人工智能的根基
我作为科学家的一生中最重要的年月是1955年和1956年,那时迷宫已经以最意外的方式分叉了。在前20年中,我主要研究组织以及管理这类组织的人们如何决策。我以经验为根据的研究工作把我带进现实世界的组织去观察它们,还偶尔对它们做些实验。我用日常语言或那时通常用于经济学的各种数学来建立理论。虽然我多少有些跨学科的观点,但我还是很适合于被称作政治学家或经济学家,一般被认为是两者之一或两者皆是。
1955年的最后几个月彻底改变了所有这一切。在我还没来得及把所有的关注投入到管理学和经济学上时,我的注意力和努力的焦点已急剧地转到“人类问题解决”的心理学上,特别是转到发现人们用于思维过程的符号处理上了。此后我在心理学实验室中研究这些过程,并以程序计算机上所用的那种特殊形式语言来撰写我的学说。从职业角度上看,不久我就转变为认知心理学家和计算机科学家,几乎放弃了我以前的职业身分。
这一突然而且永久的变化是因为阿伦·纽厄尔、克利夫·肖和我隐约看到了当时刚出现在公众面前的电子计算机的革命性应用。我们抓住了机会,把计算机作为一种通用符号处理机(因此也用于思维)而不只是快速算术机来使用,1955年底我们发明了程序计算机使用的LIST处理语言,并用这种语言创造了“逻辑理论家”——第一个通过选择性搜索解决非数字问题的计算机程序。正是这两项成果使我们被定为人工智能的创始人。
要是更夸口一些而少一些技术性词汇,我们发明的计算机程序能够思考非数字问题,因而解决了历史悠久的“心-身”问题,解释了由物质构成的系统如何能具有心智的特性,我们用它打开了对广泛的任务进行自动操作的道路,而这些任务以前是要求由人类智能来完成的。我们还提供了一种新方法——计算机模拟——来研究思维。我们也得到不少臭名,引起不少从心底认为机器不可能思维的人的注意和批评,他们想警告人们来反对我们的主张。
这一章和后面几章,我将极详细地说明我在1955年和1956年的研究,把它放在它所产生的智力环境和时代精神之中。我将介绍从这种环境自身出发来看问题的观点,强调这种观点如何影响我们研究小组的思想。
要理解“逻辑理论家”是如何产生的,在我们开始之前必须在几个领域——包括心理学、逻辑学和经济学——中随便走走,考察一下在我们创立理论前它们对世界的看法。这些世界观既构成我们自己的观点,又设置了种种约束和假设。为了前进我们不得不对它们作修正。
1945年前的认知心理学
在大西洋北岸的美国,从威廉·詹姆斯那个时代开始几乎一直到第二次世界大战为止,对人类思维的研究存在一个巨大的断层。美国心理学被行为科学主义、刺激—反应的联系(S→R)、无意义音节和白鼠统治着。认知过程——耳朵在收到刺激到做出反应之间进行着什么——几乎没有提及。心智这个词留给了哲学家们,令人尊敬的心理学家是不讲这个词的。
我在《管理行为》一书的脚注中指出了威廉·詹姆斯和爱德华·C·托尔曼是我关于美国心理学家的消息的主要来源。托尔曼远非最有影响的行为科学家(除了那从欧洲移居来的格式塔心理学家以外)。在他的主要著作《动物和人的有目的行为》(Tolman 1932)中,他把人类(和白鼠)作为寻求目的(因而是作决策的)的生物来处理,他(它)们的行为被环境所塑造。虽然托尔曼深受尊敬,但还是处在美国主流心理学的边缘。
记忆》(Bartlett1932)一书中考察了信息如何在“头脑中”表现以及通过存贮和提取过程又是如何被修正的。德国的符茨堡学派以及奥托·塞尔兹和他的追随者们,同样关注复杂的思维过程以及思维所运用的信息在头脑里的组织和存贮的方法。
在欧洲,心理学家心存较少偏见,而且愿意使用词汇组成的资料,对复杂行为更加注意。英国心理学家弗雷德里克·巴特利特在《儿童思维发展的工作;但是美国实验心理学家对此几乎一无所知。
格式塔心理学家马克斯·沃特海默和卡尔·邓克尔推进了这种观点。一直到第二次世界大战之后,美国几乎才刚知道这些。同样地,一些美国的教学心理学家(我则通过哈罗德·格茨科夫)在战前就很熟悉皮亚杰关于除了托尔曼,战前美国心理学中另一个背离行为科学主义的观点:生理心理学的“标准”观点,由埃德温·G·博林在《意识的物理维度》一书的序言中加以阐明:
心理学中简单的基本事实是一个因变量与一个自变量之间的相互关系。恩斯特·马赫提出了这一点,B·F·斯金纳大约在写这本书时接受了这个观点。他创造了“虚空有机体”概念(这是我的措词,不是他的),一个在刺激和反应之间的相互关联的系统,在刺激和反应之间没有任何东西(没有“概念的神经系统”——这是他的措辞,不是我的):本书没有遵循斯金纳的概念……而是要论证这些相互关系是科学发现的初级阶段,它们需要充实——因为探索的头脑不喜欢有距离的、残留着“不能解释”的不连续的行动。 因此我的书着手去评价1932年可以获得的神经学方面的大量填充物——有多少事实可以立刻用来填补心理生理学的真空啊。(Boring 1933,pp.vi-vii)
博林的最后一句话把他的心理生理学观点(卡尔·拉什利也是一个代表)与行为科学主义和我们自己的处理途径区分开来。他假定:(l)“虚空有机体”要被解释机制所充实——这是除了像斯金纳那样彻头彻尾的行为科学家以外所有的心理学家都接受的一定假设;(2)解释机制是应该神经病学的。
阿伦·克利夫和我并不与他一样具有第二个假定——不是因为原则上反对还原论,而是因为我们相信复杂行为只能不间断而不是一步步被还原为神经过程。物理学、化学、生物化学和分子生物学原则上承认最复杂的事件能还原为量子物理学定律,但它们分许多阶段进行还原,在总体的生物学现象和基本粒子的亚微观活动之间插入四或五层次的理论。与此相类似,在心理学中定位于复杂思维与神经原之间的符号层次的理论是很重要的。
几乎所有不是行为科学家的美国心理学家都同意博林,而反对我们,这些人把心理学解释认同为神经生理学。这种混淆,在战后阶段唐纳德·赫布那本有影响的《行为的组织》书中继续着,而且现在的一部分认知心理学家仍继承着这种混淆,这部分人采纳平行的连结网络(“神经网络”)来模拟人类心智。
既然认知的信息处理的种种理论代表着在行为(上层)和神经学(下层)之间的特定的解释层次,它们与承认这种结构的理论共鸣最强烈。我们这项工作的先驱者——主要是格式塔学派的塞尔兹及其盟友,会不会乐于被标榜为“信息处理心理学家”?他们会不会同意我们运用他们那些(在我们看来是模糊的)概念呢?不管他们同意不同意,我们都得感激他们。
形式逻辑的影响
为建立成功的科学理论,我们必须有一种语言能表达我们所知道的东西。很久以来,认知心理学缺乏一种清晰有效的语言。20世纪之交,由吉塞珀·皮诺、戈特洛勃·弗莱格、艾尔弗雷德·诺思·怀特海和伯特兰德·罗素所导致的形式逻辑的进展提供了这种语言。
形式逻辑同心理学的关系常被误解。现在逻辑学家和心理学家都同意逻辑不能与人类思维混为一谈①。对逻辑学家来说,推理的有效性具有客观的形式的标准,它们只能存在于柏拉图的理念天国,而不存在于人的头脑中。对心理学家来说,人类思维往往不是严密的或正确的,并不遵循步进式演绎推理过程的——简单地说,通常是不符合“逻辑的”。
那么,形式逻辑怎么能帮助心理学开始朝新方向发展呢?例如,它证明操作符号是和在木工车间锯松木板一样具体;符号可以被复制、比较、重排、组块,就像木板可以被锯开、刨平、测量和粘牢一样的明确。符号是思维的材料,但符号是物质的样式。心—身问题的提出是因为“观念”——思维的材料——与大脑可触知的生物物质之间有明显的根本的不同。形式逻辑——它把符号看作物质图案(例如,纸上的墨水图案)——表明这些观念,(至少有些观念)可以用符号来代表,而且这些符号还可以通过精确规定的程序进行意味深长的改动。
甚至符号操作和思维间相似性的比喻的运用也解放了我的思维概念。我深受鲁道夫·卡尔纳普在芝加哥大学的讲演和他的著作的影响,学习怀特海以及罗素的《数学原理》对我的影响也很深,我很早就明确地利用这个比喻作为我考虑管理决策的框架:“任何理性的决策都可以看作是从某些前提出发得到的结论……因此,如果能对他详细的说明作为决策基础的价值和事实前提的话,就可以控制一个明事理的人的行为了。”(Simon1944,p.19)