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人类智能是什么,和以及人工智能的比较


人类智能

在人工智能 Artificial Intelligence 不断展现其威能之时,不妨回过头看一下人类智能。

无论是写代码还是科学研究,大语言模型已经展现出远超人类的能力,在许多任务上都表现得又快又好。 但这只是从实现结果来评判,如果抛开实用主义、操作主义或行为主义的的立场,那么当下语境中 AI 常指代的大语言模型和人类智能依然是有明显不同的。

人体与机器

先看一些表层的区别。
人类大脑的功耗显然低于机器,而且工作温度十分稳定,可以说散热问题完全解决。
当然,维持人脑正常工作需要同时维持一整个身体,而这也带来另一个区别:人类先天是具身智能,并且多模态。
另一方面,人类会疲惫、无聊、厌倦,还有各种情绪。换句话说,人类智能内容远多于认知、记忆、思考。

智能架构

接着是一些我认为更深层次的和 LLM 式人工智能的区别。
人类的「上下文窗口」非常小,或者说工作记忆非常有限。
人类有长期记忆,并且是模糊的、可塑的、会自我清理的记忆,同时和思考过程难以分离。 像从小养成的行为习惯、刻板印象,难以与思考分离。
人类有一定的先天能力和框架,这是由大脑的先天生理结构决定的,而且很难改变。 人类的学习速度远超 LLM,需要的训练样本显著少于模型训练。在长期学习中,可能形成新的神经回路。

人(不是)机器

接下来尝试用人类智能和 LLM 架构互相类比。

也许我们可以把模型架构和预训练权重一起比作先天大脑(也许可以把新生儿大脑作为一个糟糕的基准),预训练过程也许实际对应人类的进化过程(甚至加上所有有脑子的生物)。 但这种类比有一个问题:新生儿是没有知识的,而 LLM 显然有(只需要打开任意免费 AI 对话软件并关闭联网搜索)。
假如仅仅把 Transformers 架构、 FFN 架构比作人类先天大脑,那么可以认为预训练得到的权重是模型学到的知识(当下的模型解释性理论通常认为,模型知识位于 FFN 中)。
这种情况面临的问题是,为什么 LLM 学习速度如此之慢,需要的样本如此之多?

另一个需要研究的问题是记忆能力。现在围绕记忆能力搭建的系统有很多,但对于 LLM 模型而言,记忆本质只有一个,那就是上下文窗口。 像本地 MEMORY.md 文件、 RAG 索引,甚至包括联网搜索的能力,都需要进入上下文才能被真正使用。这个上下文所包含的记忆,应该和人类的工作记忆类似。 人类的其他记忆模式,以及记忆对人行为模式的影响,这些都是 LLM 模型中看不到的。

智能与压缩

很明显,人类的工作记忆与模型上下文有显著区别。

人类的工作记忆以 trunk 为单位,而模型则是以 token 为单位。虽然单位不同,但毋庸置疑,模型的 1M token 上下文的容量显著高于人类的。 人类记忆能力的劣势反而说明了,人类的某种智能强得可怕,在这么糟糕的记忆条件下,依然做到了现在人们已经能够做到的一切。 如果按照现在 LLM 模型的工作模式来看,用人类级别的上下文长度来工作,是无法想象的。

人类是怎么做到的?很巧的是,我是个人类,所以一个也许不恰当但方便的研究方式是,尝试分析我自己的工作模式。 我认为人类这种特殊的智能能力,是通过不断压缩、展开、替换工作记忆来实现的。如果用计算机语言类比的话,就是不断在硬盘、内存和 cpu 缓存间移动信息,并且不断解释或编译高级编程语言。
这个能力中我难以想象的部分是,如何对信息进行索引。也就是说,我需要「知道」我知道或我记得某个信息,然后「取出」这个信息并展开。

当我写这个文章时,我有一个大纲,但这个大纲仅仅在脑子里,不在纸上。当我写某个段落时,我要把大纲展开成具体内容。 我只知道我大致要写什么,我的工作记忆里「不」知道当我写到某处时具体要写什么。可是我在该写它时能把它展开。
从信息论的角度来看,一开始的大纲必然不包含全文,从大纲生成的内容也显然不会唯一,在工作时(写作时)会不断引入新的计划外的内容(比如这一段)。当然,有时也会丢失索引(比如我本来还有一个段落要写,但是忘了是什么内容)。
所以,人类智能是如何建立索引,如何从索引展开,以及如何在局部即兴创作的?这是一个吸引人的谜题,也是研究人类智能和人工智能的一个视角。

先天能力

(看了旁边的资料,想起来了要写的一段。而且明显是回忆起来,而不是重新生成的想法。)

人工智能是否本质上有逻辑能力,还是通过「随机鹦鹉」的方式涌现出逻辑能力的表象?
我们可以用很少的样本来教育一个孩子,使其拥有一定的逻辑能力(或者孩子先天拥有逻辑能力,后天教育的内容实际是表达方式,让逻辑能够表达出来)。在这个意义上,先天能力和知识应当是分离的。
但是,即使现在最前沿的 LLM 模型,经过巨量训练、掌握海量知识,也依然可能出现幻觉。对于人工智能而言,形式逻辑能力和知识储备的强绑定,实在是匪夷所思。