计算机与世界
时代的春意和哲学的新意
乔天庆、陶笑眉著
武汉出版社
著作连载 7 (2003.03公布于熵信息复杂性网站)（图略）
二、机器人、人工智能、电子人
——人和机器的界分
2人工智能
人工神经网络的特点和优越性，主要表现在三个方面：
第一，具有自学习功能。例如实现图像识别时，只要先把许多不同的图像样板和对应的应识 别的结果输入人工神经网络，网络就会通过自学习功能，慢慢学会识别类似的图像。自学习 功能对于预测有特别重要的意义。预期未来的人工神经网络计算机将为人类提供经济预测、 市场预测、效益预测，其前途是很远大的。
第二，具有联想存储功能。人的大脑是具有联想功能的。如果有人和你提起你幼年的同学张 某某，你就会联想起张某某的许多事情。用人工神经网络的反馈网络就可以实现这种联想。
第三，具有高速寻找优化解的能力。寻找一个复杂问题的优化解，往往需要很大的计算量， 利用一个针对某问题而设计的反馈型人工神经网络，发挥计算机的高速运算能力，可能很快 找到优化解。
人工神经网络是未来微电子技术应用的新领域。智能计算机的构成，可能就是作为主机的冯·诺依曼计算机与作为智能外围机的人工神经网络的结合。
中国青年学者涂晓媛研究开发的新一代计算机动画‘人工鱼’与一般的计算机‘动画鱼’不 同，‘人工鱼’具有‘人工生命’的特征，也具有‘自然鱼’的某些生命特征。如：意图、 习性、感知、动作、行为等等。‘人工鱼’的形态（外形、颜色、姿态）和‘自然鱼’非常 相似，几乎达到了以假乱真的地步。人们在计算机屏幕上看到一群色彩美丽、活泼可爱的热 带鱼，在海水中漫游，逼真的外形、生动的姿态，伴随着水流的运动，还以为是在水族馆中 拍摄的活的热带鱼的录像。直到学者把‘人工鱼’的彩色消隐，变成黑白色的人工鱼，再把 ‘人工鱼’的肌肉剥离，剩下一群热带鱼的骨架在游泳，人们才确信这是计算机动画的‘人工鱼’。这种‘人工鱼’有‘鱼脑’、‘鱼眼’、能感知其他的‘人工鱼’和海底环境，有 ‘鱼肉’、‘鱼骨’、‘鱼头’、‘鱼尾’、‘鱼嘴’、‘鱼鳍’等，能产生类似于自然鱼的随意动作和行为。例如：‘人工鱼’有性欲，当‘雄鱼’看到‘雌鱼’时，会产生求爱的动作，以获得配偶；‘人工鱼’有饥饿感，当看到食物时会进行扑食；
‘人工鱼’有学习能力，若一条鱼误吞了鱼饵被鱼钩钩上后会进行挣扎，而其他的‘人工鱼 ’就会吸取教训不再上当，并且离开这一危险区域；‘人工鱼’有恐惧感，如果发现鲨鱼来 侵犯，都迅速散开，逃离鲨鱼……总之，这种‘人工鱼’有思维、感知、行为等多层次的智 能，具有饥饿感、性欲、恐惧感、有游泳能力、进食能力、学习能力、逃避能力、避障能力 、集群能力、求偶能力等多方面的习性和功能。更重要的是‘人工鱼’的创作者并不去设计 和规定每条鱼的动作和行为的细节，也不能预知人工鱼群中可能发生的各种具体动作和实际 行为。例如，‘人工鱼’的创作者也不知道某条‘雄鱼’将在什么时间、什么地点、以什么 方式对哪一条雌鱼产生求爱行为，举行结婚仪式，涂晓媛研究开发的‘人工鱼’是栖息在虚 拟海底世界中人工鱼群的社会，其中每一条‘人工鱼’都是一个自主的智能体，可以独立活 动也可以相互交往，每条鱼都表现出某些人工智能，如自激发、自学习、自适应等智能特性 ，于是能产生相应的智能行为。人工鱼群的社会具有某些自组织能力和智能集群行为，如人 工鱼群体在的漫游，遇到障碍会改变队形，绕过障碍后又重组队列继续前进。涂晓媛的人工鱼是具有生命特征的人工个体或群体。 （参看互联网上主页地址：www.dgp.toronto.edu/pe ople/tu） ‘人工鱼’为在屏幕上创建基于生物物理和智能行为的人工猫、狗、鸟、马、乃至人工人的创造方法，结合虚拟现实技术，可以创作和摄制各种基于计算机动画的电视片和电影片，也 可以推广应用于其他分布式人工智能系统，如智能机器人的群体的研究与开发。
更有甚者，美国马萨诸塞州布兰代斯大学的专家已经研发出第1代不必人力介入就可以自行 进化、复制的机器人，这是落实人工智慧研究极重要的进步。
科学家们希望不久以后，这种机器人衍生的后代，从事星际探险任务，因为它们能因应始料 未及的环境而自行突变。
该大学的专家设计出电脑模拟实验，让200个机器人依循达尔文的进化论路线慢慢演变。这 些机器人一开始只是静止的基本零件组合，在电脑指令下，学习改善自我设计，逐渐进步到 能行动的程度。
模拟的进化过程中，机械人将像生物界的自然选择那样，把没有用处或笨重的地方除去。机 器人历经数十代的演变，最聪明的机种虽然还很笨拙，但已经能做出简单动作。又经过数百 代进化之后，电脑会拣选出3款“最合适”的设计，然后用一种喷嘴，喷出热塑性塑胶，渐 层 堆叠，冷却固定，形成立体结构后机器人便告成形。人们最后要做的不过是把一具细小的标 准电动马达安装在机器人体内，让机器人可以行动。这种机器人体积细小和简单，只由简单 的三角形及四边形组成，很像孩童玩的积木，用一根“杆子”（或称肢体）撑在地板上而行动。尽管如此，它们的重大成就在于能够从虚拟空间逐步走向现实世界。
设计出这些机器人的利普森及波拉克说：“就我们所知，这是人工进化系统第一次同自动构 筑进化系统相连在一起。”
3植入人体的芯片，电子人
A美国学者迪林正在研究人的颈部植入芯片的技术。芯片装在人脑壳底部神经中枢之外， 神经束通过芯片而与人脑发生联系；人脑所产生的每一次思维都会在大脑的500亿个神经细 胞留下电子活动的轨迹，而这些轨迹都会在电脑芯片的接收器上反映出来，与此同时，电脑 芯片对人脑发出的指令进行处理后，迅即通过发送器反馈回人脑，从而形成迪林所称的思维 世界与物质世界之间的信息交流的“通道”。
B美国斯坦福大学格雷教授成功地完成了电脑芯片移植的理论研究，并致力研究新的超微 电脑芯片，使它能与人脑的神经系统相接。他解决了两大难题：一是植入人颈部皮肤内的芯 片寿命从8天增加为1年多，二是掌握了电脑芯片与神经末梢的融合方法。这个研究小组在鼠 身上进行试验：植入鼠神经系统的芯片已使老鼠假腿发生“知觉”，鼠已能随心地通过电脑 芯片指挥这条假腿使其动作灵活自如，并且与其他三条真腿动作协调。
C电子人（Cyborg）
英国教授沃维克称自己是世界上第一个“电子人”， 凯文·沃维克(Kevin Warwick)教授 是英国雷丁大学的控制论权威学者，1998年8月，他拿自己作试验，在局部麻醉的情况下，请 伦敦的一位医生将一个长23毫米、直径3毫米的小型玻璃管里的“硅芯片异频雷达收发机” 植入自己的手臂。玻璃管内除装有一枚芯片外，还装有微型电磁线圈，将一个传感器套夹在 一根神经上。试验中，沃维克教授在进入装有必要电脑网络的房间后，手臂内的芯片即与电 脑网络自动联通，传递各种网络信息。芯片内含有64条指令，这些指令通过特殊信号发出。 网络传感器收到这些指令后，再将其传入一台主控电脑，电脑便根据指令完成各种自动操作 。例如，在芯片的“发号施令”下，当沃维克回家进门时，房门和屋内的电灯便会自动打开 ；屋里还会传来“你好，沃维克教授！”的问好声；到家后，酒桶开始温酒,要洗澡时，浴 室就自动冲放温度适宜的洗澡水。晚上睡觉时，空调器还会把室内调节到适宜温度。总之， 日常生活变得异常舒适、方便。在植入晶片的那9天里，大厦大门“看”到沃维克教授会打 招呼、实验室的灯会随着他的出现而开。手臂装了芯片后，他又在工作大楼里安装了一个探 测器，结果无论他走到哪里，计算机都能监视他的一举一动。沃维克在实验中还发现这一系 统能为员工带来很大的便利，当他们走进办公室时，灯、计算机以及供暖设备会自动开启 ， 而当他们离开办公室，上述设备又会自动关闭。这不仅方便了员工的工作，而且还大大地节省了能源。
沃维克还与另一些科学家共同研究一种灵敏度更高的芯片，它带有一组可夹到神经中枢上的 叉齿。为了传递神经系统感受到的疼痛和肌肉运动刺激的信号，芯片都带有一个传感器，用 于发送和接收信号。将芯片植入体内对人体构成的危险更大，并可能导致永久性的损害。
沃维克在英国科学促进会在设菲尔德举办的科学节上说：“我有一个长远的目标，要让人们 仅仅依靠思想就能相互交流。我相信只需要几年的时间就可以做到这一点。”
沃维克说，他通过用食指在身体前方的空间书写字母的简单做法就可利用植入体内的通心芯 片在计算机屏幕上写字，此时就会传来他体内通心芯片工作的第一个信号。下一步将是通过 联接位于脖颈底部的脊髓接通几根神经乃至最终接通整个神经系统。一旦这项研究取得成功 ，将为残疾人提供一种向健全人学习提高四肢控制能力所需要的神经冲动的方法。
沃维克曾在他自己写的《神经网络工程和动态控制系统》中写道：人们可以通过在体内植入 有益于智力的芯片来跟上计算机的发展。植入沃维克手臂里的芯片与他的神经系统连起来， 能按自己的意愿控制芯片。沃维克说，以前单纯作为“人”，感知方式是物理的；而成为“ 电子人”后自己与另一部分独立的自己相连，感觉就不仅仅是物理上的自己，还有一些别的 东西，与精神感知的情形类似。他的实验证实了人体内的移植物能够与外界通讯。
沃维克教授，他受邀到南洋理工学院、义安理工学院、新加坡理工学院、新加坡国立大学和 圣安德烈初级学院演讲。谈到第一次的试验，他说，植了晶片，虽然说不上是半个机器人， 他却对电脑产生了感情，当他实验完成，把晶片取出后，竟然感到有些失落。他形容那种感觉“就好像我是一对连体婴的一部分。”沃维克教授对控制论的发展潜能感到非常兴奋，说 ：“衔接人类和机器似乎是很自然的发展过程，也充满了利用机器智慧创造超人的潜质。” 他较早时告诉报界：“在短期内，许多医药难题将从它那儿得到改善。长期而言，它能提升 人类的素质，增强我们的能力和提高我们的智慧。”像以演《超人》为名的克里斯托弗里夫之类的瘫痪病人，未来可能会有活动的一天。盲人甚至可通过晶片，像蝙蝠般感应障碍物， 而不再依靠拐杖活动。
更突发奇想的是，人类可直接用电脑“思想”，大大地增强记忆力。他甚至预言，未来人根 本不需用言语沟通，一切都将透过思维进行。他不讳言，如此把内心世界“对外开放”，意 味着人类将进一步失去一些隐私。可是对他来说，这只是人类为求取进步所付出的另一种代 价。“我宁可失去隐私，以便拥有一个更厉害的脑袋——一个能够从不同侧面思考，而且能 够 通过思想沟通的脑袋”。“如果你不想（利用这科技）提升，那是你的选择，不过你将在进 化的旅程中被淘汰。无论我们喜不喜欢，进化的过程会不断写出新篇章。我要随它前进”。 所以，他愿意冒险。
他对媒体《联合早报》称，他还会进行第二轮试验，在51岁的妻子伊琳娜，以及另三人手臂 上移植晶片。他想知道，当电脑把一个人的感应讯号传达给另一个人时，后者会不会也能获 得 同样的感受“感同身受”？他说：“伊琳娜自告奋勇参与实验，因为她认为，要有谁想了解我（指沃维克——作者注）几时感到高兴、消沉、愤怒，甚至性兴奋，那个人必须是她。” “伊琳娜害怕蜘蛛，我则有点惧高症，我想我们能不能互相感应到对方的恐惧？”
第二次的试验将更长更危险，因为他固然会有神经学家的协助，但让移植物在神经线逗留长 达数月，可能导致神经线永久受损，造成局部失去知觉或活动能力，又或者永久感到痛楚。 除了伊琳娜，另一英国科学家也已“举手”要参与实验。沃维克教授目前还在物色剩下的两 个实验对象，他们“最好是来自截然不同的文化背景的人”。（ http://www.losn.com.cn/ news/newsasp/newsshow1.asp?type=international&ID=1278&kw=晶片植入，00-8-13）
据新华网2001年6月7日报道，英国斯托克曼德维尔医院的医生打算在今年下半年为沃维克和 妻子伊莲娜的手臂植入５厘米长的硅晶片。每块晶片除拥有电源外，还有一个调节器和一个 无线电收发器，将连接沃维克夫妇手臂的神经纤维，看看他们能否单靠思想互相传递知觉，甚至当一方进行某种活动时，能否引致另一方也进行同一种动作。
在理论上，沃维克植入晶片后，来自其大脑的讯息将会转为无线电波传给电脑，再由电 脑转送到伊莲娜的晶片。沃维克相信，当他的大脑指示手指活动时，也能指示伊莲娜的手指 活动。问题是伊莲娜的讯息能否通过相同途径获得确认。由于情绪能刺激神经活动，晶片或 许也能将喜怒哀乐的情绪传给对方，就像把一个插头放进神经系统里一样。
据外电报道，英科学家沃维克教授的“自动控制理论”未来发展，是希望可以把晶片植入人 体神经系统，透过晶片把反应、感觉和动作，“复制”并传给有需要的病人，借以由传统的 医疗进入电子医疗领域。
沃维克教授在新加坡的代理人表示，人体的不同感应信号可以利用晶片和电脑传给另一个人 。她说沃维克教授未来的目标，是要帮助一些患有心理方面疾病及有身体残障的病人。
她举例说，如一个人患了抑郁症，传统上是要用药物治疗，将来或可以把另一人的开心感觉 “复制”入晶片，再把该晶片植入抑郁症病者体内，从而减少其抑郁的症状。她又称，日后在进行外科手术前可把已“复制”麻醉感觉的晶片植入病人体内，便不用注射麻醉剂。
这项技术的首次实际应用可能不是人而是宠物，根据美国政府新的“宠物护照”计划，将 从2001年开始取代现行的检疫系统，各种各样的狗都得在皮肤层里安装一个芯片以便确定它 们的主人是谁。英国和美国的警察局也对这项技术颇感兴趣。
人的身体里面要装上个芯片效果又如何呢？很多人恐怕想都想不到。可是目前世界 上几个最 大的公司正在研制一种可以装在员工身体里的特殊芯片，以达到控制他们的目的。如果员工体内装上芯片的话，公司老板不动地方就可以随时知道下属的一举一动。
这种芯片技术目前已经取得了重大的进展，而且已在宠物和人类志愿者身上进行了试验，一 旦员工身体里安装上这种微芯片的话，公司就可以对在办公楼或公司里面的员工进行跟踪和 监视，有关数据会传到主控中心，这样管理人员就知道员工的工作情况了。
英国和美国的法院、警察局也对这项技术颇感兴趣，这样可以给一些重点人安装“硅芯片异 频雷达收发机”，有利于控制他们的行动。
在这里，我们想顺便提一下当今医学领域中的与数字技术有关的部分科研成就：
A 生物芯片。1993年，美国埃菲公司的科研人员受电脑芯片的启发，把已知排列顺序的基 因片断像晶体管一样集成到硅片表面，通过特殊的观察手段，终于在短时间内辨认出了基因的变化。这种芯片是生物芯片的最重要的类型，称为基因芯片。在这种芯片上集成的成千上 万的密集排列的基因探针，能够在同一时间内分析大量的基因，使人们可以迅速读取基因点 阵构成的生命篇章，准确高效地破译遗传密码。我国第一军医大学制出了中国第一片应用型 生物芯片。专家预计，今后五年，生物芯片的销售额将达到400亿美元。此外，西方有几家 医学科研机构正在利用现代智能计算机技术、生物及电子技术，制造出一种手表大小的精确 智能型的“排卵探测器”，它能在24小时之前准确的测出卵子排出的时间，为育龄妇女的避孕、优生提供了可靠保证。造物主的作用正在被人和计算机替代。人类正从自生自灭的原生 态向逐步控制自身的繁衍状况转变。在基因图谱编制工作中也用到生物芯片技术。
B 细胞刀。利用植入脑内的程控放电装置，已经能有效地控制神经元放电，达到治疗帕金 森氏病的目的。这种装置被称为“细胞刀”。把病人脑部的CT引导图像输入计算机，建立起 三维立体图像（“医学影像”），由计算机控制的的微推进器把微电极按微米（0.000001米 ）数量级向颅内“靶点”送入，当微电极精确地定位出治疗靶点时，对异常区域分别进行“ 射频电烧”摧毁病灶区域，治疗精确性达到细胞级水平，而且病人能获得立竿见影的治疗效 果。
C 利用植入耳蜗的一个小型仪器，通过它与听觉传入神经的联系，已经可以使病人恢复部 分的听力。
D 盲人眼镜。经过20年研究，美国学者已能由微型计算机把脉冲发射至一排内置于盲人大 脑视觉皮层表面的６８个白金电极上。被刺激后，每个电极会产生一至四个相隔紧密的光幻 视，即人们常说的“眼冒金星”。这种黑色背景图上的白色光幻视在一臂之距处看上去大约 是 一个长２０厘米、宽５厘米大小的物体。据《美国人造内脏器官学会期刊》报道，多贝尔研 究所成功地对一名６２岁的男性盲人进行了试验。该人是在３６岁时遭创伤而失明的。通过学习如何使用该系统及“判读”显示，目前他可以辨认１．５米之外的约５厘米大小的字母 。在美国，科学家们通过不懈的努力，终于开发出了可以与视神经相连的人造视网膜。曾以一 曲《电话诉衷情》驰誉国际的著名美国失明流行歌手史蒂芬·旺德就考虑接受置入芯片的手术。法国研制的视觉处理器芯片如果大规模生产时每块只要6美元。
E 美国Emory大学的研究人员在一位因意外事故而全身麻痹、失去一切运动能力的病人的 脑内，植入了一片电脑芯片，利用这块芯片，病人可以通过思维活动，控制计算机屏幕上的 鼠标指针移动。
F 美国伯克利大学的鲁宾斯基教授和华人科学家黄先生将一个活性前列腺细胞植入电脑芯片，接上电流后，在计算机的控制下可以开闭细胞膜的微孔，这一成果有很大的应用前景。 在医学上，可以通过打开细胞膜的微孔将药物直接送进细胞，以治疗多种疾病，也可以送进 改变基因蛋白质治疗遗传病。他们表示，下一步将研究针对肌肉或神经细胞的仿生芯片。
G 人造手指、脚趾、假肢技术将向智能方向发展，并能够与正常的肢体一样，知道冷、暖 、痛等。
H 俄罗斯科学家研究了用电脑进行的戒毒和戒酒法，将置在病人头部的传感器与电脑相接 ，并通过电脑向大脑施放阿尔法频带，瘾君子的痛苦会得到一定程度的缓解。俄罗斯卫生部 认可这种方法。