英国皇家工程院院士郭毅可:科学的任务是去想别人还没想过的事

“科学对于未来,对于人类进步的推动是根本性的。科学家的任务不是看到没有人看到的东西,而是去想别人还没想过的那些习以为常的事。比如说什么是生命,想通了,我们就能懂得生命,延长生命,保护生命,制造生命。”

12月26日,由凤凰网和安徽金种子酒业联合主办的2024中国力量年度人物盛典在安徽合肥隆圆满落幕。本次评选以“科技向善”为主题,挖掘并表彰运用科技力量积极改善社会、促进人类福祉、引领可持续发展的个人和团队。盛典现场,英国皇家工程院院士、欧洲科学院院士、香港工程科学院院士、香港科技大学首席副校长郭毅可先生以“从基因到社会:科学如何塑造未来”为题发表主题演讲。

从薛定谔到图灵再到今天的ChatGPT,在演讲中,郭毅可深入浅出地回溯人类340万年的科学发展史,带领现场观众梳理了生命观念演进的历程。他表示,人类与人工智能共生的时代马上要到来,大模型将会基础设施化,很多新的数据会让机器学习,最后人类将在智能体下形成二元社会。

“即将到来的‘二元社会’会带来非常大的社会结构和机制变化,因为许多东西,像法律都是以一元社会为基础设置的,所以这里有许多挑战是我们要面临的。但是我相信,人类有足够的智慧形成新的社会体系,来真正地组织好这个二元社会。”郭毅可说。

英国皇家工程院院士郭毅可:科学的任务是去想别人还没想过的事

以下是演讲全文:

大家好!

今天我讲的题目是“科学如何塑造未来”。主办方让我从基因和社会角度展开演讲,我觉得在人工智能时代,以这个角度是从生命的发展、生命的机制到生命的发展来讲,是非常有意义的。

首先我们看一张图。人类340万年的科学发展史,可以看到,大概是在300万年前,人类基本上是为了生存,没有做什么太多发展。大概在100万年前,发现可以用火。大概在20万年前,知道怎么样铺床睡觉。6万年以前知道用弓箭,这个过程大概经历了300多年。后面发现了轮子,把人类带进了农耕时代,这个大概持续了一万两千多年,这中间又经历了青铜器时代,一直到公元1800年,人类进入科学飞速发展的时代。两百年前奠定的科学发展基础,包括牛顿、莱布尼茨等等一系列的科学家贡献,导致后面我们看到的飞速的科学发展,包括很多工具的发明,像电话、照相机、电报,前50年主要是电讯和通信,后面是生物。

DNA发现以后,生物制药领域实现突破,包括我们现在的疫苗,1977年人类第一次消灭了天花,这是人类第一次消灭一种疾病。一直到今天的人工智能,这一系列的发展都是人类历史上奇迹般的时代。

同时这条线就是我们的生命延续,在前面三百万年的时候,人的寿命只有不到20岁,到今天为止平均达到70岁。什么时候开始改变的?也就是公元1800年,技术革命带领着生命的发展。这个时候我们要讲生命是科学的推动,我们应该记住一些科学家,包括前面四位——达尔文,生命的进化;薛定谔,用物理学观点观察生命;克里克找到了DNA;赫布创造了神经生物学,后面两位图灵和维纳创造了“硅基生命“。

首先我们看一看最早的时候,1943年,薛定谔问了一个灵魂之问:什么是生命?他提出了生命是由一种负熵维持稳定。减熵,使它不走向热力学平衡,他提出在生命里面一定有一个脚本,有一个程序,他不知道这是什么东西。他猜想,这个东西是非晶体结构。这个是后面大概十年以后,克里克找到的DNA,克里克是在他的思想的指引下,去发现了这个DNA,所以我们以后就知道,所谓的生命运动是我们的遗传密码,是一代代传下去的密码,执行这个密码就会产生蛋白,蛋白的作用就定义细胞的作用,细胞的作用导致生命,这就是碳基生命的基本原则。

硅基呢?图灵提出了“图灵机”概念,这是最基本的机器运作概念。他同时提出人也是有编码的,就是DNA。机器有它的程序,这两个之间有共同体,于是他提出了图灵测试。什么时候智能可以跟人一致?这个智能就是当我和机器交互的时候,我不能区别交互对象是人还是机器的时候,这标志着图灵的测试假设。

这是导致今天图灵提出的这样一个智能通过机器来实现,而赫布在1944年提出了著名的“赫布法则”。他说人体的思维机制是什么?我们脑子的神经元会被激活,激活的神经元形成网络,这些网络就是思想和记忆的机制,这个机制就是今天人工智能的第一法则。当时还不知道神经元长什么样,这个激活不断加强,不断学习的过程中间,人类脑子里面形成了一个神经模式,这个模式就是一种学习。

神经元网络恰恰是这个东西的机械实现,大家可以看到,这是神经元网络的形状。能够达到什么目的?达到神经元输出跟我人的输出差不多,这样就学好了一个神经元网络,所以它完全是赫布理论的图灵实现,这就是机器学习,一句话就说完了。

什么是学习的目标?我们定义一个函数,让神经元网络更能一致。学习是迭代的过程,开始的时候很糟糕、错误很多,不断迭代以后就能把它找到,这个参数怎么找?就是一个算法,这个算法就是不断地搜索,搜索到一个最好的连接权重,这样使得这样的输出能够稳定。

这个学习的过程怎么样跟环境交互,怎么样达到负熵,就是反馈,它的理论基础就是:我们只要跟环境交互的过程中,不断地吸取环境反馈,不断地改变我们的认知。机器是一样,人也是一样。人对世界进行预测,同时观察这个世界。预测的世界和观察的世界中间有一个差异,这个差异我们物理上可以叫自由能,通常可以叫做误差,这个认知误差可以做什么事情,做两件事情:一个,我发现不一样,不一样怎么办,如果相信世界的话,我就改变自己,我去学习,重新连接,这叫改变认知,是认知过程的进化;还有一种可能,我相信自己,认为世界观察不对。这个时候怎么办?我改变世界,这就把整个人工智能的理论建立完毕了。

经过多年努力,基本上按照这个思路,我们终于做出了chat-GPT,为什么chat-GPT有重要意义,是因为语言是交互的重要手段,现在机器终于达到了能够跟人一样说话的水平。这样的系统的出现,是人工智能走向通用智能的一个重要的里程碑,我们看到它被世界接受的程度非常快,短短一年半已经有15亿的用户,短短半年多就达到5亿用户,这个在人类历史上是没有过的。

最重要一点倒不是用户,最重要一点是在我们研究模型的时候,我们终于在事后搞清楚了我们人类思维的模式。所以大家要明白,我们研究机器的时候,实际上也在研究自己。机器现在学习方法也许就是我们人类思维的模式,我们就把客观的观察,编码编成向量放在脑子里,学习就是向量和向量的互相作用,编码要保持语义结构。这样无论观察到的是一张图象还是文字,编码一样,就编在同一个向量上,在脑子里就在一个脑区。正是这个原因,我们能实现多模态的人工智能,并且导致了大模型可以覆盖整个的文明。我们从文字开始、做视觉、做聚生,让机器可以主观改变世界,接着我们进入一个新的社会。这个社会中间不仅人是主动的行为体,机器也成为一个主动工具,而不再是被动工具,这就是我们要面临的人工智能下的未来社会,它是人机二元的,我们人类和机器的共同创造,是社会化的,能够实现个性化生产,虚拟化和现实世界混为一体。

人工智能怎么发展?实际上,我们人的智能发展和机器的智能发展,它是走两个反方向。人是怎么来的?孩子出生的时候,因为带着遗传密码,所以有非常好的基础,所以你给孩子看一张图,一个猫、一个狗,他马上知道猫和狗的泛化,但是机器不行。我们人有这个能力,从开始好奇心的培养,第二步培养他的价值观,第三步培养他的系统,不断地学各种各样的知识,物理化学,到最后学社会知识,自我学习。机器完全反过来,开始把互联网所有东西拿过来,用统计方法找到编码,所以一开始就拥有了泛泛的知识,但是它没有价值观。然后它开始微调、垂化,才出现一个一个垂化系统,之后发现它需要有价值观,需要讲对的话,这样才能对齐人类价值。最难的是让机器懂得常识,自己懂得牛顿定律,自己知道苹果不会飞上天,这个是非常难的。我们可以看出来人工智能发展方向。

大家一定要明白,我们今天做的chat-GPT不是为人做的,是未来机器的大脑,所以它是智能体的大脑,我们今天跟人对话是训练它要像人一样,要有人的搜索功能,慢慢要有价值体系,最后还能够创新。如果我们把价值观做对了,让他有了人性了,这就是我们可以生活在一起的一个智能体,所以这是未来发展的一个主要的方向。

展望一下这个时代,这个时代马上要到来,我们的大模型将会基础设施化。现在“百模大战”,未来只剩几个模型,这些模型会成为生活中的基础设施。手机、终端设备上都有它的推理功能,会有很多的新数据让机器学习,最后会在智能体下形成二元社会。

这个二元社会会带来非常大的社会结构和机制的变化,因为我们许多的东西,像法律等都是一元社会为基础设置的。二元社会中我们不知道怎么办,所以这里有许多挑战,这个挑战是我们要面临的,但是我相信,人类是有足够的智慧形成新的社会体系,来真正地组织好这个二元社会。

科学对于未来,对于人类进步的推动是根本性的,主要是因为我们的科学家,他们是真正的以好奇心驱动。所以我最后引用的是薛定谔先生的一句名言,“科学家的任务不是看到没有人看到的东西,而是去想别人还没想过的那些习以为常的事”。比如说什么是生命,想通了!我们就能懂得生命,延长生命,保护生命,制造生命,谢谢大家!

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