在他又一次休息前,他总是打开笔记本,仔细记录他一天劳作的结果,精心记下他所观察到的可能有助于他将来探索的新线索,并检查那些否定他已形成的假说的经验。最后他制作了一张记录每天成绩的记分卡,给他特别喜欢的食品打10分或15分(如果他最近没有吃到它们就奖励5
239
分),如果饥饿使他在特别不对胃口的餐桌前停下来就愤怒
地记上一个大的“负”分。他用这些对每天的得分和上个星
期、上个月的得分进行比较。
后来的两三个月,雨果因受挫和发怒几乎变得疯狂。
他每天的分数实际在下降。高分所对应的美味饮食种类似
乎越来越少,而负分开始出现得越来越频繁。他自己确立
的目标使他每天要走20-30英里。虽然他走到最后觉得
精疲力竭,但睡觉也很少使他恢复。因为恶梦中吃不到宴
席的景象打扰了他,他常梦到正要拿起刀叉享用美味佳肴
时,它们就在他眼前消失了。他体重开始下降,因为他现在
吝惜那注意他的外表所需的时间,他因不剃胡子不理发而
更加憔悴。
一天他在途中特别不顺,身体几乎要崩溃,跌跌撞撞地
走到一间屋里,在安乐椅上迷迷糊糊睡着了。这次他莫名
其妙地为没有因梦到食物而烦恼,但他在梦中清晰地看到
以前的情景——大约两年前——那时他醒着坐在一张相似
的椅子上,也许他所在的那个房间里的有许多锐角的壁画
与以前所在的房间里的图案有些相似,这使他回想起以前。
不管怎样,他的回想极其鲜明生动。他甚至在这个梦里又
体验了温暖的舒适感,以及很早以前出现在他思想中的愉
快游戏。梦中后来没有发生什么,但这使他充满了好几个
月没有体验到的幸福感,观察者将会注意到他前额的皱纹,
一半藏在散乱的头发里,在他打瞌睡时平展了,他肢体的神
经痉挛在完全放松时也消失了。他睡了9或10个小时。
雨果醒来时,梦在他心中仍很清晰。实际上有相当一会他没有想起目前的担忧。他仍坐在椅子上赞美面对墙上的图案——刺目的深桔黄和黄褐色线条,它们的进程受到240紫色锐角的阻止。然后,他那笔记本的白纸引起了他的注意,这笔记本是在他睡着时从他手中滑落虱脚下的。他内心深处痛苦的冲击就像来自墙上桔黄色和紫色图形的闷棍。随着痛苦而来的那种同样深沉的悲哀爆发出在大厅里回荡的哭泣声。
以后的几天,他无心于曾经从事的狂热追寻。他的生活又回到先前的模式。他休息并闲逛,碰到什么吃什么,事实上他几乎不知道在吃什么。在做过那个梦后,他所感受的痛苦和悲哀扩散为一种难以确切表达的忧伤——那是一种持久的忧伤,但又不是他曾经历的那种恐怖的无情提示者。
然而,不久他感到复活的欲望在刺激他,他又小心翼翼地挑选。他受不了再打开笔记本(虽然他没有放弃它),但有时发现自己在用精美早饭时想着最好以后有一天再吃到这种佳肴。例如,有一天早上他想起好久没吃到的法国浓味软干酪。他在记忆中寻找能帮他找到的种种线索,而且那天还路过两张桌子,因为他看到桌上没有奶酪。虽然他最后也没找到,但他只是稍有点失望,而且没持续很久。
他越来越发现在接连几天成功之后他的欲望会增高,并促使他进行更周密的计划和更精力充沛的活动。但当他不能实现计划时,失败会使他的野心收敛一些。他对较适中的目标感到满足。如果法式浓味软干酪很难得到,至少熟橄榄也算相当丰盛,能让他感到有些满足。
他的新生活与童年时代的生活唯一的区别是:那时他从不缺少时间,他的闲暇从没有被没完成任务的想法打断过。他每时每刻所想干的事决不成问题。周期性地感到饥饿和疲劳以及看到遥远的餐厅乃是他有目的活动的唯一
241向导:
观在他感到选择的重负——为现在和未来选择。他心中主要想的是享受悠闲——玩味他的思想或审视壁画——另一小部分则装着他那半压抑的记忆,想着实现抱负、制定计划、并要匀出一些休闲时间用于工作。说他不幸将是不公平的,说他感到满足也不准确,因为他的抱负的起落总是与可得到的和可能的水平保持同步。尤其是,他意识到他再也不会无忧无虑了。
这些思想是他有一天下午当他听任自己悠闲时一闪而过的。他现在偶尔又有时间读读书,翻着圣经,一半在看,一半在做梦。他翻过圣经中的一页,其中一句话引起他注意:“……当那个女人看到树上有好吃的食物,而且它看上去令人很愉快……”
这时,看到或尝到的苹果的回忆再也不妨碍他思想的抽象了。那句话的意义完全清楚了——不会比他在圣经中欣赏的其他故事更晦涩了。他现在知道,这意义,不在于苹果而在于他。
虽然,我们无法知道那意义肯定是什么,显然雨果也如此。我们只能猜测,与他的旅行的尝试产生同感,用我们自己的经验来解释它们。我自己猜测雨果发现的一种意义与我在通过自己生活迷宫的路途中得到的差别不大。如果不是如此,我的经验将会证明我的理论是错误的,“苹果的故事”正是从这个模型引出的。24212.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…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ⅡST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一244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。
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《记忆》(
Bartlett
1932)
-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。
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。
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:
245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…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
246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①
当代人工智能研究者的一个有影响的流派,包括尼尔斯,尼尔逊、约翰,麦
卡锡等人,相信形式逻辑为人工智能程序提供了合适的语言,问题解决是
一种证明定理过程。他们在两方面都大错特错了,但除下面几节中有些评
论外,这里不是与他们争论的地方。247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)
在心理学中利用这一新观念,要求扩大符号操作以包含比演绎逻辑多得多的东西。符号可用于日常思维、隐喻思维、甚至“非逻辑”思维。这一至关重要的通则大约在第二次世界大战时开始出现,虽然它为了完美而以现代计算机的面目问世。
与逻辑学的发展相似,经济学与统计决策理论紧密地联合在一起,创立了新的“经济人的”决策形式理论。虽然经济人显然太理智而不适合于人类,这个概念引起经济学注意去明确地关心行动的推理。但经济学家只关心逻辑的演绎和正确的推理,这多少耽搁了人们对经济学和心理学的共同兴趣的认识。
249
逻辑学家在努力去严格而客观地掌握符号——作为对象——时逐渐明确了他们的操作,1936年英国逻辑学家阿兰。图灵把现在所知的处理机称为图灵机时,他通过演示机器如何操作符号而完成了向形式化迈进的第…步。我后来才知道图灵的工作,但我从克劳德,香农的硕士论文(Shannon
1938)中发现了相同的观念,香农的论文表明如何用开关电路去完成布尔代数的逻辑推理。
这时人们终于越来越相信数学像它可以用于物理学一样也可以用于生物学、心理学和社会学。阿尔弗雷德,洛特卡的《物理生物学原理》(l_otka
1924)体现这种观点,预示了控制论的一些核心概念。我以前的教师尼古拉?拉什夫斯基是这一领域的另一位先驱。虽然战前心理学领域中很少运用数学,但有一些心理学家(包括克拉克.L.赫尔)已开始对其潜力产生强烈的兴趣。战后机器智能研究的开始
第二次世界大战结束时卜上面谈到的这一发展在“控制论”的旗号下受到公众的注意。控制论这个术语是诺伯特,维纳用来包容像信息论、反馈系统(伺服机构理论、控制理论)和电子计算机(
Wiener
1948)这样…些要素的。在其他国家,尤其是“铁幕”后的国家,控制论这一术语用得更广,它还包括博弈论、数学经济学、统计决策理论、管理科学和运筹学。维纳在《控制论》第一章里描述了这些发展的历史。计算机作为一种使用符号的机器在控制论早期发展中起的作用较小;控制论的主要基础是反馈和信息论,而计算机只是最大的“机械装置”。
第二次世界大战确实没有推动控制论的发展,事实上它好
250像有点耽搁了它的发展。早期控制论发展与形式逻辑的联系,正如我提到的那样,在香农的硕士论文以及在沃尔特?皮茨和沃伦,麦克洛克一篇非常类似的论文(1943年)中就已经很明显了。后一论文提出了神经网络的布尔分析。另外还有一篇是阿图罗,罗森布鲁斯、诺伯特,维纳和朱利安,比奇洛1943年写的文章,它提供了有关行为、目的和目的论的控制论说明。在这些发展中,大多数杰出人物早期都潜心钻研现代符号逻辑。维纳是罗素在剑桥的学生;冯?诺伊曼20年代到30年代的许多工作都是逻辑学方面的;香农、皮茨和麦克洛克对逻辑的运用已在前面提到过。
太超前于时代精神的研究工作容易被忽视,而符合当时时代精神的研究工作会立刻被承认。冯,诺伊曼20年代对博弈论的贡献在1945年前很少有人知道;同样,只有少数生物学家读过洛特卡的文章;只有少数逻辑学家了解逻辑学的迅速进展和库尔特,哥德尔、阿兰,图灵、阿朗索,丘奇和埃米耳?波斯特深奥的发现。所有这些在战后的几年里都发生了变化。
我听卡尔纳普、拉什夫斯基和舒尔茨的讲演的经历记录了这些观念的激烈变化。我通过这些教师,而不是直接从丘奇或图灵那里获悉洛特卡、哥德尔以及统计决策论的最新发展。我发现有少数教师和同学也对时代精神有这种朦胧的认识。我的学位论文反映了1940-1942年讲求理智的时代风气。
那时的“无形学院”和现在一样有效地运行。关于新贡献的消息通过分散的期刊和书籍迅速传播。这些文章大多数在发表前或发表后不久就引起我的注意。同样地,我学位论文中的决策方法也很快为经济学和运筹学领域所知。
生物学和行为科学并没长久远离控制论。控制论的反馈思想不久就被利用,尤其被生理学有关方面所利用。在英国,人们
251对反馈思想最感兴趣(Ashby
1952;Walter
1953)。几乎刚提议把计算机比喻为人脑,马上就有人警告不要太在字面上去分析大脑的神经组织和计算机的线路(Von
Neumann
1958)之间的类比。图灵是最早在不同层次(符号处理的抽象层次)上认识到这个更有效果的类比的人。
反馈概念对心理学有相当大的、但相对来说非特定的影响,但香农—韦弗的信息论对心理学的影响则是清楚明确的(
MiLlerand
Frick
1949),W.E.希克提议并检验了反应时间和反应中所包含的信息量之间的关系,而其他人则试图测量人的感觉神经和运动神经通路的信息容量。信息论对心理学的适用性,其局限性逐渐清楚了,而到60年代初信息论已经仅仅成为变量分析的专门工具。
战争刚结束的那几年,欧洲关于思维过程的研究工作刚开始通过翻译和科学家的移民传到美国。邓克尔的《论问题解决》和沃特海默的《创造性思维》的译文1945年问世;G.汉弗莱在《思维》(1951年)一书中首次用英语对奥托。塞尔茨的研究和理论进行广泛的讨论。卡托那的《组织化与记忆》以及梅尔的许多关于“问题解决”的论文虽然1940年就出现了,但战争结束以前几乎没人注意。
信息论、统计决策理论和博弈论激起人们对概念形成重新发生兴趣,并提出一些新的研究方法和理论观念。卡尔?豪夫兰的《概念学习的一种通讯分析》发表于1952年。而在关键的1956年,乔治,米勒的《神奇的数字7》提出了短时记忆容量有限的理论,布鲁纳、古德诺和奥斯汀的《思维研究》一书导致了将有关博弈论的策略思想用于概念形成的研究。
第二次世界大战中对人的技能和行为的研究(“人的因素”研究)大大增加。因为这些工作多数与复杂的人—机系统中的
252人类成员——飞行员、炮手、雷达工作人员——有关系,研究者可以观察人类信息处理与伺服机构及计算机的行为之间的类比。唐纳德,布罗德本特的《人类注意和直接记忆的机器模型》(
Broadbent
1954)表明在这条探索路线上主要强调的是,对人的因素和概念形成的研究也为心理学和新出现的计算机科学领域之间架起了桥梁,同时还提供了一条重要道路,沿着这条道路计算机科学领域中的一些思想开始在心理学中合法化。
齐利格,哈里斯的《结构语言学方法》(
Harris
1951)对语言中形式化的长期关注是一个新的推动。诺曼,乔姆斯基的工作刚开始,它在很大程度上使语言学的首要任务从对结构的研究转到对过程的关注上(即生成语法)(Chomsky
1955)。我不知道在多大程度上语言学的这些发展起源于我所说的时代精神。与逻辑的某些关联是清楚的(例如,Chomsky
1956),但语言的机器翻译的早期努力却脱离了语言学的主流(见洛克和布思1955年写的历史)。数字计算机的出现
战后初期数字计算机迅速发展。逻辑学家懂得它们是通用机(图灵机),而其他人却把它们基本上看作是用数字而不是用一般符号进行工作的算术机器。
用机械装置(机器人,而不是计算机)来说明心理学理论并实施运作已有悠久的历史,在时间上早于计算机。博林(1946年)在他的论文《心智和机械装置》中对这一历史作了综述。控制论的发展对制造机器人是一个新刺激(
Walter
1953;
Ashby1952),我1952年初在兰德公司时与此有些接触。
但这些努力与计算机模拟并不相关,后者并不趋向于制造活动的机器动物,而是趋向于编写游戏程序和其他符号活动。1952年编制了第一个跳棋程序(斯特雷奇),鲍登的文章(
Bowden1953)描述了其他游戏程序。图灵(Turing
1950)在非常著名的讨论《计算的机器和智能》中已经以极尖端的形式提出了模拟问题;他还提出一种图灵测试,以证明计算机回答问题的功能和人类回答问题的功能是不可区分的:这样就为人工智能的诞生创造了条件。13.攀登:获得人工智能我生活的全新转折发生在1955年,是我在兰德公司系统研究实验室工作以及在那里接触计算机之后意想不到的结果。我在前几章已写了,我使用现代计算机的前身穿孔卡片的经历,开始是1938年在芝加哥,为了制作《市政年鉴》的统计表,后来是1941年在洛杉矶的IBM服务部。第二次世界大战时我隐约听到传闻说在马里兰州阿伯丁试验基地为计算弹道正在建造更有效的计算机。战后不久,这些传闻变得更确凿,到1945年我第一次遇到约翰,冯,诺伊曼,知道了现代数字计算机时,我一点都不奇怪了。
我在1949或1950年读了埃德蒙,伯克利的《巨型大脑》(1949年)一书后,我的了解和知识迅速增长,这本书对新机器作了极好的说明。伯克莱那时还正在销售一种自己动手装配的小型计算机(“杰尼亚克”),它们只是用电池和电线做成的,能通过重新接通线路而完成“程序”编制任务。我买了一个,从中获得一些关于计算机工作方式的感性认识。
1950年我向工商企业经理们作过一次关于计算机未来在工商企业中应用的乐观讲话,提到线性规划和博弈论是尖端应用的关键。这次讲话的摘要后来发表在《高级管理》期刊上。它表达了这样的思想:在描述这些发展时,我不希望在经理的头脑里对未来可能被淘汰一事感到过分焦虑:
目前十多个地方的科学家正在致力于这一发展。今天的工商企业经理和管理工程师要成为大人物,如果不说要几代人也要许多年。但是我想,把这些研究——与前面提到的社会心理学研究一起——看作是预示我们要及时地掌握管理理论(一种预言现实而不是与实践相反的理论)是不会错的。当这一时刻来到时,管理者将是掌握并应用这种理论的人。
(Simon
1950,p.4)
计算机在我的注意范围之内,但只是些被用作摆弄数字的机器,尽管有“巨型大脑”比喻。1950年的这个谈话中没有什么地方暗示,计算机最重要的应用可能在于用符号而不是数字来模仿智能。而获得这一见解是关键的一步,是出现真正的人工智能所必须的。阿伦?纽厄尔和我在50年代初都认识到这一点,但我们走的道路有所不同。阿伦,纽厄尔
我必须谈谈我大胆探索过程中最亲密的伙伴,他至今仍是我亲密的合作者和朋友。虽然本书穿插地描写了我的各种合作者,但我只能简要地对阿伦做些介绍。我们两人的道路在相当长时期内错综复杂地交织在一起,所以我得另写一本书才能很好地讲述我们的合作和友谊。但我要稍微谈谈我们首次见面时的年轻阿伦,纽厄尔。
我第一次见到阿伦是1952年在兰德公司。那时他25岁,完全有资格在任何大学被授予终身教师职位——富于想象力,技能全面,这是成为科学家所必需的。我猜想他一出生就随时可以获得终身教师职位。雅典娜从宙斯的山顶向他敞开怀抱。他有非凡的能量,完全献身于科学,他对重要的(和困难的)问题有正确无误的直觉。如果这些评论说他不仅聪明而且活跃,那并没有说错。
他作为认知心理学家受的最早、或许是最重要的教育是本科时在斯坦福大学读物理学专业。他听了几门著名数学家乔治,波利亚开的课。后者在一本被广泛使用的书《如何解决它》(
Polya
1945)中记载了许多他关于问题解决的思想。波利亚向阿伦介绍了“启发式”一词以及这个词的含意。在普林斯顿大学数学系纯净的气氛下当了一年研究生使阿伦相信,自己的兴趣在应用数学而不是纯数学,而且他想在不久的将来投身于实际研究而不是研究生学习。于是他接受了兰德公司的一个职位,我就是在那里认识他的。
如果说想象力和技能造就科学家的话,我们还必须加上金钱。在我和阿伦一起做博士后工作时,我知道了许多事,这比如何在研究提案中定小数点还重要一些。我第一次教训来自系统研究实验室的一个厖大科研项目,可以说是物理学和空间科学以外从未有过的大项目。阿伦和他的三个同事认为,空军建立一个完整的模拟防空站并以一个空军小队为它配备人员工作几年是当然合理的,他们在征募人员和官员。这实际上是合理的,但我要不是亲眼看到这些我自己是想不到的。
往大处着想是阿伦整个研究生涯的特色,不是为了大而去求大,是任务需要求大。阿伦通过以前与物理学家的合作得知
257研究基金如何提供,我们这些行为科学家仍需要和他一起学这一课。(在卡内基—梅隆大学为认知科学和人工智能研究以及近来为校园的计算机网申请经费时,他已教过我们这一课。)
自我们最早合作起,阿伦始终工作得很“凶”。我并不是说他比我更像工作狂,也许不分胜负——而是说他在不合适的时候工作。从一开始,他就喜欢从傍晚8点几乎一直干到黎明。而我愿意每天早上10点开始工作,晚上10点准备睡觉,经常晚上熬夜是不行的。
也许他最大的快乐就是有“紧急事件”要求他整晚或连续两晚上不睡以赶上最后期限(至少从他的行为来判断是这样)。我还记得我们1954年访问马奇空军基地时他的高兴劲,那时空军训练每天24小时,持续了整整一个周末。
这样的记忆有些是琐碎的,但我一开始和阿伦一起工作时,他的工作特点就是兴致勃勃、痛痛快快而且非常卖力。60年代中期以后,我们…直没有在共同的研究项目上密切合作过,1972年我们的书《人类问题解决》问世后再也没有合作过。尽管我们后来在工作上分道扬镳,但每当我们在一起,我们仍然有显著的共同信念、态度和价值观,这标志着我们的联系从1952年2月见面的最初10分钟起就开始了。
为了描写在那些年,特别是从1955年到60年代初,我们几乎天天见面时的作风,我要简单引用大约是1974年我与帕梅拉,麦克多克的一次谈话,那时她正在写《思维机器》一书。它主要是谈话录的形式。阿伦也许比我说得多,现在的情况如此,我想过去也常常如此。但在这些谈话中我们有一条明确的规则:人们可以无意义地含糊地谈论,但是你想作批评的话就必须准确而明智地谈论。我们可以提出半成熟或四分之一成熟或根本不成熟的想法,只是谈论或倾听,然后反复提炼它们。
258
除了谈论工作外,阿伦和我常常有共同的个人关心的事和问题。在利,巴赫离开匹兹堡以后,多萝西娅和我希望让纽厄尔当我们孩子的监护人,这是我们对他感到亲近和信任的标志。但我们主要谈论研究,只有在餐桌上或者与阿伦的妻子诺埃尔及多萝西娅在一起时才谈别的。
在工作之外我们都各自追求自己的业余爱好和娱乐。我自己猜想,当我们在一起时,总忍不住要重新继续谈论那些问题,它们是我们的生活中心——我们的科学。不论是在一起爬山,还是在阿伦的工作室或我的起居室里谈话,我们谈话的内容总没有多大变化。研究开始进行
在兰德公司系统研究实验室,阿伦和J.C,肖发明的方法对我有强烈的吸引力。肖是一位有杰出才能而且非常富有经验的系统程序设计师。他和阿伦一起发明了用一种卡片编程序的计算器来制作防空模拟的雷达地图仿制品。在这种应用中,计算机产生的不是数字而是地点,二维地图上的点。计算机,因而就成为一般的符号系统,能处理任何一种符号——数字的或非数字的。
我和阿伦渐渐醒悟到了这一点,也渐渐认识到计算机可以为我们提供我们正在寻求的形式——用计算机来模拟各种信息处理过程,并用计算机语言对这些过程进行形式化描述。
1954年夏天,我自学为IBM的第一种存储程序701计算机编制程序,我一直想着计算机。阿伦和我一起开车去马奇空军基地参加前面提到过的空军训练,我们长时间地讨论用计算机模拟人类思维的可能性。
1952年在兰德公司的暑期讨论班中,我那早期关于象棋程序设计的想法只产生了一种口头描述的程序。现在阿伦开始认真努力为数字计算机编程序,让它学习下棋。他的工作使他发表了一篇关于这个论题的论文,但没有立刻运行这一程序。奥利弗?塞尔弗里奇(Selfridge
1955)和杰里?丹尼(Dinneen1955)模仿了他的工作,他们俩的研究成果表明计算机是如何可以真正成为非数字处理器的。塞尔弗里奇和丹尼为识别图编制了一个(原始的)程序。塞尔弗里奇在兰德公司的一次讨论会上介绍了这项工作,从而促使阿伦开始他的象棋研究计划。阿伦与我多次讨论这项计划,但我的作用完全是顾问性的。
在首次发表的描述象棋程序的计划中阿伦说:“这是更多地了解各种计算机、机械装置以及处理极度复杂问题的必要程序的手段。”(
Newell
1955,p,101)这一研究因此被认为是人工智能(虽然并没用这一名称),但要考察的任务却最具心理学兴趣且已被荷兰的艾德里安?德格劳特广泛研究过(
Groot
1946)。
最初的途径也确立了我们所有后来的工作所遵循的先例:人工智能借用了心理学,心理学又借用了人工智能的成果。于是阿伦对象棋学习的方案的纲领性描述.如同我1952年的提纲(见第10章),在评价走棋子时运用了“渴望值”和“满意解决”的概念,并讨论了对于把巨大搜索空间减小到可以处理的大小来说“经验法则”(后来称为“启发式”)的必要性。这种搜索空间包含了描写棋子走动和回击的所有可能性的树形图上的所有分支。通过启发式和虽不满意但仍可以接受的走法,可以非常有选择性地探究搜索空间,避免作不可能的无遗漏搜索。研究中我们经常遵循这条路线,并密切注意着它对心理学的潜在应用,
阿伦不久参加了克利夫?肖小组。他们曾对雷达地图问题一起研究过。那时约翰?冯,诺伊曼已为兰德公司设计了一种功
260能强大的计算机(不顾他的反对,这台计算机名叫JOHNNIAC),克利夫在构建该机的程序系统中起了主要作用。我们判断JOHNNIAC够大够快,足以满足象棋程序的需要,它用一个可用容量为10
000词的磁鼓来补充有4
096词的高速存储器。它是当时最大最快的计算机了。
阿伦没有获博士学位就来到兰德公司。他想迟早获得这张会员证,但并不想因此打断他那激动人心的研究。我没费多大事就使我工业管理研究生院的同事相信,商学院对这样一篇有关我们现在称为人工智能的论文授与博士学位是完全适当的。(在卡内基,计算机科学成为一门单独学科之前,得这种学位的总共大约有十多人。)
在考虑了这种和其他选择之后,阿伦决定把他的活动基地和他的象棋研究搬到卡内基理工学院。兰德公司同意继续给他发工资,让他当公司在匹兹堡的前哨。阿伦与诺埃尔以及他们的儿子保罗于1955年春搬到匹兹堡,象棋计划的研究工作开始了。①我想尽可能多地花时间与阿伦一起对象棋问题进行研究,并对他说明我打算继续研究人类解题及“雨果式”迷宫模型(见第11章“苹果”)的理论。
我们同意每个周六见面,在广泛的话题中“漫游”——尤其谈得多的是“问题解决”和阿伦正在设计的“下棋语言”。他往往会从语言和计算机这一头出发提供想法,而我则从人类解题和我们在启发式方面所了解的东西出发。这是一种角色专门化,是由各人的条件所决定的,我们俩适度地坚持了好多年。在这种讨论中,我们从象棋以外的领域考虑了一些有关例证的问题,①
1955年秋天的这段记述是根据我于这些事发生后不久的1957年7月9日
写的备忘录,而不是根据我对很久以前的事的记忆。261包括欧几里德几何、卡托那型火柴问题以及符号逻辑(《数学原理》在我的书架上)。
既然我们打算设计的程序要在圣莫尼卡的JOHNNIAC上运行,克利夫和阿伦通过电传打字机(那是一种早期的半自动计算机网络,它使电话费上升到每月500美元)。这笔金额并没有难倒阿伦或兰德公司,但对我来说是巨大的)通讯。
1955年10月的第三个周末,阿伦和我出席了纽约管理科学学院的会议。我提前一天到,因为要与福特基金会的伯纳德,贝雷尔森在上午会晤。那个美丽的下午阳光灿烂,我决定在莫塞特高地沿哈得逊河散步。我想那天下午晚些时候我在哥伦比亚大学,也许与保罗,拉扎斯费尔德或鲍伯,默顿有个约会。
我一面散步,一面思索人们是怎样解几何题的。我脑子里想的那个例子与圆或半圆中的内接角有关(我认为有几种情况,它们取决于一条边是在其他角的内部还是外部)。忽然我非常清楚地确信我们能为机器编制程序来解这种问题。我在一张纸上匆匆写下几行字,拼命地思索了几分钟,这一信念仍非常强烈。我认为这种信念来自一个事实,即我知道我在运用启发式,而且知道它是如何缩小搜索空间的(:)
那天傍晚阿伦和我在梅里尔,弗勒德的旅馆房间里见面,梅里尔是最早邀请我去兰德公司的运筹学专家。讨论后,我们同意在圣诞节前——还有两个月的时间——尝试为机器编制几何学程序。我们都强烈地感到我们有极好的成功机会。我清楚地记得那个房间以及我们每个人坐在哪里。
同时,我们相当关注这项计划所要求的程序语言。根据他们以前的经验,克利夫和阿伦知道用计算机的机器语言直接编写我们的程序将很困难。在人工智能程序中,你不能预测系统需要建立并存储什么样的数据结构,或这些结构在运算过程中
262将如何相互作用或修正。它们要求有极灵活的适应性,而且存储器中所存储的信息必须以适当的方式附以索引,以备需要时索取。
当然这也是人类记忆的要求。我们不能假设上帝为我们在记忆中分配了特定的地点去存储拉丁语动词,而在另一处存储代数。存储一定是动态的、可以重新分配的。如果人类记忆是人工智能的向导的话,那么这种记忆应该是联想型的:每个符号应能导致与它相联系的其他符号,而这些联系能通过学习而获得。
而且,似乎有两种联想:简单的和定向性的。呈现简单的刺激狗,大多数(说英语的)被试对象会反应猫;但是呈现上一层次,狗,他们就反应动物;呈现下一层次,狗,他们反应为牧羊犬或德国种猎狗。人工智能的语言必将既能处理简单的联想,也能处理定向性的联想。在我们创造的语言中,定向性的联想被称为描述。
我们需要一种高级语言,它适合于程序设计人员,能自动地在计算机中做大部分“管家”工作,而且计算机自己能自动地把它翻译成机器语言,而存储结构又必须是完全可修改的。虽然我们三人都参加了它的设计,但阿伦和克利夫主要负责编造这种“信息处理语言”或“表处理”语言。这一任务在1955年到1956年春天是重大的首要任务。我的作用主要是对他们提出的语言设计同类似的人类功能作比较。例如我们大量讨论了如何处理“描述”——特别是如何避免限制它们的通用性。我们都同意需要适应性而避免量纲化。
1956年4月2日阿伦写的一份备忘录标志着一次重大突破——把“表结构”形式的联想记忆用于作无量纲的搜索。这一想法具有来自机械技术和人类联想网观念的双重来源,它同时扩展了描述性的表和表的网络。阿伦和克利夫不久后就实现了这一想法。构想逻辑理论家