图解智能和意识基本原理的“飞行模型”
图解智能和意识基本原理的“飞行模型”
随着人工智能的快速发展，其对人类社会的影响也越来越大。深入探索并确立智能和意识的基本原理，已成为当前科学领域重要的挑战之一。本文介绍了一种新的理论框架——"飞行模型"，通过构建智能与意识的基础理论体系，为理解智能和意识的本质提供了新的视角。
2024年6月，一篇题为《飞行模型：智能与意识基本原理的新探索》的论文在线发表。该研究基于标准智能体模型，通过对两个极端状态的分析，推导出智能体演化的目标和动力，构建了一个全新的智能与意识基础理论体系。
构建智能与意识原理需要充分回答的5个关键问题
- 产生智能与意识的系统（智能体）是否具有统一的功能结构？
- 系统（智能体）产生智能与意识的最终目标是什么？
- 驱动系统（智能体）产生智能与意识的动力学机制是什么？
- 如何界定智能与意识的关系，并明确其概念边界？
- 如何区分自我意识、他者意识、混合意识与无意识？
构建智能科学领域的一条公理
通过对冯诺依曼架构的扩展，研究团队提出了标准智能体模型。该模型认为任何系统（或智能体）都具备知识输入(I)、输出(O)、存储(S)、创造(C)以及对这四种能力进行控制(Con)的能力。相较于冯·诺依曼架构，此模型主要有两项改进：首先，模型整合了运算与存储能力，创建了动态存储模块，实现了存储与计算的一体化；其次，引入的知识创造模块能够体现生物在适应环境和改造自然过程中的创新与发明能力。
两种极端的智能体状态
当标准智能体模型的五种能力取值全部为0时，产生一种智能体的极端状态，被命名为α点；当五种能力取值全部为无穷大时，产生智能体的另外一种极端状态，被命名为Ω点。α点和Ω点也是智能体演化的边界，是智能体产生智能和意识的最终目的和目标。
驱动智能和意识产生两种智能力
理论上，智能体向这两个极端状态的演化需要动力驱动。基于此，研究团队推导出自然界中应存在两种智能力，分别命名为α引力和Ω引力。其中α引力作用于系统或智能体将导致五种能力不断衰减，并最终收敛到α点；Ω引力作用于系统或智能体，导致五种能力不断增强，并最终演化到Ω点。
智能与意识的"飞行模型"
Peter Norvig和Stuart Russell以及中国著名人工智能领域专家钟义信均提出，飞机设计并非严格模仿鸟类的具体结构，而是基于对空气动力学原理的理解；智能原理的建立也应该遵循这一思路，而非简单地模仿生物智能的具体结构。标准智能体模型及其推论显著增强了智能原理与飞行原理之间的相互联系。在飞行现象的启发下，研究团队将标准智能体模型与两个演化边界（α点和Ω点），以及两种智能力（α引力和Ω引力）相结合，构建了智能体演化的动力学模型——飞行模型（Flight Model, FM）。
基于飞行模型的智能与意识基本理论体系
标准智能体模型作为一条基本公理，推导和构建出整个智能与意识理论体系，包括标准智能体模型、绝对零智能体（α点）、有限智能体、全知全能智能体（Ω点）、α引力、Ω引力、智能、基础智能、高阶智能、自我、他者、意识、自我意识、他者意识、混合意识、无意识以及飞行模型等17个组成部分。它们的逻辑关系如图所示。
智能的基本理论体系
智能的定义
智能是智能体在Ω引力和α引力的作用下，综合运用5种基本能力实现向Ω点或α点演化的能力。这五项能力分别是：知识的输入、输出、存储、创造能力以及对上述四项能力的进行控制的能力。
基础智能与高阶智能
智能体的五种能力具有明显的不同特征，其中知识的输入、输出、存储和创造等四项能力通过协同工作，实现知识在系统内外部的处理与流动，具有更强的属性一致性，这四项能力被分类为智能体的基础智能。控制能力是建立在对其他4种能力的基础之上，用于管理、调度这四种能力的运用。因此，控制能力被定义为智能体的高阶智能。这种划分对于后续提出意识，对通用人工智能的实现将具有基础性意义。
意识的基本理论体系
控制功能与意识的关系
威廉·詹姆斯（William James）、丹尼尔·丹内特（Daniel Dennett）等研究者曾经提出意识与身体控制的观点，无论是飞行还是智能活动中，根据控制主体的不同，可以分为自我控制、他者控制、混合控制和无控制，与自我意识，他者意识，混合意识和无意识一一对应。研究团队通过对日常生活和医学中使用意识的场景进行分析，得出结论：意识的本质核心与控制功能密切相关。由此提出了意识的定义。
意识的定义
意识是指系统（或智能体）在Ω引力和α引力的直接或间接作用下，对知识的输入、输出、存储和创造等基础智能的运用进行控制的能力。意识的作用是帮助系统优化其向Ω点或α点演化的路径。
自我和他者的形成
自我是指智能体a在α引力与Ω引力的作用下，通过基础智能的运用，对自身认知后形成的知识集合。他者是智能体a在α引力与Ω引力的直接或间接作用下，通过基础智能的运用，对另一个智能体b认知后形成的知识集的总称。
四种意识类型
自我和它者与意识结合可以形成四种类型的意识：
- 自我意识是指任何一个系统或智能体（记为a），在α引力和Ω引力的直接作用下，利用其“自我”知识集对自身基础智能的使用进行控制的能力；
- 他者意识是一个智能体a能被智能体b认知，并在智能体b内部形成关于智能体a的他者（知识集），且智能体a的基础智能被智能体b基于他者（知识集）进行控制时，称智能体a具有他者意识；
- 混合意识是指一个智能体同时受自我意识和他者意识的影响，共同实现对其自身智能运用的控制；
- 无意识是对于一个智能体，没有任何智能体（包括它自身）具备对其基础智能的运用进行控制的能力。
实验对象的智能水平和自我意识测试
研究团队基于上述理论框架，对包括三种年龄阶段的人类、GPT4、Gemini、百度文心一言等23个智能系统的智能水平和自我意识进行了检测。实验结果显示，当前以大模型为代表的AI的智能水平已经接近成人水平，这说明近10年来，AI的智能获得了长足进展。但另外一方面，根据本文的测试标准，我们发现目前的AI系统仍不具备自我意识，人工智能产生自我意识依然存在科学理论上的局限性。
对通用人工智能实现时间的判断
从本文研究的理论框架分析，AGI首先等同于与标准智能体模型中的基础智能，即智能体能够实现知识的输入、输出、存储和创造等四种能力的协同工作，以解决各种复杂问题。从这个角度，目前大模型已经可以实现没有自我意识的"AGI"。另一种观点认为AGI应包括"自我意识"，能够自主设定目标，解决无限问题。根据本文研究观点，这种AGI本质上是直接受Ω引力和α引力驱动的人工智能系统所展现的智能。这时AGI何时实现就转化为AI是否能够产生自我意识的问题，从上述研究看，实现具有"自我意识"的AGI存在科学上的局限性和不确定性。
总结
探寻智能与意识的本质是当前科学界面临的重大挑战之一。本研究是众多探索中的一次尝试，其研究基础、研究方法和研究结论需要得到更多意见和讨论。总体而言，研究最为关键的是作为公理提出的"标准智能体模型"。这是整篇论文的基石，能否成立，也需要更多检验。但我们认为在智能科学领域建立合适的公理系统应该是解决智能和意识基本原理的关键。
从本文的实验结果看，大模型等人工智能系统的基础智能水平可以接近或超过人类，但由于控制权仍掌握在人类手中，且对Ω引力和α引力的研究尚处于初级阶段，目前人工智能系统仍无迹象显示具备自我意识，在科学原理上存在目前无法克服的局限性。
本文原文链接：
《Flight Model: New Explorations into the Fundamental Principles of Intelligence and Consciousness》：http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.24518.28484