西方哲学与人工智能、计算机

科学Sciences导读:读完本公号操作系统、指令集、编译器等技术科普文章,尤其是三名经典编译器作者、奠基人的简历,大家会发现研究计算机科学,必须具备坚实的数学、逻辑功底。为了讨论数据简化哲学PhDS之数据操作系统DOS的可行性,我们先来聊聊计算机哲学。

西方哲学与人工智能、计算机(7260字)

目录

A西方哲学与人工智能、计算机(7108字)

1莱布尼茨之梦和图灵机

2图灵机到现代电子计算机

3西方哲学与人工智能、计算机

4数据简化哲学PhDS操作系统

参考文献(721字)

Appx.数据简化DataSimp社区简介(835字)

A西方哲学与人工智能、计算机(7108字)

西方哲学与人工智能、计算机

文|秦陇纪,科学Sciences20181118Sun

哲学理论用到计算机里,最直接的就是做编译器和编程语言涉及到逻辑推理及其完备性证明。从13世纪的Llull鲁尔,最早想做机器推理,到真正发明计算机,莱布尼茨图灵带来的两个时间节点,完成了从梦想到工程落地的伟大科技文明推进。21世纪初大数据人工智能节点上,数据简化哲学继续推进人类智能在哲学理论到工程技术的实践,涉及到许多复杂科技知识。

1莱布尼茨之梦和图灵机

13世纪,西班牙马略卡岛哲学家与逻辑学家鲁尔(RamonLlull,1232—1315),试图制造一台机器来执行自动推理。受鲁尔演算推理器思想影响,1666年,年仅20岁的莱布尼兹提出要寻求一种世界通用语言和一种普遍算法,不仅要能计算数值,还要能计算概念,一切论证的正确性都能够归结为某种计算,所有符号与词语会导向推理,不正确要么是事实谬误,要么是计算错误。在他看来,哲学家间的争议与会计师间的争议可以是一样的。有了这种语言与算法,当哲学家间出现争议时,不必浪费口舌,大家拿出笔坐下来算一算即可。这就是数学史上著名的“莱布尼兹之梦”。之后1843年的计算又取得一次飞跃,英国数学家爱达·勒芙蕾丝(Ada Lovelace)查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)合作,写了第一个计算机算法。(注1:巴贝奇发明了第一台可编程计算机的理论。)

现代计算机时代(ModernComputing-Machine Era)始于艾伦·图灵(Alan Turing)关于图灵机的概念(conception of the Turing Machine),三位贝尔实验室(Bell Labs)科学家发明晶体管(transistor),使得现代计算成为可能并获得1956年诺贝尔物理学奖。之后几十年,政府和军方独有计算技术;再后来学术机构的史蒂夫·沃兹尼亚克(Steve Wozniak)苹果I型计算机(Apple-I)设计了电路板,使家用计算变得可行。图灵提出一种用于判定机器是否具有智能的试验方法,即图灵试验,至今每年都有试验比赛。而图灵提出的著名的图灵机模型,为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。

图灵采取了这样的一条道路,他首先分析了人的计算过程。通过丢掉非本质的细节,将这些计算活动局限在少数几种极为简单的基本操作上。(逻辑简化法)然后图灵说明人可以被一个能够执行这些基本操作的机器所替代。然后只要证明仅仅执行那些基本操作的机器不可能判定一个给定的结论是否可以用弗雷格的规则从给定的前提中导出,这样他就能够下结论说,判定问题的算法是不存在的。作为副产品,他对计算过程的分析,产生了通用计算机的一个数学模型。

他观察到:在计算的每一个阶段,只有少数符号受到了注意。每一个阶段所采取的行动仅仅取决于受到注意的那些符号以及当前的心灵状态。然后他做出了如下抽象:计算通过在一条被划分成方格的纸带上写下符号来进行。执行计算的人在每一步都只注意其中一个方格的符号。她的下一步将仅仅取决于这个符号和她的心灵状态。她的下一步是这样的:她在当前注意的方格里写下一个符号,然后将注意力转向它左边或者右边的相邻符号。

现在可以很容易看出,做这项工作的人可以用一个机器替代,纸带在机器上来回移动。关键之处在于图灵对于计算概念的分析,通过某种算法程序可计算的任何东西都可以通过一台图灵机来计算。因此如果我们可以证明某些任务无法用图灵机完成,那么我们就可以说没有任何算法可以完成这项任务。这就是图灵证明判定问题不存在算法的方法。

实际上一台图灵机可以用这样的一个五元组来表示:当机器处于状态R,注视纸带上的符号a时,它将用b来代替a,向右移动一个方格,然后转到状态S。而一个具体的算法便可以由这些五元组表示的状态转换的集合组成的图灵机来表示出来。R a:b -> S 或者R a:b

图灵将对角线方法应用于这种情况,得到了图灵机不能解决的问题,由此推出了判定问题的不可解性。与哥德尓类似,图灵采用了对角线方法也对图灵机通过自然数进行了编码。

图灵机本身可以是自然数编码表示,这样它也作为自身的输入。实际上有些输入会使图灵机停止下来,另一些则不会。这样一台图灵机就具有一些停机集合。如果我们考虑把一台图灵机的停机集合组成了一个包裹,并且认为那台机器的码数就是这个包裹的标签。对角线方法允许我们构造出一个与图灵机的任何停机集合都不同的自然数集合,我们称之为D。方法是这样的,我们考虑把图灵机的编码作为自身的输入,如果它的编码数不属于自身的停机集合,那么我们就把它加入D。而集合D则不是任何图灵机的停机集合。

然后考虑这样一个问题:找到一种算法,判定一个给定的自然数是否属于集合D。

这就是一个不可解问题的例子。首先如果存在这样的一个算法,我们就能找到这样的一个图灵机,但是我可以改造一下这个图灵机,把以下两个五元组加入到这个图灵机:F 0:口->F 和F 口:口-> F。对于这个新的改进的图灵机来说,如果输入的数属于D那么那么机器就会像以前一样运转,并输出1而告终,如果输入的数不属于D,那这台机器将永远向右移动。这样我们就找到了一台图灵机它的停机集合刚好就是D。于是与我们的对角线方法矛盾。所以并不存在这样的一个算法。由此可知判断问题在算法上是不可解的。

为验证自己工作的有效性,图灵又提出了通用机模型,通用机包含了图灵机代码以及待处理的数据。而这刚好对应着我们今天的机器,程序与数据的概念。也为存储程序计算机提供了一个模型。正是图灵在证明判定问题的不可解性是,对计算概念的分析以及对通用机的发现促使了计算机的产生。1950年,图灵又发表了他的经典论文《计算机与智能》,提出了著名的图灵测试来测试计算机是否具有智能。(注2:1954年6月7日,图灵不满当局因同性恋而禁科研,无法忍受被孤立,而咬了一个浸过氰化物的苹果,结束了自己的生命。一代天才命殒世俗。)

2 图灵机到现代电子计算机

图灵是计算机科学当之无愧的奠基人,他的通用机思想延续至今,人们为其设立“图灵奖”已经是计算机领域最高荣誉。其后1945年,格蕾丝·穆雷·霍珀(Grace Murray Hopper)提出并实现世界首个编译器,将计算机从纸带输入和数值计算范围解放出来,冯·诺依曼(John von Neumann)在共同讨论基础上起草“存储程序通用电子计算机方案”EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)采用存储程序以及二进制编码等确定的计算机结构,至今仍为电子计算机设计者所遵循。1946年发明电子计算机,开启现代电子计算机新纪元,极大促进了科学技术的进步。1972年,约翰·科克(John Cocke)进一步提出编译器优化,1977年,大卫·卡克(David J. Kuck)提出矢量化Parafrase编译系统,都推进了计算机科学的发展。

图1冯·诺依曼在世界上第一台计算机旁

匈牙利籍的布达佩斯大学数学博士冯·诺依曼(John von Neumann,1903~1957)在1940年后,转向应用数学。之后,他对世界上第一台电子计算机ENIAC(电子数字积分计算机)的设计提出过建议。1945年3月,在共同讨论基础上起草全新的“存储程序通用电子计算机方案”EDVAC(ElectronicDiscrete Variable Automatic Computer)对后来计算机的设计有决定性的影响,特别是确定计算机的结构,采用存储程序以及二进制编码等,至今仍为电子计算机设计者所遵循。1946年,冯·诺依曼开始研究程序编制问题,他是现代数值分析——计算数学的缔造者之一。他首先研究线性代数和算术的数值计算,后来着重研究非线性微分方程的离散化以及稳定问题,并给出误差的估计。他协助发展了一些算法,特别是蒙特卡罗方法。40年代末,他开始研究自动机理论,研究一般逻辑理论以及自复制系统。在生命的最后时刻他深入比较天然自动机与人工自动机。他逝世后其未完成的手稿在1958年以《计算机与人脑》为名出版。冯·诺伊曼的主要著作收集在《冯·诺伊曼全集》(6卷,1961)中。他的精髓贡献是两点:二进制思想程序内存思想,后人称为“计算机之父”和“博弈论之父”。

3 西方哲学与人工智能、计算机

西方哲学走向普世,是在14世纪中叶至16世纪欧洲文艺复兴(意大利语Rinascimento,由ri-“重新”和nascere“出生”构成)思想文化运动,欧洲从黑暗中世纪教权独裁,走向世俗社会的200年。那个时代,百姓思想禁锢得到解放,有了人权和自由。得益于数学领域大发展带动人文哲学,数学等欧洲学术讨论空前繁荣,就连打官司,都讲证据、道理、推理,常有争辩。期间,哲学家会写下来记录证据并做推理,后来鲁尔莱布尼兹就想着是不是能形式化后做机器推理。鲁尔的贡献是提出一个演算推理器,到莱布尼茨则提出了通用语言算法推理之梦。不过,当时逻辑语言都没出现,描述不同人讲的事情和道理都不可行,何谈推理机器?只能是空想的梦了。

解决这个问题的是布尔,用“与或非”等符号把逻辑变成了布尔代数,以及弗雷格,用形式句法描述符号推理,罗素的形式逻辑推动数理逻辑庞大的系统,也是分析哲学的基础。到图灵说明人可以被一个能够执行某些基本操作的机器所替代,用弗雷格的规则从给定前提中导出,分析计算过程而提出通用计算机的数学模型——对通用机的发现促使了计算机的产生。空想到理论划时代的突破,关键一步是图灵把罗素的形式逻辑数学化到图灵机,使得哲学理论到数学模型落地。

罗素的形式逻辑变成分析哲学的基础,得益于有康德的三大批判。伊曼努尔·康德一生对知识的探索以1770年为标志分为前期研究自然科学和后期研究哲学两个阶段。前期的主要成果有1755年发表《自然通史和天体论》提出太阳系起源的星云假说。后期从1781年开始的9年里出版一系列涉及领域广阔、有独创性的伟大著作,给当时的哲学思想带来了一场革命。批判时期著作又分理论哲学和实践哲学的著作。理论哲学著作有《纯粹理性批判》和它的简写本《未来形而上学导论》;实践哲学著作有《道德的形而上学基础》、《实践理性批判》、《完全在理性范围内的宗教》和《道德形而上学》等。他的《判断力批判》是一部内容特殊的著作,其中关于审美判断和目的性判断的论述可以解释为联系理论理性与实践理性的媒介,也可解释为前两部批判的补充。康德提出“三大批判”——《纯粹理性批判》(1781年)和《实践理性批判》(1788年)以及《判断力批判》(1790年)的出版,标志着康德哲学体系的完成。

《纯粹理性批判》要回答问题:我们能知道什么?康德回答:我们只能知道自然科学让我们认识到的东西,哲学除帮助我们澄清使知识成为可能的必要条件,就没有什么更多用处。

柏拉图以来,康德把这个问题彻底给颠倒了。此前,人们让认识向外部事物看齐,而康德说,如果我们颠倒一下,让事物向我们的认识看齐,该会如何?康德把这一思维方法与哥白尼的“日心说”相比较:哥白尼以前,人们认为一切星球围着我们地球转,哥白尼却说,我们地球是在围着其它星球转。国内有教授提出“思维科学”提出新的研究范式,要对无法直接观测的思维、智能做出研究范式。这有可能推翻康德纯理性哲学说的自然科学外不可认知,将会是自1900年以来西方哲学停滞不前的突破。

《实践理性批判》是康德的前一部著作《纯粹理性批判》的归宿和目的。所谓“实践理性”,是指实践主体的意志,对于实践理性的“批判”,就是要考察那规定道德行为的“意志”的本质以及它们遵循的原则。全书包括“纯粹实践理性的原理论”和“纯粹实践理性的方法论”两大部分。该书的重要理论意义在于,它把人的主体性问题突出出来,强调了人格的尊严与崇高,表现了强烈的人本主义精神。

《判断力批判》要回答的问题是:我们可以抱有什么希望?康德给出的答案是:如果要真正能做到有道德,我就必须假设有上帝的存在,假设生命结束后并不是一切都结束了。“判断力批判”中,康德关心的问题还有人类精神活动的目的、意义和作用方式,包括人的美学鉴赏能力和幻想能力。

康德虽然使用批判,但他却建立起一套完整哲学理论。他自称发动了一场哲学领域内的哥白尼革命。在其所处时代,欧洲哲学思想主要有两种重要理论:由洛克、休谟等人发展出来的经验主义,以及笛卡儿等人的理性主义。经验主义者认为人类对世界的认识与知识来源于人的经验,而理性主义者则认为人类的知识来自于人自身的理性。而康德则在一定程度上接合了两者的观点。康德指出知识是人类同时透过感官与理性得到的。经验对知识的产生是必要的,但不是唯一的要素。把经验转换为知识,就需要理性(康德与亚里士多德一样,将这种理性称为“范畴”),而理性则是天赋的。人类通过范畴的框架来获得外界的经验,没有范畴就无法感知世界。因此范畴与经验一样,是获得知识的必要条件。但人类的范畴中也有一些可以改变人类对世界的观念的因素,他意识到,事物本身与人所看到的事物是不同的,人永远无法确知事物的真正面貌。

康德带来了哲学上的哥白尼式转变。他指出,不是事物在影响人,而是人在影响事物。是我们人在构造现实世界,在认识事物的过程中,人比事物本身更重要。康德甚至认为,我们其实根本不可能认识到事物的真性,我们只能认识事物的表象。康德的著名论断就是:人为自然界立法。他的这一论断与现代量子力学有着共同之处:事物的特性与观察者有关。

从[德]莱布尼茨的符号系统梦、[英]布尔把逻辑变成代数、[德]弗雷格发明形式句法、[德]康托尔对无限的探索、[德]大卫希尔伯特的营救、[捷克]哥德尔完备性定理、[英]图灵构想的通用计算机,到[美]第一批通用计算机的诞生,一批计算机科学家在系列哲学思想和数学理论的探索中,不断推进人类智能在哲学理论到工程技术的实践。从13世纪算起的800年来,中国人是缺席的,至今仍不能认识西方哲学及科学的精髓和价值所在。中国传统阴阳思想基础发展起来的文明体系繁衍的各种思想理论,远如道德经近至王阳明,都集中在了平衡人际管理的社会稳定、吃住行等生存活动档次。让人误以为东西方文明互为补充?老有国人拿中国没有OS和CPU核心技术说事,但却没有具体行动。而专家领导只会推卸责任,说啥“没有生态”,好像不是无能而是不屑,让人看着心烦且生气。

4 数据简化哲学PhDS操作系统

软硬件系统,总的来说编译器、文件系统、调度等算简单的,难的是指令集和机器码的设计。对编译器来说,语句是层层往下编译的,直到机器码,中间有很多层,如何优化是大有学问的。编译器解释高级语言到机器码,期间程序逻辑分解到机器码指令。编译器设计实现中,需要数理逻辑基础,集合论、模型论、证明论、命题演算、递归论和公理化等这些哲学、数学方法都要应用进去。其中,模型、证明等完备性问题,只要范围划定,不难处理。编译器里面对递归等复杂逻辑的分解比较重要,否则没法指令化。

计算机系统内部架构已经五十年没变了。现在又到了一个机遇点上。现在美国七八十岁的老一代程序员及其门徒,又在想着优化计算机架构。从哲学角度来说,康德的著名论断:人为自然界立法,与现代量子力学有着共同之处:事物的特性与观察者有关。从量子计算机角度来说,量子计算技术的推动,使得计算机架构必须作出调整。从智能角度来说,无法观测的思维、智能,必须要有新的研究范式,使之可以被观测。从数据角度来说,万物皆可数据化思考。“人类对世界的认知,不论自身还是万物,皆可数据化思考并形成可描述、表达、记录的数据资源。倘若无法数据化,则亦无文字化、可视化等具体媒介数据。”(2018,秦陇纪)时代呼唤自1900年以来西方哲学停滞不前的突破。

图2数据简化哲学PhDS

秦陇纪1991年在苹果2型(Apple-II)台式机学习Basic编程、作图、音乐等程序,初一即接触模拟电路、计算机编程等实验,后学习数学应用/计算机应用/教育技术等专业,28年来断断续续在计算机科学与技术领域不断学习。2005年后,几度试图写一个以数据资源为核心的操作系统,却止步于修改简单开源命令行引导系统,原因在于空有雄心壮志却无实验环境和科研平台而止步。这其中就涉及到指令集、编译器、资源调度、图形可视化、文件系统、通信等基础知识。2010年全球首创提出数据简化概念及技术以来,秦陇纪致力于数据资源为核心的操作系统研究,简化CPU逻辑过程、强化数据权限管理;并以《数据资源概论》三步曲、数据资源操作系统、数据简化技术、数据传输与存储的网格系统为目标而学习、掌握相关科学原理与工程技术。

希望大家一起努力,夯实基础科技知识。切勿计算机基础科技一样都没掌握,但会修改开源代码,就幻想着直接奔向人工智能、脑智能等空中阁楼,步入产业界。如若教科研体系IT业者都不做基础技术实验,却拿博士、教授或总工头衔长年累月出席各种活动、热衷于灌水论文,那终究如梦幻泡影,永远无法理解CS,在历史长河中毫无价值、白白浪费了一生机遇。

—END—

参考文献(721字)

2.最近更新:ActLikeDove(2018-10-28).约翰·冯·诺依曼.[EB/OL];百度百科,https://baike.baidu.com/item/%E7%BA%A6%E7%BF%B0%C2%B7%E5%86%AF%C2%B7%E8%AF%BA%E4%BE%9D%E6%9B%BC/986797,2018-10-28,访问日期2018-11-18.

3.秦陇纪,世界哲学日2600年西方哲学思想发展史谱系图和哲学50命题(公号回复“西方哲学”下载PDF彩标典藏版,欢迎转发、赞赏、支持科教).[EB/OL];数据简化DataSimp,世界哲学日2600年西方哲学思想发展史谱系图和哲学50命题(公号回复“西方哲学”下载PDF彩标典藏版,欢迎转发、赞赏、支持科教)教)https://mp.weixin.qq.com/s/5Xb-U5fEg8YACK9EKYDwxw,2018-11-16.

西方哲学与人工智能、计算机(7260字)

秦陇纪

简介:西方哲学与人工智能、计算机。公号回复“哲学PhDS”文末“阅读原文”可下载9k字2图6页PDF资料,欢迎转发、赞赏、支持科普。蓝色链接“科学Sciences”关注后下方菜单项有文章分类页。作者:秦陇纪。来源:数据简化社区/秦陇纪微信群聊公众号,引文出处附参考文献。主编译者:秦陇纪,数据简化DataSimp/科学Sciences/知识简化新媒体创立者,数据简化社区创始人OS架构师/C/Java/Python/Prolog程序员,IT教师。每天大量中英文阅读/设计开发调试/文章汇译编简化,时间精力人力有限,欢迎转发/赞赏/加入支持社区。版权声明:科普文章仅供学习研究,公开资料©版权归原作者,请勿用于商业非法目的。秦陇纪2018数据简化DataSimp综合汇译编,投稿合作、转载授权、侵权错误(包括原文错误)等请联系DataSimp@126.com沟通。欢迎转发:“数据简化DataSimp、科学Sciences、知识简化”新媒体聚集专业领域一线研究员;研究技术时也传播知识、专业视角解释和普及科学现象和原理,展现自然社会生活之科学面。秦陇纪发起,期待您参与各领域~~

Appx.数据简化DataSimp社区简介(835字)

信息社会之数据、信息、知识、理论持续累积,远超个人认知学习的时间、精力和能力。应对大数据时代的数据爆炸、信息爆炸、知识爆炸,解决之道重在数据简化(DataSimplification):简化减少知识、媒体、社交数据,使信息、数据、知识越来越简单,符合人与设备的负荷。数据简化2018年会议(DS2018)聚焦数据简化技术(DataSimplificationTechniques):对各类数据从采集、处理、存储、阅读、分析、逻辑、形式等方面做简化,应用于信息及数据系统、知识工程、各类数据库、物理空间表征、生物医学数据,数学统计、自然语言处理、机器学习技术、人工智能等领域。欢迎投稿数据科学技术、简化实例相关论文提交电子版(最好有PDF格式)。填写申请表加入数据简化DataSimp社区成员,应至少一篇数据智能、编程开发IT文章:①高质量原创或翻译美欧数据科技论文;②社区网站义工或完善S圈型黑白静态和三彩色动态社区LOGO图标论文投稿、加入数据简化社区,详情访问www.datasimp.org社区网站,网站维护请投会员邮箱DataSimp@163.com。请关注公众号“数据简化DataSimp”留言,或加微信QinlongGEcai(备注:姓名/单位-职务/学校-专业/手机号),免费加入投稿群“科学Sciences学术文献”读者微信群等。长按下图“识别图中二维码”关注三个公众号(搜名称也行,关注后底部菜单有文章分类页链接):

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