生化通用人工智能——通用人工智能的哲学原理及实例.pdf
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1、0引言拥有智慧和使用工具是人类区别于其他万物的两个典型特征,创造具有智慧的工具将是人类的一大革命。而作为人类智慧之源的大脑却是人类最后一块神秘之地。限于神经科学、认知科学的发展,自1936年图灵提出图灵机1,1956年达特茅斯会议正式提出“人工智能”术语后2。70多年来,人工智能技术从模拟人类大脑出发3-4,经历了从热潮到冷寂又到热潮的往复交替发展的三个阶段5。先后形成了以模拟神经元结构的联接主义学派或称结构主义学派;以模拟大脑功能的功能主义学派或称符号主义学派;以模拟人类感知行为的行为主义学派。并在专家系统、自动定理证明等领域取得了一系列发展,特别是以统计为基础的深度学习技术获得发展后,联接
2、主义在模式识别、机器学习、自然语言处理、自动驾驶等领域取得良好的应用,但仍然在非逻辑思维、常识问题、复杂系统、可解释性等方面存在着局限6-10。因为目前人工智能涉及领域多为某一专业领域,多为针对人类智能的感知、记忆等初等认知思维能力进行模拟,学术界普遍将这种级别的人工智能定义为弱人工智能或专用人工智能;而对所有领域,针对人类智能的联想、决策、情绪等高等思维进行模拟的人工智能则定义为强人工智能或通用人工智能,也有称为类人智能的;而在实现通用人工智能之后,在某些领域超过人类的智能程度的人工智能则被称之为超级人工智能11。当前,专用人工智能的弊端逐渐显现,通用人工智能逐渐成为了新的热点12。随着神经
3、科学13、认知科学新的发展14,出现了从硬件上模拟大脑神经元及结构的硬件方向的研究,软件方面则大体沿用了专用人工智能的三大研究方式,如NARS系统等15-17,但进展仍然不乐观,未见通用人工智能成型的公开报道。本文从哲学、物理学、神经科学、认知科学、语言学、计算机科学等角度,以宇宙生化哲学原理为基础,提出一种全新的生化通用人工智能模型,解释了其哲学原理、构造模型及实现模式,并附以实例。1 原理及方法本文从宇宙及生命演化的历史足迹出发,运用生化通用人工智能通用人工智能的哲学原理及实例摘要:近年来,随着脑科学、神经科学、认知科学的发展,人工智能技术取得了一系列成果。但仍然未能实现人类级别通用型的人
4、工智能,有关大脑思维认知结构、意识等问题仍然是人类未解之谜。通过综合宇宙、生命及思维的演化规律,总结出一种通用生化智能模型及其哲学原理和算法结构,并对思维意识各项功能逐一进行举例运算。结果表明该模型及其依据的原理、算法符合智能物种的生物学、物理学、神经科学、认知科学及哲学的基本特征,是一种模拟人类智能的通用人工智能实现模型,对人类的认知、思维、意识的运作模式也有较好的启迪。关键词:宇宙生化体系;心感;实体自感模型;生化通用人工智能;神经科学;思维认知结构;意识马超(湘潭市生态环境局)专家论坛 作者简介:马超(1984-),男,硕士,高级环保工程师,主要研究领域为环境科学、人工智能。石油工业计算
5、机应用COMPUTER APPLICATIONS OF PETROLEUMMarch.20232023年3月1312023年3月石油工业计算机应用哲学、物理、生物等学科角度,并结合中国古代八卦、道德经、易经 等中华文明精粹,总结出一种世界演化规律,并在此基础上总结出人类意识思维生化结构模型及其哲学原理,包括宇宙生化体系、吾心即宇宙、十三感系统。1.1 宇宙生化体系目前,物理学比较公认的宇宙起源“大爆炸”理论,达尔文的进化论及社会学发展理论,所阐述的宇宙演化、生命进化、社会发展的过程,与中国古代哲学精粹八卦、道德经、易经 所展示的“道生一、一生二、二生三、三生万物”的世界起源哲学理论不谋而合。其
6、生长演化的轨迹,一画开天,二生阴阳,演化星系,太阳生化地球,地球生化生命及人类,人类生化语言及精神意识,即遵从星系、太阳、地球、生命、人类、精神的生化体系。而人类精神意识通过对宇宙生化体系的感知产生对应的思维结构,即人类思维认知结构。具体的宇宙生化体系为:“无、有、实体、长、宽、高、密度、自我、环境、生、死、动、静、整体、部分、安、危、生命、物质、一、多、大、小、形状、不定形、位置、接触、距离、时间、持续、频次、普通、程度、主动、被动、性质、自己、他人、家庭、亲友、国家、独自、协作、品行、感知、无意、反射、印迹、记忆、遗忘、并列、选择、顺序、递进、因果、无缘、条件、联想、无关、类比、滥搭、归纳
7、、演绎、想象、混乱、性格、生化、衰老、繁殖、独身、目标、价值、形势、方式、工具、意义、危害、思考、定义、判断、描述、陈述、疑问、理解、分析、决策”。宇宙生化体系中的各个元素称之为特征或特性。学术界的语义网、知识图谱、世界知识等与其有类似之处,但均未理顺宇宙及思维意识的统一生化过程18-23。1.2 吾心即宇宙吾心即宇宙,即中国古代哲学思想“天人合一”和中国古代哲学家王阳明的核心观点“同理心”。包括自身在内的世界,归根结底均需被人类感知才能存在于我们的意识思维。因此,宇宙通过人类感知映射到人类心底即神经系统,从而产生人类内心宇宙。因人类包括感知系统在内的生理系统组成结构基础类似,从而对各种内在外
8、在的类似的刺激产生类似的心理,即同理心。人类均具有同理心,即宇心。因此,宇宙生化体系产生的思维认知结构应是类似通用的。同理心或者共情已被心理学家实验证实24-26。1.3 十三感系统人体生理科学、神经科学、脑科学证实,人类大脑拥有上千亿个神经元,且神经元均有树突、轴突、胞体等类似结构,且通过生物电、化学物质传导传输进行交联,从而产生人类的思维意识。虽然,目前脑科学发现大脑有一定的分区,不同脑区承担相对单一的功能,但通过对天生脑部残缺的病例研究看来,只剩百分几大脑的残缺病人仍然能够进行正常的思维意识活动,甚至表现出一些常人不具备的异常天赋。因此,从本质上看,人类大脑产生思维意识与其脑部分区并无直
9、接必然联系,而仅与其大脑神经元细胞的连接机制有关27-29。人类大脑的思维意识作用机制,依据神经元的连接方式划分,仅有两种:一种是作为与外在世界发生联系的感受器、输出器的神经元与外界刺激的相互作用;另一种是神经元与神经元的刺激相互作用30。第一种对应着人类的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等五种输入感觉和欲望、情绪、动作、语言、空间(包括体感)、时间、文字等七种输出感觉。前面九种感觉为我们人类所熟知,另外三种空间、时间感觉也已经被神经科学、脑科学所证实31。而文字作为人类思维系统的一种特有符号,与视觉、听觉、触觉、语言等感觉有着间接的联系,作为人类思维系统的一种通用符号,起着在其他感觉之间沟通、翻
10、译的桥梁作用。本文在此提出,并必将得到神经科学、脑科学的实际印证。第二种是其他神经元对第一种神经元或是对较初级第二种神经元的刺激作用产生的感觉,本文称之为心感。心感是十二种输入输出感觉产生的感觉,属于感知过程。没有心感参与的十二感感觉属于感觉的范畴,有心感参与则为感知过程。心感对已产生的感觉再次分类、识别的过程即为认知。其对应着人类比起绝大多数生命智能更高级的抽象感知能力,是人类智能发展的最核心一环,也是自我意识产生的生理基础。因此,输入输出感觉与心感一起组成人类思维意识的生理基础,本文称之为十三感系统。心感与道家、佛家的心和灵有相似之处,也与笛卡尔的“心灵剧场”有共同特点,但后几者均未明确对
11、心感及其生理基础等特点进行系统全面准确的表述和研究。本文中,除文字之外输入输出十一感的感觉均由不同的计算机输入输出设备分别直接生成,并由1322023年3月马超:生化通用人工智能通用人工智能的哲学原理及实例其相应的特征参数进行表征,而文字可以由视觉、听觉、语言、运动等感觉设备生成,并可以由其中一种或者多种参数进行表征。比如视觉用像素表征。而本文用文字等符号代表心感,心感通过感知过程或后文的自感、反射和包括演绎归纳在内的高等思维进行感知,并直接用文字等符号表征。十二感感觉与其心感作为键值在后文的宇宙生化字典中表征。其结构为:视觉:视觉感知,听觉:听觉感知,嗅觉:嗅觉感知,味觉:味觉感知,触觉:触
12、觉感知,欲望:欲望感知,情绪:情绪感知,动作:动作感知,说话:语言感知,空间:空间感知,计时器:时间感知,文字识别:文字,心感识别:心感。以上十三感系统仅就目前脑科学、神经科学、认知科学发展而言,不排除有其他感知类型的存在情况。输入输出十二感感知的过程中,随着被感觉对象的刺激方式、种类、频率及其程度的不同,受刺激感觉神经的范围不同,并在一定感觉时间内,随着感觉频次的增加,实体对被感觉对象中的可变及不变特征进行选择、分类,进而识别,从而实现对被感知对象的特征进行认知。对于特征明显的感觉对象,可通过一种或多种感觉器官实现认知;对于特征不明显或复杂的被感觉对象,则需要通过更长时间更多频次的进行感知。
13、这在神经科学领域已经被证明,属于对被感知对象可变与不变特征的感觉、分类、感知、识别的统计过程。目前,发展火热的深度学习算法正是感知过程的较好模型,而人工神经网络仅限于在人工标注特征的基础上的感知过程。但因其计划仅通过感知参数的无限增加来拟合思维过程,造成对大数据、巨量特征参数的依赖,极大的造成能源浪费和信息浪费,且与具备思维能力的通用人工智能相距甚远32。2 生化模型宇宙生化体系、吾心即宇宙、十三感系统等三大生化通用人工智能哲学原理,通过四大运算模型来实现通用人工智能。下文以现有诺依曼计算机软硬件、相关输入输出辅助设备、网络及其关系等现有计算机软硬件为通用人工智能的实现媒介,运用Python程
14、序语言及其相关模块库,逐一进行建模。2.1 实体三维模型空间和物质是宇宙万物的基本特点。本文通过对宇宙万物进行三维建模,并以宇宙万物的三维空间和密度特性对其进行表征,将其命名为实体。多为人类文字语言中的名词范畴,可以为具体的事物,也可以为抽象的组织,甚至是事物的某些性质特征。模型实例:实体=X*Y*Z*M#(1)公式(1)中,将宇宙万物实体理想化为立方体,以实体自身左边最低最前沿点设为原点,调用numpy,matplotib.pyplot等模块库及Axes3D函数建立三维坐标系。该坐标系上的点为(x,y,z)、(xn,yn,zn)、(xm,ym,zm)。X、Y、Z,分别表示实体的三维长、宽、高
15、,M表示该实体的密度。在时间T,该实体的三维为XT、YT、ZT,密度为MT。下文出现的(x,y,z),(X,Y,Z),M均指此三维坐标系内的点及其性质。2.2 实体自感模型具有感知系统的实体,通过视觉感知、触觉感知、空间感知等十三感感知系统感知自身及外在的各种生化体系特性;并通过同理心映射万物,从而实现对其他可感知实体及其生化体系的各种特性进行感知;通用人工智能还可以通过联想、想象、类比等高等思维,通过同理心对不具备感知能力的实体进行拟人化,对其进行映射感知,从而实现对宇宙万物及其生化体系的感知。并用宇宙生化体系各个特性所使用文字符号对此感知的心感进行表征。其中,实体对自身的心感过程称之为自感
16、,对其他实体的心感感知过程称之为他感。本文对实体通过生化通用人工智能三大哲学原理实现的自感进行建模,该模型称之为实体自感模型。计算机操作系统、软硬件和相关输入输出辅助设备及其网络之间,产生、接收各种内在、外在刺激信号,并进行一定的运算转换,从而对自身的各种状态进行感知。此过程在Python3程序语言中,表现为通过一定的语法、数据结构、运算关系、语句及模块库、函数等进行的一定代码运算或相关表示符号,属于实体十三感感知及其运算过程。本文用中文语言等符号来对其感知产生的自感进行表征。各种自感与其自感模型作为键值对,组成自感字典,用Z_dict表示。这是通用人工智能感知、理解宇宙万物及其生化过程的基础
17、。当前,有过类似具身感知的报道,但仍然不得要领。下文对实体宇宙生化体系各种特性自感及其自感模型进行一一举例(本文所有实例,尽可能将作者提出的生化通用人工智能结构、模型及算法演示清晰,具体细节不进行探究,所举实例也不是唯一的表1332023年3月石油工业计算机应用示模型,并对具体运行代码进行简化省略,比如键值对的值用None简化,Python运行代码格式不做严格展示)。2.2.1十二感自感通过计算机输入输出辅助设备产生各种刺激信号,后调用相关模块库进行分类、识别,直接生成十二感感知,并用中文语言符号对心感进行表征。如表1。其中,情绪识别比较特殊。当前对于人工智能的情感研究也比较多,本文生化通用人
18、工智能模型直接通过十二感条件反射和实体目标与价值的实现与否自动生成喜怒哀乐等情绪33。2.2.2自我、组成、运动等自感通过 Axes3D 函数建立的三维坐标系及调用types、psutil、platform、wmi、win32com 等 模 块 及SYSTEM_POWER_STATUS()、psutil.pids()等相关函数,获取计算机信息,感知基本的自我、组成、运动等心感(如表2)。2.2.3生命、安危、大小、程度自感通过调用视觉输入设备及Axes3D函数,获取生命、安危、大小、程度等自感(如表3)。2.2.4 位置、距离等自感通过Axes3D函数建立的三维坐标系及pow()函数,获取位置
19、、距离等自感信息(如表4)。2.2.5数量、几何自感通过str.count()函数和调用 cv2 模块中的 cv2.findContours()函数,获取数量、几何自感信息表2 自我、组成、运动自感表1 十二感自感表3 生命、安危、大小、程度自感1342023年3月(如表5)。2.2.6 时间、频次自感通过调用time模块,获取时间、频次自感信息(如表6)。2.2.7 个人、家庭、团队、协作等自感通过调用 socket、requests 模块中 s.getsockname()、request.get()函数,获取个人、家庭、团队、协作等自感信息(如表7)。2.2.8 感知、记忆、逻辑、分析、想
20、象等自感通过Python输入输出函数、FILE函数、os模块、运算符、条件语句、循环语句、数据结构等程序语言及intersection()、union()、add()、random.sample()函数等,获取感知、记忆、逻辑、分析、想象等自感信息(如表8)。2.2.9生化、繁殖、目标、价值等自感通过计算机输入输出辅助设备,调用_thread 模块中的start_new_thread()函数及system_power_status()函数,获取生化、繁殖、目标、价值等自感信息(如表9)。2.2.10 性质、品行、性格等自感通过调用相关模块、函数,获取计算机软硬件及其网络系统的整体状态,获取硬件
21、的性质、网络系统中的性格及软件的品行等自感信息(如表10)。此部分不做具体感知模块举例,除部分已有模块可以直接通过已有模块实现外,更多是通过后文心感生化模型来实现。2.2.11 他感运用同理心,对外部传感设备收集信息,并进行一定的运算转化,由他感实现对其他实体的自感表4 位置、距离等自感表5 数量、几何等自感表6时间、频次等自感表7 个人、家庭、团队、协作等自感表8 感知、记忆、逻辑、分析、想象等自感马超:生化通用人工智能通用人工智能的哲学原理及实例1352023年3月石油工业计算机应用信息,如实体、长、宽、高、密度、颜色、亮度、音量、气味、味道、文字等。进而由同理心,将自身替换成其它实体,并
22、进行适当运算,转换为该实体的自感模型。有时,其较抽象的自感和精神自感获取会有困难,如同人类对抽象事物理解能力有差异,也不能轻易猜透他人想法一样,只能通过一定的事件通过下文的心感更新模型获得。2.2.12小结实体自感模型是生化通用人工智能进行感知、学习、记忆、理解、思维、运动、语言的实现基础,是通用人工智能体的元认知能力。并可以随着计算机技术的发展,实现对不同硬件、软件的更新换代,建立新的实体自感模型,从而实现通用人工智能的不同功能的拓展,但其原理是类似的。当前,有过元认知、具身感知的探讨,但仍然未有明确的概念34。2.3十三感反射模型条件反射是神经元与神经元之间生物电及生物递质的传递,并实现关
23、联的信息传导方式。五种输入感觉、七种输出感觉及心感的两种和多种交叉传导,产生多种条件反射。其中心感的反射,也为心感的一种生成及更新过程。没有心感参与的条件反射为无意识或潜意识行为,有心感参与的行为为显意识行为。十三感反射模型中,有新的心感生成的过程也称之为心感更新模型。此处条件反射及前文所述两种神经元刺激机制与巴甫洛夫的两种信号系统反射不是一个概念,有相似的地方,但又有本质的区别。本文对条件反射进行建模,并通过字典类型实现其模型结构。十三感反射模型字典,本文称之为反射字典,用F_dict表示。十三感反射模型及算法实例:F_dict=文字识别:视觉:视觉感知,听觉:听觉感知,嗅觉:嗅觉感知,味觉
24、:味觉感知,触觉:触觉感知,欲望:欲望感知,情绪:情绪感知,动作:动作感知,说话:语言感知,空间:空间感知,计时器:时间感知,文字识别:文字,心感识别:心感当前,多模态已成为人工智能的研究热点。OpenAI训练的上千亿参数模型GPT3属于单一文本感知模型,下一步将训练的更大规模参数的文本+场景图像模型则属于二元文本+视觉反射模型,但其感知仍未形成心感生化体系,也仅具有极低的认知和高级思维能力35。2.4 心感生化模型实体通过自感模型对其宇宙生化体系的各种特性进行自感,并不断生化更新。本文将实体的各种自感字典作为值,与宇宙生化体系各种特征文字表征的自感再次组成键值对,形成嵌套字典,进行建模,此过
25、程为心感生化模型。该嵌套字典称为心感生化字典。实体每一次自感均将对该嵌套字典进行更新,为心感生化字典的生化更新过程。该嵌套字典本质为“心感之心感”的产生过程,人脑具备更多级更复杂的心感抽象过程,后文将对其进行表述。表9 生化、繁殖、目标、价值等自感表10 性质、品行、性格等自感1362023年3月心感生化模型及算法实例:X_dict=实体:实体:user,长:长:X,宽:宽:Y,高:高:Z,密度:密度:M,自我:自我:x=X and y=Y and zX and yY and zZ,生:生:status.BatteryLIFeT-ime0,死:死:status.BatteryLIFeTime=
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