3.5 利用现实世界的反馈实现交流

过度集中的通讯负荷并非中央大脑仅有的麻烦。中央内存的维护同样让人感到头痛。共享的内存必须严格、实时、准确地更新——很多公司对此都深有感触。对机器人来说,控制中心要承担的艰巨任务是根据自己的感知来编辑或更新一个「外部世界模型」,一个理论,或者一个表述——墙在哪里,门还有多远,还有,别忘了,留神那里的楼梯。

如果由不同感应器反馈回来的信息互相冲突,大脑中枢该怎么办?眼睛说有物体过来了,而耳朵却说那物体正在离去。大脑该信谁的?合乎常理的做法是尽力找出真相。于是,控制中心调节纠纷并重新修正信号,使之一致。在非包容结构的机器人中,中央大脑的计算资源大都消耗在根据不同视角的反馈信号绘制协调一致的外部世界映像上。系统每个部分对摄像头和红外传感器传回的海量数据有各自不同的解读,因而各自形成对外部世界大不一样的观感。这种情况下,大脑永远无法协调好所有的事情,因而总是一事无成。

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要协调出一幅关于世界的中央视图实在太难了,而布鲁克斯发现利用现实世界作为其自身的模型要容易得多:「这个主意很棒,因为世界确实是其自身相当好的模型。」由于没有中央强制的模型,也就没有人承担调解争议的工作,争议本身本不需要调和。相反,不同的信号产生出不同的行为。在包容控制的网络层级中,行为是通过抑制、延迟、激活等方式被遴选出来的。

实质上,对机器人来说(或者说对昆虫来说——布鲁克斯更愿这么表述),并不存在外部世界的映像。没有中央记忆,没有中央指令,没有中央存在。一切都是分布式的。「通过外部世界进行沟通可以避免根据来自触臂的数据调校视觉系统的问题。」布鲁克斯写道。外部世界自身成为「中央」控制者;没有映像的环境成为映像本身。这样就节约下海量的计算工作。「在这样的组织内,」布鲁克斯说,「只需少量的计算就可以产生智能行为。」

没有了中央机构,形形色色的个体们或是冒尖或是沉寂。我们可以这样理解布鲁克斯提出的机制——用他的话来说就是,「大脑里的个体们通过外部世界进行沟通来竞争机器人的身体资源。」只有成功做到这一点的那些个体才能得到其它个体的注意。

那些脑子转得快的人发现,布鲁克斯的方案正是市场经济的绝妙写照:参与市场活动的个体之间并没有交流,他们只是观察别人的行动对共同市场所造成的影响(不是行动本身)。从千百位我从未谋面的商贩那里,我得知了鲜蛋的价格信息。信息告诉我(含杂在很多别的信息里):「一打鸡蛋比一双皮鞋便宜,但是比打两分钟国内长途贵。」这个信息和很多其它价格信息一起,指导了千万个养鸡场主、制鞋商和投资银行家的经营行为,告诉他们该在哪里投放资金和精力。

布鲁克斯的模型,不仅仅为人工智能领域带来了变革,它也是任何类型的复杂机体得以运作的真正模型。我们在所有类型的活系统中都能看到包容结构和网络层级机制。布鲁克斯总结了设计移动式机器人的五条经验,其表述如下:

递增式构建——让复杂性自我生成发展,而非生硬植入

传感器和执行器的紧密耦合——要低级反射,不要高级思考

与模块无关的层级——把系统拆分为自行发展的子单元

分散控制——不搞中央集权计划

稀疏通讯——观察外部世界的结果,而非依赖导线来传递讯息

当布鲁克斯把笨重且刚愎自用的机器怪兽压缩成一只卑微的、轻如鸿毛的小爬虫时,他从那次小型化的尝试中有了新的认识。以前,要想使一个机器人「更聪明」,就要为它配置更多的电脑部件,也就会使它更笨重。它越重,驱动马达就要越大。马达越大,供电所需的电池组就要越大。电池组体积越大,移动电池组的构架也就要越大,如此陷入恶性循环。这个恶性循环使得机器人大脑与身体的比重朝着越来越小的趋势发展。

但如果这个循环反过来,则成为一个良性的循环。电脑部件越小,电机就可以越小,电池也越小,构架也越小,对应其尺寸的结构强度就越大。这也使得小型移动机器虫的大脑占身体的比重相应更大,尽管脑的绝对尺寸还是很小。布鲁克斯的移动机器虫大都轻于10磅。成吉思,由模型汽车组件装配出来,仅重3.6磅。布鲁克斯想要在三年内推出体长1毫米(铅笔尖大小)的机器虫。他干脆叫它「机器跳蚤」。

布鲁克斯主张不仅要把这种机器人发送到火星上去,还要让它悄悄渗透在人类社会各个角落。布鲁克斯说,他想尽可能多地把人造生命引入现实生活,而非尽可能多地在人造生命里引入有机体。他想让世界各处充溢便宜的、微小的、无处不在的半思维机器生物。他举了个聪明门的例子。在你的住宅里,只需增加10美元成本,就可以在一扇门上安装一个电脑芯片,它会知道你要出门了,或者听到另一扇门传递的信息说你过来了,它还会在你离去时通知电灯,诸如此类,等等。如果一幢大楼里每扇门都会互相交谈,就可以帮助对气候进行控制,还可以帮助控制车流。如果在所有其他在我们现在看来冰冷乏味的设施里推广这些小小的入侵者,注入快捷、廉价、失控的小小智慧,我们就能拥有无数感觉灵敏的小家伙们。它们为我们服务,而且不断学习如何更好地为我们服务。

受到触动的布鲁克斯预言了这样一幅未来的美好画卷:我们的社会到处是人造生物,与我们和谐共处互相依赖,构成一种新型的共生关系。其中大部分并不被我们所察觉,而是被看成是理所当然的事情。它们解决问题的方式被设计为昆虫的方式——众人拾柴火焰高,人多力量大,个体单元则微不足道。它们的数量将像自然界的昆虫一样远多于我们。事实上,布鲁克斯眼中的机器人不必象《星球大战》里的R2D2那样为我们端茶倒水,只需在我们视线不及处自成一体,与万物同化。

移动机器人实验室有位学生制作了一款兔子大小的廉价机器人。它会观察我们在房间里的位置,随着你的走动不断调整你的立体声音响,从而达到最佳的音效。布鲁克斯也有一个创意,让一个小型机器人生活在我们客厅的某个角落或者沙发下面。它会象搜集癖好机那样四处游荡,专等你不在家的时候四处吸尘。你只有在回家发现地板光洁一新后才会意识到这位田螺姑娘的存在。还有个机器爬虫,会在电视机关着的时候从角落里面爬出来偷偷吸食机身上的灰尘。

每个人都幻想有可以编程的宠物。「汽车和马的最大区别,就是你无须每天照料汽车,却必须每天侍候马,」凯斯·汉森[1],一位颇受欢迎的技术布道者说道,「我想人们一定希望动物也具备可以开关的功能。」

「我们热衷于制造人工存在物。」布鲁克斯在1985年的一篇文章中写道。他把人工存在物定义为一种可以脱离人类协助、在现实环境里生存数周乃至数月、并可以做一些有用工作的创造物。「我们的移动机器虫就属于这种创造物。开启电源,它们就会融入外部世界,与之交互作用,寻求达成各种目标。别的机器人与之相比则大为不同。它们要遵循预设程序或计划,完成某项特别任务。」布鲁克斯坚持自己不会像大多数机器人设计师那样,为他的存在物设立玩具环境(即简单、容易的环境)。他说:「我们坚持建造能在现实世界里存在的完整系统,以免自欺欺人、逃避难题。」

时至今日,自然科学一直未能解决一个难题,就是如何建立一种纯意识。如果布鲁克斯是对的,那么这个目标也许永远无法实现。相反,意识将从愚笨的身体中生长出来。几乎所有从移动机器人实验室获得的经验教训都在告诉我们,在一个不宽容错误的真实世界里,离开身体就无从获得意识。「思考即行动,行动即思考,」海因茨·冯·福尔斯特[2],一位上世纪五十年代控制论运动的启蒙者说道,「没有运动就没有生命。」

凯斯·汉森(Keith Hensen, 1942~):美国电气工程师和作家。著有《长生术》、《人体冷冻法》、《谜因学》和《进化心理学》。——译自「维基百科」

海因茨·冯·福尔斯特(Heinz von Foerster, 1911.11.13~2002.10.02):奥地利裔美国科学家,集物理学和哲学之大成。与沃伦·麦克洛克、诺伯特·维纳、约翰·冯·诺依曼、劳伦斯·福格尔等人一起创立了控制论。