人工智能与心理学的迷思

心思学是通用人工智能最好的脚注。

撰文 ∣ 刘凯（渤海大学教育科学学院、华中师范大学心思学院）

现在，顺手翻阅任何心思学和人工智能的教材，都很难从学科内容上窥探出二者存在何种相关。但事实上，若论对人工智能研讨的影响，大约没有哪门学科可以与心思学相媲美。从人工智能创建之初的纽厄尔（Allen Newell）、西蒙（Herbert A. Simon）及尼尔森（Nils J. Nilsson），到中期的安德森（John Anderson）、霍金斯（Jeff Hawkins）、巴赫（Joscha Bach），再到近期的辛顿（Geoffrey Hinton）、马库斯（Gary Marcus），这些人工智能的俊彦不是心思学家便是具有心思学布景。在推进人工智能前进的进程中，心思学都在直接或间接地发挥着重要的效果。可是，在当时的语境下，二者的违背却无疑比其联络更为杰出。

1、人工智能与心思学交融的“同床异梦”

在大数据基础上，深度学习和强化学习技术势不行当，正引领着时下人工智能的热潮。一方面，比较于上世纪八十年代的浅层神经网络，深层神经网络不只在图画、语音及天然语言处理等方面大放异彩，而且与人类大脑神经体系的多层结构愈加相似；另一方面，强化学习经过与环境互动所取得的奖惩而调理体系权重结构，使主体在最大化希望奖赏诱导下不断修订从状况到动作的映射战略，然后完结快速提高体系功用的意图。前者遭到认知神经科学的启示，后者则与心思学中经典的行为主义范式千篇一律。更不用说，为了改善深度学习和强化学习技术而引进的留意力、长短时回忆等机制简直是直接照搬了心思学术语，用心思学词汇和理论装备人工智能之势现已蔚成风气。

这并不古怪，究竟人工智能的中心方针便是研制愈加挨近人类的高档的智能体系，而实在的智能也必定具有必定的心思活动。在这种情况下，大众对人工智能的希望水涨船高，人工智能“友善论”或“威胁论”的论调层出不穷，文学和影视作品则及时将其呈现到人们的眼前，好像类人智能机器人明日就会到来一般。

与此一同，人工智能产品也迅速地向心思学范畴浸透。根据面部表情的心情辨认体系，根据大数据剖析技术的舆情剖析或自杀预警体系，根据GIS的大规模人群跟踪调查体系，根据VR技术的心思健康干涉体系，根据行为特征的测谎体系等等。惋惜的是，琳琅满意图各色项目处理的仅仅心思学的使用问题，而关于心思学中心的理论问题却没什么实质性的协助。实际上，当时人工智能范畴中干流的深度学习和强化学习与人脑和心思距离甚远。

首要，从构成单位上看，人脑的神经网络与深度神经网络十分不同，深度神经网络最小单元一般为同类的神经元，但人脑的神经元不只类型许多、功用各异，而且神经元也不是最底层的加工单位；从网络结构上看，深度神经网络中大部分节点是同等的，但人脑不同的脑区乃至脑区内部，都或许存在很大的不同；从编码方法上看，人脑神经元尽管可以发作可表征为[0，1]的动作电位，却是经过动作电位的频率对信号进行编码的，而人工神经网络却不都是如此；从信息加工方向上看，深度神经网络最经典的练习方法为反向传达，但大脑中好像不存在相似的反向传达机制。

其次，人的留意力和回忆体系具有很强的语义性加工导向，而深度学习中的留意力机制靠的是输入与当时上下文信息的核算映射而非语义了解。长短时回忆网络（LSTM）中的回忆和忘记也与心思学中对应概念所指内容彻底不同，比方长短时回忆网络中的忘记是自动操控的，而人脑的忘记进程却是在人们操控之外的自发性行为。风趣的是，人们往往越想忘记就越忘不了。

再次，人类的学习进程远非影响-反响这般简略。许多心思学和教育学根据指出，人类学习是十分复杂的行为，是内隐和外显两种方法有机的交融，是对环境自动的加工，也是新信息与已有经历不断动态建构的一种生态体现。可是，相似巴普洛夫的狗和斯金纳的鼠，在强化学习中要求对行为成果有必要具有确定性的奖惩判别以稳固经历。可是，在实在的敞开世界中，人脑中经历往往具有含糊性，乃至有时是对立和对立的，难以清楚辨识好坏好坏。当然，教育心思学中行为主义范式的衰败便是一例最好的证明。

因而，有人戏弄道：总结近年人工智能开展，便是没有开展。尽管也有些夸大其词，究竟33亿个词汇、1亿个参数的Bert模型仍是在NLP范畴中令人眼前一亮，许多无人驾驶轿车也穿戴“滑板鞋”在实在的路面不断“冲突”，OpenAI则敞开微软云核算这顿“终究的晚餐”。但这既与人类心思活动遥不行及，也仍旧对奇妙篡改的对立数据束手无策，更未能加添神经网络模型在泛化性、可解说性上的理论黑洞。也便不难了解，MIT和IBM发布ObjectNet这一愈加贴合实际的新图库，各路算法便像中了妖术一般折戟疆场。

2、人工智能与心思学穿插的“主战场”──类脑智能

根据一个好像不言自明的条件，有些人工智能研讨者为自己设定了一个可行方针：已然人脑必定有智能，那么只需可以在软件中复现或部分复现人脑，也必定可以完结或许部分完结智能。也便是说，智能源于生理结构，“模仿出相似人的大脑，机器才干发作实在的智能”。

所以，核算机与核算神经学在此携手集合，并呈现“类脑智能”的新分支，又因所需模仿标准的差异分为部分和全脑两个不同的类别，前者往往是具有核算机功底的神经心思学家，经过构建小型核算模型来模仿和解说人类的心思问题，长处是针对性强、运算量小、开发难度低，缺陷是模型的泛化性差且生态效度不高。国内代表性作业有华东师范大学心思学院郭秀艳教授的内隐学习模型及华南师范大学陈奇教授心思数量表征的核算模型。后者则聚集了具有神经心思学功底的核算机科学家，以为智能是全体呈现的功用，部分性的向下分化将失掉智能特性。因而，这一学派学者从一开端就着重“全脑核算”，企图在全尺度上全体仿真人脑。考虑到人脑生理的复杂性，模型的树立一般由易到难，大多从低一级动物开端，然后由低一级哺乳类动物向高档哺乳类动物过渡，终究完结对人脑体系的模仿。长处是通用性强、模型扩展性和泛化性强，缺陷是开发、运转和保护难度大、本钱高，一同模型的可解说力较弱。国内代表性作业是中科院核算所曾毅教授团队的鼠脑和猴脑模型，现已可以在猴脑模型操控下完结机械眼和机械臂对生疏物体辨认和抓取的高效学习[1]。

螳螂大臂的锯齿和木匠锯子千篇一律，鱼鳔和潜水艇的压载水舱也是殊途同归；可是，相同也很明显，蝙蝠的耳朵和雷达长相彻底不同，人类经过捆扎翅膀并不能飞翔，而终究制造出来飞机既没有茸毛，也没有翅膀的上下摇动。这阐明，仿生是人类向天然请教、收成常识并改造世界的一条有用途径，却未必是仅有途径。由于飞翔才干背面的根据是笼统的空气动力学，这种笼统才干的完结当然需求载体，但载体之间的差异或许十分大。

事实上，一切品种的才干在本质上都是笼统的。比方：生命是一种生计连续的才干，其载体既可是动物、植物、微生物，也可以是核算机病毒之类的虚拟人工生命形状。而人脑刚好是智能与生命两种才干的一同完结，因而脑科学的一切研讨成果一同具有两种不同才干的成分，很难在朴实的心思和朴实的生理效果下划清鸿沟。这便是人工智能视域下心思学和脑科学相关研讨所面对的第一个难关：智能的才干和智能的载体之间耦合所发作的对立。因而，从某种含义上讲，“仿脑”有很大的或许是“仿心”道路上最困难、最弯曲、最绵长的一条弯路。

其实，类脑并不同等于仿脑，仿脑仅仅类脑研讨中的一个组成部分。类脑研讨分为两个不同的导向：“仿生”和“仿心”。心思学家和核算机学家在其间又扮演着不同的人物：

“仿生”便是仿刻大脑的生理活动[2]，是由核算机学家主导的，或许完结部分或全体的软件脑，或许制造含有某种认知功用的躯体机器人，乃至模仿神经递质体系而得到比如情感之类的心思功用；

“仿心”则是描绘大脑的心智活动，这是由心思学家所主导的，用以解说人类认知的一般规矩。

其间，一部分“仿心”学者特别着重认知中元规矩的基元特色，他们都以为：“理性”和“非理性”、“立异性”和“非立异性”、“认识性”和“无认识性”之间非但没有清楚的区别，而且从本质上看都是一同的。这样的理论有许多，代表性作业有奥尔松（Ohlsson）的深层学习假说、巴尔斯（Baars）的大局作业空间理论、迪昂（Dehaene）的大局神经元作业空间理论以及托诺尼（Tononi）的整合信息理论等。可是，二者好坏互补却毫不兼容——“仿生”的操作性强、简单落地，但难以生成高档认知功用；“仿心”理论性强操作性差，体系很难落地完结。这一死局直到通用人工智能的强大才呈现了重要的起色。

3、通用人工智能——类脑智能战场上的“突击队”

类脑智能另一种“仿心”的派系便是通用人工智能。通用人工智能以为存在一般性的智能才干，而其完结的载体也未必非得垒筑于血肉之躯，核算机软件体系相同可以具有这一才干。通用人工智能正是人工智能的原初含义和方针，但随着人工智能范畴的弯曲开展，“人工智能”一词现已逐步偏离了开端的内在，而被赋予了更为稠浊的含义。为保证通用人工智能评论的清楚性，有必要先对人工智能进行明晰的限制和阐明。

在常见评论中，对人工智能内部的范畴有三种区别方法[3]：第一种，分为核算智能、感知智能和认知智能三个范畴；第二种，分为弱人工智能和强人工智能两块，而强人工智能也正是通用人工智能；第三种则分为专用人工智能和通用人工智能两块。第一种分类常见于职业演和解陈述中，既缺少理论根据又具有误导性。实际上，所谓的核算智能和感知智能并不是实在含义的智能，但却过错地将智能完结分红三步，而且以为当时现已完结前两步行将走完终究一步，殊不知认知智能底子不是如此完结的。第二种则始于哲学评论，“强—弱”意指智能的真假之分，却被误读为智能的宽与窄之分，事实上，三种概念体系之间不存在同等联系。只要第三种分类──“专用人工智能”和“通用人工智能”才是实在契合和合适当下语境沟通的正确概念分类，即：

人工智能（AI）= 专用人工智能（SAI）+ 通用人工智能（AGI）

人工智能本质上为类人智能，即寻求规划和开发像人脑那样作业的软硬件体系。关于“智能”了解的差异，使人工智能分化为专用和通用两个不同分支。其实，专用和通用存在底子性差异：专用人工智能的方针是行为层面上“看起来像有智能”，通用人工智能重视体系从内在层面上“怎么才干完结实在的智能”。专用人工智能先做后思，即开端并不深究智能也不对智能做清楚的界说，而是经过技术迭代渐进式地提高智能化的程度，分为符号主义、联合主义和行为主义三个学派。通用人工智能则以为智能的存在代表着可以被认知的理性准则，采纳先思后做的途径。

实际上，通用人工智能内部也存在不同学说和派系。本文根据的“智能的一般理论”及其“非正义逻辑推理体系（NARS）”的工程完结，便是通用人工智能范畴中一个具有代表性和影响力的计划。其对智能的作业界说为：智能便是在常识和资源相对缺乏的条件下主体的适应才干[4]。

智能绝非全知全能或定然比人更聪明。正是根据常识和资源相对缺乏的假定，而非某种预设的深邃叵测的算法，NARS体系才“刚好”不光具有感知、运动等低层活动（装备机械躯体和传感器），也具有相似人脑的情感、回忆、推理、决议计划乃至自我认识等高档认知活动。一同，体系特别着重经历的可塑性，以及经历与体系特性和自我开展的相互影响。可是，这些自生的高档认知活动是专用人工智能体系底子不具有的。一言以蔽之，那便是：能考虑、有情感、有自我认识的智能体系现已存在。

4、通用人工智能与心思学交融的“貌离神合”

与专用人工智能和心思学之间的“同床异梦”正好相反，通用人工智能与心思学则是“貌离神合”。通用人工智能理论对心思学相关研讨具有重要的推进效果，究竟在思维层面上对人脑的运起色理、认知的根本机制、学习的根本机制以及精神疾病等问题的研讨和探究，远比行为（行为试验、口头陈述）和生理层面（眼动、脑电、肌电、fMRI等）来得更为直接和有用。

根据通用人工智能的根本假定，在认知科学结构内可得到如下根本理论假定：

1. 大脑的智力有先天和后天两种成分，先天遗传的是元水平的智能，后天养成的是经历水平的技术；

2. 先天与后天的结合使得大脑以使命加工体系的方法存在。经历体系具有耦合的内部结构，即回忆空间和加工空间是耦合的。由于常识和资源的相对缺乏，相关回忆一般不会悉数参加认知加工；

3. 因受限于资源所导致的回忆和加工的对立，必定体现出并行和串行两种不同的处理方法，但背面却只要一同的、一种内在的元认知机制（NARS选用非正义逻辑完结了这种元认知，当然也存在其他方法）；

4. 使命的加工和坚持需求认知资源的投入，由于常识和资源的相对缺乏，使命的履行具有不同的优先等级；

5.使命与经历（回忆、常识）同源同形，认知加工体现出内在和外延有机结合的全体性特征，中心完结方法并非根据概率，而是根据根据的衡量。

理论的生命力杰出体现在处理悖论的才干上，且不说NARS先天具有比如演绎、概括、归因、例示等与人类相一同的强弱推理的“理性”才干，更可以在“非理性”方面也体现出跟人类高度相似的特色。最明显的比如莫过于“合取过错”了，现以心思学经典的Linda悖论为例进行阐明：

给定如下布景信息，“Linda是一位31岁的独身女人，直爽而且十分聪明。在大学期间，她主修哲学，对种族歧视问题和社会成见十分重视，一同也参加过反核示威游行”。然后，要求被试根据这些信息对Linda的身份进行判别，哪种说法更能建立：

（A）Linda 是一名银行出纳员；

（B）Linda 是一名信仰女权主义的银行出纳员

被试不管老幼简直都压倒性地挑选了B，但从概率上看，很明显，两个事情一同发作的概率要低于其间任何一个独自事情，便是说“信仰女权主义的银行出纳员”仅仅“银行出纳员”中的一小部分，所以A应该比B或许性更高。但不管经济学家仍是心思学家对这个成果都十分头疼，绝大多数心思学家企图在概率论和“非理性”心思活动之间进行谐和。尽管相关学说和理论层出不穷，也仅仅可以合理地解说其间单个事例，限制性仍旧杰出。因而，人类思维的挑选一次又一次被扣上“非理性”的帽子。

可是，假如换做NARS的理论视角，人们关于某个事物的判别源于对其的了解，而对事物的了解则是该事物在当时这个人经历体系中内在性根据和外延性根据的总和。关于（A）而言，一切已知布景信息都与银行出纳没有直接联系，因而未能供给外延性根据；但关于（B）而言，布景信息给出的简直都是美国女权主义者的典型描绘，因而直接供给了许多内在性根据。尽管概率论只供认外延性根据，这个标题却诱导人们做出内在性判别，而这项试验成果的隐秘就在于此。人脑的认知一同加工内在和外延，但概率论却仅仅外延性的[5]。

因而，“过错的”和“非理性的”并不是人脑，而是概率论自身的限制。心思学许多悖论试验所印证的不是人类的“非理性”，而恰恰是人类的“理性”。当时，专用人工智能以概率论为柱石，乃至有人喊出“人工智能便是概率论”的标语，心思学亦受极大影响，值得学界高度警觉。

更进一步地，并非一切人对Linda问题都有一同的答复，相关研讨发现“具有高认知才干的人”就能防止结构效应，而具有核算学布景的被试特别杰出，由于他们可以有认识地遵从概率论而拒斥内在性根据。其实，在NARS体系中当然也可以复现这个成果，与之前普通人之间的差异仅在所以否具有概率结构的先验经历。形似这仅仅一件无关宏旨的小事，但实际上反映的却是人工智能视域下心思学和脑科学相关研讨所面对的第二个难关：智能的才干和智能的内容之间耦合所发作的对立。

与人相同，通用人工智能体系并不能直接产品化，就像咱们无法要求一个刚出生的婴儿去核算财务报表或进行天文学研讨相同，需求后天的教育和培育进程才干让其把握范畴特长并像人相同地从事相关作业。这就从另一方面代表着，仅有先天智能并不行以直接体现出主体的智力水平（或许只可以在种群层面上得以体现），只要充分和建构了主体经历这些智能的内容之后主体才干够在敞开世界展现出智能的外在体现。

有必要留意一下的是，已有心思学和脑科学的相关试验，既包含了智能的才干自身，又包含了智能的内容，但智能的内容关于每位被试都不彻底一同，随机取样差异更大。因而，相关试验的定论反映了安稳的部分（如智能的才干及智能内容中共有的部分），然后使得定论到达核算学要求。可是，假如试验自身触及被试智能内容中异质性的部分，那么心思学试验成果的重复就变得更困难。这也是近年来心思学许多研讨成果因无法复现而被人诟病，并被批判“伪科学”的底子原因地点。

总归，通用人工智能的优势为人工打造出一个在思维层次上运转的类脑体系，具有与人相似的思维方式、决议计划机制等，这是对心智研讨的抱负仿真渠道，其理论对心思学也具有重要的启示。反过来，心思学既是人类心智最直接的描写，一同也是通用人工智能最好的脚注。

注：删减版发表于中国社会科学报2019年1月14日心思学专刊，本文则为文章原稿。

参考文献

[1] Zeng, Yi,Zhao, Yuxuan,Bai, Jun,et al. Toward Robot Self-Consciousness (II): Brain-Inspired Robot Bodily Self Model for Self-Recognition[J]. COGNITIVE COMPUTATION,2018,10(2):307-320.

[2] 黄铁军,余肇飞,刘怡俊.类脑机的思维与体系结构总述[J].核算机研讨与开展,2019,56(06):1135-1148.

[3] 刘凯,隆舟,刘备备,王伟军,王培.何去何从?通用人工智能视域下未来的教师与教师的未来[J].武汉科技大学学报(社会科学版),2018,20(05):565-575.

[4] Pei Wang. On Defining Artificial Intelligence[J]. Journal of Artificial General Intelligence, 2019,10(2) 1-37.

[5] Wang P . Confidence as Higher Order Uncertainty[C].2nd International Symposium on Imprecise Probabilities and Their Applications, Ithaca, New York, 2001:352-361.

作者简介

刘凯，博士，渤海大学教育学院讲师，心思健康教育硕士生导师，华中师范大学心思学院博士后，研讨方向为：通用人工智能、机器教育、核算精神病学。

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