机器意识的最新成果与未来出路

精品WORD文档下载可编缉使用机器意识的最新成果与未来出路机器意识的最新成果与未来出路本文关键词：出路，成果，意识，机器，未来机器意识的最新成果与未来出路本文简介：摘要：机器意识研究在近十年取得了瞩目的成就,尤其在脑智功能技术实现方面取得了长足的进步,但相应地,其在意识觉知机制方面却依然没有起色。本文分析了机器意识研究在可行性、判定标准和解释上所遭遇到的困难,并指出了出路所在。关键词：机器意识;脑智外现;觉知内显;Abstract：Inthepastt机器意识的最新成果与未来出路本文内容：摘要：机器意识研究在近十年取得了瞩目的成就,尤其在脑智功能技术实现方面取得了长足的进步,但相应地,其在意识觉知机制方面却依然没有起色。本文分析了机器意识研究在可行性、判定标准和解释上所遭遇到的困难,并指出了出路所在。精品WORD文档下载可编缉使用关键词：机器意识;脑智外现;觉知内显;Abstract：Inthepasttenyears,theresearchonmachineconsciousnesshasmadeconsiderableprogressinthefunctionsimulationtechnologyofexplicitintelligence,butrelativelyspeaking,theresearchontheawarenessmechanismisinsufficient.Thisessayhasanalyzedthetripledilemmaofmachineconsciousnessresearch,andpointsoutthesolutiontothedilemma.Keyword：Machineconsciousness;Explicitintelligence;Inexplicitawareness;近十年,随着脑科学研究和人工智能研究的不断突破,通过机器实现意识能力的相关研究渐渐引起人们关注,这项研究通常被称为“机器意识”(MachineConsciousness)或是“人工意识”(ArtificialConsciousness)。机器意识研究不仅推动并深化了人工智能方面的研究,在探索神秘的意识现象方面也有着卓越的贡献。就发展状况来说,加梅斯(D.Gamez)回顾了截止2008年的机器意识的研究进展,[1]随后在2021年,瑞杰(J.Reggia)再次对当年的机器意识研究做出了精彩的总结。[2]近几年,机器意识在技术上又有突破性进展,佼佼者如AlphaGo,已能在围棋领域彻底战胜人类的世界冠军。因而,本文将对机器意识的最新进展做简略性回顾。精品WORD文档下载可编缉使用一、机器意识的最新进展近十年的机器意识研究,在实现方式上,往往采用编程算法或是神经网络模拟的方法,在实现方向上,则主要有机器单独实现和脑机融合实现两大方向。1.机器单独实现机器单独实现即只依靠机器自身来实现脑智特征能力。在其表现形式方面,除了传统计算机所拥有的的思维、计算能力之外,同时也偏重于语言能力、想象能力、情感能力和自我反思能力等脑智特征的实现。亚历山大(I.Aleksander)等人甚至提出将表述能力、想象能力、注意能力、计划能力和情感能力五项特征作为测试机器是否具有意识的特征公理。[3]具体而言,(1)在情感表现方面,皮卡德(R.W.Picard)、派珀德(S.Papert)、本德(W.Bender)等人对MIT媒体实验室的各种情感机器人研究作出过总结。[4]胡得利卡(E.Hudlicka)提出了关于情感的计算模型。[5]日本研究者林(E.Hayashi)和则开发了基于模拟多巴胺系统的会趋利避害的情感机器人,并给出了一些模仿行为的实现。[6](2)在语言能力方面,安吉尔(L.Angel)早在1989年,就提出过基于语言与主体的意识机器的体系结构。[7]奥古斯汀(V.Agustin)和费诺(M.Ferno)等人则提交了一份关于内部言语的研究综述。[8]雷舍(E.Lesser)和海克能(T.Haikonen)等人给出了基于精品WORD文档下载可编缉使用言语和感知、认知的机器意识架构。[9]斯蒂尔(L.Steel)开发了可以根据给定场景中的对象进行互相对话的机器人,[10]在其后续研究中,在没有实现预设语法程序的情况下,斯蒂尔的机器人还可以在不断对话中自行掌握语法。[11](3)在想象能力方面,克劳斯(R.Clowes)和克里斯理(R.Chrisley)等人做出了关于机器意识的涉身和想象方面的综述。[12]斯图亚特(S.Stuart)则在躯体想象方面作出了研究,[13]他强调,要在真正意义上实现机器意识,与世界的涉身交互是必须的,因而躯体想象是必须研究的重点问题。[14](4)在计算能力方面,DeepMind公司的AlphaGo围棋机器人通过深度学习,将蒙特卡罗搜索树(MCTS)和价值网络相结合,从而计划出在棋盘上下一个落子的位置权重,借此打败了人类棋手中的世界冠军。[15]除了上述几个只实现了单一或少数脑智特征能力的机器人,值得注意的还有综合了情感、想象、环境认知等多方面脑智特征的机器人。如加梅斯等人的CRONOS机器人、布鲁克斯(R.Brooks)和布里吉尔(C.Breazeal)等人研发的COG机器人、以及契里亚(A.Chella)等人研发的CiceRobot,还有亚历山大等人开发的仿脑机器人核心架构。CRONOS通过躯体和环境的相关关系,建立内部模型进行环境认知;[16]COG机器人则侧重于关节注意机制、情感表现等方面的研究;[17]CiceRobot机器人可以通过想象能力与外部环境输入精品WORD文档下载可编缉使用的视觉感知材料相比较来引导行为;[18]亚历山大的仿脑机器人核心架构基于神经表征模组NeuralRepresentationModeller(NRM)而运行,可以同时满足亚历山大提出的五条机器意识特征公理。[19]2.脑机融合实现脑机融合研究是位于机器意识和神经科学交叉领域的一个比较重要的前沿研究方向。其兴起主要是基于以下几个方面的考量:第一,机器智能和人类意识彼此都具有对方所不擅长的优势。机器擅长于快速精确计算、海量记忆存储、快速检索信息等,而且在高速运动、飞行、深海探索和宇宙探索等对人类身体有所限制的环境下也可以进行自如行动,而人类意识则擅长快速学习、抽象想象、创造性思维等,脑机融合研究则可以将双方的优势互相结合,从而实现人类智力的进一步开发,以及让机器在某种程度上实现意识能力;第二,脑机融合研究可以为某些残障人士提供更为接近其原本器官的功能上的替代物。例如,直接链接到脑部的反馈电路使得肢体残障人士可以对机器义肢拥有和原本肢体类似的感受,也可以借助摄像摄影设备让盲人恢复部分视觉,随着研究水平的提高,甚至可以让患有癫痫、帕金森病等脑部疾病的患者更换上相关脑区的功能替代物,从而得到康复。脑机融合的可行性主要体现在:首先,机器通常使用电信号来处理信息,而大脑的神经信号主要采用的也是电脉冲信精品WORD文档下载可编缉使用号的方式,这一点二者存在着共同点;其次,大脑的各个区域存在功能分工,如负责语言、负责视觉、负责运动等,因而可以针对性地采集特定功能区域的神经信号并将其与人工设备进行信号对接,在掌握其具体功能后,便可以研发该部位的功能替代物;最后,大脑本身具有可塑性,可塑性在将来自人工设备的信号和神经信号建立起联系的过程中起着重要的作用。通常,脑机融合主要分为两个方向,一是从机到脑,即通过各种人工设备产生电子信号来刺激大脑,以传输某些特殊的感觉信息,或是模拟某些特殊的神经功能,这方面的典型代表是人工耳蜗,随着其技术发展,还可以恢复盲人的视力,使机器义肢拥有触觉,以及治愈帕金森病和癫痫等。二是从脑到机,即通过大脑的原生信号来操控人工设备,这方面比较着名的应用是利用运动皮层的神经信号来实时控制机器手臂的运动,其未来可以发展为直接通过脑信号进行虚拟现实的交互,远程操控机器替身等。在脑机接触手段上,脑机融合主要分为侵入式和非侵入式两种。侵入式指的是需要通过外科手术,直接在大脑皮层植入电极,这种方式可以最高效地采集和传输神经信号,但风险较大,目前主要以动物实验为主,非侵入式则采取风险相对较小的传统的表层信息采集技术,常用的有EEG(脑电图)、fMRI(核磁共振功能成像)、MEG(脑磁图)、NIRS(近红外精品WORD文档下载可编缉使用光谱)、PET(正电子成像术)等。在研究文献方面,巴赫(P.Bach)、克赛尔(S.W.Kercel)等人对于大脑可塑性和感觉替代方面做了相关研究。[20]尼尔斯(B.Niels)、科恩(L.G.Cohen)针对非侵入式的脑机融合所使用的各项技术在中风患者和肌肉萎缩症的患者的临床应用方面也做了详细的研究。[21]克里斯坦(H.Christian)和汤加(S.Tanja)在他们对于神经信号的语音识别技术所做的综述中评述分析了不同的脑成像技术使用自动语音识别技术来识别神经信号中语音的潜力。[22]值得注意的是列别德夫(M.A.Lebedev)和尼克列利斯(M.A.L.Nicolelis)等人的研究,他们对脑机结合做了比较全面的综述,并且给出了分类路径图和操作原则。[23]在具体的技术实现方面上,蔡平(J.K.Chapin)等人用人工神经网络算法将实验鼠运动皮层神经集群电信号转换为按压水泵的机械臂控制指令,首次实现了大脑对外部设备的直接控制。[24]霍赫贝格(L.R.Hochberg),巴彻(D.Bacher)等人则成功地使得因中风而四肢瘫痪的患者通过意念控制完成了通过机械臂抓取杯子的喝水行为。[25]类似的,梵思汀赛尔(M.J.Vansteensel)等人的团队成功地使得患有ALS(AmyotrophicLateralSclerosis)晚期肌萎缩侧索硬化的荷兰女患者使用意念进行拼写,从而实现对外交流。[26]卡波格罗索(M.Capogrosso)最近发表在《Nature》上的研究更是成精品WORD文档下载可编缉使用功地将神经信号解码并且通过机械装置中转后对脊椎发放信号从而直接让猕猴瘫痪的后肢恢复运动能力。[27]二、机器意识的困难尽管机器意识研究的成果斐然,上述研究中的机器人在各方面表现得越来越接近于人类,甚至在某些方面超越了人类的水准,但当前的机器意识研究依然有着三个难以回避的困难。1.机器意识可行性的怀疑由于意识的神秘性和高度复杂性,关于意识运行的具体机制众说纷纭,仍未有一个可以通过科学实验证实的定论。因而,宣称机器可以实现人类同等意识的机器意识研究在诞生之初就遭遇到了可行性上的怀疑。人们对可行性的怀疑包括了两个方面————理论层面的可行性和技术层面的可行性。在理论层面的可行性方面,机器意识难以回避这样的怀疑[28]:我们的神经生物系统是特殊的,意识只能通过神经系统产生,因而机器无法产生意识。这种怀疑基于这样一个事实:迄今为止,我们尚未发现在生物神经系统之外能产生意识的存在物,有可能我们就处于必须通过神经系统才能实现意识的可能世界。如此一来,通过机器实现意识也就成了无源之水,无本之木,从根本上就不可能实现。而在技术层面的可行性方面,机器意识的工程师们指出:“大部分现有的意识理论往往来自哲学或是心理学,并不提供关于有意识的存在是什么,以及意精品WORD文档下载可编缉使用识是如何在机器中产生的解释。他们只是提供或多或少的关于意识的隐喻式描述,而不是能直接通过计算术语实现的模型。”[29]然而,试图通过计算术语实现意识的前提有三个,第一,必须将意识形式化;第二,这个形式化必须是可计算的,得有合适的算法;第三,这个算法必须有着合理的复杂度。[30]而就目前的技术水平而言,这三个条件都无法满足。首先,就形式化方面来说,目前机器意识所流行的实现方法都是基于神经网络或是符号编程的,雷多闻(M.Radovan)早在1997年就已经证明,神经网络的这种神经连接主义方法的表达能力与传统的符号逻辑主义方法是等价的,[31]而对于符号逻辑主义方法,卡普兰(C.Caplain)也已经证明其不可能描述意识