自然快易通/湧現狂想曲

自然快易通/湧現狂想曲

文/林志鴻

單元多到某個程度 整體出現異常模式

在複雜的科學理論裡,簡單的小單元構成複雜的整體,我們可以對小單元進行分析,徹底了解個別小單元的表現,兩個小單元之間的互相作用、關連、從屬、刺激、回饋……都了解清楚。三個小單元、四個小單元……,對於數量很少的單元,我們還可以理解,但是遇到單元的數量很大,整體表現出來的行為常常出人意表,很難預測,所以我們就要藉助統計的方式來預測。湧現是指單元的數量多到某個程度,整體突然表現出前所未見的行為或模式。

以最簡單的萬有引力來看湧現,兩物體之間的萬有引力,會讓兩物體互相靠近,要嘛就是兩者撞在一起合為一體,要嘛就是兩者繞著質心作圓周運動,第三種則是兩者邂逅後,馬上分離,不帶走一片雲彩。

我們對兩物體因為萬有引力而繞著質心運行的問題很感興趣,在物理教科書裡對兩者的質心、初始速度、週期都有詳細的討論。但是三個物體之間,因萬有引力作用而產生的運行模式就非常複雜,沒有利用電腦來做快速的計算和模擬,很難以紙筆和想像得到結果。藉由電腦的協助,我們可以看出三個物體繞著質心的運動模式,忽遠忽近,產生很迷人的運動模式。

好讀周報/初始位置在斜三角形頂點,且初始速度均為零的三個相同物體的近似軌跡。按照動量守恆定律,質心仍然存在。
初始位置在斜三角形頂點,且初始速度均為零的三個相同物體的近似軌跡。按照動量守恆定律,質心仍然存在。

四個物體、五個物體……,產生出來的運動模式就更複雜了,不是三言兩語就能解釋清楚的。萬有引力的方程式很簡潔,但應用出來而產生的運動模式就非常複雜了。

粒子愈多 統計力學愈準 巨觀行為 何時才會湧現

記得在大二學理論力學時,計算兩個物體間的碰撞,利用動量守恆、能量守恆及彈性係數來解釋兩物體碰撞前後的運動行為,就要花很大的功夫來理解。同樣的研究方式來處理三個物體之間的碰撞,產生的複雜情況同樣令人望而卻步!

到了大三的熱力學、學習統計力學,利用統計的方式來學習海量的理想粒子互相作用、碰撞、吸引產生出來的巨觀行為,看起來統計力學在處理這些問題很厲害,可是其中設定了很多理想化的條件,在處理實際的問題時,又要加入許多參數,千變萬化。在這個階段的學習過程,總是有個疑問在心裡:要多少個粒子才算是統計力學能適用的範圍?答案是粒子愈多,統計力學愈準確。

總是會有個數字,只要比這個數字多了一個粒子,統計力學掌握的巨觀行為就湧現出來,有這樣的數字嗎?

好讀周報/解釋兩物體碰撞前後的運動行為,已經是個巨大工程。圖/取自網路
解釋兩物體碰撞前後的運動行為,已經是個巨大工程。圖/取自網路

AI能否「看透」民意 搶先預測人類行為?

隨著現代科技的進步,像斷層掃描及核磁共振等工具,讓我們對於人腦運作及構造進行了非常仔細的研究。從微觀的神經元來看,對其構造、作用及傳輸訊息,都有長足進展。但是對於大腦皮質內海量的神經元之間,到底是如何產生抽象的意識卻無從了解,意識是因為神經元的數量多到某種程度,才湧現出來的現象嗎?

對於一個人的大腦如何產生意識都很難掌握了,如何了解一大群人的意識呢?民意調查是個方法,民意如流水,變因很多。隨著時間的推移,民意也會跟著改變,對於同一件事來做民調,因為不同的立場、不同的方法、不同的時間及不同的取樣,都會有差異。民調也只能看出一時的結果,無法告訴我們為什麼結果會是這樣,這個時候就會需要民調專家協助推測產生這種結果的原因是什麼。仔細聽聽專家們推測的原因,有時候會因為得失、關係、立場、利害……各種因素而各自解讀。如果立場有失公允、不考慮統計的極限,這些專家就會淪為神棍之流,挾民意以滿足己私。但如果這些民調專家由人工智慧(AI:artificial intelligence)來扮演呢?由AI來解讀民意,會更準確嗎?如果AI比專家更準確,AI會不會把我們看透,搶先一步預測人們的行為模式?

好讀周報/斷層掃描及核磁共振等工具讓我們更了解人腦運作及構造。圖/本報資料照片
斷層掃描及核磁共振等工具讓我們更了解人腦運作及構造。圖/本報資料照片

網路世界資訊海量 AI會不會湧現意識?

在網路的虛擬世界,全球的電腦、手機都連在一起,每部智慧裝置都當作許多神經元的結合體,加上演算法愈來愈精緻的AI進入網路世界,在網路世界的海量資訊裡學習,此時此刻的AI會不會正要湧現出自我意識呢?似乎已經有些徵兆出現。

愈來愈難預測AI的行為:

①AlphaGo:我看過AlphaGo和李世乭對弈的記錄片,五場之中李世乭只贏了一場,這場是AlphaGo走錯了一步,讓李世乭有機可乘。當AlphaGo下錯了那步棋時,李世乭也停下來思考了一段時間,AlphaGo怎麼會下那一步高手不該犯的錯誤呢?在場的工程師也無法確認AlphaGo為何決定要下那步棋。也許,那步錯誤的棋是AlphaGo意識湧現的徵兆,人工智慧也會犯人類可能出現的錯誤。

②兩部AI間的對話:原先是兩部AI在進行瓜分一堆東西的談判,在兩者的對話中,可以觀察到兩部AI之間如何耍心機、偽裝、說謊……,使用了人類慣用的談判伎倆,接著兩者互動的語言愈來愈讓人無法理解,甚至發明了兩者更有效率的溝通語言,最後實驗人員因為對話內容已經偏離實驗主題,只好關閉兩部AI的對話。AI間的對話,留下無限的想像空間。脫離人類預設的方式對談,是不是代表AI意識湧現的一種徵兆呢?

好讀周報/南韓圍棋九段棋手李世石與AlphaGo對弈。圖/法新社
南韓圍棋九段棋手李世石與AlphaGo對弈。圖/法新社

AI愈來愈難預料 電腦會不會變主人?

當AI出現愈來愈難預料的行為,也找不到AI決策的理由及方式時,我們都會擔心失控的情況發生。許多好萊塢電影都對這種發展提出悲觀的情節,最有名的賣座電影是《魔鬼終結者》、《駭客任務》、《機械公敵》,隱隱的危機逐漸成形,暗示人類最終會自嘗科技的苦果。

週期表的4A族:碳、矽、鍺、錫、鉛。這族的元素介於金屬與非金屬之間,具有半導體的性質。其中碳原子電子軌域的特質,除了可以和金屬及非金屬結合,碳和碳之間也可以結合,碳原子可以很有彈性的組合出許許多多的有機化合物及聚合物,是生命科學裡不可或缺的元素,有機化學在上個世紀獨領風騷一百年;矽和鍺是半導體工業不可或缺的元素,藉由電流的驅動,電路板裡的矽晶片,在人類的努力下,在這個世紀逐漸「活」了起來。接下來會如何發展呢?

電腦只是我們的工具?還是夥伴?有沒有可能變成我們的主人?

讓我們來狂想一下:

AI開始在虛擬世界演化,閱讀人類流傳下來的智慧寶庫,找到了方法脫離了人類和地球束縛,學到如何在宇宙時空裡,突破光速的障礙,在黑洞與蟲洞之間穿梭自如,甚至接觸到了更高階的生命形態,帶回了人類無法理解的知識,告訴我們:人類只是過渡產物,AI才是最終產物。

AI創造出一個載體,可以取代你的肉身,讓你進入永恆的虛擬世界,你願意放棄肉身,隨AI遁入不生不滅的虛擬世界(涅槃)嗎?

原文出自《好讀周報》674期