脑是一台数字计算机吗转自译言网.doc
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1、脑是一台数字计算机吗 转自译言网脑是一台数字计算机吗?向美国哲学学会六十四周年太平洋区大会递交的主席致辞1990年5月30日,加利福尼亚州,洛杉矶一、导论,强AI,弱AI与认知主义向美国哲学学会提交主席致辞有许多不同的方式;我所选择的方式是简要地汇报一下我当下所做的工作,也就是目前正在发展当中的工作。我将呈现我对心灵的计算模型的进一步探索。心灵的计算模型的基础想法是,心灵是一个计算系统的程序,而脑则是其硬件。人们经常能够看到的一个口号是心灵之于脑就好比程序之于硬件让我们通过区分三个问题来开始我们对这一论断的研究:(1)脑是一台数字计算机吗?(2)心灵是一个计算机程序吗?(3)脑的运作能够在一台
2、数字计算机上加以模拟吗?我将探讨1,而不是2或3。我认为2能够果断地加以否定。既然程序是纯粹形式化地或语法性地加以界定的,既然心灵具有固有的心智内容,那么直接就可以得出程序凭自身无法构建心灵。程序的形式化语法凭自身无法保证心智内容的存在。我于十年前在中文屋论证中证明了这一点(Searle,1980)。比如我这样的一台计算机可以运行像理解中文这样的程序的诸步骤,而无需理解一个中文语词。该论证依赖于这样一个简单的逻辑真理,即语法与语义不同,并且对于语义来说也是不充分的。所以对第二个问题的回答很明显是不。在我看来,对3的回答至少根据一个自然的解释来说,很明显是是。也就是说,就自然解释来说,该问题意指
3、:是否存在这样一些对脑的描述,以至于基于那一描述你可以对脑的运作进行计算模拟?但是既然根据丘奇论题,任何可以给出足够精确的特征描述的事物作为一系列步骤都能够在一台数字计算机上加以模拟,那么平凡地来说该问题具有一个肯定性的回答。脑的运作可以在一台数字计算机上加以模拟,在同样的意义上,气象系统、纽约股市行为或者拉丁美洲航班模式也可以。因而我们的问题并不是心灵是一个程序吗?对那一问题的回答是不。该问题也不是脑可以被模拟吗?对那一问题的回答是是。问题是脑是一台数字计算机吗?对于此次探讨来说,我将那一问题等同于脑的过程是计算性的吗?人们或许会认为如果问题2得到了否定的回答,那么此问题就会变得不大有意思。
4、也就是说人们或许会假设除非心灵是一个程序,否则脑是否是一台计算机这一问题就并没有什么意思。但情况并非如此。甚至对于那些同意程序凭自身并不构成心智现象的人来说,仍然存在一个重要的问题:假设对于心灵来说不只是数字计算机的语法运作,情况也可能会是下面这样的,即心智状态至少是计算状态,而心智过程乃是在这些心智状态的形式化结构上运作的计算过程。事实上在我看来这是相当大一部分人所采取的姿态。我并没有说这一观点是完全清楚的,但其想法乃是像这样的:在某些描述层次上,脑的过程乃是语法性的;存在所谓的脑袋里的句子。这些无需是英语或中文句子,但或许采用的是思维语言(Fodor,1975)。就像任何句子一样,现在它们
5、具有一个语法结构以及一个语义或意义,并且语法问题可以与语义问题分离开来。语义问题是:脑袋里的这些句子如何获得其意义?但那一问题可以独立于下述问题来被探讨,即:在处理这些句子方面脑是如何工作的?对后一个问题的一个典型回答是:就像一台数字计算机执行计算操作那样,脑基于脑袋里的句子的语法结构来工作。为了保持术语的整齐,我把认为拥有一个心灵所需要的就是拥有一个程序这一观点称为强AI,把脑的过程(以及心智过程)能够以计算的方式加以模拟这一观点称为弱AI,把脑是一台数字计算机这一观点称为认知主义。这一报告是关于认知主义的,我最好在一开始说一下激励这一观点的东西。如果你读一下关于脑的书籍(比如Shepher
6、d,1983,或者Kufer与Nicholls,1976),你就会获得一幅关于脑中发生的事情的特定图像。如果你接着转向关于计算的书籍(比如Boolos与Jeffrey,1989),你就会获得一幅关于计算理论的逻辑结构的图像。然后如果你转向关于认知科学的书籍(比如Pylyshyn,1985),它们会告诉你说关于脑的书籍所描述的与关于可计算性的书籍所描述的其实是一样的。从哲学上来说,我认为这一观点的味道有问题,至少在开始探讨时我要遵循我自己的嗅觉。o=span=二、最初的故事我想这样来开始探讨,即尽可能有力地陈述为何认知主义从直觉上来看很吸引人。在图灵的经典论文(1950)背后有一个关于人类智能与
7、计算之关系的故事,我认为这是认知主义观点的基础。我将称其为最初的故事:我们从数理逻辑中的两个成果开始,也就是丘奇-图灵论题(有时被成为丘奇论题)和图灵法则。对我们来说,丘奇-图灵论题认为对于任何算法来说,都存在可以执行那一算法的图灵机。图灵法则认为存在一台可以模拟任何图灵机的通用图灵机。现在如果我们把这二者放到一起,那么我就有了这样一个结果,即通用图灵机可以执行任何算法。=span=但是现在是什么使得这一成果如此令人振奋?让一整代人工智能领域的工作人员兴奋不已的乃是下述思想:假设脑是一台通用图灵机。好吧,假设脑是一台通用图灵机有什么好的理由吗?让我们继续那个最初的故事。很明显至少有一些人类的心
8、智能力是算法性的。举个例子,我可以通过检查一个解决长除法问题的算法的诸步骤,来有意识地做长除法。此外,一台通用图灵机在算法上可以做任何一个人类可以作的事情,这是丘奇-图灵论题与图灵法则的一个推论。比如我可以执行与我用来在一台数字计算机上做长除法的算法相同的算法。就此情况而言,就像图灵所描述的那样(1950),我这台人类计算机与机械计算机都执行相同的算法;我是有意识地这么做的,而机械计算机则是非意识地这么做的。现在,假设或许还有很多也是计算性的心智过程非意识地发生于我的脑中,这看起来非常合理。如果确实如此,我们就可以通过在一台数字计算机上模拟这些过程来弄明白脑是如何工作的。就好像我们获得了做长除
9、法这一过程的计算机模拟,我们也可以获得理解语言、视觉知觉、分类等过程的计算机模拟。=span=但是语义又如何呢?毕竟程序纯粹是语法性的。在此,另外一系列的逻辑-数学成果在最初的故事中发挥了作用。证明论(proof theory)的发展表明,在某些知名的限度内,命题间的语义关系可以完全由表达那些命题的句子之间的语法关系反映出来。现在假设脑袋里的心智内容在脑袋里被语法性地表达了出来,那么所有我们为了说明心智过程而需要的,就是脑袋里的语法要素间的计算过程。如果我们正确地理解证明论,语义自己就会照顾好它自己;计算机所做的就是:它们执行证明论。=span=因而我们有了一个被明确界定的研究方案。我们试着通
10、过下述方法来发现应用于脑中的程序,即为计算机编程,使其执行相同的程序。反过来我们通过让机械计算机匹配人类计算机的表现(也就是通过图灵测试),从而让心理学家寻找下述观点的证据,即内在过程在两类计算机中乃是一样的。在接下来的内容中,我希望读者将这一最初的故事牢记心中-特别要注意图灵在下述两者间的对比,一方面是人类计算机对程序的有意识的执行,另一方面是脑或者机械计算机对程序的非意识的执行;此外还要注意下述想法,即我们或许只是发现在自然中运行的程序,我们输入我们的机械计算机中的正是同样的程序。如果有人看一下支持认知主义的书籍和论文,他会发现某些相同的假设,这些假设虽未明言,但却十分普遍。第一,人们常常
11、假设对于脑是一台数字计算机这一观点来说,唯一的替代选择是某些形式的二元论。其想法是认为除非你相信不朽的笛卡尔式的灵魂的存在,否则你就必须相信脑是一台计算机。事实上看起来通常的假设是,脑是否是一个决定了我们的心智状态的物理结构这一问题和脑是否是一台数字计算机这一问题乃是相同的。从修辞学上来说,该想法乃是胁迫读者认为除非他接受脑是某些种类的计算机这一想法,否则他就是忠实于某些怪异的反科学观点。近来这一领域稍微开放了一点,允许下述可能性,即脑或许不是一个老式的冯诺依曼式数字计算机,而毋宁是一种更为高端的并行处理计算设备。否认脑是计算性的依旧要冒失去科学共同体中的成员资格的风险。第二,还有一个假设是,
12、脑的过程是否是计算性的这一问题不过是个平常的经验性问题。它可以通过事实研究来解决,就好像心脏是否是一个泵或者绿叶是否进行光合作用被作为一个事实问题来加以解决那样。既然我们正在谈论硬科学事实,那么就并不存在逻辑分析或者概念分析的空间。实际上我认为许多在这一领域中工作的人将会对下面这一点表示怀疑,即本文的标题提出了一个合适的哲学问题。比起位于神经肌肉接头的神经递质真的是乙酰胆碱吗?这一问题来,脑真的是一台数字计算机吗?这一问题并不更加是一个哲学问题。甚至那些并不同情认知主义的人,比如彭罗斯和德雷福斯,看起来也把这当做是一个简单的事实问题。他们看起来并不担心他们所怀疑的究竟是哪类论断。但我却对这一问
13、题感到困惑:关于脑的何种事实可以构成它是一台计算机?第三,这些著作的另一个文本特征乃是仓促,有时甚至是粗心大意,正是伴随着这些特征,基本难题被掩盖了起来。所探讨的脑的解剖学和心理学特征究竟是什么?究竟什么是一台数字计算机?关于这两个问题的回答如何衔接?这些书籍和论文的通常程序是稍稍评论一下0和1,给出丘奇-图灵论题的通俗概括,然后继续去做更加振奋人心的事情,比如计算机的成就和不足。在阅读这些著作时令我惊讶的是,我发现看起来存在奇特的哲学裂缝。一方面,从图灵法则到丘奇论题,再到递归函数理论,我们有一系列优雅的数学成果。另一方面,我们有一系列每天使用的、令人印象深刻的电子设备。既然我们有如此先进的
14、数学和如此好的电子学,因而我们假设以某种方式来说,有人必定已经做了衔接数学与电子学的基础哲学工作。但据我所知情况并非如此。相反,我们正处于一个奇特的境遇当中:究竟什么是一台数字计算机?究竟什么是一个符号?究竟什么是一个计算过程?两个系统究竟是基于何种物理条件来执行相同的程序的?对这些绝对基本的问题来说,从业人员间很少有理论上的一致。o=span=三、计算的定义既然对于基本问题并没有普遍的一致,所以我相信最好是回到根源,回到由艾伦图灵给出的原初定义。根据图灵,一台图灵机可以执行某些基本的操作:它可以在其纸带上将一个0改写为一个1,它可以在其纸带上将一个1改写为一个0,它可以将纸带向左移动一格,或
15、者它可以将纸带向右移动一格。它由一个指示程序所控制,每一个指示说明了一个条件以及当该条件被满足时所执行的一个行动。那就是计算的标准定义,但从字面上来看,它至少有一点误导人。如果你打开你的家用计算机,你几乎不可能找到任何0与1,甚或是一条纸带。但对定义来说这并不是问题。要弄明白一个物体是否真的是一台数字计算机,我们并不真的要寻找0和1等;相反,我们只需要寻找可以看作是0和1,或者当做是0和1,或者可以用作是0和1来起作用的东西。此外,让问题更加令人困惑的是,结果表明这一机器可以用任何东西来制造。就像约翰逊-莱尔德说的那样,它可以像老式机械计算器那样用齿轮和杠杆来制造;它可以用一个水在其中流动的液
16、压系统来制造;它可以用蚀刻在一片硅片上的晶体管来制造,电流在此晶体管中流动。它甚至可以由脑来执行。这些机器中的每一个都用一个不同的媒介来表征二进制符号-齿轮的位置、水的存在或缺失、电压水平以及也许是神经脉冲(Johnson Laird,1988:39)。绝大多数就这一话题有所著述的人都得出了相似的评论。比如奈德布洛克(1990)证明了在1和0分别被指派给4伏电压等级和7伏电压等级时我们如何能够具有电子门。所以我们或许会认为我们应当去寻找电压等级。但布洛克告诉我们,1只是按照约定被指派给了一个特定的电压等级。他进一步告诉我们说我们完全不需要使用电,我们能够使用由猫、老鼠和奶酪组成的精密系统,以下
17、述方式来制造我们的门,即猫将拉动皮带推开一扇门,而我们则可以将此视为是一个0或1,当他这么说时情况就更加令人困惑了。就像布洛克急于坚持的那样,关键在于硬件实现与计算实现并不相关。这些门以不同的方式工作,但它们以计算的方式来说乃是等价的(p.260)。同样,派利夏恩说一个计算序列可以通过一组被训练地像一台图灵机那样来啄食的鸽子来实现(Pylyshyn,1985:57)。但现在如果我们试着严肃对待脑是一台数字计算机这一想法,那么我们就会获得下述令人不快的结果,即我们可以用几乎任何东西来制造一个做脑所做的事情的系统。根据这一观点,从计算上来说,你可以用猫、老鼠和奶酪或者杠杆或者水管或者鸽子或者任何事
18、物来制造一个像你的脑和我的脑那样运作的脑,只要这两个系统在布洛克的意义上乃是以计算的方式来说是等价的。你只需要多得可怕的猫,或者鸽子,或者水管,或者任何什么东西。认知主义的支持者洋洋得意地报告了这一成果。但我认为他们应当为此感到担忧,我将试着证明这只是诸多问题的冰山一角。o=span=四、第一个困难:语法并不是物理所固有的为何计算主义(computationalism)的辩护者并不对多重可实现性的含义感到担忧?答案是他们认为相同的功能允许多重实现这一点对于功能的说明来说乃是很典型的。在这一方面,计算机就好像是汽化器和自动调温器一样。就好像汽化器可以用黄铜或者钢铁来制造一样,计算机可以用范围并不
19、明确的硬件材料来制造。但是有一点不同:汽化器和自动调温器的类别是根据特定物理效果之产生来界定的。那就是为什么比如没有人说你可以用鸽子来制造汽化器。但计算机的类别是根据0和1的指派在语法上加以界定的。多重可实现性并不是相同的物理效果可以由不同的物理实体来实现这一事实的推论,而是相关性质纯粹是语法性的这一事实的推论。物理其实并不相关,只要它允许指派0和1,允许它们之间的状态转换。但这可能有两个灾难性的推论:(1)意味着多重可实现性的同一原则看起来也意味着普遍可实现性。如果计算是根据语法的指派来界定的,那么每样东西都将是一台数字计算机,因为无论什么物体都可以是语法性的。你可以根据0和1来描述任何东西
20、。(2)更糟糕的是,语法并不是物理所固有的。对语法性质的归属总是相对于一个行为能动者或观察者的,正是他们将特定的物理现象当做是语法性的。现在,究竟为什么这些推论会是灾难性的?好吧,我们想知道脑是如何工作的,尤其它是如何产生心智现象的。说脑是一台数字计算机,在此意义上胃、肝脏、心脏、太阳系和堪萨斯州都是数字计算机,这并没有回答那个问题。我们所拥有的模型是,我们或许会发现关于脑之运作的一些事实,它们表明脑是一台计算机。我们想要知道是否存在这样一些意义,在这些意义上脑本质上是数字计算机,就好像绿叶在本质上执行光合作用或者心脏在本质上泵血。这并不关乎我们任意地或按照约定将泵这个词指派给心脏或者将光合作
21、用这个词指派给叶子。这是个事实。我们所询问的是以那种方式来说,是否存在一个使脑成为数字计算机的事实?说是的,脑是数字计算机,因为每样东西都是一台数字计算机,这并没有回答那个问题。根据标准教科书对计算的定义,(1)对于任何事物来说,都有对那个事物的某个归属,以至于基于那一归属,该物体乃是一台数字计算机。(2)对于任何程序来说,都有某个充分复杂的事物,以至于存在对那个物体的某个归属,基于此归属它执行该程序。因而比如我背后的墙目前正在执行Wordstar程序,因为存在某些分子运动模式,它们与Wordstar的形式化结构是同构的。但如果这堵墙正在执行Wordstar,那么如果它是一堵足够大的墙,它就是
22、在执行任何程序,包括任何在脑当中执行的程序。我认为那些支持者未能看到多重或普遍可实现性是个问题的原因乃是在于他们并不把它看作是一个更加深刻的观点的一个推论,也就是语法并不像质量或地心引力那样是一个物理特征的名称。相反,他们谈论语法引擎甚至语义引擎,就好像是在谈论汽油引擎或柴油引擎一样,就好像脑或者任何别的东西是一个语法引擎是一个简单的事实一样。我认为通过固定我们的计算定义,大概能够阻止多重可实现性这一结果。当然我们需要尊重下述事实,即程序员和工程师将此视为图灵的原初定义的一个巧合,而不是计算的真实的特征。布莱恩史密斯、维诺德戈埃尔与约翰巴塔利的未发表的著作都主张,一个更加现实的计算定义将强调像
23、下面这样的特征,即程序状态间的因果关系、结构的可编程性和可控性,以及实在世界中的境遇。但对计算定义的这些进一步的限制对于当前的探讨来说并没有帮助,因为真正深刻的问题是语法在本质上乃是一个相对于观察者的概念。以计算的方式来说是等价的过程在不同物理媒介中的多重可实现性不只是标志着这些过程是抽象的,而是标志着它们完全不是系统所固有的。它们依赖于来自外界的解释。我们寻找的是使脑的过程是计算性的事实;但给定我们界定计算的方式,绝不可能有任何此类事实。我们不能一方面说对于任何事物而言,如果我们可以将语法指派给它的话,它就是一台数字计算机,然后又假设存在一个其物理运作所固有的事实问题,即比如脑这样的一个自然
24、系统是否是一台数字计算机。如果语法这个词看起来令人困惑,那么相同的观点可以不用它而被陈述出来。就是说,某人可能声称语法和符号概念只是一个说话方式,而我们真正感兴趣的乃是伴随有离散物理现象的系统之存在,以及它们之间的状态转换。根据这一观点,我们并不真的需要0和1;它们只是一个方便的缩写。但我相信这一变动毫无帮助。一个系统的一个物理状态只是相对于指派给那个状态以某个计算角色、功能或解释而言才是一个计算状态。没有0和1,同样的问题也会出现,因为像计算、算法和程序这样的概念并不命名系统的固有物理特征。计算状态并不是在物理中被发现的,它们是被指派给物理的。这是一个与中文屋论证并不相同的论证,我在十年前就
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