机器会思考吗? 计算机科学之父英国阿兰图灵: 计算机器与智能-2

3. 模仿游戏中的机器

只有在我们明确了“机器”这个词的含义之后，第一节中提出的问题才能被明确解答。

当然，我们期望任何一种技术都可用于我们的机器。同时，我们也愿意接受这种可能性：

一位或一组工程师采用主要是实验的方法，制造出一个可运行的机器，但却不能很好地描述其工作方式。

最后，我们希望自然方式出生的人不被归类为机器。

让定义同时满足这三个条件是具有挑战性的。

例如，你可能要求这些工程师是同一性别[3]。但实际上，这也无法令人满意，因为即使通过个体的一个皮肤细胞也许可以产生一个完整的生命体——这将是生物科技具有划时代意义的突破——但我们不会将其视为“构建思维机器”的情形。

这迫使我们放弃“允许任何一种技术”这一要求。

我们更倾向于此，因为当前“思维机器”的研究主要集中在一种通常被称为“电子计算机”或“数字计算机”的特殊机器上，因此，我们只允许“数字计算机”参与我们的游戏。

这种限制乍看过于严格，但我将尝试说明实际情况并非如此。为此，须简要说明这些计算机的本质和特性。

有人可能会说：将机器与数字计算机等同起来，就像我们对“思考”的标准一样，可能是不具说服力的，因为这可能会证明数字计算机无法在模仿游戏中表现出色（这与我的信念相反）。

目前已经有许多数字计算机在运行，人们可能会问：

“为什么不直接进行实验呢？这样很容易满足游戏的要求。让许多提问者同时参与游戏，然后统计出判断正确的概率”。

对这个问题的简要回答是：

我们并不是在问是否所有的数字计算机都能在游戏中表现出色，也不是在问是否有现有的计算机能够通过实验，而是在问：

是否存在可以想象到的计算机能够通过游戏。

这只是一个简要回答，我们稍后将从不同的角度来考察这个问题。

4. 数字计算机

数字计算机可被理解为能够执行任何人类计算员能够完成的操作。

一个人类计算员应该严格遵守规则，不得偏离。

我们可以假设这些规则写在一本书上，每次被分配新的任务时，这本书中指令的执行顺序将被更改。他有无限的纸进行计算，也可以用“台式机器”进行乘法和加法运算，但这并不重要。

若使用上述解释定义数字计算机，我们将面临循环论证的危险。

为此，我们通过概述我们预期数字计算机能达到的效果来避免这种情况。

一个数字计算机通常由以下三个部分组成：

存储器 （Store）

执行器 （Executive unit）

控制器（Control）

存储器用来存储信息，对应于计算员的纸，计算员既可以在纸上计算，或是使用这些纸打印计算规则书。在计算员进行心算的情况下，一部分存储器将对应于他的记忆。

执行器是一次计算中各种单步操作进行的地方，这些操作随着机器而变化。比如一个较长的操作可能是“3540675445 乘以 7076345687”，但是一些机器可能只执行“写下 0”一类的简单操作。

上面曾经提到计算员的“规则书”由机器中的一部分存储器代替，不妨把它们称为“指令表”(Table of instructions)。控制器的功能就是保证指令按照正确的顺序执行，而其结构就是要确保这一点。

存储器中的信息通常被分解成大小适中的数据块，例如在一个机器中，一个数据块由十个十进制数组成，数据以某种方式被分配到存储单元中。一个典型的指令可以是：

“把存放在 6809 的数加上存放在 4302 的数，并把结果存入后面的存储单元。”

显然，此指令不会用英语表达，而是更有可能编码成“6809,4302,17”这样的形式，这里，17 表示对这两个数进行什么操作，在此就是“加法操作”。请注意，指令共占用了 10 个数字，因此正好是一个数据块，非常方便。控制器保证指令按照它们在指令表中的存储顺序被执行，但偶尔会碰到这样的指令：

“现在执行存储在 5606 的指令，并从那里继续执行。”

或者

“如果 4505 位置是 0，那么执行存储在 6707 的指令，否则继续”。

后面这种指令非常重要，因为它能让一段操作序列重复执行、直到某种条件被满足，但这样做时，不是通过每次重复时执行新的指令，而是一遍又一遍执行相同的指令。

可以类比为生活中的情景：

如果妈妈想让汤姆每天上学时都到鞋匠那里看看她的鞋是不是修好了，妈妈可以每天都告诉他一遍；

另一种方式是，在一个汤姆每天上学都能看到的地方贴个便条，告诉他到鞋匠那里去看一下，当汤姆拿回鞋时，就撕掉那个便条。

读者必须接受数字计算机可以，而且事实上就是按照我们所提出的原则建造的，几乎完全能够模仿一个人类计算员的行为。

当然，上面描述的人类计算员所使用的规则书仅仅是为了方便叙述虚构的，实际中计算员记得住他要做什么。

如果一个人想让机器模仿计算员执行复杂的操作，他必须告诉计算机如何做，并把结果翻译成某种形式的指令表。

这种构造指令表的行为通常被称为“编程”，“给一个机器编程使之执行操作 A”，意味着把合适的指令表放入机器以使它能够执行 A。

数字计算机的一个有趣变体是“带有随机元素的数字计算机”，它们有特定的指令进行掷骰子或者别的等价的电子学过程，例如一个指令可能是“掷那个骰子并把结果存入编号为 1000 的位置”。

有时这样的机器被描述为具有自由意志（尽管我自己并不使用这种表达），但我们通常并不能通过观察判断出一台机器是否有随机元素，因为类似的效果可以通过诸如将选择依赖于的小数位数的设备来产生。

大多数现实中的数字计算机仅有有限的存储空间，让一个计算机具有无限的存储空间并不存在理论上的困难，当然在任何时候都只有有限的部分被使用。

同样，制造出的计算机都只有有限的存储空间，但我们可以想象越来越多的存储空间可以根据要求添加。这样的计算机具有特殊的理论价值，我们称之为无限容量计算机。

有关数字计算机的设想很早就产生了。

1828 到 1839 年担任剑桥大学的 Lucasian 数学教授的 Charles Babbage 设想了一个这样的机器，并称之为分析机（Analytical Engine），但并没有完成。

尽管 Babbage 有了所有的基本想法，他的机器在那个时代却没有引人注目的前景，它能够达到的运算速度肯定比一个计算员要快，但比曼彻斯特机（Manchester Machine）慢 100 倍，而后者也是现代计算机中相当慢的一个，分析机的存储全部由用轮子和卡片组成的机械结构实现。

事实上，仅由机械结构实现的 Babbage 分析机帮助我们破除了一个迷信。

现代数字计算机是电子的，神经系统也是电子的，这一事实常常被过分强调了。

既然 Babbage 的机器没有使用电，而且所有的数字计算机在某种意义上都是等价的，那么我们就会明白是否使用电在理论上并不重要。

当然，通常高速运算需要用电信号，因此，我们就会发现在这些地方使用电信号是理所当然的。在神经系统中， 化学过程至少和电过程同样重要。

某些计算机的存储器主要基于声学原理。

因此，计算机和神经系统都使用电仅仅是表面的相似。如果我们希望寻找相似性，倒不如寻找功能上的数学相似性。

(未完待续, To be contd)
 

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