第一章 人工智能与生命
我们耳熟能详的生命，究竟怎么定义？
人工智能的目标：创造“生命”。
人工智能的路径：从“将人的思维机器化”开始到“让机器拥有人的心智”。
硅基生命的血液是电流，硅基生命的细胞是晶体管，硅基生命的灵魂是什么？
机器人不是人
我国对机器人的幻想与追求大概已有三千多年的历史，相传西周时期，我国的能工巧匠偃师曾造出木质的歌舞艺人，这是我国*早记载的机器人。到了春秋后期，根据《墨经》的记载，鲁班曾造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”。这个故事在电影《十全九美》中被演绎成：鲁班精于木工，先后做了神奇的木鸢和木马，但这神奇的木鸢和木马却将鲁班的父母驮着飞上天际，一去不返了。鲁班获得了事业的成功，却因此失去了父母。鲁班因此写就《缺一门》一书，昭示人生的无奈。虽然这些都是传说，但却说明了一点，就是人类很早就产生了对人工智能的探索热情。
提起人工智能（arti.cial intelligence，AI），人们可能首先想到的是铁臂阿童木、机器猫这些耳熟能详的电影形象。近几年关于人工智能的电影数不胜数，如《人工智能》《终结者》《我，机器人》等。这些电影大多反映的是人类对机器智能发展的担心。例如，《人工智能》反映了人工智能的出现导致的伦理道德问题，《终结者》和《我，机器人》则提醒人们警惕人工智能的发展可能导致的危险。
生活中的机器人没有电影里的机器人厉害，但也越来越露出锋芒。例如，*广为人知的大概是由 IBM开发的“深蓝”计算机以及谷歌推出的阿尔法围棋（AlphaGo）。“深蓝”在 1997年成功地战胜世界棋王卡斯帕罗夫，从而成为首个在标准比赛时限内击败国际象棋世界冠军的电脑系统。2016年阿尔法围棋推出后，已先后战胜韩国的李世石、中国的柯洁等顶级围棋棋手，保持不败纪录。
目前，人工智能覆盖的领域已经非常广泛。除了送餐机器人这样的实体的机器人，还有那些虚拟的机器人。例如，现在智能手机终端大多具有了语音助手功能，这也是人工智能的典型应用，同时也体现了人工智能的发展速度。
微软推出的微软小娜、小冰，它们可以在与人类的对话中不断学习，从而使自己的语言更像一个人。尽管你见不到它们，却可以感觉到它们的存在。
实际上，机器人有各种各样的，有的形如人，有手有脚，有表情；有的形如机器，四轮驱动，像汽车；有的只能闻其声，不能见其形；有的声形皆无，但你可以感觉到它的存在。
这样的机器人的例子不胜枚举，虽然你可能未曾见过它，但是每天你都在和它打交道。例如，你在网上查阅了某个城市的资料，第二天旅行网站会向你推荐去该城市的便宜机票、酒店等。从你查阅资料的行为，旅行网站竟然能猜测出你有旅行的动机。又如，去购物网站购物，你会发现这些购物网站会推荐一些商品给你，而这些商品往往和你上次浏览或购买的商品是同一类型或相关类型。这说明，这些购物网站似乎知道你想买什么。
你可曾想过这些为什么会发生？原因很简单，其实你从上网开始就已经被“监视”，这个“监视”你购物等行为的“硬”角色其实是一个“软”件，而这个软件的运行是基于一个学习型算法。机器学习目前是人工智能的一个领域，也是比较热门的一个领域。过去我们认为，人之所以为人，在某种程度上是因为人具有强大的学习能力，这也是人与机器的一大差别。然而现在的情形发生了改变，学习和积累不再只是人的专利，机器也会。因此，机器人可能只是一个程序。如电影《她》中的操作系统，当然这个程序需要基于某种平台或硬件，如计算机来运行。
人工智能的思想*早可能始于数学家莱布尼茨，他除了发明了微积分，也提出了一些稀奇古怪的想法。例如，他的可以“将人的思维机器化”的思想。经过后人多年的努力，莱布尼茨的想法现在基本已经在数值计算，以及文字、图像的信息处理等各个方面得以实现。但科学家，特别是计算机专家梦寐以求的理想是：让机器拥有人的心智。
那么，这一梦想能否实现呢？机器和人真的可以一样吗？
1948年，维纳（Wiener）出版了他的成名之作《控制论：或关于在动物和机器中控制和通信的科学》（Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine）（简称《控制论》）。所谓控制论，简而言之就是用系统的观点来分析系统内部的各个部分之间怎样相互作用，以及这些相互作用所产生的系统整体的特性是怎样的。这是控制论的本质问题。
这本书的书名指出了动物与机器的共性，引起很多人的关注。维纳的意思是：无论是机器还是人，都是符合控制论原理的。例如，动物机体由于神经传导出了毛病，影响整体行为而发生错误；因为脊椎神经受到损害，所以本体感觉就传不上来。这是典型的控制论反馈问题。动物小脑出了毛病就使得综合信息处理器出问题，出现振荡。
维纳主要是从宏观的角度来研究动物机体的控制机制，那么微观水平是不是符合控制论的原理呢？生物学中有一个著名的乳糖操纵子模型，它说明生物在微观的层次、分子的层次，也是按控制论原理来调控的。
维纳所说的机器与人的共性已成为很多科学家的共识。那么，机器与人的差别呢？
这个问题看起来显而易见。
首先，似乎是生命。
以前，人们普遍认为，人有生命，有智能，而机器没有，两者有本质的区别。但是，什么是生命和智能呢？它的主要特征是什么？没人否认，病毒具有生命特征。它能感染、自我繁殖、变异、进化。在计算机病毒出现以前，机器没有显示出类似的特征。但是，计算机病毒的出现是一个突破！计算机病毒大家比较熟悉，它具有与真正病毒类似的一些性质，具有一些“生命”特性，主要表现为感染、自我繁殖、变异、进化等。这说明数字设备，即机器是可以具有“生命”特性的。
其次，人有思维能力，而机器没有？
这个问题现在看来已经非常荒谬了。“深蓝”没有思维，那它怎么能战胜卡斯帕罗夫？ AlphaGo没有思维，那它怎么能战胜李世石？
图灵（Turing）是公认的现代计算机的创始人之一、人工智能的鼻祖。1936 年以前，图灵认为人的直觉和判断不能形式化、机械化，是不可计算的，即机器不可能具有直觉思维能力。1941年后，图灵的思想有了变化，他认为具有学习或自组织能力的机器能模拟心灵活动的任何结果。他认为可计算的范围远超过了被明确指令包含的范围，足以包括人脑能做的事，不管它多么具有创造性。足够复杂的机器将具有产生未被明确编程的行为能力。他的结论是：构造大脑是可能的。后来，很多人参与是否可以计算的争论，并把这个问题演化成人工智能的公开问题。“意识”与思维的可计算性成了争论的另一个焦点，结果谁也说服不了谁。
*后，就是刚才提到的：人有意识，而机器没有。
生命系统实在是太过神奇了。例如大脑，人类目前为止对大脑的机制所知不多，所以无法制造出一个“机械大脑”或者“电脑”。目前来看，所有机器人，它们也只是在执行人类设定好的程序而已。它们只是人类的工具，它们的能力取决于人类的认知水平，且永远达不到人的水平。其中一个重要的原因就是它们不能像人类一样具有意识。它们什么时候能具有人类的意识呢？这取决于人类关于自身意识的认识。实际上，人类关于自身的意识还知之甚少，既不能给它下一个普遍接受的定义，更无法探究它的起源。如果人类有一天洞悉了意识的秘密，人类就可以用算法将其表达，从而赋予人工智能意识。不过，到这一天，人工智能拥有了自主意识，可能便不会再听命于人类了。
在中国，2016年被称为“人工智能元年”。在这之前，国内关心人工智能、熟悉人工智能的人不多，对人工智能的研发很少。但是， 2016年 AlphaGo战胜了围棋世界冠军，让国人很受震动，认识到人工智能的威力之大。这让国人有如梦初醒之感。2017年被称为“人工智能应用元年”。不管称呼如何，一切迹象表明，经过了几十载沉浮，人工智能可能真的要进入全球爆发的前夜了。让我们拭目以待！
人工智能究竟想干什么?
这几年*耳熟能详的名词非人工智能莫属。截至 2019年 1月，短短几年，全国有三十多所高校建立了与人工智能有关的学院，开始了人工智能本科专业的招生。而这一切始于 2016年。
从 AlphaGo战胜了李世石开始，人工智能成为网络上、社会上、高校里*火的名词之一。然而， 2017年 8月 31日，清华大学教授王志华却在接受镁客网采访时表示，AI的概念已经泛化和滥用，真正的 AI根本不是一些企业和媒体宣传的那样。
那么，究竟什么是人工智能？人工智能究竟想干什么？人工智能的现状如何？下面就这三个问题逐个讨论。
第一个问题，关于人工智能，全国科学技术名词审定委员会 2018年发布的《计算机科学技术名词》 (第三版 )中这样陈述：“解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的学科。主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可展现近似于人类智能行为的计算机系统。它是 1956年提出的计算科学的一个分支，但也是人文科学的一门研究对象。”
本质上人工智能是对人类思维的模拟。这种模拟只有两条路可以走：一是结构模拟，模拟人体部分结构，就目前而言技术要求达不到；二是功能模拟，通过计算机硬件加以二进制代码模拟人脑功能实现。
第二个问题，人工智能究竟想干什么？答曰：制造生命。制造如我们一样的生命。
目前，人类已制造出“机器人”。从框架上看，“机器人”与人还真差不多。例如，人具备能量系统（消化系统）、动力系统（肌肉）、感官系统（眼耳口鼻、皮肤等）、大脑运算系统（人脑）、信号传输系统（神经）等功能结构，而机器人也拥有了能量系统（电）、动力系统（发动机）、感官系统（传感器）、大脑运算系统（电脑）、信号传递系统（电线）等相应的功能结构。但是综合考虑，目前的“机器人”还算不上“如我们一样的生命”。例如，从性能上考虑，虽然计算机采用电信号来传输信息，电的传播速度相当于光速，远快于人脑，数据存储容量也远大于人脑，但是，人脑的一些优势，如低功耗、容错性和学习能力等则是计算机无法比拟的。
另外，现行的人工智能不具有自主意识，因而缺乏人类意识特有的创造能力，也不具有社会性，只执行命令，而不顾后果，不考虑任务本身的社会意义。
人类为制造生命采取了分步走的策略。
第一步：将人的思维机器化。莱布尼茨*早总结了将人的思维机器化的思想。莱布尼茨发明微积分的本意是让大脑思维的过程也可以计算。中央处理器（central processing unit，CPU）、图形处理单元（graphics processing unit，GPU）等都是人的思维机器化的结果。
第二步：让机器拥有人的心智。让机器拥有人的心智，就是让机器成为机器人。这是几代计算机专家梦寐以求的理想！人工智能*重要的尝试就是制造人脑，这就是我们上面提到的“电脑”。这种尝试早就开始了。实际上，这个所谓的“电脑”就是计算机。当然，如上所述，计算机还不是“电脑”，或者说计算机还远达不到“电脑”的水平。
人工智能走什么样的路呢？答曰：硅基生命
硅基生命这个概念早在 19世纪就已经被提出。1891年，波茨坦大学的天体物理学家儒略 申纳尔（Julius Sheiner）在他的一篇文章中就探讨了以硅为基础的生命存在的可能性。在元素周期表中硅的位置位于碳的下方，两种元素的形态和基本性质都有着较高的相似度。因此推测，地球上既然能够发展出碳基生命，也有可能发展出硅基生命。
科幻作家永远是走在科学边界的*前沿的，斯坦利 维斯鲍姆（Stanley Weisbaum）的《火星奥德赛》（A Martian Odyssey）描述了一种硅基生命。同我们碳基生命吸入氧气、呼出二氧化碳不同，这种硅基生命排出的竟然是二氧化硅，而且这种生命体内产生二氧化硅的速度超级慢，每十分钟会沉淀下一块砖石：二氧化硅，所以该生命体的
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