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達特茅斯會議:人工智能的緣起

選自尼克《人工智能簡史》

老蟬按:尼克寫的科學史最大的特點是:資料豐富詳實,典故信手拈來,語言風趣幽默,可讀性非常強。如果僅此而已,老蟬並不會推薦大家讀尼克的書。更加重要的是,尼克在不經意間,夾帶了許多個人的私貨,老蟬一向偏愛夾帶私貨的書,歷史書也不例外,如被人詬病的夾帶私貨的羅素《西方哲學史》。夾帶私貨其實是亮出你獨有觀點的一種方法,相較於那些循規蹈矩的教科書般的文字,夾帶私貨是一種創造,你能從這些私貨當中獲得更多的啟發和靈感。這些私貨是智慧而不是垃圾!

What is past is prologue.

過去只是序幕。

——William Shakespeare(莎士比亞

1.背景

現在一說起人工智能的起源,公認是1956年的達特茅斯會議。殊不知還有個前戲,1955年,美國西部電腦聯合大會(Western Joint Computer Conference)在洛杉磯召開,會中還套了個小會:學習機討論會(Session on Learning Machine)。討論會的參加者中有兩個人參加了第二年的達特茅斯會議,他們是塞弗裡奇(Oliver Selfridge)和紐厄爾(Allen Newell)。塞弗裡奇發表了一篇模式識別的文章,而紐厄爾則探討了電腦下棋,他們分別代表兩派觀點。討論會的主持人是神經網絡的鼻祖之一皮茨(Walter Pitts),他最後總結時說:“(一派人)企圖模擬神經系統,而紐厄爾則企圖模擬心智(mind)……但殊途同歸。”這預示了人工智能隨後幾十年關於“結構與功能”兩個階級、兩條路線的鬥爭。

開聊達特茅斯會議之前,先說說6個最關鍵的人。首先,會議的召集者麥卡錫(John McCarthy)當時是達特茅斯學院的數學系助理教授。1954年,達特茅斯學院數學系同時有4位教授退休,這對達特茅斯這樣的小學校而言真是不可承受之輕。剛上任的年輕系主任克門尼(John Kemeny)之前兩年才在普林斯頓大學邏輯學家丘奇(Alonzo Church)門下取得了邏輯學博士,於是跑到母校求援。這麽說起來,克門尼算是圖靈的師弟,他戰時和物理學家費曼一起工作,還一度當過愛因斯坦的數學助理,後來一頭扎在電腦研究裡,和麥卡錫一起琢磨出了分時系統。他1955年在《科學美國人》雜誌上寫過一篇文章“把人看作機器”(Man Viewed asa Machine),介紹了圖靈機和馮諾伊曼1的細胞自動機(最早叫“自生機”),文章的簡介提到“肌肉機器”(musclemachine)和“大腦機器”(brain machine)。所謂“大腦機器”就是人工智能的另一種說法而已。克門尼最為人知的工作應該是發明了老少鹹宜的編程語言BASIC。現在估計已經沒人知道BASIC語言發明人曾是LISP語言發明人的老闆。克門尼是天生的官僚,後來位居達特茅斯學院數學系主任和校長,美國三裡島核電站出事時,總統委託他當調查委員會主席,這是後話。

1我故意沒有在“馮”和“諾伊曼”之間加那個討厭的點兒,因為在更多時候,查找參考文獻時,他的姓是列在V下,而不是N下。

克門尼從母校數學系帶回了剛畢業的4位博士前往達特茅斯學院任教,麥卡錫是其中之一。麥卡錫後來發明的LISP語言中最重要的功能Eval實際就是丘奇的λ演算,而且他後半生致力於用數理邏輯把常識形式化。大家由此猜測他可能也是丘奇的學生,但其實不是,他學的壓根就不是邏輯。他的老師是失去雙手的代數拓撲學家萊夫謝茨(Lefschetz)。但麥卡錫對邏輯和計算理論一直有強烈興趣,他1948年本科畢業於加州理工學院,在學校主辦的Hixon會議上聽到馮諾伊曼關於細胞自動機的講座,後來他剛到普林斯頓大學讀研究生時就結識了馮諾伊曼,在老馮影響下開始對在電腦上模擬智能產生興趣。

麥卡錫(1927—2011)

達特茅斯會議的另一位積極的參加者是明斯基。他也是普林斯頓大學的數學博士,和麥卡錫在讀書時就相熟。他的主業也不是邏輯,儘管他後來寫過一本很有影響力的計算理論的書,還培養過好幾個計算理論的博士,其中就有圖靈獎獲得者布魯姆(Manual Blum)。布魯姆目前和他老婆(Lenor Blum,就是實數計算模型BSS的B)、兒子一家三口都在卡內基梅隆大學任教。明斯基的理論情結和丘奇關係也不大,他的老師塔克(Albert Tucker)是萊夫謝茨的學生,主要做非線性規劃和博弈論,多年來擔任普林斯頓大學數學系主任,出身數學世家,兒子、孫子也都是數學家。按輩分論,麥卡錫還是明斯基的師叔。塔克的另一名出色的學生後來得了諾貝爾經濟學獎,他就是心靈美麗的納什。納什比明斯基小一歲,但比他早4年拿到博士學位,也算是明斯基的師兄了。明斯基的博士論文是關於神經網絡的,他在麻省理工學院150周年紀念會議上回憶說是馮諾伊曼和麥卡洛克(Warren McCulloch)啟發他做了神經網絡。有人還找過他麻煩,質疑說神經網絡的研究算數學嗎,倒是老馮力挺說:現在不算,但很快就得算。倒是明斯基自己後來和神經網絡結下梁子,那段故事見本書第5章“神經網絡簡史”。明斯基的熟人都認為他是無所不通的天才,他的忘年交沃爾弗拉姆(StephenWolfram)稱,他晚年計劃寫本神學的書,但去世時書還沒影子。

塞弗裡奇被後人提及不多,但他真是人工智能學科的先驅,他在麻省理工學院時一直和神經網絡的開創人之一麥卡洛克一起在維納(Norbert Wiener)手下工作,他是維納最喜歡的學生,但沒讀完博士學位。維納《控制論》一書的第一個讀者就是塞弗裡奇。塞弗裡奇是模式識別的奠基人,他寫了第一個可工作的AI程式。他後來在麻省理工學院參與長官MAC項目,這個項目後來一分為二:電腦科學實驗室和人工智能實驗室。但分久必合,現在這兩個項目又合並了,變成了MIT CSAIL。順便給女讀者添點料:塞弗裡奇的爺爺就是英國第二大百貨店塞爾福裡奇(Selfridges)的創始人。所謂“顧客永遠是對的”(The customer is always right.)就出自塞爾福裡奇,他本是美國人,後到英國創業,發財後老婆就死了,於是勾搭上一對匈牙利雙胞胎歌舞演員,出入賭場,賠光了家業。他的故事2013年還被有意思的英國人拍成了電視劇。塞爾福裡奇百貨幾經周轉,現在的主人是美國百貨公司希爾斯(Sears)。塞爾福裡奇百貨和隔壁的哈羅德百貨支撐著牛津街的零售業,現在大概一半顧客來自中國。

資訊論的創始人香農(Claude Shannon)被麥卡錫拉大旗做虎皮也請到會上打醬油。其實麥卡錫和香農的觀點並不一致,平日相處也不睦。香農的碩士、博士論文都是講怎麽實現布爾代數的,當時麻省理工學院校長布什(Bush)親自指導。博士畢業後他去了普林斯頓高等研究院,曾和數學家外爾(HermannWeyl)、愛因斯坦、哥德爾等共事。戰爭中,他一直在貝爾實驗室做密碼學的工作,圖靈在1943年曾秘訪美國,和同行交流破解德國密碼的經驗,其間和香農曾有會晤,一起聊過通用圖靈機。戰後香農去英國還回訪過圖靈,一起討論過電腦下棋。香農內向,從沒說過這段往事,直到1982年接受一次採訪時才提起。1950年香農在《哲學雜誌》發表過一篇講電腦下棋的文章,為電腦下棋奠定了理論基礎。香農比其他幾位年長十歲左右,當時已是貝爾實驗室的大佬。

香農(1916—2001)

另外兩位重量級參與者是紐厄爾和司馬賀(Herbert Simon)。紐厄爾是麥卡錫和明斯基的同齡人,他碩士也是在普林斯頓大學數學系讀的,按說普林斯頓大學數學系很小,他們應有機會碰面,但那時紐厄爾和他倆還真不認識。他們的第一次見面,紐厄爾回憶是在IBM,而麥卡錫回憶是在蘭德公司。紐厄爾的碩士導師就是馮諾伊曼的合作者、博弈論先驅摩根斯頓,紐厄爾碩士畢業後就遷往西部加入著名智庫蘭德公司。他在蘭德開會時認識了塞弗裡奇,並受到對方做的神經網絡和模式識別的工作的啟發,但方法論走的卻完全是另一條路。

紐厄爾(1927—1992)與司馬賀(1916—2001)

司馬賀比他們仨都大11歲(懷特海比羅素也大11歲),那時是卡內基理工學院(卡內基梅隆大學的前身)工業管理系的年輕系主任,他在蘭德公司學術休假時認識了紐厄爾。司馬賀後來把紐厄爾力邀到卡內基梅隆大學,並給紐厄爾發了個博士學位,開始了他們終生的合作。

紐厄爾和司馬賀的合作是平等的,司馬賀是紐厄爾的老師,但他們合作的文章署名都是按字母順序紐在前司馬在後,每次他們受邀去演講,都是輪流。司馬賀每次見到別人把他名字放到紐厄爾之前時都糾正。他們共享了1975年的圖靈獎,三年後司馬賀再得諾貝爾經濟學獎。紐厄爾和司馬賀代表了人工智能的另一條路線:符號派。他們後來把他們的哲學思路命名為“物理符號系統假說”。簡單地說就是:智能是對符號的操作,最原始的符號對應於物理客體。這個思路和英美的經驗主義哲學傳統接近。他們和當時的數學系主任、第一屆圖靈獎獲得者珀裡思(Alan Perlis)一起創立了卡內基梅隆大學的電腦系,從此,卡內基梅隆大學成為電腦學科的重鎮。

2.達特茅斯會議

會議原址:達特茅斯樓

1953年夏天,麥卡錫和明斯基都在貝爾實驗室為香農打工。香農那時的興趣是圖靈機以及是否可用圖靈機作為智能活動的理論基礎。麥卡錫向香農建議編一本文集,請當時做智能研究的各位大佬貢獻文章,這本文集直到1956年才以《自動機研究》(Automata Studies)為名出版,這個書名最後是香農起的,他不想花裡胡哨,但麥卡錫認為這沒有反映他們的初衷。

文集的作者有兩類人,一類是邏輯學家(後來都變成計算理論家了),如丘奇的兩位傑出學生戴維斯和克裡尼,後者的名著《元數學導論》在國內有邏輯學家莫紹揆先生的譯本。明斯基、麥卡錫也都有論文錄入,香農本人貢獻了一篇講只有兩個內部狀態的通用圖靈機的文章,文集錄入的一篇馮諾伊曼的論文後來開創了容錯計算。文集的另一類作者幾乎都是維納的信徒,如阿什比(Ross Ashby)等,以控制論為基礎。麥卡錫素不喜控制論和維納,既不想把維納當老大,也不願和他見面爭執,其中原因不詳,或許和維納與麥卡洛克吵翻了有關。麥卡洛克和皮茨這兩位為維納《控制論》思想貢獻多多的人物,在維納的自傳裡壓根沒被提及。麥卡錫同時又覺得香農太理論,當時他想自立門戶,隻對用電腦實現智能感興趣,於是他籌劃再搞一次活動。從香農後來接受的採訪來看,他對維納也沒有多少尊重,他覺得自己創立的資訊論和維納一點關係也沒有。但維納卻認為香農受到他的影響,香農認為維納的這種錯覺來源於維納根本不了解資訊論。

1955年夏天,麥卡錫到IBM打工(美國教授都是9個月工資,如果沒有研究經費,夏天要自己覓食),他的老闆是羅切斯特(Nathaniel Rochester),羅切斯特是IBM第一代通用機701的主設計師,對神經網絡素有興趣。他們兩人倒是挺對脾氣,決定第二年夏天在達特茅斯搞一次活動,遂說動了香農和當時在哈佛做初級研究員(Junior Fellow2)的明斯基一起給洛克菲勒基金會寫了個項目建議書,希望得到資助。美國富豪還是有文化傳統的,至少知道要資助好東西,值得中國土豪的後代學習。

2哈佛的Fellow還是挺值錢的,歷史上人數不多,蒯因、王浩、庫恩在變成正式教授之前都做過。喬姆斯基幾乎在同時也是哈佛的Fellow。

麥卡錫給這個第二年的活動起了個當時看來別出心裁的名字:人工智能夏季研討會(Summer Research Project on Artificial Intelligence)。普遍的誤解是“人工智能”這個詞是麥卡錫想出來的,其實不是。麥老晚年回憶也承認這個詞最早是從別人那裡聽來的,但記不清是誰了。後來英國數學家伍德華(Philip Woodward)給《新科學家》雜誌寫信說他是AI一詞的原創者,麥卡錫最早是聽他說的,因為他1956年曾去麻省理工學院訪問,見過麥卡錫並交流過。但麥卡錫的建議書1955年就開始用“人工智能”了,人老了回憶真不靠譜。當事人都已仙逝,這事恐怕要成懸案了。其實英國人最早的說法是“機器智能”(Machine Intelligence),這大概和圖靈那篇“電腦與智能”有關。

大家對“人工智能”這個詞一開始並沒取得完全共識。很多人認為啥事一加“人工”就變味了。紐厄爾和司馬賀一直主張用“複雜資訊處理”這個詞,以至他們發明的語言就叫IPL(Information Processing Language)。他們從某種意義上說偏功能學派,也就是說找到智能的功能不一定非得依靠結構相同或相似。圖靈機和遞歸函數等價,但結構完全不同,所以他們強調“資訊處理”。他們倆一開始頗不喜“人工智能”幾個字。1958年,在英國國家物理試驗室(NPL)召開了“思維過程機器化”(Mechanization of Thought Process)會議,達特茅斯會議的與會者麥卡錫、明斯基、塞弗裡奇都參加了,此外還有致力於神經網絡研究的麥卡洛克,以及英國的控制論代表人物阿什比。兩位編程語言的先驅也出席了:巴克斯(John Warner Backus)發表了一篇關於他新發明的語言Fortran的論文,但他後來一直是函數式語言的倡導者;美國海軍女少將哈泊(Grace Hopper)的文章是講第一個編譯器的,這項工作導致了COBOL語言的誕生。中國也有女少將,也是碼農。他倆論文的題目裡都有Automatic Programming的說法,這在當時就是指高級語言編程,不能和後來人工智能中的自動編程搞混了。這次會上有人再提“人工思維”(Artificial Thinking)的說法。司馬賀等人由此也逐漸接受了AI的說法,他晚年還寫了本書《人工的科學》,倒是把Artificial這個詞更加放大了。

3. AI歷史的方法論

未完待續

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