殉道者圖靈1950年夏,英國曼徹斯特大學的一間小辦公室,艾倫·圖靈坐在打字機前。 窗外是戰後灰濛濛的天空,剛從國家物理實驗室調來,負責台“曼徹斯特馬克一號”的電腦,大得像間屋子幾排機櫃占滿房間的傢伙。成千上萬隻電子管在閃爍,功耗與熱流把機房烘得像頭喘氣的怪獸。 圖靈在寫一篇論文,《計算機器與智能》。 開頭問:機器能思考嗎? 這段時間一直在思考,而無法獲得答案。他沒等讀者陷進哲學泥潭,就轉了個彎。 圖靈腦洞大開,海闊天空,想象和設計了一個派對遊戲。 三個玩家:男(A)、女(B)、詢問者(C)。A和B隔在不同房間,C通過打字機問問題,想猜出誰是男誰是女。A會撒謊迷惑C,B會說實話幫忙。 遊戲玩得熱鬧,C卻常常猜錯。 圖靈再問,如果把A換成台機器,會怎樣?如果機器能像B一樣回答,讓C猜不出誰是機器、誰是人,那機器算不算“思考”? 他沒叫它“測試”,用了“模仿遊戲”(Imitation Game)。 圖靈估計,即使再過五十年,到2000年左右,在五分鐘的文字對話後,詢問者對“誰是機器”的正確識別率,可能也就七成上下。他寫這些時,電腦還只會算數字,而且非常非常的慢。 那時候,沒人想過它有能力“聊天”,或者有這樣一天到來的可能性。但圖靈看得更遠:如果機器行為和人無法區分,那“思考”還有必要深挖內部嗎? 現在看來,遊戲本質上,就是個簡單的博弈問題。 圖靈的論文,淺看是性別識別,深想,已經為後面的“機器能否思考”鋪墊了一個可操作的替代問題。如果稍作變形把玩家A換成機器,B保持為人,詢問者C的任務是分辨“哪個是人,哪個是機器”。那麼,在原版的男女遊戲中,已經隱含了對策論的零和博弈結構: 玩家:A(男,偽裝者)、B(女,真誠者)、C(詢問者)。 目標:C想正確識別A和B的身份;A想通過撒謊讓C猜錯;B想通過說實話幫助C猜對。 信息:完全非對稱信息,C只能通過文字交流獲取線索。 策略空間:A的最優策略,是模仿B的回答模式,儘量讓自己的回答聽起來像女人。B的最優策略,是儘可能展現“典型女性”的回答特徵,幫助C區分。C的最優策略,是設計一系列問題,放大A和B在回答風格上的差異,降低被欺騙的概率。 支付(payoff):C猜對得正收益,猜錯得負;A誘導猜錯得正,B幫助猜對得正。 這正是典型的兩人(或多人)零和博弈:A和C的利益完全對立,B的利益與C一致(可以視為C的“盟友”)。A必須在每一次提問-回答的互動中選擇最優偽裝策略,C則要在有限回合內尋找能最大化區分度的提問序列。 圖靈設計的巧妙之處,在於把問題直接遷移到人-機情景: A → 機器(試圖模仿人類回答) B → 真正的人類 C → 人類詢問者 如果機器能在足夠多的回合中讓C的正確識別率不超過隨機猜測(50%),或者接近人類A在原遊戲中的欺騙成功率,圖靈就認為可以說機器“通過了測試”,從而迴避了“機器能否思考”這個形而上學問題,轉而用一個可觀測、可量化的博弈勝率來替代。 圖靈設計的這個模仿遊戲不僅是思想實驗,更是一個嚴格定義的博弈論框架:機器與人類詢問者進行一場文字版的零和欺騙博弈,機器的目標是最大化被誤認為人的概率,詢問者的目標則是最小化。測試的均衡結果,機器能否達到人類偽裝者的成功率,就成了判斷“機器是否能思考”的操作性標準。 圖靈本人沒有用博弈論術語表述,但這個遊戲結構,完全符合現代對策論中“不完全信息動態博弈”的特徵,後來也確實被博弈論學者反複分析和形式化。 零和博弈概念最早由約翰·馮·諾伊曼在1928年提出,他在那年發表的論文中證明了兩人零和博弈的混合策略均衡和極小極大定理,奠定了該領域的核心數學基礎。更早的根源可以追溯到法國數學家埃米爾·博雷爾在1921-1927年間的一些初步想法,但他並未完全形式化。 1944年馮·諾伊曼與奧斯卡·摩根斯坦合著的《博弈論與經濟行為》一書出版,將博弈論系統化並應用於經濟學和戰略決策領域,該概念的流行,在二戰後迅速傳播到軍事、經濟學和決策科學中。 到1950年代,博弈論已較為成熟,並在約翰·納什的貢獻下擴展到非零和博弈,但零和博弈的核心框架早在1944年前就已確立。 零和博弈的提出和流行均在圖靈1950年論文之前,其本人很可能並沒有直接受當時已存在的博弈論文獻影響。他的想法更像是獨立發展出、從計算與智能哲學角度切入的一種巧妙的操作化方案。 雖然這些思想的發源地都在普林斯頓大學,兩者之間似乎是平行演進,由後人發現的深刻聯繫關係。沒有證據表明,是圖靈主動借鑑博弈論的結果。 圖靈寫論文時,38歲。 二戰時,他負責團隊破譯德國的恩尼格瑪密碼機,救了無數人的性命。由於成果屬於絕密,他一直當着無名英雄,不為世界所知,也沒有得到表彰。 他深知“模仿”的威力。納粹宣傳靠簡單重複操控人心。 他也看到了人類的脆弱,常常被表象欺騙。 對於他,模仿遊戲本質上不只是技術問題,還有人性弱點。 如果機器能騙我們,那我們該怎麼看自己? 論文發表在期刊上。當時沒幾個人在意,自然不可能引起轟動。學術圈甚至有人公開嘲笑他異想天開:機器會思考?荒唐! 縱是無風起浪,亦有源頭可循。那枚被他隨手拋入歲月池塘的小石子,在沉寂多年後,終於盪開了遲到的漣漪。 十六年後ELIZA出現,像是對圖靈遊戲的回聲。 二十二年後,PARRY模擬精神病患者開始和ELIZA“對話”。 後來再後來,就是七十年後的現在,Siri、Alexa、ChatGPT,所有的各種各樣稀奇古怪的聊天機器人,都在玩同一個遊戲:模仿人類。 可惜,圖靈沒活到親眼看到這些的到來。 1936年,24歲的圖靈在劍橋大學期間,構思、寫作並完成了那篇後來成為經典的論文,《論可計算數及其在判定問題上的應用》,不久後他前往普林斯頓讀博,隨後論文發表。 論文不僅解決了當時數學界著名的“希爾伯特判定問題”,更重要是它提出了抽象的計算模型,圖靈機,奠定了現代計算機科學的理論基礎。 圖靈機是純理論、文字描述的抽象模型。圖靈在論文中用文字精確定義了這個模型的每一個組成部分和運行規則:一條無限長的紙帶,一個讀寫頭,有限的狀態集合,一張狀態轉移表(相當於程序)。 他用數學語言完整描述了它的行為方式。圖靈機存在的唯一形式,就是這篇論文裡的文字定義和一些簡單的示意圖(紙帶、頭、狀態表)。只是設計,對他而言,建造成實體不可能也沒有價值。紙帶是無限長的,讀寫頭永不磨損、移動無限精確、狀態切換瞬時完成,這些在物理世界都不可能。即使只計算一個簡單的加法,也需要成千上萬步,實際運行毫無意義。 圖靈創造這個模型的唯一目的,是為了給“什麼是可計算的”下一個嚴格的數學定義,而不是要建造一台實用計算機。圖靈機就像數學裡的“點”、“直線”、“平面”一樣,是種理想化的抽象對象,只存在於定義和證明之中。卻能精確刻畫現實世界中一類重要現象(算法計算)。 正因為是純文字描述的抽象模型,後人才能用嚴格的數學方法證明,所有圖靈機等價的計算模型(λ演算、遞歸函數、Post機等)計算能力相同。某些問題(如停機問題)在任何圖靈機上都不可解。 圖靈機是計算理論的基石。 一台永遠停留在紙上、由純粹思想構建的機器,卻定義了整個數字時代的邊界。 複雜度理論、計算理論、可計算性理論都建立在圖靈機模型之上。 它為實際計算機的設計提供了有價值的指導,連馮·諾依曼體繫結構(存儲程序計算機)的核心思想,程序和數據統一存儲在內存中,都是直接受圖靈機的啟發。 它還定義了計算的極限,停機問題、萊斯定理等證明了,某些問題本質上無法用計算機解決,無論硬件多強大。它還啟發了現代編程,所有現代編程語言都是“圖靈完備”的,即理論上能模擬任何圖靈機。 這篇36頁的論文,永久改變了人類對“計算”概念的理解。 它證明,一台足夠簡單的抽象機器,就能擁有與最複雜計算機相同的計算能力。從此之後,計算機科學誕生,成為一門獨立、嚴謹學科。現代每一台計算機,在理論層面上都是台圖靈機。 如果說AI有真正的開端,那它就應該是1950年那個下午,當圖靈在打字機前,輕輕敲下那行字的一刻:讓我們玩一個遊戲吧。 【節選自:《AI霸權:紀元啟示錄》(汪翔著,即將出版)】 |