推动了社会上关于“人工智能”的热潮,也为中国发展人工智能指出了一条特别的路径。(3)他倡导“人机结合,以人为本”的发展方向,并对不同层次、不同发展阶段的“人机结合”做出了设计和预估,勾画出了一个在人工智能帮助下,人的体质、功能、智能大大提高,引发新的产业革命和人类新纪元的未来图景。虽然钱学森认为人工智能是未来尖端技术,但是他并不认为人工智能会超越人类,笔者以为,这是钱学森一系列人工智能观点的前提。

钱学森不认为人工智能会超越人类主要基于以下几点原因:(1)从马克思主义哲学上看,辩证唯物论强调人的重要性,“马列主义经典著作讲,人脑的活动,是物质的最高运动、特殊运动”[20],而认为能制造出和人一样聪明的机器则无异于“机械唯物论”,将机器和人等同起来,在20世纪70年代末和80年代初期,认为人工智能会完全代替人类,属于哲学上、政治上的不正确。(2)钱学森相信人脑进化论。钱学森认为,即使人工智能会不断进步,但是人脑也是会进化的。“世界上一切事物都是向前发展的,人脑也是发展的。人脑的一部分‘笨重的’劳动,由计算机代替了。于是,人脑进一步解放,它便进行更高级的劳动,而这部分劳动,计算机一时还代替不了。等到可以代替的时候,人脑又更为发展了。”[20]钱学森还展望,在人机结合与灵境技术的帮助下,人脑的进步速度会有更显著的提升。此外,钱学森还相信一项研究成果:“英国有人计算,人类的大脑,平均每年递增0.6克。”[20]这篇“人脑增重论”的成果1977年发表在英国科普杂志NewScientist上,钱学森对此深信不疑,认为这代表着人类将越来越聪明。(3)从复杂性理论而言,钱学森认为人脑是独一无二的。钱学森晚年对复杂性理论有很深入的研究,他提出“开放复杂巨系统理论”,认为人脑是一个开放的复杂巨系统,有计算机难以比拟的优越性。“人脑比较复杂,又与外界信息源有交往,双向交往;是开放的复杂巨系统。而计算机从这点看,太简单,过于僵化,所以笨。”[15]29

笔者认为,从当前计算机以及人工智能的发展来看,钱学森当年的观点也是有一定局限的。首先,“人脑进化论”经不起推敲,现有的无数事实指向,计算机几何倍增长的学习能力要远远大于人脑的进步速度,即使人脑在漫长的演进中一直在不断进化,也可能很快被人工智能赶超。其次,从复杂性方面来看,简单系统之说只适用于单独的计算机,然而互联网连起的全世界计算机与人的庞大系统,同样属于“开放的复杂巨系统”,有着难以估量的复杂性。钱学森似乎没有预测与互联网连接后拥有自主学习能力的AI的未来,所以人工智能的发展上限可能远远超过他当年的预期。

总体来说,钱学森对“人类智能”有更高的期待,而对“人工智能”的进步速度以及与互联网结合后的人工智能的形态变化预测不足。笔者认为,钱学森的“思维科学”“人机结合”等观点并不仅仅是对未来的预测,更重要的是对未来的选择。在未来方向的选择方面,钱学森有着浓郁的个人偏向,他晚年提出的人体科学、思维科学、人机结合、天才教育等思想,归根结底是从人体、人脑、人机、教育等多个角度去达成人类智能提升的目标。

钱学森始终站在人类至上的角度考虑问题。他提倡的人工智能的发展方向是“人机结合,以人为主”,这说明他将人类的智慧和利益放在首位。越是科学大师,就越注重哲学,就越在意人类前途。斯蒂文·霍金已经不止一次提出要人类警惕人工智能,埃隆·马斯克与钱学森持相近理念,认为人类应该走人机结合、强化自身的道路。科学并不是至高无上的,人类有权利,也有必要规划人类文明的发展方向,这是钱学森人工智能观点给予今天的重要启示。

三十多年过去了,我们又迎来了新一轮人工智能的热潮。历史的进程是曲折的,但总是向前的,我们终会距离真正的“人工智能”越来越近。回顾上一次人工智能热潮,钱学森的思考有许多值得我们研习和借鉴之处,一代科学大师的思想依然重若泰山。