制造拥有自我觉知的机器人,会让我们更理解意识?

作者: Hod Lipson

来源: Quanta Magazine

发布日期: 2020-01-08

哥伦比亚大学创意机器实验室的霍德·立普森教授致力于制造具有自我觉知的机器人,以此探究人类的思考模式。他认为,意识是未解的难题,通过机器人研究可以更具体地理解这些概念。利普森教授的实验室开发了一台利用深度学习生成自我模型的机器人,展示了自我觉知的初步形式。他强调,自我模拟是自我觉知的基础,这种能力使机器人更具适应性和灵活性,能够应对现实世界中的变化和执行新任务。利普森教授的研究还处于初级阶段,但他认为自我模拟身体和心智最终会相互融合,达到更高的认知水平。

面对意识这个著名难题,哥伦比亚大学创意机器实验室的霍德·立普森教授决定从最基础的方面着手:制作一个具有自我觉知的机器,以此探究人类的思考模式。霍德·立普森教授需要公开地阐述“意识”这一尚未有定论,并且常常被同行视为研究禁忌的概念。他说:“在过去我们通常将意识视为机器人和人工智能研究中的大忌,因为我们被禁止触碰有关意识的话题,它太深奥,没人知道它的确切含义,况且我们如此谨慎严肃,不会轻易去挑战它。

但在我看来,意识,同人类的起源、宇宙的起源一样,都是未解的难题。什么是感知力?什么是创造力?什么是情感?我们一边希望弄清楚意识之于人类的意义,一边也在思考如何人为地创造意识,我想现在是时候该直面这些问题了。”

根据利普森的观点,感知力或自我觉知的基本组成元素之一是“自我模拟”:即建立自己的身体及其在物理空间中运动模式的内在表征,然后使用该模型来指导行为。

在2019年初,利普森的实验室开发了一台机器人手臂,它利用深度学习,完全从零开始生成自身的内部自我模型。这个机器人的自我模型可以让它准确地执行两项不同的任务——捡起小球并把它们放进杯子里,以及用记号笔写字,机器人执行这两种任务都无需专门的训练。此外,当研究人员添加一个损坏部件,以此来模拟机器人身体受到的损伤时,机器人能够检测到这种变化,并相应地更新自我模型,同时恢复执行任务。

霍德·立普森教授说:“当你同别人谈及机器人的自我觉知时,人们往往会以为某一天机器人将突然觉醒,但其实自我觉知不是一个非黑即白的概念,它是从一些非常细微的事情开始的,比如‘我的手会往哪里移动?’,实质上这是相同的问题,只是时间跨度更短。”他认为,自我模拟和自我觉知是一回事,一个可以自我模拟的系统在某种程度上是具有自我觉知的。

基本的假设是:它能模拟自身的程度(模拟的逼真度),模拟自身的时间跨度长短,所有这些不同因素都会影响其自我觉知的程度。

霍德·立普森教授认为,机器人研究最吸引他的地方在于,你必须把你的理解转化成一种算法或是一种机制。你不能拐弯抹角,你不能讲空话,因为太过模糊的语言,无法转换为机器语言。他说:“我想要实现我的设想,不想只是说说而已。

虽无意冒犯,但恕我直言,哲学家们千百年以来并没有在这方面做出过多少实质性贡献。这不是因为他们缺少兴趣,或是缺乏贤才,而是因为对于哲学家来说,自上而下地尝试此类研究的确存在困难。神经科学家们已经掌握一种更加定量的研究方法,不过我认为,他们的研究将依然受限于自上而下的进路。”

霍德·立普森教授说:“如果你想要理解意识,为什么要从最复杂的意识,即人类的意识开始呢?

这就像是在上坡路起步一样,是最困难起步方式。我们想试着从更简单,或许更易理解的系统入手。我们要做的是:观察一些非常细微的东西,比如一台有四个自由度的机器人,并尝试让这台机器进行自我模拟。”他认为,自我模拟和自我觉知是一回事,一个可以自我模拟的系统在某种程度上是具有自我觉知的。基本的假设是:它能模拟自身的程度(模拟的逼真度),模拟自身的时间跨度长短,所有这些不同因素都会影响其自我觉知的程度。

霍德·立普森教授说:“我们在寻找一个能模拟其自身的封闭系统;要做到这一点,它需要有输入和输出,但也必须有一个边界,一个放置‘自我’的地方,而机器人正是具备这些要素且非常自然的存在。它能运动,有感觉,也有边界,所以它可以置身于事件中,并且有事物可模拟。其次,我是个机器人专家,机器人自然是我的第一选择。”他认为,机器人是完全从零开始创建自我模型的,从一无所有开始,看看能走多远,这是他们的一个基本理念。

霍德·立普森教授说:“出于某些原因,我们很乐意通过人工智能让机器人了解外部世界,但涉及到机器人自身时,出于某些特殊的理由,我们坚持手工编码模型。所以我们的工作实际上是相当琐碎的。我们说过,‘让我们利用人类创造的所有基础设施来帮助机器人了解世界,随后将其学习外在世界的机制向内迁移,使其了解自身’。”他认为,机器人进行了1000次随机运动,为深度学习算法采集数据,创建自我模拟。

这就是他所说的像人类婴儿牙牙学语一样的过程。

霍德·立普森教授说:“人类大脑有一部分功能像一张身体的内在图谱,这个自我模型是否类同于此?我觉得就是如此。此外,这也是为什么它如此纯粹和简单。我们能将其实现是因为,我们的机器人只有一个四自由度的手臂,但如果它是一个拥有800个自由度的类人机器人,对于我们今天的人工智能来说,就过于复杂了。

”他认为,如果这真的是一种自我觉知的形式,机器人为什么要具备这种能力?有什么积极意义吗?这能使机器人更具适应性。你可以像我们一样,手动构建机器人的自我模型,但那将非常费力且低效。其积极作用将不仅限于适应螺丝错位这样的简单差错,当现实世界中的机器人变形或损坏时,比如轮子掉下来或引擎失速,模型就会突然出错。

再说到无人驾驶汽车,尤其是我们把生活保障托付给了自动机器人时,这就变成了很严肃的事情,这些机器人必须能够及时发现问题并且能够可靠地解决问题。

霍德·立普森教授说:“能够自我模拟自己身体的机器人,和拥有内部‘思想’(更近似于‘自我觉知’的通俗意义)的机器人之间,有什么联系?我们正在着手其他的自我建模项目,不是关于实体,而是关于认知过程。我们正在这两个研究方向上迈出第一步。

至于这类机器人最终能否达到人类的认知水平,甚至超越人类,目前还很难说。”他认为,所以你认为这两条路——自我模拟身体,和自我模拟心智——最终会相互融合?正是如此。他认为,这都是一回事。不过那还是我们的假设,让我们拭目以待,看看我们能把我们的研究推进到什么地步。

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