1.4 构建非生物智能体的要求

1.4.1 主体性要求

本书所要构建的是如前定义的非生物智能体（以下一般简称智能体，在特殊上下文情景下依然使用非生物智能体），一般而言，该智能体具备通用智能特征，但可以衍生为专用智能体，在一定的发展阶段，它也可以是专用的智能体，具有特定的专门能力，但必须是自主、自治的。它可以具有普通人所拥有的各类智能，如加德纳多元智能所述^[5]。它具有自我意识，具备理解和思维功能。它能执行普通人能完成的各种常识性、生活性、工作性或以复杂逻辑为基础的其他智能任务。这样的智能体拥有独立自主的生存体系、认知体系、行为体系，其结构极其复杂、体量十分庞大，整体功能超越人类。

《论信息》和《智能原理》分别从信息和智能的发生发展规律两方面侧面阐述了为什么智能体必然进化到非生物智能体，并对如何形成显性完备信息结构、智能逻辑和智能计算体系架构、非生物智能体构建和发展做了一般性讨论，为构建智能体提供了基础理论。把一般性讨论转化为工程可实现的方法和路径，需要从整体架构、各类构件、功能系统、生成发展过程全局出发，一步步厘清思路，讨论其各个构成单元的功能、来源及实现，智能体各类智能行为的功能与实现，以及其起点和成长的生命周期。构建这样的智能体既要遵循智能进化与发展的基本规律和原则，又要充分利用已有的技术基础，还要保证其能力在发展中不断成长，达到并逐步超过普通人，需要跨越很多认知和建构的障碍。这些内容在本书的后续章节中将逐步展开讨论。智能体需要满足的一般要求是：应该具有主体性，是一个自主、自治，具备整体能力的独立主体。作为承担社会责任的独立主体，应该有确定目的，对社会有用，同时能够实现经济效益。

1．主体性

构建智能体，要求其具备主体性。《信息原理》一书在分析数十亿年智能进化发展的基础上，得出了智能的第一要素是主体性的结论。没有主体性，智能的进化和发展就没有载体。即使是非生物智能客体，它的进化和发展也基于其组合智能主体中具有主体性的智能体。

主体性意味着智能体是一个自主的独立系统，具有理解、记忆、意识、思考、生存、行为和整体控制力。这个智能体能感知、适应生存环境，具有一定的调整环境能力。这个智能体还应具有与生存社会一致的社会理性，能够适应社会。成熟的智能体能够接受并完成社会交予的智能任务，并以此交换生存与发展必需的资源。

没有主体性就不是非生物智能体，只能是非生物智能客体。构建智能体必须满足主体性要求。

2．整体性

构建智能体需要满足整体性的三个条件：一是基础完备，即能实现成长并达到一定高度的起始条件；二是结构相关，即智能体所有构件能充分复用；三是整体协同，即智能体拥有的功能和构件在主体性前提下协同作用。理论上，《智能原理》一书已经对生物智能和非生物智能客体的整体性做了翔实的分析^[6]。生物体的生理、认知、遗传功能是生物智能进化和发展的必要条件，缺一不可；生物体的认知功能源自生理和遗传功能；生物体的认知功能的基本结构与生理和遗传功能的基本结构相似。稍微复杂一些的非生物智能客体，其功能实现依赖其中的逻辑功能和物理功能的协同。

在智能三要素中，主体性的控制覆盖全部功能和信息构件，功能同样覆盖全部主体性和信息构件，信息也覆盖全部主体性和功能构件，这一特征决定了任何智能体的所有构件一定是一个整体。

整体性要求实际上就是对构建智能体提出的一个基本原则，即必须保证所构建智能体的整体性。从这个角度看，整体性要求体现在两个不同的侧面：一是任何构件置于智能体自我控制中；二是任何构件都是智能体不可缺少的一部分，智能体不保留没用的构件。

3．目的性、有用性和有效性

构建智能体要有明确的目的性、有用性和有效性。目的性、有用性和有效性的实质是要求所构建智能体的存在和发展必须具有明确的原因和动力。

目的性是指创建者的动机。人类历史创造了无数非生物智能客体，它们成为人类生存和发展的助手。非生物智能客体的主导权在人，尽管火药、核子可以成为杀人利器，但火药、核子无须为此负责。智能体具有自我，可以决定自身行为，因此创建者不仅需要极其审慎地界定该智能体的作用，还要更加精细地设定所有可能影响其行为规则的功能。尽管我们可以假设，更高的智能拥有更好的社会理性，但依然需要在起始时做出必要的努力。

有用性确立了所创建智能体存在的社会价值。目的性是创建者的愿望，有用性是社会的客观评价，有用性要求创建者的主观评价与社会的客观评价具有一致性。

有效性是指所创建智能体的经济属性，即投入与产出相比具有商业利润。尽管在智能体发展的早期阶段，商业利润不是核心指标，但当走出科研范畴，作为一个社会化商品生产时，有效性就成为核心评价指标。

构建智能体需要做到三者兼具。也许不是一开始就能达到，但在走出科研阶段之后，必须兼具，否则创建的必要性会受到质疑。

1.4.2 传承和发展的要求

智能体必须具备发展能力，而发展的基础又是传承，学习和交互是发展、成长的必要功能，规范和容错是发展的又一类重要原则。

1．传承能力

构建的智能体应具备传承能力。传承能力是指所构建的智能体具有类似于生物智能的遗传功能。传承能力由两部分构成：前向继承，能够利用各种已有构件；后向遗传，可以重用各类自身构件，实现部分或整体复制。

智能具有继承性，智能体必须具备继承已有必要智能构件的能力。人类智能可追溯的进化历程，已超过40亿年，随着科学的发展，相信一定会超过地球生命拥有的智能。人类的遗传基因中包含了全部从生命体起点开始的有用基因。继承不仅表现在遗传基因上，遗传基因知识为人类智能发展提供了初始条件，而所有具体智能的形成和发展，是继承人类社会积累的常识、知识和经验，利用各类必要的工具实现的。需要强调的是，人类社会所有的常识、知识、经验和工具都是人类智能发展的结晶，不同类型智能体的功能均是有用的基础构件，只是不同类型的智能体只需要继承特定种类的构件。

智能体的遗传能力需要两个不同的过程来实现。一是在智能体成长过程中形成局部或全部可复制构件；二是在恰当的时候实施复制。两个过程都在智能体自身控制下执行，但需要在初始时设计到智能体中。这两个过程的功能不仅在智能体设计和构建时被赋予，还应能伴随智能体的成长而完善。

2．发展能力

构建的智能体应具备发展能力。发展能力是指一个智能体在初始、赋予、培育过程完成后，自己接手全部的控制权，能够经由学习达到预期功能，并持续提升的能力。有限是指智能体的构件是有限的，拥有的资源和功能是有限的，所求解问题的逻辑功能需求是有限的，或者说，智能体不处理任何超越其拥有的逻辑能力和计算能力，且问题域或解空间属于无限的问题。渐进是指智能体的智能水平是逐步成长的，在学习、问题求解、生存管理等过程中逐步成长，而不是一开始给定的。透明是指其功能的形成和发展过程是透明的、可重复的。

有限性是智能体能否成功的基本假设。实际上，有限性是所有智能的一个基本特征：生物智能如此，迄今为止的组合智能也是如此。最聪明的人具备的智能也十分有限。智能体能够以及需要学习的功能和知识是有限的；智能体执行的智能任务的解空间是有限的；在有意义的颗粒度上，智能体拥有的信息总量也是有限的，问题求解需要的计算能力要求是有限的。有限性是智能体形成和发展的基本前提。一个具体的有限资源构成的智能体，不能完成无限的任务，不能具备无限的能力。无约束的功能要求必然导致超越可能的资源需求和时间限制。为求解数学问题而“构造”的无限实际上不是真正的无限，真正的无限不存在于现实的问题求解中。在一定的意义上，过去人工智能之所以没有跨过通用人工智能的壁垒，过度迷信特定的所谓最复杂、更复杂逻辑的人类智能，以不确定性、计算复杂性作为一类必须应对的前提，是缺乏对智能问题正确抽象的结果。

渐进原则规定了智能体设计、构建的思路。智能本身是在发展的，没有终极的智能。“活到老、学到老”这一古老的中国谚语道出了智能成长的规律。不要求智能体一步到位，不要求其执行能力达不到的任务。如同水桶，桶里有水，水龙头才能出水；桶里有什么，水龙头出什么；桶有多大容量，才能出多少水。智能体是先学习后做事，有多大能力做多少事。

透明是指智能体的所有构件、功能、系统、过程都是透明的、可重复的。透明原则要求所构建的智能体具有复制和遗传的功能，所有构件和功能具有可以重复的特征。

发展能力要以有限、渐进、透明三个原则为基础。对于具体的智能体，既取决于起步时赋予的初始集，还取决于智能体的目的或类型，两者共同决定着发展的方向和潜力。具有与智能体功能一致的发展能力是智能体设计的基本要求。

3．学习和交互能力

构建的智能体必须具备学习能力和交互能力。学习能力是指智能体能主动发起多种形式的学习，不断增强自身的能力。交互能力是指智能体能与环境交互，特别是与环境中存在的其他智能体，包括人的交互。学习与交互具有相关性，基于交互的学习是一种重要的学习模式，基于学习的交互是交互功能的重要一环。

学习能力应该包含两方面：一是持续的动力，二是各项能力在学习过程中有效增长与积累。动力是智能体学习的前提，要使智能体如同儿童一样，具有无休止的好奇，像海绵一样吸取周边的信息，成长自身。有效的增长与积累是学习的目的与成果，智能体构建需要设计一条有效的路径，使学习的成果能够保留下来。

交互能力也有两个基本要求：一是能够与广泛的交互对象连接，二是能与这些对象进行基于含义的交互。连接是平台功能，互联网及其他基础信息网络基本具备这一能力。智能体的交互应该基于含义，而不是符号或载体，特别是在与人类交互时，不基于语义就无法实现。交互不限于学习，智能体在生存发展及任务执行的所有过程中，都需要交互功能。在特定环境中实现的基于含义的交互是智能体成长的必要条件。没有适于交互的环境，智能体就是一个停滞的、不能成长的固定态，因此需要全生命周期的交互能力。

4．规范和容错能力

构建的智能体应具备规范和容错能力。规范和容错要求是为了保证智能体成长过程中理性和速度的平衡。规范有两个功能：一是对学习、增长进行规范，使之沿正确的方向前进；二是对智能体的外部行为进行规范，使之与所在社会的相应约束一致。容错则是指智能体对学习、成长、问题求解等过程中出现错误的包容，对信息或功能构件中存在错误的包容，对智能体执行任务出现差错的包容。

规范与容错是一对矛盾体。规范不仅要求具体的行为，以及积累的信息、事实、知识、功能、问题求解策略等诸多方面的正确性，还要求智能体执行任务和发展方向的理性。容错正好相反，要求容忍智能体在学习、成长、执行任务过程中出现的差错。

错误是智能体成长过程中必然存在的，容错是对这一客观事实的认可；正确与错误是一组相对概念，没有绝对的正确与错误，在给定的场景和评价标准下错误的东西，场景变了，评价标准变了，可能就是正确的。容错就是为智能体保留这种可能加快成长速度、提高成长质量的模式，使之成为应对智能体成长和问题求解过程中必然存在的不确定性和超越初始、赋予的新功能的重要环节。

将规范与容错放在一起，就是因为两者相辅相成、互为补充，可为智能体设计思路的形成提供参考。

1.4.3 基于含义的智能积累和处理能力要求

构建智能体需要使其具备基于含义的智能积累和处理能力。这一能力由三部分组成：完整的含义过程、基于含义的积累（记忆、理解）、基于含义的处理（架构、函数）。这个要求是智能体诸要求中最关键的一条，需要摆脱迄今为止基于符号的处理模式，形成切实可行的基于含义的感知、理解、记忆和处理能力。

智能过程基于完整的含义是智能的内在之义。无论是生物智能，还是具有自动控制能力的智能装置、系统，都是基于含义的积累和处理过程。全过程、全体系基于含义的信息处理是所有智能体的必要条件，是智能体构建的一条主线。这里的含义不同于语法或知识体系中的语义，而是指信息的载体和符号所携带的含义本身。这个过程从感知开始，随后的记忆、理解、学习、判断、决策、任务执行、复制等智能行为均基于含义。基于含义的智能过程是《智能原理》一书的重要结论，实现这个过程技术难度不大，但应在智能体获得信息的一开始就将作为获取对象的符号转换为含义。把符号转换为含义不是智能体执行智能任务的功能，而是智能体学习的起点。这一小步，其实是认识智能的根本转变，只有突破认知依赖，才会找到恰当的技术路径。

要求全过程含义处理，关键在起点。智能体的感知应该与生物和自动化系统的感知一样，形式上是对信息载体与/或外壳的感知，本质上是对含义的感知^[7]。一个智能体所处的外部环境是十分复杂的，其生存、学习、成长、执行智能任务既需要感知的对象数量（感知对象种类众多，动态静态并存），又要保证所有进入智能体的感知对象是其含义，感知器的类型、功能和布局，以及将符号转换为含义的方法是智能体设计的一个关键。

智能体应能够实现基于含义的积累。基于含义的积累等同于生物智能的记忆和理解能力，是指智能体所有的描述信息保存并被相应功能调用、处理的能力。记忆不同于计算机系统的存储，它是感知、描述、连接的结果，是智能积累的载体，是理解的基础，是智能发展和运用的载体，是智能体所有功能实现的前提。智能体记忆应当覆盖所有智能体拥有的信息，不管这个信息是代表主体控制还是各类功能描述，不管是拥有资源的完整描述，还是任务对象的系统描述。记忆不仅保存描述的信息单元本身，还保留所有与一个信息单元相关的属性、连接、使用及历史背景信息。无论是通用智能体还是专用智能体，每个智能体的记忆都是一个十分庞大的集合。智能体记忆的设计，不但要保证记忆信息的空间及其复杂的结构，而且要保证为其各种可能的发展保留空间和结构化能力。

基于含义的记忆，内生具有基于含义的理解能力。记忆是智能积累的存在形态，能理解是智能积累的前提。理解是对感知事物解释的能力，在麻省理工学院的《认知科学百科全书》中，理解就是解释^[8]。理解能力就是智能体对所有感知到的事物的解释能力，是智能体的核心能力。理解基于从感知开始的含义信息处理过程，通过内在的基于场景和逻辑的多维连接结构实现，经由学习和任务执行过程增长。理解能力的设计关键在于以智能体自主控制的总枢纽，构成场景和逻辑叠加的多维解释结构。

智能体应能实现基于含义的智能处理，特别是智能处理的架构和函数。智能处理架构有两层含义：一是智能体的存在和所有智能行为的实现，都基于这个特定的体系架构，也是宏观的架构；二是表述含义和功能的微结构。微结构以描述和连接为基础，以场景为边界，连接最小（控制、功能、信息）单元、最小智能单元直到功能组、功能系统，形成智能体多类型、多层次、多维的处理结构。这两种架构都需要开创。尽管在理论上，《智能原理》一书阐述了智能计算的架构和特征，《论信息》一书阐述了以描述和连接为基础的微结构，但两者均没有进一步讨论工程实现，而这是本书相关章节的重点任务。

智能处理函数是指实现智能体必要功能的计算工具，是实现与既有的符号处理不同的基本计算操作软件。智能函数是一个集合，主要的类型和功能已经在《智能原理》一书第5章中讨论过，还有一些特殊的智能函数需要研发。如在一个智能体中，基于含义的智能行为过程是信息处理过程和物理运动过程的复合体。智能行为的逻辑过程需要特殊的智能函数，逻辑过程与物理过程融合实现的智能行为也需要特殊的智能函数。

1.4.4 生存和行为能力的要求

智能体是自主、自治的独立主体，具备生存和行为能力是必要条件。

1．生存能力

在智能体形成早期，所有生存资源同样由构建者（智能体设计、开发、出资者）赋予。进入成长期之后，智能体从构建者手中接过资源管理、生存需求判断和决策权力，逐步具备承担自身存在、运行所必要的各类资源管理、维护、增长事务。

生物智能之所以能延续、发展，是因为它们始终将生存放在第一位。智能体也必须贯彻优先原则。有两层含义：一是始终将保证足够的生存资源、维护系统的生存放在第一位；二是始终将部分和全部的备份和复制放在第一位，智能体根据风险程度，对所有的构件采取必要的备份，并对具备复制条件的构件，随时准备执行复制操作。

2．行为能力

构建的智能体应具备行为能力。行为分成两类：一类是智能体发生于内部或服务于自身生存、发展需要的行为，称为内部行为；另一类是智能体承担社会责任和外部任务的行为，称为外部行为。

内部行为主要产生于生存过程、认知过程、意识思维和控制过程，外部行为主要产生于任务执行过程。