世界人工智能系統(tǒng)智商測試及智能等級劃分理論和方法

1、世界人工智能系統(tǒng)智商測試 與智能等級劃分理論和方法本論文英文版 (Intelligence Quotient and Intelligence Grade of Artificial Intelligence)在數(shù)據(jù)科學(xué)年鑒 2017 年 11 月(Annals of Data Science)發(fā)表作者：中國科學(xué)院虛擬經(jīng)濟(jì)與數(shù)據(jù)科學(xué)研究中心 鋒、石勇、穎一人工智能系統(tǒng)智商測試1.提出標(biāo)準(zhǔn)智能模型，統(tǒng)一描述人工智能系統(tǒng)和人類特征：2015年以來，“人工智能”成為科技界和產(chǎn)業(yè)界最熱門的詞語。 智能冰箱、智能空調(diào)、智能手表和智能機(jī)器人，還有谷歌、百度各自 的人工智能大腦等新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。但與此同時，

2、人工智能威脅論也 甚囂塵上。我們能否通過研究人工智能產(chǎn)品和系統(tǒng)的智商發(fā)展水平并 與人類智商進(jìn)行對比，從而為解決人工智能威脅論問題尋找定量的分 析方法呢？人工智能定量評測目前面臨兩個重要挑戰(zhàn)：第一，人工智能系統(tǒng) 目前沒有形成統(tǒng)一的模型；第二，人工智能系統(tǒng)與以人類為代表的生 命體之間目前沒有形成統(tǒng)一的模型。這兩個挑戰(zhàn)都指向了同一個問題，即對于所有的人工智能系統(tǒng) 和所有生命體(特別是以人類為代表的生命體)需要有一個統(tǒng)一的模 型進(jìn)行描述，只有這樣才能在這個模型上建立智力測量方法并進(jìn)行測 試，從而形成統(tǒng)一的、可進(jìn)行相互比較的智力發(fā)展水平評價結(jié)果。從2014年開始，針對如何定量分析人工智能與人類智慧的關(guān)系

3、 進(jìn)行了研究，科學(xué)院虛擬經(jīng)濟(jì)與數(shù)據(jù)科學(xué)研究中心鋒、石勇、穎團(tuán)隊 參考諾伊曼結(jié)構(gòu)、戴維韋克斯勒人類智力模型、知識管理領(lǐng)域DIKW （Data, Information, Knowledge, Wisdom，數(shù)據(jù)、信息、知識、智 慧）模型體系等。分別在2014年和2015年發(fā)表論文提出建立“標(biāo)準(zhǔn) 智能模型”，統(tǒng)一描述人工智能系統(tǒng)和人類的特征和屬性。知識AI知識AZ知 1RA3知識A4知識A1知識A2知識AX知識Bl知識B2知識BM知識反饋能力知識AN知識獲取筮力知識創(chuàng)新能力知識B1知識B2知識BM知識B1 知識B1 知識BM知識A1知識A2知識AN知識掌握能力標(biāo)準(zhǔn)智能系統(tǒng)定義：即無論對于人工智能系

4、統(tǒng)，還以人類為代表的生命，如果符合如下特征，就可以認(rèn)為這個系統(tǒng)屬于標(biāo)準(zhǔn)智能系統(tǒng)（Standard Intelligent System）：特征1能夠通過聲音、圖像、文字等方式（包括但不僅限于這三 種方式）從外界獲取數(shù)據(jù)，信息和知識的能力。特征2能夠?qū)耐饨绔@取的數(shù)據(jù)、信息和知識轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)掌握知 識的能力。特征3能夠根據(jù)外部世界或自身系統(tǒng)發(fā)生問題所產(chǎn)生的需求，通 過運用所掌握的知識進(jìn)行創(chuàng)新的能力，這些能力包括但不僅限于聯(lián) 想、創(chuàng)作、猜測、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等，這種能力運用的結(jié)果是解決問題并形 成自身掌握的新的知識。特征4能夠通過聲音、圖像、文字等方式（包括但不僅限于這三種方式）將系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，信息和知識反

5、饋給外界或?qū)ν饨邕M(jìn)行改造。&映現(xiàn)實世界構(gòu)成和追行規(guī)律的知設(shè)庫知識0:f(O =0;例2,配)o:n;o)=o1町)=0忒0) =02.集)0X0)f(Sa :a 為固定值,而且M掌握的知識與其他M不能共享使用3皿 X。) 0:f(S0?f(C0? f(Sha :a 隨時間值增加4fl；I) 0;f(O) X),RS)0頊C)=0： KSUa 次隨時間值增加，而且M掌握的知識與其他M共享使用5fl?) 神0朋沖cpo,夠Ea隨時間值增加, 而且M掌握的知識與其他M共享使用o6配)X),且趨近無吏大頊O ) 0,旦趨i丘無窮大；f(S)Or且趨近無穿大；且趨近無窮大；對于人工智能系統(tǒng)的第0級系統(tǒng)，

6、其基本特征在理論上存在，但 現(xiàn)實中并不存在這樣的人工智能系統(tǒng)。在擴(kuò)展的諾伊曼架構(gòu)延伸出 來的分級規(guī)則中，可以做一些組合，例如可以信息輸入，但不能信息 輸出；或者可以信息輸出，但不能信息輸入；或者可以創(chuàng)新創(chuàng)造，但 知識庫不能增長。對于這些在現(xiàn)實中不能或無法找到對應(yīng)系統(tǒng)例的案 例，我們將其統(tǒng)一劃歸到“人工智能系統(tǒng)的第0級系統(tǒng)”，也可以叫 “人工智能系統(tǒng)的特異類系統(tǒng)”。對于人工智能系統(tǒng)的第1級系統(tǒng)，其基本特征是無法與人類測試 者進(jìn)行信息交互。例如有一種被稱為泛靈論的思想認(rèn)為天下萬物皆有 靈魂或自然精神，一棵樹和一塊石頭都和人類一樣，具有同樣的價值 與權(quán)利。當(dāng)然，這種觀點從科學(xué)的角度看，只能算作猜想或

7、哲學(xué)思考。 從“能不能和測試者（人類）進(jìn)行信息交互”的分級規(guī)則看，因為石 頭等物體不能與人類進(jìn)行信息交互，也許它部有知識庫，能夠創(chuàng)新知 識，或者能夠與其他石頭進(jìn)行信息交互，但對人類測試者來說則是黑 箱，不能讓人了解。因此不能與測試者（人類）進(jìn)行信息交互的物體 和系統(tǒng)可以定義為“人工智能系統(tǒng)的第1級系統(tǒng)”，符合第1級分類 的例有石頭、木棍、鐵塊以及水滴等等不能與人類進(jìn)行信息交互的物 體或系統(tǒng)。對于人工智能系統(tǒng)的第2級系統(tǒng)，其基本特征是能夠與人類測 試者進(jìn)行交互，存在控制器和存儲器，但系統(tǒng)部知識庫不能增長。因 此很多家用電器被稱作智能家電，如智能冰箱、智能電視、智能微波 爐和智能掃地機(jī)。這些系統(tǒng)大

8、多有一個特點，即雖然它們部或多或少 有控制程序信息，但一旦出廠，就無法再更新它們的控制程序，不能 進(jìn)行升級，更不會自動地學(xué)習(xí)或產(chǎn)生新的知識。譬如智能洗衣機(jī)，人 們按什么鍵，洗衣機(jī)就啟動什么功能。從購買到損壞，其功能都不會 發(fā)生變化（故障除外）。這種系統(tǒng)能夠與人類測試者和使用者進(jìn)行信 息交互，符合諾伊曼架構(gòu)描述的特征，而且它的控制程序或知識庫 從誕生時起就不再發(fā)生變化，這種系統(tǒng)可以定義為“人工智能系統(tǒng)的 第2級系統(tǒng)”，例包括日常見到的掃地機(jī)器人、老式的家用電冰箱、 空調(diào)、洗衣機(jī)等等。對于人工智能系統(tǒng)的第3級系統(tǒng)，其基本特征是除具備2級系 統(tǒng)的特征外，其控制器、存儲器中包含的程序或數(shù)據(jù)可不聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行

9、升 級或增加。例如家用電腦和手機(jī)是我們常用的智能設(shè)備，它們的操作 系統(tǒng)往往可以定期升級。例如，電腦的操作系統(tǒng)可從Windows1.0升 級到Windows10.0 ，手機(jī)的操作系統(tǒng)可從Android1.0升級到 Android5.0，這些設(shè)備的部應(yīng)用程序也可以根據(jù)不同的需要不斷更新 升級。這樣，家用電腦、手機(jī)等設(shè)備的功能會變得越來越強(qiáng)大，可以 應(yīng)對的場景也越來越多。這一類系統(tǒng)明顯比第2級智能系統(tǒng)適應(yīng)性更 強(qiáng)。這種系統(tǒng)能夠與人類測試者、使用者進(jìn)行信息交互，但不能與其 他系統(tǒng)通過“云端”進(jìn)行信息交互，其控制程序或知識庫只能接受 USB、光盤等外接設(shè)備進(jìn)行程序或信息升級的系統(tǒng)，可以定義為“人 工智能

10、系統(tǒng)的第3級系統(tǒng)”，例包括智能手機(jī)、家用電腦、單機(jī)版的 辦公軟件等。對于人工智能系統(tǒng)的第4級系統(tǒng)，其基本特征除了包含3級系 統(tǒng)的特征外，最重要的是可以通過網(wǎng)絡(luò)與其他智能系統(tǒng)共享信息和知 識。2011年歐盟資助了一個叫作RoboEarth的項目，該項目旨在讓 機(jī)器人可以通過互聯(lián)網(wǎng)分享知識。幫助機(jī)器人相互學(xué)習(xí)、共享知識， 不僅能夠降低成本，還會幫助機(jī)器人提高自學(xué)能力、適應(yīng)能力，推動 其更快、更大規(guī)模地普及。云機(jī)器人的這些能力提高了其對復(fù)雜環(huán)境 的適應(yīng)性。這類系統(tǒng)除了具備3級系統(tǒng)的功能，還多了一個重要的功 能，即信息可以通過云端進(jìn)行共享，因此這種系統(tǒng)能夠與人類測試者、 使用者進(jìn)行信息交互，可以通過“

11、云端”進(jìn)行信息交互，進(jìn)行程序或 信息升級。但這類系統(tǒng)所有的信息都是直接從外部獲得，其部無法自 主地、創(chuàng)新創(chuàng)造性地產(chǎn)生新的知識。這種系統(tǒng)可以定義為“人工智能 系統(tǒng)的第4級系統(tǒng)”，例包括谷歌大腦、百度大腦、RoboEarth云機(jī) 器人、B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)的等。對于人工智能系統(tǒng)的第5級系統(tǒng)，最基本的特征就是能夠創(chuàng)新 創(chuàng)造，識別和鑒定創(chuàng)新創(chuàng)造對人類的價值，以及將創(chuàng)新創(chuàng)造產(chǎn)生的成 果應(yīng)用在人類的發(fā)展過程中。我們在擴(kuò)展的諾伊曼架構(gòu)時，對原來 的諾伊曼架構(gòu)增加了創(chuàng)新知識模塊，就是試圖把人納入到擴(kuò)展的人 工智能系統(tǒng)概念中，人類可以看作是大自然構(gòu)建的特殊“人工智能系 統(tǒng)”

12、。與前四個等級不同，人類等生命體最大的特征就是可以不斷地 創(chuàng)新創(chuàng)造，如發(fā)現(xiàn)萬有引力、元素周期表，撰寫出新小說，創(chuàng)造新的 音樂、畫作等等，然后通過文章、信件、電報，甚至互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳播 和分享。不斷地進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造，并能夠識別創(chuàng)新創(chuàng)造對自身的用處， 這讓人類占據(jù)了地球生態(tài)環(huán)境下的智力制高點。因此，這種系統(tǒng)能夠 與人類測試者使用者進(jìn)行信息交互，可以創(chuàng)新創(chuàng)造出新的知識，并可 以通過文章、信件、電報甚至互聯(lián)網(wǎng)這樣的“云端”進(jìn)行信息交互， 這種系統(tǒng)可以定義為“人工智能系統(tǒng)的第5級系統(tǒng)”。人類是第5級 人工智能系統(tǒng)最突出的例。對于人工智能系統(tǒng)的第6級系統(tǒng)，最基本的特征就是隨著時間的 向前推進(jìn)，并趨向于無窮點時，不斷創(chuàng)新創(chuàng)造產(chǎn)生新