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人工智能的极限在哪里？爱因斯坦：我从未通过理性思考取得任何发现

在发现的道路上，智慧（intellect）作用不大。意识（consciousness）━你可以称之为直觉或其它任何你想用的词━会发生一次飞跃，答案会突然出现在你面前，而你却不知道它是如何或为什么出现的。——爱因斯坦（1879-1955），1921年诺贝尔物理奖

AI（人工智能）是否能青出于蓝、更胜于蓝地超越我们?这事实上也是专家争论最多的话题。我不是专家，虽然知道“我思故我在”，但完全不知人类如何思想、大脑如何运作，更不瞭解上面爱因斯坦所提到之意识（consciousness）如何飞跃!

回归正题，上面问题的直觉反应答案是：人制造出来的怎么可能比人聪明呢?但相信很多人都知道：人类所制造出来的围棋软件 AlphaGo 已经战胜了所有的人类!其主人谷歌（Google）谓：它能战胜人类是因为它利用策略网络来推荐有希望的走法，并利用价值网络来评估在给定局面下获胜的机率，从而大幅缩小搜寻空间，使得它能够“预想”数百万步棋，并透过自身的对弈不断学习，最终超越人类的层次。从这段话看来，我觉得 AlphaGo 能战胜人类是基于高速地使用人类所设计出来之有路可循、亦有迹可寻的“逻辑策略”!

同样地，如果我们给 AI 一含所有物质之性质的资料库，然后告诉它如何寻找“规律”（pattern），相信它会非常胜任地发现许多具有某种特性的“新物质”、“新药物”、甚或告诉我们如何制造它们（有机合成的资料库）。但是 AI 虽然知道哈密瓜的所有性质（资料库），可是它会想到哈密瓜含有能大量分泌青霉素的菌株、即时在第二次世界大战中拯救了上百万士兵的生命吗（见后）?我觉得后者不是逻辑的问题，是没办法训练的，因此 AI 不能“真正创造”不是依靠逻辑的发现。这正是本文所要谈的：许多科学大突破都不是靠训练或逻辑分析的!

视众人所见视，思众人所未思

牛顿的传记《艾萨克·牛顿爵士生平回忆录》（Memoirs of Sir Isaac Newton’s Life）于1752年出版;作者斯图克利（William Stukeley）在书中转述：“晚餐后，天气温暖，我们去了花园，在几棵苹果树的树荫下喝茶……他（牛顿）告诉我，他当时的处境和以前一样，刚刚想到万有引力的概念。当他正沉思时，一个苹果掉了下来。他心想：『为什么苹果总是垂直落到地上，永远不会向上或向一侧掉落呢?……』，这使他得出结论：地球一定具有『引力』，从而发展出他的万有引力理论。”

早在公元前 4 世纪左右，亚里斯多德（Aristotle）及欧几里德（Euclid）等希腊哲学家就为自然哲学和逻辑奠定了基础。树上的水果都是往地面掉，这是任何小孩都知道的“常识”，但为什么却等了 1700 年才引起牛顿的注意?我们不知道为何牛顿会想到这个问题，但 AI 也会注意到这个现象吗?如果会，它会先想到万有引力或是直接跳到更精确的爱因斯坦广义相对论（见后）呢?

发现世上第一个抗生素的弗莱明（Alexander Fleming）度假回来后发现培养皿因未加盖而发霉（见后），一般的研究者大多会将这些被霉菌孢子污染的培养皿丢掉;但弗莱明这次却心血来潮……。他回忆说：

“基于先前“溶菌酶”的经验，也像许多细菌学家那样，我应该会把污染的培养皿丢掉，……某些细菌学家也有可能（早就）注意到我（那时）看到的相似变化，……但是在对天然产生的抗菌物质没有任何兴趣的情况下，都会顺手地将培养物丢弃。……但（这次）我没有找个藉口丢掉受污染的培养液;相反地，我做了进一步的探讨。”

如果AI也能做实验，它会像许多细菌学家那样“顺手地”丢弃培养物吗?机会总是降临在那些做好准备的“人”身上。

幸运的灵感/直觉

一位正在自由下落的人不会感觉到自己的重量，那不是等于漂浮在没有任何重力的外太空空间吗?如果加速度可以抵消重力，那么在没有重力的情况下，加速度本身不是可以模拟重力，产生与真实重力没有区别的人造重力吗?爱因斯坦称上面这一发现为“等效原理”（Equivalence Principle）：我们虽然不知道重力是什么，但其现象可以用加速度来模拟!这一想法启动了爱因斯坦尝试改变牛顿重力论的八年艰苦抗战，于 1915 年 11 月完成了人类有史以来最美丽的物理理论━“广义相对论”（General Theory of Relativity）。100 多年后的今天，爱因斯坦这一透过想象力来推测的理论仍然在指引着物理学家们去瞭解宇宙的基本特征!怪不得爱因斯坦后来大胆地称它为“我一生中最幸运的灵感”。

德国理论物理学家普朗克 （Max Planck） 谓他是靠“幸运的直觉 （lucky intuition） ”而意外地敲响了量子力学革命之钟声!在 1918 年诺贝尔奖颁奖典礼上，普朗克回忆说：

“然而，即使（我推导出来的）辐射公式绝对准确，它仍然只是一个幸运猜测（lucky guess）了正确插值公式的结果，其价值是非常有限的。因为这个原因，从那时起，我就忙着… 想阐明此公式的真实物理特性，这导致我考虑连接熵和概率之间的波兹曼（Boltzmann）关系。在经过我生命中最艰苦的几个星期之工作后，光明终于驱除了黑暗，一个新的、从未梦想到的的观点在我面前展开了。”

这普朗克从未梦想到的观点是什么呢? 就是“能量量化”的观念，违反了当时“能量是连续”的共识!因之此后的十几年，普朗克便一直在努力地想使他的量子观念能容于古典力学里;可是每次尝试的结果，似乎均使自己失望得想收回那革命性的“大胆假设”而已。

错误的假设

好吧，就假设 AI 像爱因斯坦一样也有“最幸运的灵感”，发现了广义相对论。可是后来物理学家瞭解到了爱因斯坦的“等效定理”事实上不完全正确，是有限制的，也就是说它只是一种近似的基本定律，只适用于一个局部、无限小的时空区域内。哈，如果AI比人类聪明，怎么会在逻辑上犯下这个错误呢?如果不犯这个错误，它能发现广义相对论呢?

又如 1905 年，爱因斯坦在题为“关于运动物体的电动力学”的（狭义相对论）论文引言里，开宗明义地谓“不要争辩”光速了：

“我们建议将“相对性原理”这个猜想（conjecture）提升到一个公设（postulate）的地位，并引入另一个表面上与前者不调和（irreconcilable）的公设，即光是在真空中的传播速率为一与发射体运动状态无关的定值 c。 这两个假设足以（让我们）透过适用于静止物体（状态）之马克斯威（Maxwell）理论，导出一个简单且不矛盾（consistent）的电动力学理论。”

爱因斯坦真大胆：一个可以用实验来确定的光速，怎么可以定为“公设”呢?光速与发射体运动状态无关不是完全违反了我们日常生活的经验（如声速）吗?爱因斯坦在其时钟“同步程序”的假想实验里魔术般地导入了他的公设：光在任何方向的速度都是一样的 c 值!完全忽略了当时几乎所有物理学家都相信光是在“以太”中传播的理论。

1924 年，一位名不见经传，任教于东巴基斯坦的讲师波思 （Styendra Bose） 在一篇 1500 字的论文里做了一个误打误撞、连他自己本人都不知道、在整篇论文中只字未提的重要及创新性假设：光量子是不可分辨的!在当时，所有的物理学家都认为光量子像铜板一样是可以分辨的（我们可以分辨哪个是 A 铜板、哪个是 B 铜板、…），因此两个铜板出现“一正及一反”的或然率是 2/4;但如果它们不能分辨呢?则出现“一正及一反”的或然率将变成 1/3。没想到这一“错误”的假设后来竟成为打开量子统计力学的钥匙!超强逻辑的AI会犯这种错误吗?

爱因斯坦1915年完成他的广义相对论后，发现他的方程式所预测的宇宙只能膨胀或收缩，与当时大部分科学家所认为的静态宇宙观相冲突!没想到推翻了深植物理学家心中达两百多年之牛顿时空观念的革命壮士，竟然在这里屈服了：为了符合当时的想法，爱因斯坦于1917年强行地于其广义相对论导出之宇宙观中加入一“常数”来平衡万有引力，使他的宇宙能保持静态!没想到1929年后，新数据显示宇宙不是静态，而是在膨胀中;爱因斯坦因而后悔当初为何不相信自己的推论，称那强行加入人为常数━“宇宙论常数”（cosmological constant）━为他一生中所犯之“最大错误”。AI会犯这种错误吗?

只有万有引力的宇宙膨胀速率在一段时间后应该慢慢减小;但90年代末期，新的发现显示现在宇宙膨胀速率不是随时间减小、而是在加大!没想到那错误的“宇宙论常数”现在竟然成为提供瞭解释膨胀速率加快所需之排斥力来源─虽然我们还不知道那是啥!当然，我们也不知道爱因斯坦在天之灵是否还认为“宇宙论常数”是他一生中所犯的最大错误?而AI如果当初未犯那“最大错误”，现在是否反而会后悔呢?

老天的帮忙

硝化甘油为液体，非常不稳定，一不小心就爆炸;因此诺贝尔 （Alfred Nobel）一直在寻找取代物，但久而不得。传说有一天储存的硝化甘油意外泄漏，与用来包装储存铁桶之板状硅藻土混合但未爆炸，使他想到了试用此板状硅藻土。经实验后，他发现两者相混之固体不但安全可靠，而且还可保持原有之爆炸威力─这不正是他梦寐以求、研究甚久而未能找到的“稳定炸药”吗?他因此发了大财，设定了今日大家所知道的诺贝尔奖。

在“发现能治疗糖尿病的胰岛素—胰岛素与生技产业的诞生（上）”一文里，我提到了“….将狗的胰脏割除，发现这只可怜狗整天口渴及随地小便。数日后，一位助手觉得实验室内的苍蝇好像突然多了起来，尤其是在狗小便过的地板。分析狗尿及其血液后，梅伦（Joseph von Mering）及明考斯基（Oskar Minkowski）很惊奇地发现里面充满了糖份。”显然地，胰腺具有调解体内糖代谢的功能，它一旦受损将导致糖尿病。就这样，法国两位外科手术医生无意中发现了“困扰”人类三千多年之糖尿病的病源━胰脏分泌物“胰岛素”失调!这不是透过逻辑分析得到的结果，AI能做到吗?

前面所提到之苏格兰医生兼微生物学家弗莱明是一位粗心的实验室技术员。1928 年夏在研究葡萄球菌的某一天，他忘了将含有葡萄球菌培养物的培养皿放在培养箱中，留在实验室工作台上就匆匆忙忙地离开实验室去度假。命运就是这样作弄人：那时室内的温度及湿度均适合霉菌（mold，或译“霉菌”）的生长;因此两个礼拜回来后，弗莱明发现在敞开窗户旁的培养皿因未加盖而发霉。经细心观察及研究后，弗莱明发现抑制或预防细菌生长的不是霉菌本身，而是霉菌产生的“霉汁”。就这样，弗莱明发现了世上第一个抗生素“青霉素”（Penicillin，又称为“青霉素”）!被《时代》杂志评选为20世纪的100位最重要人物!

1943年的某一天，在伊利诺州皮奥里亚 （Peoria） 的农业部北部区域研究实验室 （NRRL） 工作的亨特 （Mary Hunt） ，无意中在一杂货店里发现了一颗表皮长满漂亮及金色青霉的哈密瓜。将它带回实验室，筛选出能大量分泌青霉素的菌株后，她发现该菌株产生的青霉素数量是notatum的200倍━她因之赢得“发霉玛丽 （Moldy Mary）”的绰号。在许多研究团队纷纷加入菌种及制造方法的改良后，青霉素产量由1943年只能医治不到1000人，一下子跳到1944年时，已有足够的青霉素来治疗每位需要的士兵，为第二次世界大战提供了功不可没的贡献!也啓动了寻找其它抗生素的研究，开创了医学的新纪元。

结论

上面我们提到科学家意外地发现了稳定的炸药、控制血糖的胰岛素、及治疗特定细菌感染的抗生素。这些化合物都已经存在自然界中，但绝对不是逻辑分析可以发现其功能的，因此如果不是“老天的帮忙”，我实在很难理解AI怎么会想到?事实上靠“老天帮忙”所发现的化学物是非常之多的。不需要靠老天帮忙的理论物理呢?

在讨论牛顿“思众人所未思”地发现万有引力、开创了古典物理后，我们其它的讨论都是针对全面改变我们日常生活之近代物理━量子力学及相对论━的发现史。希望读完本文后，读者能体会到科学进步不但鲜少一帆风顺，相反地是一条充满了意想不到之弯路和迷茫时刻的曲折蜿蜒旅程：这正是我在访谈中所提到的要多看“课外书”，鉴古知今瞭解理论背后历史有助于瞭解理论本身。也希望读完本文后，读者能感受到科学上的突破几乎全不是源自逻辑分析，而是出自无法捕捉的“灵感”、“直觉”、“错误假设”，“老天帮忙”、以及挑战既有认知的“勇气”。AI具有这些人性“缺点”吗?

最后让我们在此以公认为最伟大之两位物理学家的话来结束。牛顿说：“没有大胆的猜测，就没有伟大的发现”;爱因斯坦谓：“我从未通过理性思考的过程取得任何发现”。