下面，我們來看一下信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的不同要素，在從科學(xué)到應(yīng)用的這個(gè)鏈條上，各自處于什么樣的位置。為了不陷入不必要的細(xì)節(jié)而又能揭示本質(zhì)，我們將這個(gè)鏈條分為五個(gè)環(huán)節(jié)：科學(xué)原理，基礎(chǔ)共性技術(shù)，具體應(yīng)用技術(shù)，基礎(chǔ)系統(tǒng)原理/技術(shù)及具體應(yīng)用系統(tǒng)，見圖1。
圖1 從科學(xué)原理到應(yīng)用系統(tǒng)，圖片來源：作者供圖，下同
科學(xué)原理是對(duì)基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)總結(jié)，而技術(shù)是對(duì)規(guī)律的運(yùn)用。所以新的科學(xué)原理的提出，常常會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生深刻而廣泛的影響。正因?yàn)榭茖W(xué)原理的意義如此之大，所以“科學(xué)”也常常被盜用。許多技術(shù)性的產(chǎn)出，也被帶上了“科學(xué)”這個(gè)帽子。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，圖靈機(jī)與計(jì)算復(fù)雜性理論基本上屬于科學(xué)原理這個(gè)范疇。也正因?yàn)槿绱耍?jì)算機(jī)才被冠以了“科學(xué)”的稱謂。
從根本上看，人工智能熱潮在90年代的冷卻，是因?yàn)槿藗冊(cè)谌斯ぶ悄茴I(lǐng)域經(jīng)過了幾十年的努力，沒有能夠理解一般意義上的智能過程的本質(zhì)，因而也就沒有能夠取得科學(xué)意義上的原理性突破，在理論上抽象出類似數(shù)字基本計(jì)算那樣的基本智能操作，用以支撐更為高級(jí)復(fù)雜的智能過程。所以人工智能領(lǐng)域的產(chǎn)出，雖然豐富而且影響巨大，但是卻始終沒有達(dá)到科學(xué)原理的高度。
在一個(gè)產(chǎn)業(yè)中，會(huì)有一些基礎(chǔ)性共性技術(shù)，有時(shí)也被稱為核心技術(shù)，它們支撐著整個(gè)產(chǎn)業(yè)。在信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、集成電路等就屬于這個(gè)層面的技術(shù)。這些技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的影響也是全局性的。正是集成電路技術(shù)的進(jìn)步，促成了2010年前后整個(gè)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)生了歷史性的轉(zhuǎn)折(見《轉(zhuǎn)折——眺望IT巔峰》第二章第三節(jié))。人工智能領(lǐng)域不僅沒有科學(xué)原理層面的成果，而且至今也沒有能夠產(chǎn)生支撐一個(gè)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)共性技術(shù)，不論我們給那些技術(shù)/方法起個(gè)什么樣的名字。
在基礎(chǔ)共性技術(shù)之上，還有面向不同問題的具體應(yīng)用技術(shù)去解決不同類型的問題。在這個(gè)層面，我們才遇到了人工智能的蹤影。如我們?cè)凇掇D(zhuǎn)折——眺望IT峰》一書第八章第二節(jié)中所述：“當(dāng)人們意識(shí)到我們沒有能力用一些普適的基本邏輯化規(guī)則或機(jī)制去有效地解決各種‘智能問題’時(shí)，人工智能的研究便扎入到了各種具體的問題之中。針對(duì)不同類型的問題，發(fā)展出了花樣繁多的解決方法，也取得了很大的進(jìn)展。…….也正因?yàn)槿绱耍斯ぶ悄苣壳案嗟厥潜划?dāng)成了一些具體的應(yīng)用工具方法，融入到了不同類型的應(yīng)用之中，以自己具體的技術(shù)性名稱出現(xiàn)，默默無聞地發(fā)揮著自己的作用。這些年關(guān)于人工智能的一本經(jīng)典的教科書的名字是‘人工智能——一種現(xiàn)代方法’，……它的副標(biāo)題‘A Modern Approach’就是指試圖采用‘智能體’(Agent)的概念將人工智能在各個(gè)不同領(lǐng)域中的方法整合到一個(gè)統(tǒng)一的框架之中。”
其實(shí)，用智能體這個(gè)概念整合與人工智能相關(guān)的技術(shù)方法，也是沒有辦法的辦法，顯示出了這個(gè)領(lǐng)域的一種無奈的現(xiàn)實(shí)：只有實(shí)用的一些具體技術(shù)方法，缺少科學(xué)原理或基礎(chǔ)共性技術(shù)的支撐，也沒有基礎(chǔ)性系統(tǒng)級(jí)的有效理論。這些年被熱捧的“深度學(xué)習(xí)”，也是這個(gè)層面的技術(shù)。
“深度學(xué)習(xí)”這個(gè)概念包括了深度信念網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)與遞歸網(wǎng)絡(luò)等多種不同的具體網(wǎng)絡(luò)模型與相應(yīng)的算法，用來解決不同類型的問題。它們實(shí)際上是借助計(jì)算機(jī)的“暴力”計(jì)算能力，用大規(guī)模的、含有高達(dá)千萬以上的可調(diào)參數(shù)的非線性人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使用特定的“學(xué)習(xí)/訓(xùn)練”算法，通過對(duì)大量樣本的統(tǒng)計(jì)處理，調(diào)整這些參數(shù)，實(shí)現(xiàn)非線性擬合(變換)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入數(shù)據(jù)特征的提取與后續(xù)的分類等功能。
它是解決特定類型問題的一些具體的方法，而不是具有像人那樣的一般意義上的學(xué)習(xí)的能力，盡管這個(gè)名字確實(shí)引發(fā)了許多不了解這個(gè)技術(shù)的人的這方面的想象。其實(shí)，信息技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的絕大部分技術(shù)，基本都屬于這個(gè)層面，包括與大數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)，而且它們也都屬于輔助智能性質(zhì)的技術(shù)。所以，大數(shù)據(jù)、人工智能與其它的技術(shù)彼此的界限日益模糊。
這些具體的實(shí)用性技術(shù)，包括“深度學(xué)習(xí)”(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))，常常是實(shí)驗(yàn)性技術(shù)，在應(yīng)用于一個(gè)新的具體問題之前，我們無法確定它是否能夠有效地解決這個(gè)問題，或者能夠?qū)栴}解決到什么程度。
正因?yàn)槿绱耍陨疃葘W(xué)習(xí)為例，在《深度學(xué)習(xí)》(【美】伊恩·古德費(fèi)洛等著，MIT Press出版，2016年)這本被認(rèn)為是“深度學(xué)習(xí)”領(lǐng)域奠基性的經(jīng)典教材中，作者為了闡述深度學(xué)習(xí)的這種實(shí)驗(yàn)性特征，專門設(shè)置第11章來討論這個(gè)問題，它的題目取為“實(shí)踐方法論”。
在這一章的開頭，作者寫了這樣一段話：“要成功地使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，僅僅知道存在哪些算法和解釋它們?yōu)楹斡行У脑硎遣粔虻摹Ｒ粋€(gè)優(yōu)秀的機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)踐者還需要知道如何針對(duì)具體應(yīng)用挑選一個(gè)合適的算法以及如何監(jiān)控，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)反饋改進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的日常開發(fā)中，實(shí)踐者需要決定是否收集更多的數(shù)據(jù)、增加或減少模型容量、添加或刪除正則化項(xiàng)、改進(jìn)模型的優(yōu)化、改進(jìn)模型的近似推斷或調(diào)整模型的軟件實(shí)現(xiàn)。嘗試這些操作都需要大量時(shí)間，因此確定正確的做法而不盲目猜測(cè)尤為重要。”這段話比較完整地揭示了深度學(xué)習(xí)這個(gè)具體技術(shù)的實(shí)驗(yàn)性特征。
人工智能的這種狀態(tài)多少有點(diǎn)像傳統(tǒng)領(lǐng)域在現(xiàn)代科學(xué)出現(xiàn)以前，人們通過經(jīng)驗(yàn)摸索，也能夠設(shè)計(jì)制造出很多不同類型的精巧工具來解決各種具體的問題的狀況。而具體的實(shí)用技術(shù)再豐富精妙，也未必能夠產(chǎn)生出更深一層的原理性、普適性的成果。中國(guó)歷史上無數(shù)的能工巧匠都沒有能夠讓中國(guó)趕上現(xiàn)代科技發(fā)展的潮流，就說明了這個(gè)問題。
以上各層的產(chǎn)出，都還不能直接服務(wù)于人。所以在它們之上，還有把技術(shù)變成實(shí)用產(chǎn)品/系統(tǒng)的原理與技術(shù)。在此為了簡(jiǎn)便我們只分了兩層。特別需要指出的是，由于人工智能等技術(shù)屬于具體應(yīng)用技術(shù)，而不是系統(tǒng)級(jí)技術(shù)，所以事實(shí)上它們自己無法成為構(gòu)造實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)/產(chǎn)品的基礎(chǔ)，而必須依附于系統(tǒng)級(jí)原理與相關(guān)技術(shù)才能發(fā)揮作用。雖然當(dāng)初有過主要基于人工智能技術(shù)構(gòu)造系統(tǒng)的努力，比如日本的第五代計(jì)算機(jī)，今后這種努力也不會(huì)完全消失。但是，從人工智能技術(shù)的客觀本質(zhì)來看，將其作為具體層面的應(yīng)用技術(shù)來使用，才是合理的選擇。
對(duì)底層技術(shù)發(fā)揮自身價(jià)值起決定性作用的，是基礎(chǔ)系統(tǒng)原理及相關(guān)的技術(shù)。比如馮諾依曼架構(gòu)就屬于這個(gè)范疇。它之所以成為了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的核心成就，就是因?yàn)檫@個(gè)架構(gòu)使得我們能夠利用相關(guān)的具體技術(shù)設(shè)計(jì)制造出實(shí)際可以使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品讓相關(guān)的具體技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域里發(fā)揮出自己應(yīng)有的價(jià)值。
這一層的基礎(chǔ)系統(tǒng)原理及相關(guān)的技術(shù)與具體的應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)獨(dú)立，所以其影響也是全局性的。它們不僅包括了獨(dú)立基礎(chǔ)性系統(tǒng)的原理與相關(guān)系技術(shù)，還包括了大量獨(dú)立系統(tǒng)之間的交互鏈接組成更宏觀的基礎(chǔ)性大系統(tǒng)的原理與相關(guān)技術(shù)。互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算就屬于這個(gè)類別。在網(wǎng)絡(luò)化的信息技術(shù)領(lǐng)域，組成宏觀大系統(tǒng)的原理與技術(shù)在起到日益重要的作用。當(dāng)然獨(dú)立基礎(chǔ)性系統(tǒng)的創(chuàng)新，是大規(guī)模互聯(lián)系統(tǒng)的前提，其作用更為基礎(chǔ)。
這一層基礎(chǔ)系統(tǒng)原理與相關(guān)技術(shù)層面的創(chuàng)新的重要性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了那些具體應(yīng)用技術(shù)，至少可以與基礎(chǔ)共性技術(shù)比肩，有些甚至接近科學(xué)原理。所以馮諾依曼架構(gòu)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域才有了如此崇高的地位。而人腦的強(qiáng)大功能，不僅僅體現(xiàn)在具體的智力能力上，還體現(xiàn)在它的系統(tǒng)層面。這種系統(tǒng)層面的優(yōu)勢(shì)，在本章第一節(jié)中我們用實(shí)例指出，它不僅僅是在于大量神經(jīng)元之間的分布式聯(lián)接而形成的高度分布的網(wǎng)絡(luò)，在下一節(jié)我們還會(huì)從另外一個(gè)方面分析人腦在系統(tǒng)層面的一個(gè)重要的、沒有被充分重視的特征。
同屬于這個(gè)層面的除了互聯(lián)網(wǎng)，云計(jì)算以外還有最近備受關(guān)注的“區(qū)塊鏈”。2009年伴隨比特幣出現(xiàn)的區(qū)塊鏈技術(shù)，最能說明系統(tǒng)層面的突破，如何能夠讓下層具體的應(yīng)用技術(shù)發(fā)揮出最大的價(jià)值了。
2008年11月，一個(gè)自稱為“中本聰”的匿名人士在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表了一篇簡(jiǎn)短但影響重大的文章：“Bitcoin： A Peer-to-Peer Electronic Cash System”(比特幣：一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)上的現(xiàn)金系統(tǒng))。2009年1月3日，中本聰自己在比特幣系統(tǒng)里建立了第一個(gè)區(qū)塊(創(chuàng)世塊)，由區(qū)塊鏈支撐的比特幣系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，區(qū)塊鏈技術(shù)正式登場(chǎng)。該技術(shù)的示意見圖2。
圖2 區(qū)塊鏈?zhǔn)疽?/p>
仔細(xì)研究區(qū)塊鏈中的具體技術(shù)我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈所使用的解決具體問題的技術(shù)，如非對(duì)稱加密，防篡改，對(duì)等網(wǎng)絡(luò)等等，都是現(xiàn)有的技術(shù)，沒有任何一個(gè)是中本聰發(fā)明或改進(jìn)過的。僅僅使用這些現(xiàn)成的技術(shù)，中本聰卻創(chuàng)造出了一個(gè)在開放互聯(lián)網(wǎng)上分布式運(yùn)行、不用監(jiān)管、人人可以參與記賬、賬目公開透明，同時(shí)又是可信、可靠、安全、精準(zhǔn)無誤的現(xiàn)金系統(tǒng)。
如果說雖然至今還沒有基本的可行性，但是無數(shù)人依然在向往創(chuàng)造出與人有著同樣智能，甚至超越人的智能化系統(tǒng)的話，一個(gè)這樣的現(xiàn)金系統(tǒng)在被創(chuàng)造出來之前，可以說基本任何人都沒有想到過要去實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，也不會(huì)相信有人能夠把它創(chuàng)造出來。這是一個(gè)建立在現(xiàn)有信息具體技術(shù)之上、超出了所有人想象的信息技術(shù)奇跡。
這個(gè)奇跡依靠的不是解決具體問題的技術(shù)的新突破，而是一個(gè)創(chuàng)新的系統(tǒng)性原理與設(shè)計(jì)。中本聰充分利用了分布式開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下人的行為特征，巧妙地創(chuàng)造出了可以運(yùn)行在開放的互聯(lián)網(wǎng)上的基于區(qū)塊鏈的分布式系統(tǒng)。比特幣中保證賬務(wù)記錄準(zhǔn)確無誤的所謂“共識(shí)算法”，正是這個(gè)分布式系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)運(yùn)行機(jī)制的一部分。或者說共識(shí)算法是通過分布式系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)運(yùn)行機(jī)制的設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)的。區(qū)塊鏈技術(shù)之所以難以被準(zhǔn)確把握與理解，就在于它的許多本質(zhì)的特性是由系統(tǒng)級(jí)機(jī)制決定的，而不是依靠單點(diǎn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
不論區(qū)塊鏈的技術(shù)未來會(huì)有什么樣的應(yīng)用，它的出現(xiàn)本身都給我們帶來了非常深刻的啟示。
首先，它讓我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)產(chǎn)業(yè)中看到了一個(gè)活生生的、利用成熟的具體技術(shù)做系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新所能夠創(chuàng)造出來的、超出所有人想象、超出了具體技術(shù)所能夠達(dá)到的、奇跡般的顛覆性效果。系統(tǒng)的重要性，在上個(gè)世紀(jì)八十年代就被高度重視了。當(dāng)時(shí)在科技界有著著名的三論之說，即信息論，控制論與系統(tǒng)論。對(duì)系統(tǒng)論的高度重視，是對(duì)近代科技發(fā)展歷程認(rèn)識(shí)深化的結(jié)果。錢學(xué)森做出的最重要的一個(gè)歷史性貢獻(xiàn)，就是把系統(tǒng)論的觀點(diǎn)與方法深深地植入了中國(guó)的許多領(lǐng)域，特別是航天領(lǐng)域。
在傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)中我們也能看到大量的系統(tǒng)性創(chuàng)新對(duì)具體技術(shù)的超越。我們簡(jiǎn)單看一下航空工業(yè)的例子。早期的飛機(jī)所采用的動(dòng)力是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。后來在上個(gè)世紀(jì)三十年代末，德國(guó)率先將噴氣式飛機(jī)送上了天。隨后渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)成為了航空動(dòng)力的主角。這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)在科學(xué)原理上是相同的，都是利用燃料燃燒導(dǎo)致氣體膨脹而將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。但是兩者的系統(tǒng)級(jí)原理卻完全不同。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是航空動(dòng)力系統(tǒng)的一次基礎(chǔ)性系統(tǒng)級(jí)顛覆式創(chuàng)新。它所帶來的進(jìn)步，不是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在任何具體層面的技術(shù)或材料的改進(jìn)所能夠比擬的。它給航空產(chǎn)業(yè)帶來了天翻地覆的變化。
圖3 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
在今天的軍事領(lǐng)域，決定戰(zhàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的也不再僅僅是具體兵器在傳統(tǒng)意義上的先進(jìn)性，而是海陸空天一體化的超級(jí)系統(tǒng)。這是當(dāng)代戰(zhàn)爭(zhēng)一個(gè)質(zhì)的飛躍。
其次，面對(duì)區(qū)塊鏈帶來的令人瞠目的結(jié)果，我們不僅要發(fā)問：在信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)開啟了其黃金時(shí)代的大門之后，是否有會(huì)有更多的、超出我們想象的、基于系統(tǒng)級(jí)的創(chuàng)新不斷出現(xiàn)，從而對(duì)人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆式的影響?
相比于區(qū)塊鏈創(chuàng)造的奇跡，我們把自己的想象集中于工具智能的提高上，雖然很有道理，但視野可能過于偏狹了。目前區(qū)塊鏈的奇跡與比較復(fù)雜的智能技術(shù)沒有太多的直接聯(lián)系，更不是對(duì)人的智能活動(dòng)的重復(fù)或模仿，但卻有驚人的顛覆性沖擊。當(dāng)然，如果區(qū)塊鏈在未來得到廣泛應(yīng)用，各種具體的智能技術(shù)融入其中也是必然的趨勢(shì)。
在當(dāng)今信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)中，與大數(shù)據(jù)和人工智能相比，由于它的專業(yè)性區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)相對(duì)寂寞的技術(shù)。但正是它，給我們打開了一扇獨(dú)特的觀察信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的窗戶，提供了一個(gè)獨(dú)特的視角，它所揭示的潛在可能，對(duì)我們有效地把握信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)人類文明的未來發(fā)展或許具有更本質(zhì)而重要的意義。
當(dāng)前信息技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)越來越多地成為了軟件的設(shè)計(jì)，而正如我們?cè)凇掇D(zhuǎn)折—眺望IT巔峰》第二章第一節(jié)中指出的那樣，“與實(shí)物產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)相比，軟件開發(fā)幾乎是在一個(gè)無限資源的虛擬空間里的隨意發(fā)揮。以至于軟件設(shè)計(jì)開發(fā)甚至被認(rèn)為是一種純精神化的藝術(shù)創(chuàng)作過程。”正是這種隨意創(chuàng)作的自由，才出現(xiàn)了區(qū)塊鏈的奇跡，也將催生更多的、超出我們今天最浪漫的想象邊界的、各種不同系統(tǒng)規(guī)模的顛覆性系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新。
許多系統(tǒng)將要實(shí)現(xiàn)的功能在整體上將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出今天我們對(duì)人工智能的期待，它們不會(huì)擁有人這樣的主體地位，但是在功效上卻會(huì)極大地超越人在智能上作為一個(gè)個(gè)體所能達(dá)到的高度與廣度——就像輔助體能的機(jī)械性工具在體能的各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)的對(duì)人的全面超越。而這些系統(tǒng)所具有的“智能”在性質(zhì)上將會(huì)與人的智能有重大區(qū)別，正如區(qū)塊鏈系統(tǒng)展示給我們的那樣。這些系統(tǒng)正在被逐步創(chuàng)造出來，并將形成一個(gè)空前復(fù)雜的虛擬世界。
在充分重視人工智能等具體應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展與帶來的沖擊的同時(shí)，我們應(yīng)該展開我們的想象，更加重視基礎(chǔ)系統(tǒng)級(jí)原理及相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新。信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的未來，可能更多地由這個(gè)層面的顛覆式創(chuàng)新所決定。而人工智能等具體的技術(shù)，將在這些創(chuàng)新中，找到更好的、更大的發(fā)揮舞臺(tái)。
《轉(zhuǎn)折——眺望IT巔峰》一書中詳細(xì)介紹的以主體虛擬映像為核心的智能系統(tǒng)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中基礎(chǔ)系統(tǒng)原理與技術(shù)層面的、具有系統(tǒng)性智能意義的一個(gè)重要的創(chuàng)新，代表了信息類應(yīng)用未來的一個(gè)極為重要的方向，是人類在智能追求上的一個(gè)巨大進(jìn)步，也是人類輔助智能類工具的一個(gè)質(zhì)的飛躍。
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