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【迎戰AI時代】科幻成真,科學家預言機器人將具有自己的意識

2017/06/15 17:00:49 聯合新聞網 udn讀.書.人

文/加來道雄

頭腦是電腦嗎?

到底哪裡出錯了?五十年來,人工智慧領域的科學家嘗試用數位電腦來類比人腦,以建立模型。不過這個可能太簡化了。正如神話學者坎貝爾(Joseph Campbell)所言:「電腦像是《舊約》中的神,規矩太多而毫不仁慈。」如果你從奔騰處理器中取出一個電晶體,晶片馬上就無法運作。但是人腦就算是少了一半,還是表現不錯。

這是因為人類並非數位化的電腦,而是極為複雜的神經網路。數位電腦有固定的架構(輸入、輸出和處理器),神經網路則是由神經元構成,學習之後會持續改變連接方式,並且強化自身。人腦中沒有程式,沒有操作系統,沒有視窗軟體,也沒有中央處理器。相反的,神經網路是大規模的平行網路,其中一千億個神經元同時活動,以達成單一目標:學習。

人工智慧研究人員有鑒於此,開始重新審視已經遵守五十年的「從上到下」的研究方式(例如把所有的規矩拷貝成一片光碟)。現在人工智慧研究人員重新看待「從下到上」的研究方式,這種方式依循大自然,自然是以演化的方式,從小蟲小魚之類簡單的動物開始,最後創造出複雜的智慧生命(也就是人類)。神經網路因為突然遭遇各種狀況、犯下各種錯誤,只好用這種辛苦的方式學習。

布魯克斯(Rodney Brooks)曾是麻省理工學院著名的人工智慧實驗室主任,現在是iRobot公司創辦人之一,這家公司製作的吸塵器機器人在許多家庭裡活動,為人工智慧引入全新的研究方向。與其設計巨大笨拙的機器人,為何不師法自然,設計小巧玲瓏、昆蟲般能學習走路的機器人呢?我訪問他時,他說過去時常對蚊子感到驚奇,因為蚊子的腦要用顯微鏡才看得到,其中的神經元很少,但是在空間飛行操控上勝過任何飛行機器人。他打造一些很簡單的機器人,暱稱它們是「機器昆蟲」(insectoid)或「機器蟲」(bugbot),它們在麻省理工學院的實驗室奔跑,比起傳統機器人,繞圈子跑的速度更快。他們的目標是依照大自然的方法,以嘗試錯誤的方式製造機器人,換句話說,這些機器人是藉由撞到東西來學習的。

乍看之下,這種方式可能需要設計很多程式,不過出乎意料的是,神經網路不需要設計程式,只要在每次作出正確的事情之後,神經網路加強某些線路而改變自身的連接方式就可以了。所以程式不重要,重要的是改變網路本身。

科幻小說家曾經預想,在火星上的機器人會像精細複雜的人形物,能如同人類般走動,它們的智能來自複雜的程式。但是實際發生的事情相反,這種研究方式的最新一代,例如「好奇號」(Curiosity),已經在火星表面上漫遊,它們的智能和蟲子差不多,但是在火星的土地上表現還不錯。這些火星登陸船所擁有的程式很少,但是遇到障礙物之後就能學習避開。

機器人有意識嗎?

書名:《2050科幻大成真:超能力、心智控制、人造記憶、遺忘藥丸、奈米機器人,即...
書名:《2050科幻大成真:超能力、心智控制、人造記憶、遺忘藥丸、奈米機器人,即將改變我們的世界》電子書
作者:加來道雄
譯者:鄧子衿
出版社:時報出版
出版日期:2016年5月16日
想知道為何真正的自動機器人還沒有出現,最清楚的方式是看它們的意識屬於那個階層。我們在第二章說過,可以把意識分成四個階層。階層「0」能用來描述恆溫器或是植物,它們有一些回饋迴路,受到一些簡單參數影響,例如溫度和陽光。昆蟲和爬行動物具有階層「1」意識,這些生物能移動,同時有中樞神經系統,能把「空間」這個新的參數納入自身所處的世界模型中。接下來的階層「2」意識,這個階層的世界模型中納入與其他同種個體的互動,因此需要情緒。最後人類擁有階層「3」意識,其中包括時間和自我意識,好用來模擬事物未來演變的方式,並且決定自身在這些模型中的處境。

根據這個理論,我們可以給現今的機器人排位置。第一代機器人是階層「0」,因為它們不會動,沒有輪子也不能走動。現在的機器人位於階層「1」,它們可以動,但是要在真實的世界中暢行無阻還有很多困難,因此處於非常低階。這些機器人的意識可能和蠕蟲或是移動緩慢的昆蟲相同,若要製造出真正的階層「1」意識,科學家製造出的機器人就要有如昆蟲和爬行動物的意識。就算是昆蟲,也具有現在機器人所缺乏的能力,例如能快速找地方躲起來、在森林中找到交配對象、察覺掠食者而逃開,以及找尋食物與棲所。

之前提過,我們可以依照回饋迴路的數量把各階層的意識再細分。例如有眼睛的機器人就有多個迴路,因為這種感測器能偵測三度空間的影子、邊緣、曲線和幾何形狀。如果有耳朵,機器人便能偵測頻率、音量、聲壓和聲音的休止。這樣回饋迴路加起來大約有十個。(昆蟲因為要在自然環境中找尋食物、伴侶和棲所,因此回饋迴路可能有五十個以上)。因此,典型的機器人意識為階層「1:10」。

接下來,如果機器人具有階層「2」意識,它們所建立的世界模型就要能納入其他個體。我們之前說過,在階層「2」意識中,第一個計算值是群體中的個體數量乘上每個個體具有的情緒種類,和彼此溝通的表現方式數量。因此機器人可能具有階層「2:0」意識,不過現今的實驗室必須先製造出具有情緒的機器人。

現在機器人所見到的人類,只是從攝影機捕捉到的像素,不過有些人工智慧的研究人員開始打造能經由表情和聲調來辨認情緒的機器人。這是機器人了解人類的第一步:人類不只是隨機排列的像素,而是具有情緒狀態。

在接下來幾十年,機器人將會慢慢在階層「2」中爬升,開始具有小鼠、大鼠、兔子、狗的智能,然後是貓。

在本世紀末期,機器人可能具有猴子的智能,開始會產生自己的意識。

一旦機器人具有從普通常識而來的應用知識,並且具有心智,就能對未來作出複雜的模擬,而且以自己擔任主要角色,這時便擁有階層「3」意識。它們會離開「現在」的世界,而進入「未來」的世界。對於現在的機器人來說,這還是好幾十年以後的事情。要模擬未來,意味著必須清楚掌握自然定律、因果關係和普通常識,這樣才能考慮未來的事情。這也意味著要了解人類的意圖與動機,才能預測他們未來的行動。

之前也提過,階層「3」意識的數值,是由個體在模擬未來各種真實情況時,所使用的因果連結數量,除以對照組的數量而得到的。現在的電腦能靠幾個參數模擬有限的狀況,例如兩個星系的碰撞、飛機周圍空氣的流動、建築物在地震時搖動的方式,但是還無法模擬未來複雜的狀況,因此它們的意識可能像是階層「3:5」。

因此我們需要花很多年工夫,才能製作出能展現人類社會中普通功能的機器人。

●本文摘自時報出版《2050科幻大成真:超能力、心智控制、人造記憶、遺忘藥丸、奈米機器人,即將改變我們的世界》電子書

延伸閱讀:看更多【決戰AI世代】主題選書

作者簡介:加來道雄(Michio Kaku)

紐約市立大學理論物理學教授、「超弦理論」奠基者之一,也是Discovery頻道《科幻成真》(Sci Fi Science)節目主持人,他還主持兩個廣播節目:《探索》(Explorations)和《奇幻科學》(Science Fantastic),在超過一百四十個廣播電台播出。著有《穿梭超時空》、《愛因斯坦的宇宙》、《電影中不可能的物理學》、《NEXT 20 years and after》、《平行宇宙》、《2100科技大未來》。

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