01

什么是機(jī)器？

為了方便大家回憶和理解，我們簡(jiǎn)單做下回顧希爾伯特提出的第十?dāng)?shù)學(xué)問題：

隨便給一個(gè)不確定的方程，是否通過有限的步驟運(yùn)算，判斷這個(gè)方程是否存在整數(shù)解？

對(duì)于這個(gè)問題，大家普遍認(rèn)為，這樣的一套步驟是不存在的，也就是說我們沒有一種判斷一個(gè)數(shù)學(xué)命題是否為真的通用方法。其實(shí)這里最關(guān)鍵的問題是：什么叫做“一系列有限的步驟”？

在沒有計(jì)算機(jī)的時(shí)代，人們對(duì)“一系列有限的步驟”的體會(huì)是模糊?，F(xiàn)在大家都很清楚了，其實(shí)就是算法，是有讀寫、條件、循環(huán)、移動(dòng)等組成的一個(gè)機(jī)械過程，對(duì)于“讀寫、條件、循環(huán)、移動(dòng)”這幾個(gè)詞語還眼熟嗎？沒錯(cuò)，在圖靈機(jī)組成中出現(xiàn)過，圖靈機(jī)就是這樣的一個(gè)假象的機(jī)器，第一次給“機(jī)械過程、一系列有限的步驟”一個(gè)確定的數(shù)學(xué)定義。

圖靈機(jī)的定義其實(shí)很簡(jiǎn)單。包含4個(gè)部分：

一個(gè)無限長(zhǎng)的存儲(chǔ)帶

一個(gè)讀寫頭，讀寫頭可以在存儲(chǔ)帶上左右移動(dòng)

內(nèi)部狀態(tài)存儲(chǔ)器

控制程序指令

從上一篇文章介紹的蟲子的舉例中，我們知道通過不同的指令，就可以實(shí)現(xiàn)不同的蟲子移動(dòng)。實(shí)際上，通過精心設(shè)計(jì)不同的指令，我們可以用圖靈機(jī)打印斐波那契數(shù)列，圓周率等，實(shí)際上我們現(xiàn)在用電腦，手機(jī)進(jìn)行文字、語音、視頻交互，看圖片，看電影等等這些所有的功能都是用圖靈機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)然這些只是理想的圖靈機(jī)，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中不存在無限長(zhǎng)的存儲(chǔ)帶，更加圖靈的理論這樣的一臺(tái)裝置就能模擬人類所能進(jìn)行的任何計(jì)算過程。是不是很神奇？我相信你肯定不相信，不過圖靈是經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，下面我們來看看圖靈機(jī)的計(jì)算過程。

02

什么是智能（Think）？

圖靈在1950年寫過一篇論文《計(jì)算機(jī)器與智能》，有興趣的同學(xué)可以看下，英文版論文。

圖靈的這篇論文寫的太棒了，我們對(duì)人工智能的異議、擔(dān)心、誤解圖靈都已經(jīng)想到了，后續(xù)筆者有時(shí)間會(huì)對(duì)該篇論文進(jìn)行一次解讀。

所以，對(duì)于這篇論文，建議大家都去看下，筆者搜索到一版中文翻譯版。

在開篇的 “The Imitation Game”中，圖靈讓我們思考：“機(jī)器能否擁有智能？（Can machines think？）”這個(gè)問題。有趣的是，作為計(jì)算理論和人工智能領(lǐng)域的天才，圖靈成功定義了什么是計(jì)算機(jī)器（即圖靈機(jī)），但卻不能定義什么是智能（Think）,沒有辦法用機(jī)器或算法來準(zhǔn)確定義。因此，圖靈設(shè)計(jì)了一個(gè)后人稱為圖靈測(cè)試的模擬游戲。圖靈測(cè)試的核心想法是要求計(jì)算機(jī)在沒有直接物理接觸的情況下接受人類的詢問，并盡可能把自己偽裝成人類。這個(gè)游戲有點(diǎn)類似殺人游戲，這個(gè)"模擬游戲"大概是這樣的：

游戲參與者包括一個(gè)男人，一個(gè)女人，以及一個(gè)任意性別的詢問者。

詢問者與另兩個(gè)人待在不同的房間里，并通過打字的方式與他們交流，以確保詢問者不能通過聲音和筆跡區(qū)分二者。

兩位被詢問者分別用 X 和 Y 表示，詢問者用C表示，詢問者C事先只知道 X 和 Y 中有且僅有一位女性，而詢問的目標(biāo)是正確分辨 X 和 Y 中哪一位是女性。另一方面，兩位被詢問者X 和 Y 的目標(biāo)都是試圖讓詢問者認(rèn)為自己是女性。也就是說，男性被詢問者需要把自己偽裝成女性，而女性被詢問者需要努力自證。

現(xiàn)在我們問：如果我們把“模仿游戲”中的男性被詢問者換成計(jì)算機(jī)，結(jié)果會(huì)怎樣？相比人類男性，計(jì)算機(jī)能否使詢問者更容易產(chǎn)生誤判？”

智能行為與人類行為的關(guān)系

圖靈測(cè)試其實(shí)對(duì)人工智能的一種充分的等價(jià)性。

如上圖所示，“所有智能行為”對(duì)應(yīng)的集合和“所有人類行為”對(duì)應(yīng)的集合既有交集又互有不同。在全部智能行為中有一些是人類靠自身無法做到的（比如計(jì)算出國際象棋中白棋是否必勝），但人類也是有智能的，因此只要完成兩個(gè)集合的交集部分—就應(yīng)該被認(rèn)作是“擁有智能”的。另一方面，人類行為并不總是和智能相關(guān)。圖靈測(cè)試要求機(jī)器全面模擬“所有人類行為”，其中既包括了兩個(gè)集合的交集，也包括了人類的“非智能”行為。

因此圖靈測(cè)試是 “擁有智能”的一個(gè)有效的充分條件，也就是說，由于沒有辦法嚴(yán)格定義智能，圖靈把智能測(cè)試的范圍擴(kuò)大了，即不一定要全部通過圖靈測(cè)試才算是真正的人工智能。

在圖靈看來，人的智能（不包含人的所有，比如皮膚，宮保雞丁和魚香肉絲哪個(gè)更好吃？）是可以用圖靈機(jī)來模擬的，因?yàn)槿说闹悄苁悄撤N模式，即一系列機(jī)械步驟形成的。

03

現(xiàn)在人工智能AI的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有哪些？

近幾年，人工智能AI是被提及的概念。阿爾法狗，蘋果的siri，google assistant，微軟小冰，百度大腦，無人駕駛，AI等等，都被冠以人工智能的概念，不說好像不好意思一樣。那么AI的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有哪些呢？

1. 傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)是一種歸納法，主要思想是通過一些特征樣本，試圖從樣本中發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律，提取特征值，然后把這些特征放到各種機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，實(shí)現(xiàn)對(duì)新的數(shù)據(jù)和行為進(jìn)行智能識(shí)別和預(yù)測(cè)。

這種實(shí)現(xiàn)方式的的理論基礎(chǔ)其實(shí)就是統(tǒng)計(jì)學(xué)，也是人類觀察世界，認(rèn)識(shí)世界的一種方式。不過缺點(diǎn)是：需要人工整理好大量的、盡量覆蓋全的樣本，是無疑是一個(gè)巨大的工作。

2. 深度學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)是要輸入特征樣本，而深度學(xué)習(xí)是試圖從海量的數(shù)據(jù)中讓機(jī)器自動(dòng)提取特征，深度學(xué)習(xí)也是一種機(jī)器學(xué)習(xí)，這種方式需要輸入海量的大數(shù)據(jù)，讓機(jī)器從中找到弱關(guān)聯(lián)關(guān)系，這種方式比傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)方式減少大量人工整理樣本的工作，識(shí)別準(zhǔn)確率也提高了很多，讓人工智能在語音識(shí)別、自然語言處理、圖片識(shí)別等領(lǐng)域達(dá)到了可用的程度，是革命的進(jìn)步。

深度學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)方式源于多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，把特征表示和學(xué)習(xí)合二為一，特點(diǎn)是放棄了可解釋性，尋找關(guān)聯(lián)性。簡(jiǎn)單白話一下深度學(xué)習(xí)的工作原理：一個(gè)神經(jīng)元就是一個(gè)分類器，神經(jīng)元模型就是不停的分類，形成規(guī)模效率和網(wǎng)絡(luò)效率，最終高質(zhì)量的特征值就奇妙的產(chǎn)生了。不過缺點(diǎn)是：神經(jīng)元的參數(shù)調(diào)整依然高度依賴人的經(jīng)驗(yàn)。

3. 其他更好的人工智能技術(shù)？

現(xiàn)在很多網(wǎng)站要求輸入驗(yàn)證碼來驗(yàn)證登錄，這里的目的是防止機(jī)器人模擬登錄，比如12306要求你找出某一類物品，現(xiàn)在機(jī)器還不能很好的通過模式識(shí)別出來，但是人類可以。反過來來講，如果讓機(jī)器收集人類的這些驗(yàn)證碼的識(shí)別結(jié)果，是否讓機(jī)器學(xué)會(huì)人類的識(shí)別模式？目前已經(jīng)很多公司開始了以人工的人工智能方法。當(dāng)然還有更多更好的方法在不斷探索中。

04

人工智能AI能取代人嗎？

2016年阿爾法狗戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍，攻破了人類智力的引以為傲的最后一道防線，一年后，阿爾法狗升級(jí)版master戰(zhàn)勝了阿爾法狗第一版，并通過和自己不斷對(duì)弈，以人們不可想象的速度快速的進(jìn)步，最后以全勝的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)打敗了世界排名第一的柯潔，甚至讓柯潔產(chǎn)生了無力感，至此人類圍棋棋手已經(jīng)不可能戰(zhàn)勝以阿爾法狗為代表人工智能機(jī)器。

那么，人們不僅要問，人工智能會(huì)全面超過人類或取代人類嗎？

歡迎大家在文末留言和大家一起探討這個(gè)問題。