和 AI 聊到第六轮,我俩对着「概率到符号的 AGI 融合架构」聊出了不少核心想法,当时就觉得既然聊得这么深入,不如把思考系统梳理出来 —— 既算是给这段对话留个记号,也能给研究 AGI 架构、神经符号 AI 的同好提供一点参考素材,所以就有了这篇内容,同时也把前 5 轮围绕概率 / 符号基础问题的核心思考做了一次小结,希望能启发到有同样探索方向的朋友。

引言

当前,人工智能正站在一个关键的转折点。自 2012 年 AlexNet 以来,以神经网络为代表的概率架构推动了 AI 技术的飞速发展,但在处理复杂推理、可解释性和逻辑一致性方面仍存在显著局限。与此同时,符号逻辑系统虽然在推理和解释性方面具有优势,却在处理复杂模式和不确定性方面能力有限。

近年来,神经符号 AI(Neuro-Symbolic AI)的兴起为解决这些矛盾提供了新思路。而更进一步的,多维度协同演化架构开始受到关注,这种架构借鉴生物系统的设计原理,试图构建更加自适应、可解释且高效的智能系统。

这轮对话中,我和 AI 就这个方向做了全面的梳理,从理论可行性到架构设计,再到实现路径和挑战,形成了一套完整的思考框架,接下来就把这些核心内容分享出来。

一、结构化 AI 逻辑的可行性分析

1.1 理论基础

结构化 AI 逻辑建立在坚实的理论基础之上,主要源于认知科学的双系统思维理论:系统 1(快速、直觉、概率性)与系统 2(慢速、逻辑、确定性)的协作。在 AI 系统中,这对应于神经网络(系统 1)与符号逻辑系统(系统 2)的协同工作。

【我的思考】 这部分是前 5 轮对话中我一直纠结的核心问题,之前总觉得概率和符号的融合只是简单的技术拼接,直到结合认知科学的双系统理论,才找到这个架构最核心的理论根基,也是我觉得结构化 AI 逻辑能站得住脚的关键一点。

从技术角度来看,结构化 AI 逻辑的可行性主要体现在以下几个方面:

  • 互补性优势:神经网络擅长处理不确定性和从复杂数据中学习模式,而符号逻辑系统则在推理、解释和逻辑一致性方面表现出色。通过将这两种架构相结合,可以构建一个同时具备强大感知能力和可靠推理能力的 AI 系统。
  • 已有技术基础:我梳理了目前主流的神经符号融合技术,发现 KRCL(Knowledge-of-Results based Closed-Loop)机制、DSPy 框架、可微分推理引擎等,已经为结构化 AI 逻辑的实现提供了部分技术基础,只是尚未形成完整的多维度架构。
  • 生物启发机制的合理性:人体生物系统本身就是通过神经 - 符号协同实现智能的,这为 AI 架构设计提供了最具象、最有效的生物学参考,也让这个构想脱离了纯理论的空中楼阁。

1.2 实现机制

结构化 AI 逻辑的实现机制主要包括以下几个方面:

  • 符号引导的神经网络:符号规则约束神经网络的训练和推理过程,提高模型的可靠性和可解释性。
  • 神经网络增强的符号推理:神经网络提供符号推理所需的模式识别和概率估计,增强符号系统的能力。
  • 统一表示框架:在统一的张量空间中同时表示概率和符号信息,实现两种架构的无缝集成。
  • 可微分符号模块:将符号推理过程设计为可微分的模块,使其能够与神经网络的训练过程集成。

这些机制已经在神经符号 AI 领域得到了初步验证,也让我确认了结构化 AI 逻辑在技术层面是完全可行的。

二、概率与结构的有机融合

2.1 融合层次

概率架构与结构化架构的融合可以在多个层次上实现,并非单一维度的结合,这也是前 5 轮对话中逐步梳理清楚的核心认知:

  • 数据表示层:神经网络将原始数据转换为符号化的特征表示,符号系统对这些符号进行操作和处理。
  • 推理层:符号推理模块与神经网络模块相互协作,符号模块提供逻辑约束和解释,神经网络模块提供模式识别和概率推理。
  • 学习层:符号规则和逻辑结构与神经网络参数共同优化,通过可微分推理引擎实现端到端的训练。
  • 决策层:系统结合概率预测和逻辑推理,做出既考虑不确定性又符合逻辑规则的决策。

2.2 融合机制

概率与结构的融合机制和结构化 AI 逻辑的实现机制一脉相承,但更侧重「有机融合」而非简单叠加,核心还是围绕符号引导神经、神经增强符号的核心思路:

  • 符号引导的神经网络:符号规则约束神经网络的训练和推理过程,提高模型的可靠性和可解释性。
  • 神经网络增强的符号推理:神经网络提供符号推理所需的模式识别和概率估计,增强符号系统的能力。
  • 统一表示框架:在统一的张量空间中同时表示概率和符号信息,实现两种架构的无缝集成。
  • 可微分符号模块:将符号推理过程设计为可微分的模块,使其能够与神经网络的训练过程集成。

2.3 应用前景

结合实际场景来看,概率与结构的融合在多个领域都展现出广泛的应用前景,这也是我觉得这个架构有实际价值,而非纯理论探讨的原因:

  • 企业决策:结合大数据分析的概率模型和业务规则的符号逻辑,实现更智能、更可靠的企业决策支持系统。
  • 医疗健康:利用神经网络处理医学影像和符号逻辑进行诊断推理,提高诊断的准确性和可解释性。
  • 金融风控:融合概率模型和规则引擎,构建更精准、更可控的风险评估系统。
  • 自主系统:在自动驾驶、机器人等领域,融合感知、推理和决策能力,提高系统的自主性和安全性。

三、双向涌动结构架构

3.1 核心概念

双向涌动结构架构是概率 - 符号融合的核心落地架构,这部分也是本次第六轮对话的最大收获,核心在于把生物系统的协作机制和 AI 架构做了直接对应:

  • 从基础层(T 层)的纯概率开始,就在早期加入符号约束:实现神经系统与符号系统的双向涌动。
  • 符号元素同时承担读取和控制功能:形成双向信息流。
  • 整体架构设计灵感来源于人体肌肉与神经系统的协作机制:神经系统不断升级形成专门的大脑;符号构建框架作为 AI 的骨骼。

【我的思考】 把人体肌肉 - 神经的协作关系对应到 AI 的概率模型 - 符号框架,一下子让原本抽象的架构设计有了具象的参考,也解决了我之前一直困惑的「符号约束该在哪个阶段加入」的问题。

3.2 技术实现

双向涌动结构架构的技术实现路径围绕「早期符号约束 + 双向信息流」展开,每一步都贴合核心概念,避免技术与理论脱节:

  • 符号化接口层设计:在神经网络的基础层引入符号化接口层,实现亚符号表示向离散符号的转换。
  • 可微分符号约束层:在 T 层设计可微分的符号约束层,通过模糊逻辑、概率软逻辑等方法实现逻辑运算的连续松弛。
  • 双向信息流机制:借鉴 KRCL 机制,设计正向概率流和反向符号流的闭环,只在需要时激活符号约束,兼顾性能和逻辑严谨性。

3.3 生物启发机制

这个架构的设计灵感完全来源于人体肌肉与神经系统的协作机制,核心是三层对应,让架构设计有了自然的合理性:

  • 分层控制结构:类似于脊髓反射弧、小脑和大脑皮层的分层控制,AI 系统应具有从快速反应到复杂决策的分层智能结构。
  • 双向信息流:类似于神经元的双向信号传递,实现概率模型与符号系统之间的双向信息流。
  • 符号框架作为骨骼:类似于人体骨骼为肌肉提供附着点,符号框架为概率模型提供结构化约束。

四、多维度协同演化架构

4.1 核心概念

如果说双向涌动结构是「概率 - 符号融合的核心架构」,那么多维度协同演化架构就是在此基础上的升级,也是我心中下一代 AGI 架构的核心形态,核心在于:

  • 从纯统计智能(TRAN 模式)出发,通过引入符号结构维度和计算维度:构建一个类似生物系统的多维度协同演化 AI 架构。
  • 强调三个核心维度(统计智能、符号结构、计算效率)的动态平衡与干涉机制:打造自适应、可解释、高效的下一代 AI 系统。
  • 借鉴生物体的多个系统(神经系统、骨骼系统、血液流动系统、消化系统、免疫系统)的设计原理:实现多维度协同演化。

4.2 三维协同机制

多维度协同演化架构的三个核心维度对应生物系统的不同功能,且三者并非独立存在,而是形成动态平衡,这也是架构的关键:

  • 统计智能维度:类似于人类快速、直觉的思维系统(System 1),负责模式识别、直觉判断和概率推理。
  • 符号结构维度:类似于人类慢速、逻辑的思维系统(System 2),负责逻辑推理、规则遵循和决策解释。
  • 计算效率维度:类似于人体能量代谢系统,优化资源分配,确保系统在有限资源下高效运行。

这三个维度在理想状态下应形成动态平衡:统计智能提供创新能力,符号结构提供可靠性和可解释性,计算效率提供可持续性。当某一维度出现问题时(如统计智能产生幻觉、符号结构过于僵化、计算效率不足),其他维度能够进行干涉和调节。

4.3 维度间干涉机制

维度间的干涉机制是多维度架构的「灵魂」,借鉴了生物体的多系统协调机制,让三个维度能真正实现协同而非独立

  • 神经系统调控:类似于神经 - 符号接口系统的双向映射机制,实现连续向量空间和离散符号空间之间的可微分映射。当统计智能模块输出结果时,符号结构模块能够实时进行逻辑验证,当检测到异常时反馈调节神经网络的计算过程。
  • 内分泌系统调节:类似于激素调节的慢速但持久的影响,通过全局优化目标(如逻辑一致性、可解释性)长期引导神经网络的学习方向。
  • 免疫系统监控:类似于免疫系统的异常监控机制,检测系统中的错误、幻觉或攻击行为,特别是当符号结构模块与统计智能模块出现冲突时触发纠正机制。

五、生物学启发的系统设计

多维度协同演化架构的核心是生物启发,这部分也是把前 5 轮对话中关于「生物系统与 AI 架构对应」的思考做了系统梳理,从五个生物系统出发,设计 AI 的各个核心模块,让整个架构的设计有统一的逻辑:

5.1 神经系统学:学习基础思考能力

  • 设计原理:生物神经系统通过突触可塑性实现学习,通过神经网络架构实现复杂认知功能。在 AI 中,这对应于神经网络的训练机制和结构设计。
  • 应用案例:双向涌动结构、分层控制结构,核心是实现 AI 的基础学习和认知能力。

5.2 骨骼系统学:架构支撑

  • 设计原理:生物骨骼为肌肉提供附着点,支撑身体结构并保护重要器官。在 AI 中,符号框架作为系统的 "骨骼",为概率模型提供结构化约束。
  • 应用案例:符号框架作为骨骼、分层符号框架,核心是为 AI 架构提供底层的结构支撑。

5.3 血液流动系统学:信息流动处理

  • 设计原理:血液循环系统运输氧气和营养物质,清除代谢废物。在 AI 中,这对应于信息流动和资源分配机制。
  • 应用案例:统一表示框架、资源动态分配,核心是让 AI 系统的信息流动更高效、更合理。

5.4 消化系统学:外部信息处理

  • 设计原理:消化系统摄取、消化和吸收食物,提供能量和营养。在 AI 中,这对应于数据预处理、特征提取和知识获取机制。
  • 应用案例:多模态感知融合、持续学习机制,核心是让 AI 系统能高效处理外部多源信息,持续学习更新。

5.5 免疫系统学:防攻击以及异常处理

  • 设计原理:免疫系统识别和清除外来病原体,维持机体健康。在 AI 中,这对应于安全防护、异常检测和自愈机制。
  • 应用案例:对抗性训练、异常检测机制,核心是让 AI 系统能识别并纠正自身错误(如幻觉、推理错误),提升可靠性。

【我的思考】 把 AI 的各个模块和生物系统做一一对应,其实是为了让架构设计有「底层逻辑自洽」,避免为了融合而融合,这也是我觉得生物启发是下一代 AGI 架构设计核心方向的原因。

六、实现路径和技术挑战

6.1 实现路径

基于目前的理论和技术基础,我和 AI 梳理出了多维度协同演化架构的四阶段实现路径,每个阶段有明确的目标和验证方式,尽量让这个构想落地,而非停留在概念:

  1. 阶段一:基础架构设计(1-2 年)设计符号 - 概率融合的基础架构;实现简单的双向信息流机制;在小规模任务上验证概念可行性。
  2. 阶段二:维度平衡机制(2-3 年)开发动态平衡控制机制;实现维度间的干涉和反馈机制;在中等规模任务上测试系统性能。
  3. 阶段三:生物启发优化(3-5 年)引入更多生物启发机制;优化系统的自适应和自愈能力;在真实应用场景中验证系统效果。
  4. 阶段四:规模化应用(5 年以上)实现大规模多维度协同系统;优化计算效率和资源利用率;在关键领域推广使用。

6.2 技术挑战

当然,这个架构目前仍处于概念探索阶段,面临诸多技术挑战,我也把自己觉得最核心、最亟待解决的问题梳理了出来:

  • 维度融合机制:如何有效融合统计智能、符号结构和计算效率三个维度,避免简单的拼接或顺序执行,实现真正的协同演化。
  • 动态平衡控制:如何设计动态平衡机制,使系统能够根据任务和环境自动调整各维度的权重。
  • 符号框架学习:如何让符号框架能够从数据中自动学习并更新,而不是依赖人工设计,这也是符号 AI 一直以来的核心痛点。
  • 计算效率优化:如何在保证性能的前提下,优化多维度协同的计算效率,避免系统过于复杂导致的算力消耗过大。

6.3 近期可探索的技术方向

针对这些挑战,也梳理了几个近期可落地、可探索的技术方向,不用一步到位,从局部模块入手验证:

  • 可微分符号约束层:设计可微分的符号约束层,实现符号逻辑与神经网络端到端训练。
  • 双向信息流机制:借鉴 KRCL 机制,设计正向概率流和反向符号流的闭环,只在需要时激活符号约束。
  • 资源感知计算:开发能够感知和优化自身计算资源消耗的 AI 模型,实现计算效率维度的目标。
  • 异常检测与纠正:开发基于符号验证的异常检测机制,当统计智能模块输出异常结果时自动触发纠正。

结论

从概率到符号的融合,以及多维度协同演化架构的构建,在我看来,代表了 AI 架构设计的核心创新方向。通过借鉴生物系统的多维度协同机制,整合统计智能、符号结构和计算效率三个维度,有望打造更加自适应、可解释、高效的 AI 系统。

虽然这一构想仍处于概念探索阶段,面临诸多技术挑战,但其理论基础是合理的,实现路径是可行的。随着神经符号 AI、生物启发计算、自适应优化等领域的不断进展,多维度协同演化架构有望从概念走向实践,为 AI 技术的未来发展提供新的动力。

未来我的研究和思考也会聚焦于这些方向:

  • 深入研究维度间的融合机制和动态平衡控制
  • 探索更多生物启发机制在 AI 架构中的应用
  • 开发有效的符号框架学习和更新方法
  • 优化多维度协同系统的计算效率
  • 在实际应用中验证和改进系统设计

通过这些努力,希望能推动这个多维度协同演化架构从概念逐步走向落地,也期待能和同好一起完善这个方向的思考。

写在最后

以上内容都是我打磨个人 AGI 认知模型的核心思考片段,前 5 轮对话围绕概率 - 符号融合的基础问题展开,第六轮终于梳理出了这套多维度协同演化的完整架构,所有对话的完整内容可以参考这个传送门:https://autoglm.zhipuai.cn/s/d4f53fde-0eb3-4c0e-8914-a27b9365205a

目前这个架构还停留在理论梳理和概念验证阶段,我自己还有很多待探索的点,比如符号框架的自动学习该如何落地、多维度的动态平衡该用什么算法实现。这里想和研究神经符号 AI、AGI 架构设计的朋友交流一下:你们觉得这类生物启发的多维度 AGI 架构,现阶段最难落地的技术点是什么?是符号与概率的无缝融合,还是计算效率的优化,或是其他方面? 欢迎在评论区留下你的看法,一起探讨进步。

我会持续分享 AGI 认知模型的打磨过程、概率 - 符号融合架构的落地思考,感兴趣的朋友可以关注一下,后续有新的思考会第一时间更新~

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