陳凱　王嘉忱

20世紀(jì)50年代，阿蘭·圖靈發(fā)表了在人工智能發(fā)展史上具有里程碑意義的《計(jì)算機(jī)器與智能》一文，著名的“圖靈測(cè)試”就源自此文，圖靈認(rèn)為，若測(cè)試者無(wú)法通過(guò)對(duì)話的行為區(qū)分出機(jī)器和人，便可作為機(jī)器具有智能的判定標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)觀點(diǎn)引發(fā)了科學(xué)界和哲學(xué)界廣泛和持久的討論。本文的重點(diǎn)，是想說(shuō)明所謂的“圖靈測(cè)試”不只是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，“圖靈測(cè)試”中提出的模仿游戲，對(duì)于理解機(jī)器何以能夠借由運(yùn)行程序而擁有通用計(jì)算的能力，具有很強(qiáng)的啟發(fā)作用。

● 用人來(lái)模仿人

圖靈的論文中，在提及“圖靈測(cè)定”之前，先引出了以判別性別為目標(biāo)的模仿游戲，經(jīng)筆者實(shí)踐檢驗(yàn)，是完全能在課堂中照樣實(shí)施的。實(shí)施大致過(guò)程如下：在班級(jí)中各選擇一位男生和一位女生，隨機(jī)稱為甲和乙，將他們請(qǐng)到教室外的走廊中，班級(jí)中所有同學(xué)都可以是測(cè)試者，由教師作為中介將測(cè)試者的問(wèn)題傳達(dá)給被測(cè)試者甲或乙，甲和乙的回答由教師代為轉(zhuǎn)達(dá)給留在教室中的測(cè)試者，在一系列的對(duì)話結(jié)束后，由測(cè)試者判定甲和乙的性別。對(duì)話時(shí)要注意，不能詢問(wèn)只有被測(cè)試者自己知道的隱私問(wèn)題。

根據(jù)圖靈的論文，被測(cè)試者要做的，并不是證明自己的性別，而是盡量讓測(cè)試者產(chǎn)生難以分辨的混淆，所以，在正式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)前，可以先示范性地給出一些對(duì)話的例子，如作為男性的被測(cè)試者，可以這樣參與對(duì)話來(lái)掩飾身份：

測(cè)試者：請(qǐng)問(wèn)甲，我們班中哪個(gè)男生是最帥的？

被測(cè)試者甲：當(dāng)然是我們老師了。

測(cè)試者：請(qǐng)問(wèn)甲，你認(rèn)為自己漂亮嗎？

被測(cè)試者甲：你覺(jué)得我可愛(ài)嗎？

類似的例子有助于提高教學(xué)活動(dòng)的效率，因?yàn)楣P者曾在活動(dòng)中遇到這樣的情況，有學(xué)生提出的第一個(gè)問(wèn)題是：“請(qǐng)問(wèn)甲，你認(rèn)為自己漂亮嗎？”被測(cè)試者甲回答：“我很漂亮！”于是全班一致認(rèn)定某甲是男生。模仿游戲大約要持續(xù)半節(jié)課的時(shí)間，雖然耗時(shí)較長(zhǎng)，但對(duì)于人工智能教學(xué)后續(xù)內(nèi)容——尤其是普適計(jì)算對(duì)人工智能實(shí)現(xiàn)的重要性——的順利開(kāi)展，具有很重要的鋪墊作用。

● 用機(jī)器來(lái)模仿機(jī)器

圖靈的論文中，在介紹完判別性別的模仿游戲后，就開(kāi)始討論關(guān)于機(jī)器參與到模仿游戲?qū)υ捴羞@一問(wèn)題?？紤]到在這個(gè)地方，圖靈的思維跳躍可能大得讓普通人難以接受，所以在教學(xué)中，可以補(bǔ)充一些有趣的實(shí)驗(yàn)，逐步引導(dǎo)學(xué)生思維走向深入。

實(shí)驗(yàn)要用到Notepad++這個(gè)文本編輯工具，Notepad++具有的宏的功能，就使得教學(xué)過(guò)程中，即便不編寫(xiě)程序代碼，也能體會(huì)到人工智能實(shí)現(xiàn)中的一些關(guān)鍵性的思想方法，適用于程序算法學(xué)習(xí)水平較低或水平不一致的學(xué)習(xí)群體。當(dāng)然，使用其他帶有宏功能的文本編輯軟件也一樣能達(dá)到目的。

機(jī)器模仿實(shí)驗(yàn)1：用查找和替換模仿搬木頭

實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，就是通過(guò)反復(fù)執(zhí)行查找和替換操作，將一串只有0和1字符串中的所有的1，聚集到字符串的一端，如初始時(shí)字符串是0100100010，最后需要達(dá)到的效果是0000000111。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，查找和替換的規(guī)則很簡(jiǎn)單，就是查找“10”，替換成“01”，在反復(fù)執(zhí)行替換時(shí)，能看到某種動(dòng)畫(huà)片一樣的效果。所以，也可以稱為搬運(yùn)木頭游戲：用查找和替換操作，來(lái)模仿木頭的搬運(yùn)。

機(jī)器模仿實(shí)驗(yàn)2：用跳舞恐龍模仿查找和替換

這個(gè)實(shí)驗(yàn)仍然采用初始字符串：0100100010。然而這一次，是將這些數(shù)字想象成一群在跳舞的恐龍，其中有的在快速轉(zhuǎn)圈，用俯瞰的角度就是“0”的形狀，有的沒(méi)有轉(zhuǎn)圈，用俯瞰的角度就是“1”（這里自然需要一些想象力）。但在舞蹈家恐龍的隊(duì)列旁邊，還有一只指揮家恐龍，指揮家恐龍也通過(guò)跳舞來(lái)指示跳舞恐龍的行為，指揮家恐龍用字母q表示，其狀態(tài)也用數(shù)字表示，為了看起來(lái)方便，就做成表格的樣子（如表1）。

指揮家恐龍是這樣工作的，如果它轉(zhuǎn)著圈，并且它所面對(duì)的恐龍也轉(zhuǎn)圈，那么，它自己就繼續(xù)轉(zhuǎn)圈，它對(duì)面的恐龍也繼續(xù)轉(zhuǎn)圈，然后指揮家恐龍右移一個(gè)位置。指揮家恐龍的這一系列動(dòng)作可以用一串符號(hào)來(lái)表示：q0，0：q0，0，>。

其中，q開(kāi)頭的數(shù)字代表指揮家恐龍的動(dòng)作，沒(méi)有q開(kāi)頭的數(shù)字代表普通舞蹈恐龍的動(dòng)作，右箭頭表示指揮家恐龍向右移動(dòng)。動(dòng)作完成后，跳舞的隊(duì)列就變成如表2所示的樣子了。

指揮家恐龍總共有4套指揮動(dòng)作，除了q0和q1，可以將q2看成是恐龍甩腦袋，q3看成是恐龍搖頭擺尾，如果預(yù)先設(shè)定好指揮家，遇見(jiàn)普通舞蹈家后動(dòng)作變化情況如圖1所示。

舉例說(shuō)，q1，0：q2，1，<這串符號(hào)的意思是，不轉(zhuǎn)圈的指揮家遇見(jiàn)轉(zhuǎn)圈的舞蹈家，則指揮家變成甩腦袋，舞蹈家變成不轉(zhuǎn)圈，然后指揮家向左移動(dòng)。

可以看出，某一特定時(shí)刻，總能匹配到其中的一組規(guī)則，所以接下來(lái)舞蹈隊(duì)列的變化如表3～表5所示。

這里就能看出，這群恐龍只是看上去在跳舞，其實(shí)它們是在查找所有的“10”并將其變成“01”，如果有耐心一直觀看節(jié)目到最后，這列跳舞恐龍最終就變成了這樣：0000000111。

仔細(xì)想想，這些跳舞恐龍只是看上去在跳舞，其實(shí)它們?cè)趫?zhí)行著查找替換的操作，并且，它們只是看上去在執(zhí)行查找和替換的操作，其實(shí)正在表演搬木頭。如果把恐龍?zhí)枘Ｐ驼娴挠脤?shí)物制作出來(lái)并運(yùn)行起來(lái)，那么它其實(shí)擁有一個(gè)很響亮的名字，叫做圖靈機(jī)。

機(jī)器模仿實(shí)驗(yàn)3：用查找和替換來(lái)模仿跳舞恐龍

接下來(lái)又是Notepad++出場(chǎng)的時(shí)候了，可以在Notepad++中設(shè)置初始字符串如下：

_q00000000111_

其中，下畫(huà)線表示沒(méi)有恐龍，而列首的q0當(dāng)然就代表指揮家恐龍了，因?yàn)樽址且痪S的，所以只能把指揮家和舞蹈家并列在一起了，但這并不影響指揮家的工作。

然后，可以做一系列的查找替換操作，由于操作數(shù)量有點(diǎn)多，所以可以在教學(xué)前，將這些查找和替換操作預(yù)先設(shè)置成宏，然后就可以在Notepad++自動(dòng)執(zhí)行了（如圖2）。

如果反復(fù)執(zhí)行上述查找替換操作，那么最后字符串就變成了：_q00000000111_。如果沒(méi)有被繞暈，那么就能發(fā)現(xiàn)，上述字符串的查找替換動(dòng)作，實(shí)際上模仿了恐龍的舞蹈動(dòng)作，然后，恐龍的舞蹈動(dòng)作，實(shí)際上模仿了查找替換動(dòng)作，然后，查找替換動(dòng)作又模仿了搬木頭的工作。

到這里可以解釋一個(gè)問(wèn)題，程序的本質(zhì)是什么？用比喻的方式說(shuō)，程序就是一系列的規(guī)則，一個(gè)機(jī)器可以根據(jù)這些規(guī)則模擬出一個(gè)執(zhí)行某特定任務(wù)的虛擬的機(jī)器，這樣，這個(gè)機(jī)器就具有普適計(jì)算的能力了。

● 用機(jī)器來(lái)模仿人

接下來(lái)是思考一個(gè)可能讓人對(duì)自己智能產(chǎn)生懷疑的問(wèn)題，假如讓人在頭腦中玩一個(gè)用字符串模仿搬木頭的游戲，并將整個(gè)字符串變化的過(guò)程在頭腦中依次顯現(xiàn)，那么，為什么人的頭腦能夠做到這一點(diǎn)？盡管搬木頭很簡(jiǎn)單，但問(wèn)題的關(guān)鍵是，人的頭腦是如何完成這個(gè)模擬和想象工作的？這可不是能夠簡(jiǎn)單回答的問(wèn)題。

參考上述機(jī)器模仿實(shí)驗(yàn)3，所謂的搬木頭只是一種模仿的表象，而實(shí)質(zhì)只是一種查找替換操作，問(wèn)題是這個(gè)查找替換操作其實(shí)也是表象……圖靈認(rèn)為，所謂的智能其實(shí)是一系列模仿過(guò)程的計(jì)算結(jié)果（但哥德?tīng)柌⒉煌膺@一點(diǎn)，這里就不進(jìn)一步展開(kāi)討論了）。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，人是具有玩搬木頭游戲的智能的，但那其實(shí)是神經(jīng)元進(jìn)行計(jì)算和模仿操作的結(jié)果。同樣，機(jī)器也可以借助計(jì)算和模仿，達(dá)到與人同等的搬木頭游戲的智能。那么擴(kuò)展想一下，人所能做的每一個(gè)看上去有智能的活動(dòng)，其實(shí)機(jī)器都能模仿。圍繞這個(gè)觀點(diǎn)，可以產(chǎn)生出一系列有趣的問(wèn)答，這些開(kāi)放性的討論未必一定要有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)論，討論的目的是激發(fā)學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)的思辨，例如：

問(wèn)：為什么能模仿有智能的行為，就判定它有智能？

答：那么，除此以外還有其他判定辦法嗎？

問(wèn)：我認(rèn)為我的行為是真的有智能的，不是模仿出來(lái)的，這怎么解釋？

答：你怎么可能證明這一點(diǎn)？

問(wèn)：我能知道自己在搬木頭，機(jī)器知道嗎？

答：你通過(guò)觀察自己的思維變化才知道這一點(diǎn)，何以確定將來(lái)的機(jī)器做不到這一點(diǎn)？另外，你是否想過(guò)你頭腦的神經(jīng)元是否知道它們正在搬木頭呢？

……

若是能引發(fā)激烈的交鋒，那便是十分理想的課堂狀態(tài)了。但教師終究還是要從紛繁的觀點(diǎn)中找出共識(shí)，為教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)。筆者自己的總結(jié)是：①可以用一個(gè)機(jī)器，來(lái)模仿出另一個(gè)完整的機(jī)器的行為（這其實(shí)是圖靈論證的結(jié)果）。②被模仿出來(lái)的機(jī)器，不會(huì)思考自己是否是模仿的結(jié)果，也并不會(huì)思考，自己的行為有可能進(jìn)一步模仿了其他機(jī)器，到目前為止，這是機(jī)器和人不同的地方。