10月23日，2020中國(guó)計(jì)算機(jī)大會(huì)（CNCC2020）主會(huì)場(chǎng)內(nèi)，此時(shí)已是中午12點(diǎn)40分，臺(tái)下的聽(tīng)眾早已饑腸轆轆，卻仍興致盎然地聽(tīng)著臺(tái)上的嘉賓們“你來(lái)我往”“唇槍舌劍”。
這是CNCC2020的第二天。圍繞這場(chǎng)大會(huì)論壇的主題“第三代人工智能的演進(jìn)路徑：‘統(tǒng)計(jì)’還是‘類(lèi)腦’”，中國(guó)科學(xué)院院士張鈸、北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授黃鐵軍等學(xué)者正在發(fā)表各自“立場(chǎng)”鮮明的觀點(diǎn)。辯至中途，中國(guó)科學(xué)院院士梅宏也忍不住加入，把現(xiàn)場(chǎng)的氣氛推向了高潮。
正如論壇主持人清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系長(zhǎng)聘副教授崔鵬所說(shuō)，人工智能（AI）的發(fā)展已到了新的十字路口，現(xiàn)有技術(shù)的局限日益凸顯，而新一代技術(shù)的發(fā)展路徑尚不明朗。統(tǒng)觀人工智能的發(fā)展歷史，從以專(zhuān)家系統(tǒng)為代表的第一代人工智能，已發(fā)展到以統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)為代表的第二代人工智能。展望未來(lái)十年到二十年，第三代人工智能應(yīng)沿著既有的“統(tǒng)計(jì)”路徑不斷完善，還是借鑒人類(lèi)大腦的模式和結(jié)構(gòu)，走“類(lèi)腦”的道路？
“統(tǒng)計(jì)”延伸還是“類(lèi)腦”重建
“是時(shí)候考慮人工智能下一步該怎么走了！特別是中國(guó)應(yīng)該考慮下一步怎么走，因?yàn)槿澜缍疾恢老乱徊揭趺醋摺！?張鈸的開(kāi)場(chǎng)白獲得了現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)眾的一片掌聲。
此前，在紀(jì)念《中國(guó)科學(xué)》創(chuàng)刊70周年的專(zhuān)刊中，張鈸曾撰寫(xiě)以《邁向第三代人工智能》為題的署名文章。在這篇文章中，張鈸指出，人工智能在60多年的發(fā)展歷史中，一直存在兩個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的范式，即符號(hào)主義與連接主義。符號(hào)主義（即第一代人工智能）到上世紀(jì)80年代之前一直主導(dǎo)著AI的發(fā)展，而連接主義（即第二代人工智能）從上世紀(jì)90年代逐步發(fā)展，到本世紀(jì)初進(jìn)入高潮，大有替代符號(hào)主義之勢(shì)。但今天看來(lái)，這兩種范式只是從不同的側(cè)面模擬人類(lèi)的心智（或大腦），具有各自的片面性，不可能觸及人類(lèi)真正的智能。
他提出，為了建立一個(gè)全面反映人類(lèi)智能的AI，需要建立魯棒與可解釋的AI理論與方法，發(fā)展安全、可信、可靠與可擴(kuò)展的AI技術(shù)，即第三代人工智能。
而這也是業(yè)界的共識(shí)。當(dāng)下，人工智能發(fā)展已步入“深水區(qū)”。其表現(xiàn)是，雖然以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能技術(shù)在諸多應(yīng)用領(lǐng)域取得了性能突破，但其對(duì)大規(guī)模訓(xùn)練數(shù)據(jù)的依賴，對(duì)場(chǎng)景的適用性狹窄，以及模型自身的可解釋性、穩(wěn)定性和公平性無(wú)法保證，限制了人工智能進(jìn)一步發(fā)展的深度和廣度。
實(shí)際上，早在8月底，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)青年計(jì)算機(jī)科技論壇（CCF YOCSEF）就在北京召開(kāi)了為期兩天的閉門(mén)思辨論壇，邀請(qǐng)了國(guó)內(nèi)19位人工智能領(lǐng)域資深學(xué)者，圍繞第三代人工智能的演進(jìn)路徑進(jìn)行了激烈的思辨，并發(fā)現(xiàn)了兩條相對(duì)清晰的路徑。其一是在已被證明有效的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的框架內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)展和演進(jìn)，其二則是理解人腦的智能產(chǎn)生機(jī)制，并由此重新定義“類(lèi)腦”的學(xué)習(xí)和計(jì)算框架。
“在這兩天的論壇里，與會(huì)專(zhuān)家分別針對(duì)這兩條路徑進(jìn)行了梳理和探討，今天這個(gè)大會(huì)論壇實(shí)質(zhì)上是對(duì)此前思辨論壇的進(jìn)一步延伸。”崔鵬說(shuō)，“希望利用這樣的機(jī)會(huì)，進(jìn)一步論證一下未來(lái)十年到二十年，‘統(tǒng)計(jì)’和‘類(lèi)腦’到底哪一條路徑更有可能形成新的突破。”
大腦原理尚不清楚時(shí)“類(lèi)”還是“不類(lèi)”
此次論壇上，張鈸坦承，對(duì)于智能，目前業(yè)界尚沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義。因此，“人工智能主要是用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人類(lèi)的智能行為”。
他強(qiáng)調(diào)，之所以模擬的不是智能，而是智能行為，是因?yàn)樾袨槭强捎^察、測(cè)量和評(píng)估的，而只有可觀察、測(cè)量和評(píng)估的對(duì)象才可以進(jìn)行科學(xué)研究。反之，如果對(duì)象非常模糊，就不可能進(jìn)行科學(xué)研究，只能進(jìn)行哲學(xué)層面的探討。
張鈸提出，第三代人工智能的發(fā)展思路是，把第一代的知識(shí)驅(qū)動(dòng)和第二代的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)同時(shí)利用知識(shí)、數(shù)據(jù)、算法和算力等4個(gè)要素，構(gòu)造更強(qiáng)大的AI。
“我不贊成用‘類(lèi)腦’這個(gè)詞。”張鈸說(shuō)，“類(lèi)腦”的英文原文是“brain—inspired”，翻譯成“類(lèi)腦”不太合適。因?yàn)槟壳暗哪X研究并沒(méi)有徹底揭示大腦的諸多秘密，因此“腦子不清楚類(lèi)誰(shuí)”。
而在黃鐵軍看來(lái)，“‘類(lèi)腦’研究不用等到人類(lèi)搞明白大腦的原理再去參考它來(lái)做，而是現(xiàn)在就可以做。”他舉例說(shuō)，指南針發(fā)明的時(shí)候，科學(xué)家并不明白它為何能指南，而飛機(jī)發(fā)明的時(shí)候，也不清楚它為什么能上天，因此，“并不是一定要明白原理后這件事兒才能做成”。
他所給出的“智能”的定義是，智能是系統(tǒng)通過(guò)獲取和加工信息而獲得的能力。它包括以生物為載體的生物智能（自然智能）和以機(jī)器為載體的機(jī)器智能（人工智能）兩個(gè)方面。而智能科學(xué)是研究智能現(xiàn)象背后規(guī)律的科學(xué)，專(zhuān)指以機(jī)器智能為對(duì)象的技術(shù)科學(xué)。
“生物大腦是最好的先驗(yàn)結(jié)構(gòu)。人類(lèi)設(shè)計(jì)的各種人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)方法，最終都將收斂到生物大腦結(jié)構(gòu)。”黃鐵軍認(rèn)為，正因如此，“強(qiáng)大智能必須依托復(fù)雜結(jié)構(gòu)，站在進(jìn)化肩膀上，看似艱難，實(shí)則最快”。
必須開(kāi)辟新賽道
在清華大學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)研究中心長(zhǎng)聘副教授鄧柯看來(lái)，第一代人工智能是在做推理，第二代人工智能是在做感知，而到了第三代人工智能之后，科研人員將面臨一些更為復(fù)雜的問(wèn)題。
他表示，在第二代人工智能的框架下，對(duì)于不確定性關(guān)注比較少，主要是在做一些基于算法的結(jié)果優(yōu)化，而基于算法的優(yōu)化和基于不確定性因素做推斷之間有非常大的差異。“要真正解決一些更深層次、更難的問(wèn)題，急需建立起對(duì)于不確定性因素的認(rèn)知以及在此基礎(chǔ)上的推理能力。這將是下一代人工智能非常核心的問(wèn)題。”
黃鐵軍也認(rèn)為，目前深度學(xué)習(xí)已經(jīng)在圖像識(shí)別等方面取得了重大突破，但卻并未真正解決感知問(wèn)題。他舉例說(shuō)，通過(guò)反人臉識(shí)別技術(shù)，就可以讓軟件把自己識(shí)別成別的人。因此，深度學(xué)習(xí)遠(yuǎn)未抓住人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的復(fù)雜性，要重新思考智能模型。
“未來(lái)的人工智能發(fā)展一定要離開(kāi)計(jì)算，不能在計(jì)算框架下思考智能問(wèn)題。因此，要思考新的可能性，沒(méi)有說(shuō)歷史一定要綁在計(jì)算這駕戰(zhàn)車(chē)上一直開(kāi)下去。”黃鐵軍說(shuō)。
在他看來(lái)，以人工智能為代表的智能科學(xué)，實(shí)際上是一個(gè)無(wú)限演進(jìn)的過(guò)程，即從結(jié)構(gòu)仿腦到功能類(lèi)腦，再到性能超腦。而人工智能的下一步是什么？“從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，希望一個(gè)智能系統(tǒng)能在復(fù)雜的環(huán)境里像生物一樣，甚至以超越生物的能力去探索。”
張鈸強(qiáng)調(diào)，第三代人工智能必須將知識(shí)驅(qū)動(dòng)放在重要位置，將其和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合起來(lái)。只有這樣，才能既最大限度地借鑒大腦的工作機(jī)制，又充分利用計(jì)算機(jī)的算力，使得人工智能在某些方面可以超越人類(lèi)。
張鈸表示，對(duì)于大腦的研究，實(shí)際上他們一直在借鑒，而且也反映在了人工智能的研究成果中。但是，從現(xiàn)實(shí)的角度講，“未來(lái)幾十年必須靠計(jì)算機(jī)，別的都靠不上”。
梅宏對(duì)張鈸的觀點(diǎn)表示贊同。在他看來(lái)，談?wù)摰谌斯ぶ悄埽瑧?yīng)該是在第一代和第二代基礎(chǔ)上的延伸，是基于計(jì)算的不斷深化和完善。而“類(lèi)腦”研究則類(lèi)似學(xué)科的劃分，以追求終極的智能為目標(biāo)。“現(xiàn)在對(duì)計(jì)算機(jī)而言，只有類(lèi)人計(jì)算，沒(méi)有類(lèi)腦計(jì)算，因?yàn)榇竽X原理還說(shuō)不清楚，那不是計(jì)算。”
中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所研究員余山的研究背景是生物學(xué)，即研究大腦怎樣工作。“從我個(gè)人角度講，我還是相信‘類(lèi)腦’可以給我們提供有益的啟示。”
不過(guò)，他認(rèn)為，“類(lèi)腦”研究的目的不是去再造一個(gè)腦，這個(gè)沒(méi)有太大意義，而是幫助人工智能能夠更快地找到合適的解決復(fù)雜問(wèn)題的途徑。
無(wú)論是將知識(shí)驅(qū)動(dòng)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合，還是做“類(lèi)腦”研究，張鈸認(rèn)為，第三代人工智能都要?jiǎng)?chuàng)造出顛覆性的技術(shù)。
“人工智能對(duì)國(guó)家未來(lái)發(fā)展的影響太大了，因此我們必須要找到一條新的出路。”張鈸強(qiáng)調(diào)，“不要糾纏在老賽道上，因?yàn)樗呀?jīng)過(guò)時(shí)了，必須要開(kāi)辟出新賽道。只有在新賽道上，中國(guó)人才有可能和世界一塊兒前進(jìn)。”
來(lái)源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》
