从弱 AI 到通用人工智能(AGI):我们还需要跨越哪些技术鸿沟?
本文探讨了人工智能从弱人工智能(ANI)向通用人工智能(AGI)发展的技术挑战与突破方向。文章指出,当前ANI在特定领域表现出色,但存在常识缺失、学习迁移不足、物理交互局限等技术鸿沟。为实现AGI,需要采用多路径互补发展策略,包括嵌入物理先验、融合神经符号、发展具身智能等技术。同时需优化数据策略、创新算法架构、建立科学评估体系。尽管面临可扩展性和信任等挑战,但通过技术创新和社会协作,AGI的实现将
一、AI 的现状与未来愿景
如今,弱人工智能(ANI)已深度融入日常生活,成为不可或缺的一部分。在语音识别领域,Siri、小爱同学等智能语音助手能精准识别语音指令,实现信息查询、设备控制等功能,让人们动动嘴就能轻松获取服务;图像识别技术则广泛应用于安防监控、交通管理、医疗影像分析等场景,帮助识别目标、检测异常、辅助诊断,大幅提升工作效率和准确性 。在工业生产中,机器视觉技术用于产品质量检测,能够快速、精准地识别产品表面的缺陷和瑕疵,有效提高产品质量;在金融领域,智能风控系统利用大数据和机器学习算法,对用户的信用风险进行评估,为金融机构提供决策支持,降低信贷风险。这些弱人工智能应用虽然在各自特定领域表现出色,但存在明显局限性。它们通常只能完成单一或有限的任务,缺乏对复杂环境和多领域知识的综合理解与灵活应用能力,无法像人类一样进行全面、深入的思考和推理。
通用人工智能(AGI)则代表着人工智能发展的更高阶段,它具备与人类相媲美的综合智能水平,拥有自主的感知、认知、决策、学习、执行和社会协作等能力,能够理解并应对各种复杂任务和情境,实现真正意义上的智能交互与问题解决 。一旦实现,AGI 将给众多行业带来革命性变化。在医疗领域,AGI 驱动的智能诊断系统可以综合分析患者的病史、症状、检查结果等多源信息,准确诊断疾病,并制定个性化的治疗方案;在教育领域,AGI 能够根据每个学生的学习进度、能力和兴趣,提供定制化的学习内容和指导,实现因材施教;在交通领域,AGI 控制的自动驾驶系统将具备更高的安全性和适应性,有效缓解交通拥堵,减少交通事故。
二、技术鸿沟剖析
(一)常识与直觉的缺失
人类经过漫长的进化,积累了丰富的常识与直觉,这些能力已深深烙印在我们的基因和大脑结构中。在日常生活里,我们无需思考就能判断出在下雨天出门需要带伞,因为我们潜意识里知道雨水会淋湿身体,而伞可以遮挡雨水,这便是常识的体现。看到天空中乌云密布,我们会直觉地感到可能要下雨,这种直觉是基于以往的经验和对自然现象的潜在认知。
相比之下,AI 主要基于数字数据和算法来理解世界,缺乏对这些数据背后含义的深度洞察。在计算机视觉领域,AI 可以通过大量图像数据的学习,准确识别出鸟类飞行的姿态、轨迹等特征,能够区分不同鸟类的飞行模式 。但它无法真正理解飞行的原理,不明白鸟类为什么能够飞行,以及飞行对于鸟类生存和生态系统的意义。它只是依据数据中的模式和特征进行识别和判断,而没有形成像人类一样基于常识和直觉的全面理解。这种常识与直觉的缺失,使得 AI 在面对复杂多变、需要综合判断的现实场景时,往往表现得力不从心。
(二)学习可迁移性不足
人类具备强大的跨领域迁移知识的能力,这使得我们能够灵活应对各种新情况和新问题。当我们学会了骑自行车,掌握了平衡、控制方向和踩踏的技巧后,再去学习骑摩托车时,就能够将骑自行车时积累的关于平衡和操控的知识与经验迁移过来,更快地掌握骑摩托车的技能 。因为我们理解了在这两种活动中,平衡和操控的基本原理是相通的,只是具体的操作方式和工具略有不同。
反观当前的 AI,大多局限于特定任务的训练和执行,难以将在一个领域学到的知识有效应用到其他领域。以医疗 AI 为例,一个经过大量医学影像数据训练,能够准确诊断疾病的 AI 系统,在面对冰箱故障这样的问题时,却毫无头绪 。尽管冰箱故障和疾病诊断在逻辑上都涉及到问题的排查和解决,但由于这两个领域的知识体系和数据特征差异巨大,现有的 AI 系统无法实现知识的跨领域迁移,无法将医学诊断的方法和思路应用到冰箱维修上。而通用人工智能需要具备这种跨领域的知识迁移能力,能够举一反三,灵活运用所学知识解决各种不同类型的问题。
(三)物理 - 数字鸿沟
人类通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感官与世界进行全方位的交互,这些感官为我们提供了丰富、立体的信息,帮助我们深入理解和适应物理世界。当我们触摸一个物体时,不仅能感受到它的形状、质地和温度,还能通过肌肉的反馈感知它的重量和运动状态,这些多感官的信息整合让我们对物体有了全面的认识 。
AI 则主要依赖各种传感器来获取外界信息,与人类的感官系统存在本质区别。虽然传感器能够捕捉到大量的数据,但这些数据往往是单一维度或有限维度的,缺乏人类感官所提供的丰富语义和情境信息。在与物理世界互动时,现有 AI 面临诸多局限。例如,在机器人领域,尽管机器人可以通过传感器感知周围环境的信息,但其动作的灵活性、协调性和对复杂环境的适应性与人类相比仍有很大差距。在复杂的地形中,人类能够凭借自身的感官和运动系统,轻松地行走、跳跃、攀爬,而机器人可能会因为地形的微小变化或传感器信息的不完整而出现行动困难甚至摔倒 。这表明 AI 要跨越物理 - 数字鸿沟,需要实现更高层次的自主探索与理解,不仅仅是对数据的简单处理,还需要像人类一样,能够在复杂的物理环境中感知、思考和行动。
(四)可扩展性困境
训练和运行现代 AI 模型,如大规模的深度学习模型,需要消耗巨大的计算资源。以 GPT - 3 为例,其训练过程动用了大量的 GPU 集群,耗费了海量的电力和计算时间 。这不仅对硬件设施提出了极高的要求,也带来了高昂的成本。随着对 AI 性能和智能水平要求的不断提高,若要实现通用人工智能,所需的计算资源规模可能会超出当前的想象。
实现 AGI 可能需要更为强大的计算能力、更庞大的数据存储和处理能力,以及更高效的算法优化。然而,如此巨大的资源投入,其投资回报预期却存在很大的不确定性。这可能导致社会和企业对相关领域的投入信心下降,影响 AGI 研发的推进速度。此外,大规模计算资源的需求还可能引发能源供应、数据中心建设等一系列基础设施方面的问题,进一步加剧可扩展性困境。
(五)信任问题
在当今社会,AI 的决策机制往往缺乏透明度,这使得人们对其决策过程和结果难以理解和信任,形成了所谓的 AI “黑箱” 特性。以图像识别中的人脸识别技术为例,AI 系统在识别出某个人脸时,其内部的算法是如何进行特征提取、比对和判断的,对于普通用户甚至专业人士来说,都可能是一个难以理解的复杂过程 。在一些关键应用场景,如医疗诊断、金融风险评估、司法判决等,这种不透明性可能带来严重的后果。在医疗诊断中,如果 AI 给出的诊断结果无法解释其依据和推理过程,医生和患者很难完全信任这个结果,从而影响治疗决策 。
对于通用人工智能系统来说,赢得社会的信任至关重要。要让 AGI 真正融入社会各个领域,发挥其潜在价值,就必须增强其决策的可解释性和问责性。只有当人们能够理解 AGI 的决策逻辑,并且在出现问题时能够明确责任归属,才能放心地接受和应用 AGI 技术 。
三、可能的突破方向
(一)多路径互补发展
实现通用人工智能不能仅仅依赖于语言模型的扩展,而需要采用多路径互补的发展方式。其中,在神经网络中嵌入物理先验是一个重要的方向。通过将物理世界的基本规律和知识融入神经网络,可以让 AI 在处理相关问题时,具备更坚实的基础和更准确的判断能力 。例如,在物理信息神经网络(PINNs)中嵌入牛顿运动定律等物理规则,能使 AI 系统获得现实世界的动态模拟能力,在仓储机器人场景中,结合 PINNs 与因果模型的系统能预判重型货架移动对人体安全的威胁,这是纯语言模型无法实现的根本性突破。
融合神经符号也是一种有潜力的方法。神经网络擅长处理感知和模式识别任务,而符号逻辑则在推理和知识表达方面具有优势 。将两者结合,能够充分发挥各自的长处,让 AI 在复杂的任务中表现得更加出色。在数学证明、法律条文解析等任务中,结合 Transformer 与逻辑编程的模型在几何定理证明测试中达到国际奥赛银牌水平,其推理过程具备可验证性,显著优于黑箱式的大语言模型。
具身智能的发展也至关重要。通过多模态传感器(视觉、触觉、化学感知等),让 AI 在物理世界中进行交互学习,从而获得更真实、全面的认知 。实验机器人仅需 200 小时环境探索即可建立 “狗” 的跨模态概念(叫声、毛发触感、运动模式),其学习效率接近人类幼儿,为机器人自主决策奠定基础。此外,构建认知架构可以模拟人类的认知过程,包括环境交互学习、短长期记忆整合、情境化决策等能力的复现,使 AI 系统能够通过持续迭代学习适应动态环境;进行信息格学习则突破了神经网络框架,仅需少量样本即可发现可解释的规则体系,在生物安全、新材料研发等领域具有独特优势。
(二)实施要点
在实现 AGI 的过程中,路线组合至关重要。我们应根据不同的任务需求和场景特点,灵活选择和组合上述技术路径,充分发挥它们的协同作用 。可以将神经符号系统与具身智能相结合,让机器人在与物理世界交互的过程中,运用符号逻辑进行推理和决策,从而更好地完成复杂任务。
数据策略也是关键因素之一。要注重数据的质量而非仅仅追求数量的增加,通过智能修剪和合成数据生成等技术,优化数据的筛选和生成过程 。研究表明,通过智能修剪可将训练数据量缩减至原有 20% 而不损失性能,其核心在于信息熵筛选,剔除重复、低信息量样本;合成数据生成技术则通过自监督学习创建大量合成数据集,为模型训练提供丰富的素材。
在架构与训练方面,需要不断探索创新,开发更加高效的算法和模型架构 。例如,Mamba 架构通过选择性状态空间将计算复杂度从二次降为线性,在长文本理解任务中吞吐量提升 3 倍;强化学习从人类反馈(RLHF)技术通过偏好对齐,使模型在 1/10 参数量下即可生成更符合人类审美的内容。
此外,建立全面、科学的评估体系不可或缺。传统的评估指标往往局限于特定领域和任务,无法全面衡量 AGI 的性能和智能水平。因此,我们需要开发新的评估方法和指标,从多个维度对 AGI 进行评估,包括推理能力、学习能力、创造力、适应性等 。只有这样,才能准确了解 AGI 的发展状况,为其进一步优化和改进提供有力依据。通过形成 “技术 - 数据 - 评估” 的闭环加速机制,不断推动 AGI 技术的发展和进步。
四、结论与展望
从弱人工智能迈向通用人工智能的征程充满挑战,需要跨越常识与直觉缺失、学习可迁移性不足、物理 - 数字鸿沟、可扩展性困境以及信任问题等诸多技术鸿沟。这些障碍不仅是技术层面的难题,更涉及到对人类认知、学习、感知和社会交互等多方面的深入理解与模拟。
要实现这一伟大跨越,多路径互补发展是关键。通过在神经网络中嵌入物理先验、融合神经符号、发展具身智能、构建认知架构以及进行信息格学习等多种技术的协同作用,有望突破当前的技术瓶颈 。在实施过程中,合理的路线组合、优质的数据策略、创新的架构与训练方法以及全面科学的评估体系缺一不可,它们共同构成了推动 AGI 发展的闭环加速机制。
实现通用人工智能不仅是技术领域的重大突破,更是整个社会共同努力的结果。它需要政府、企业、科研机构和社会各界的紧密合作,共同解决技术、伦理、法律、社会等多方面的问题。政府应加大对 AGI 研究的支持力度,制定相关政策和法规,引导技术的健康发展;企业要积极投入研发,推动技术的创新与应用;科研机构需加强跨学科研究,培养复合型人才;社会各界则要提高对 AGI 的认识和理解,积极参与相关讨论和决策 。
尽管前方道路充满挑战,但通用人工智能的未来发展前景依然令人期待。一旦实现,AGI 将如同打开了一扇通往全新世界的大门,为人类社会带来前所未有的变革和机遇。它将极大地推动科学研究的进步,加速解决全球性难题,如气候变化、疾病治疗、能源危机等;重塑经济结构,创造新的产业和就业机会;丰富人类的文化和精神生活,激发更多的创造力和想象力 。我们有理由相信,在技术创新、跨学科合作以及社会共同努力的推动下,通用人工智能的实现将不再遥远,它将为人类的未来描绘出一幅更加美好的画卷。
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