电脑能“变成”人脑吗？

计算机能够识字，也能够识别话音，辨别气味，实现某种通常与人类智能有关的功能。但是严格地说，现代的计算机并没有智能，只不过运算速度很高，能够执行人们实现精心编制的程序，完成规定的任务而已。也就是说，现代计算机的性能还不理想，抗干扰能力还很差，不能很好地适应工作环境的变化，不像人脑那样能随机应变，去伪存真，去粗存精，具有高超的分析问题和解决问题的能力。

能不能让计算机（电脑）具有人脑那样的智能呢？这是一个极富挑战性的问题。随着科学技术的迅速发展，这个问题越来越受到科学界的重视。人工神经网络（artificial neural networks，简记为ANN）的研究就是为实现这个目标的又一次尝试。

人工神经网络是一门新兴的交叉学科。它是受生物神经网络系统的结构和信息处理方式的启发而发展起来的，不同领域的科学家对此有着不同的见解、不同的研究内容和不同的研究方法。心理学家和认知科学家研究神经网络的目的，在于探索人脑加工、存储和搜索信息的机制，弄清人脑功能的机理，以建立人类认知过程的理论。生物学家、医学家和脑科学家试图通过对神经网络的研究，推动脑科学向定量、精确和理论的系统化发展，也希望研究成果能用于临床医学，在神经医疗方面取得突破。信息处理与计算机科学家研究这个问题的目的，在于寻求一种新途经，以解决目前计算机不能解决或不善于解决的问题。日本学者把上述三种研究工作概括为：“理解脑、保护脑和创造脑”；日本政府也投入巨资，支持由日本理化研究所（RIKEN）牵头开展的研究计划。

所谓“创造脑”主要是指研制像人脑那样的计算机（电脑）。这是一个极其艰巨的任务。近十多年来，人工神经网络的研究工作虽然有不少进展，但离“创造脑”的要求还很远很远！目前已提出的以人工神经网络为基础的信息处理系统还相当“原始”，它只是受生物神经系统的启发而设计出来的极其简单很不完善的模拟系统，已而其性能还不太高，更没有人脑那样的智能。但是跟目前广泛应用的传统计算机相比较，基于人工神经网络的信息处理系统在构成原理方面更接近于人脑的系统。具体地说，传统的计算机是串行处理的离散系统，而后者则是并行分布处理的系统，而且往往是模拟与离散的混合系统。前者是按照给定的程序一步一步地执行运算，后者则在一定程度上能够“学习”、适应环境、总结规律、完成某种识别、运算或过程控制的任务。因此，前者有时叫做指令程序式计算机，而后者则称为非程序化的自适应信息处理机。总之，人工神经网络的研究开创了信息处理领域的一个新方向。研究结果也表明，人工神经网络系统具有独特的联想存储和计算能力，能够解决一些传统计算机不善于解决的问题，如语言或图形识别等非结构性问题。这些研究成果进一步推动了模式识别的研究，形成了一个基于人工神经网络方法的模式识别新方向。

从国际象棋人机大战说起

1997年5月间，国际象棋棋王卡斯帕洛夫同由IBM公司华裔科学家谭崇仁和主设计人许峰雄博士负责研制的“深蓝”计算机进行人机国际象棋比赛。这是棋王与计算机的第二次较量。第一次人机大战时，卡斯帕洛夫以优异的战绩获胜，在当时这是人们意料之中的事，“人为万物之灵”嘛，怎么会败在计算机手下呢！因此这一次开战之前，舆论界对棋王仍然看好，相信他能卫冕成功。第一局卡斯帕洛夫果然获胜。但是第二局形势突变，“深蓝”走了一步“怪招”，使棋王方寸大乱，败下阵来，从而一蹶不振，俯首称臣。

“深蓝”获胜，棋王卡斯帕洛夫被拉下马，这则消息在全球科技界引起轰动。有的人甚至认为，这一事件标志着计算机已具有、或将具有极高的智能，以致有朝一日电脑将能控制人脑，使人类受某种“智能机器”控制而处于被奴役的地位。

“深蓝”的设计者谭崇仁和许峰雄在“深蓝”获胜之后，表示了相反的看法。他们于同年9月份来华访问，在清华大学做了专题报告，介绍有关“深蓝”的研制工作和今后计划，并对上述问题发表了看法。他们认为：无论是人类使用石器的当初或是第一次工业革命的时候，都有人对于人类能否控制技术的发展提出过疑问，这些疑问都已不攻自破。现在提出的“电脑控制人脑”的担心也是没有根据的。他们说：“‘深蓝’与卡斯帕洛夫的较量实际上是两支专家队伍的较量：‘深蓝’的队伍里有国际象棋特级大师，卡斯帕洛夫的队伍里也有电脑专家。所谓人机大战实际上还是人与人的较量。”谭崇仁和许峰雄两位专家还指出，“深蓝”之所以获胜，主要依靠它具有极高的运算速度，能够在规定时间内，计算几十步棋；而棋王卡斯帕洛夫依靠他敏捷的大脑却只能计算几步棋；“深蓝”与卡斯帕洛夫下第一局时，其博弈能量并没有调到最高值。在下第二局前，专家们把“深蓝”的棋艺调高，下出了令卡斯帕洛夫吃惊的“妙招”，大大影响了棋王的情绪，为最终赢得比赛奠定了基础。由此可见，“深蓝”的智慧是人赋予的，是“深蓝”队伍里的国际象棋特级大师们，把棋艺授予“深蓝”。“深蓝”只是按照大师们所编制的程序，以极高的运算速度计算每一步棋的得失，决定最有利的着法而已。从本质上说，“深蓝”并没有什么智慧，“甚至比最笨的人还笨，”它只是一种工具，在处理大量数据时比人脑好使。“深蓝”与卡斯帕洛夫之战不是人与电脑之战，而是一群利用先进工具的专家跟不利用工具的棋王之战。总而言之，“深蓝”本身并没有人类那种智慧，在这场所谓的“人机大战”中获胜，它所依靠的只不过是“算得快”的本领。

人机大战引起的轰动和对“深蓝”的评价到此可以画上一个句号了。这里读者可能会提出一个问题：有的计算机能识字、读书，是否和“深蓝”不同，已经具有一定的智能呢？答案是：能识字的计算机和“深蓝”一样，也是按照人们事先安排好的程序来认字的。因此可以说，目前计算机还没有像人类那样的智能，或者只能说，它只具有模拟或执行某些通常与人类智力有关的功能。通常把这种功能称为人工智能（Artificial Intelligence，AI）。

研制、创造一种“类脑计算机”，使它具有类似人类的智慧，是科学家，特别是信息科学技术工作者的理想或梦想，也是21世纪一个最富有挑战性的课题。目前已有的计算机的“智能”很差，有人说：“它比最笨的人还笨”！这个问题是否像“永动机”那样不可能解决，现在还没有科学的结论。但是如何使计算机具有更强的功能，能做更多跟通常人类智力有关的工作，则是完全可能的。现在我们已经教计算机能识字读书、能听、会写，能辨别气味、手势等等，相信一定能让它越来越聪明，这是没有疑问的。

“类脑计算机”离实用尚远

二十多年来，人工神经网络研究取得了丰硕成果，为信息科学开拓了一个崭新的学术方向，解决了一些传统的冯·诺依曼计算机难以解决的问题。但是当前的人工神经网络系统离最初设想的“类脑计算机”（brained like computer）——神经计算机还很远。这是为什么呢？

有的学者认为，现在的ANN只是受生物神经网络系统的结构及信息处理方式的启发而设计的简单的信息处理系统，而不是后者的复制；所采用的神经元模型过于简单，类型也很少，网络规模更是小得可怜。人脑约有1000个主模块，每个模块含有约5亿个神经元，即使做一件简单的事情，大脑也会动用若干个模块协同工作。目前的人造系统要建造这样庞大的复杂的巨系统，是难以想象的。日本近年提出的“理解脑、保护脑、创造脑”研究中有的学者就持有这种观点，希望从“理解脑”的研究工作中深入地阐释脑的智能是怎样形成、又是怎样发挥作用的，然后依照人脑的结构来“创造脑”，研制所谓“类脑计算机”，除了更深刻了解人脑的工作机理之外，还需要比目前的集成系统规模更大的硬件。

对这个问题有的学者持着不同的观点。他们认为：物质的不同运动状态之间不可能实现“复制”，但可以“模拟”；要求同存异，不能要求做到“一模一样”。鸟和飞机的关系就是例证。早期试图飞行的人曾一再努力建造像鸟一样拍翅膀的飞机，都没有承购。只有人类在掌握了飞行原理，发展了燃料与材料科学之后，飞机才成为可能。飞机的设计制造受到鸟类飞行的启发，但它是属于非生物的物质运动形态，与鸟的飞行有很多明显的差别。飞机在运载重量、飞行速度和距离远胜于鸟类，可以说是“青出于蓝而胜于蓝”，但它也有明显的不足。从这种观点看，掌握智能系统的“基本原理”，才是研究“类脑计算机”的正确途径。

人类智能的本质、宇宙的演化、物质的构成、生命的起源，被认为是自然科学最奥妙的四大问题，数千年来人类创造了巨大的物质文明，但对自身具有的智慧的认识仍然十分肤浅。这是不是“不是庐山真面目，只缘身在此山中”呢？从哲学上说，世上一切事物都是可以认识的。相信人类对自己的一切，包括生理、精神和认知等等方方面面的问题也都能够认识清楚，并像创造工具那样创造出“类脑计算机”。