定義篇 I:一切可以從定義開始

2020-12-06 騰訊網

作者 | 周熠

上海腦科學與類腦研究中心

張江實驗室腦與智能科技研究院

仁者見之謂之仁，智者見之謂之智。

——《周易·繫辭上》

名不正，則言不順；言不順，則事不成。

——《論語·子路》

人工智慧是一門研究如何使用機器復現智能的學科。

雖然只有短短60多年的歷史，但人工智慧已然歷經數次大起大落。對整個人工智慧領域來說，自其誕生起，大致可以認為經歷了三次波峰（1956—1974、1980—1987、2011至今），兩次波谷（1974—1980、1987—1993）以及一次相對平穩期（1993—2011）。

談起人工智慧，第一個不可避免的問題是：「到底什麼是人工智慧？」。這就涉及人工智慧的定義和範疇。人們普遍不喜歡談定義，而喜歡聽故事。但是，沒有定義的故事，就像沒有根基的空中樓閣，也許很美，但並不牢靠。

細究起來，這個問題又分成兩種殊途同歸的問法，即「人工智慧是什麼？」和「什麼算人工智慧？」。前者為定義，也稱內涵，由大及小，從人工智慧這個詞開始，抽絲剝繭，逐層解釋其蘊含。後者為範疇，也稱外延，由小及大，針對某個具體的事物（如洗衣機、計算器、IBM深藍、AlphaGo、人臉識別機、IBM Watson、高考機器人等等），探討它們是否屬於人工智慧研究的範疇。例如「水果」，在百度百科中，其定義為「多汁且主要味覺為甜味和酸味，可食用的植物果實」，此為內涵定義。而對於其外延，我們通常認為蘋果、橙子、香蕉、葡萄等是水果，而白菜、金魚不是。又例如「物理學」，百度百科的內涵定義為「研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科」。而對於其外延，人們可以回答，電磁學、量子力學算物理而元素周期表不算。

水果外延：蘋果、橙、葡萄、桃……

水果內涵：多汁且主要味覺為甜味和酸味，可食用的植物果實

有意思的是，對於定義，大眾往往認為其很簡單，科學家們卻感到很棘手，因為他們往往希望做到儘可能嚴謹，最好是天衣無縫。一旦把某個抽象的概念具體化，就很容易損失一些內容，並引起爭議。還是以「水果」和「物理學」為例，蘋果、橙子當然是水果，既多汁，又是甜味和酸味的，也是可實用的植物果實。那西紅柿和黃瓜算水果麼？還是它們應該算蔬菜？這也許並不只是一個腦筋急轉彎問題，在1893年，美國就因為爭論西紅柿是水果還是蔬菜，打了6年的官司，因為當時的進口商品只要是蔬菜就要徵收關稅，而水果是不需要的。最後，法院認為雖然在植物學上西紅柿屬於水果，但根據日常生活中對「水果」和「蔬菜」的定義，西紅柿是蔬菜，所以是需要交稅的。同樣，對於物理學，以上百度百科的定義也值得推敲。經典力學研究質點運動，其屬於物理很容易理解。但是「磁」呢？這應當算是物理學研究的範疇吧。可是乍看上去，它既不屬於「物質運動最一般的規律」，也不屬於「物質基本結構」，而更像是一種「物理現象」。反過來，假設我們把「物理現象」也加到對物理學的定義上去，這個定義就會顯得很臃腫，因為有可能很多其他的內容也需要添加近來。

出於稅收原因，在美國西紅柿被法定為蔬菜 （圖來自LSNED.com）

對於新生兒「人工智慧」來說，更是如此。在學術界，對人工智慧的定義，有相當多種答案。例如，維基百科將其定義為「機器展現出的智能」；百度百科將其定義為「研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學」；明斯基（Marvin Minsky）認為：「人工智慧是一門科學，是使機器做那些人需要通過智能來做的事情。」尼爾遜（Nils Nilsson）認為「人工智慧是關於知識的科學」。而在經典的人工智慧教材《人工智慧——一種現代化方法》中，將其定義為「讓智能體做正確的事情」，又進一步分為四類：即「像人一樣思考的系統」、「像人一樣行動的系統」、「理性思考的系統」和「理性行動的系統」；我國2018年出版的《人工智慧標準化白皮書》將其定義為「利用數字計算機或者數字計算機控制的機器模擬、延伸和擴展人的智能，感知環境、獲取知識並使用知識獲得最佳結果的理論、方法、技術及應用系統」。

為了試圖統一這些定義，我們提出兩個觀點。

首先，定義是分層的，從首層開始可以不斷地細化。「人工智慧」這幾個字，本身就是一個第零層次的定義。而上一段對其的諸多定義大部分位於第一層，用來解釋第零層的概念。這些第一層的定義又可以進一步細化成第二層和更高層的解釋。

其次，概念，特別是其外延，並不是絕對確定的，有廣義和狹義的區分，其理解也因人而異。更加數學一點，一個概念就是一個集合，其中可能包含多個元素。但某個概念（即集合）具體包含哪些元素，可能也允許存在不同的看法。有的看法裡面該集合包含的元素多一點，這就是相對廣義的；有的少一點，這就是相對狹義的。當然，話說回來，這些不同的理解大致上應該相似。

我們運用上述兩個觀點來回答「人工智慧是什麼？」這個問題。如上所述，「人工智慧」本身就是一個首層的定義。從這幾個字，我們可以得出它一定和「人工」與「智能」相關。「人工」就意味著這是「人」利用某種「工」具進行的製造、創造行為，例如，構建出來的一個系統。更進一步，「某種工具」指的就是包括電子計算機在內的機器。而「人工」和「智能」兩者需要聯繫起來。也就是說，這種人用機器造出來的系統需要展現出一定的智能。綜上所述，我們就可以得到一個關於人工智慧的第一層定義：

人工智慧是一門研究如何使用機器復現智能的學科。

其中,「機器」、「復現」、「智能」這三個詞最為關鍵，同時它們的含義也最模糊。因此，我們採用之前提到的定義分層觀點，在下面的章節中對它們進一步細化。

墨子沙龍是由中國科學技術大學上海研究院主辦、上海市浦東新區科學技術協會及中國科大新創校友基金會協辦的公益性大型科普論壇。沙龍的科普對象為對科學有濃厚興趣、熱愛科普的普通民眾，力圖打造具有中學生學力便可以了解當下全球最尖端科學資訊的科普講壇。

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