人和机器都可以作为认知的载体，但认知的机理是不同的。智能时代，机器与人的协同越来越重要，人一定能活得更有尊严、更加优雅。

    图灵在1950年发表的著名论文“Computing machinery and intelligence”（计算机器与智能）中，发出振聋发聩之问：“机器能思维吗？”他在论文中指出：“在我看来，生命与非生命之间的差别，远远大于人类与其他生命之间的差别。”当前一个众所周知的事实是：人和机器都可以作为认知的载体，机器可以学习，可以思维，机器与人之间的自然语言聊天已经通过了图灵测试，但两者认知的机理是不同的，需要在机器认知和人的认知要素中找寻更底层的相同之处。为此，我们站在薛定谔、图灵、维纳等科学巨人的肩上，提出“认知物理学”，即用物理学的方法讨论物质、能量、结构、时间四个基本要素之间的关系，揭开智慧之谜，解释认知的底层逻辑，解释生命中的认知活动如何在与物理世界的交互中产生，尤其是解释智能的生成和发展，从而形成物质硬构体和思维软构体的相互纠缠，发明像人又不像人的人工智能。笔者的《机器如何像人一样认知——机器的生命观》一文已经发表在《中国计算机学会通讯》上，本文将重点研究和讨论机器如何不像人的方方面面，是前者的姊妹篇。

    生命不能重来，但认知机器可以重启

    硅基机器原本是无机物质，不可能是人脑神经元细胞组织，它们由物质、能量、结构和时间四要素组成，是在图灵机模型和冯·诺依曼存储程序的通用计算机架构基础上发展起来的，结构和时间寄生在物质和能量上，形成诸多硬构体。把各种硬构体按照结构设计组装到一起，就成为机器。机器中的软构体是承载或者寄生在硬构体上的。当然，它也可以寄生在已有的软构体上，如同人的精神寄生在硬构体之上一样。机器里一定要有一个最基本的时钟，时钟依赖能量而生，时间寄生在时钟上，形成时序。激活机器的钥匙是时钟、时序和递归。机器中的物质硬构体和思维软构体在加电后的纠缠，表现在时钟、芯片、机器主板、基本输入输出系统（BIOS）和操作系统（OS）在自举状态的递归复用，机器才能“活”起来。作为工具的机器，结构寄生在物质上。要激活机器，需要能量，能量激活时钟，时钟产生节律。如同生命有节律一样，机器利用时钟形成时间和节律，可以在当前的周期内为下一个周期提供一个更新的输入，总是存在下一个周期能够保持思维的连续性，机器思维才能活动起来，这是图灵的划时代贡献，堪比牛顿的万有引力、爱因斯坦的相对论，可惜很多人对此认识不足。正是图灵和冯·诺依曼的计算机体系结构设计中的CPU（控制单元和运算单元），保证了指令和数据一样地存储，二者在形式上无区别，将程序指令存储器和数据存储器合并在一起，顺序执行程序，让机器能够自举；依靠只读存储器中的基本输入输出系统（ROM-BIOS）引导，再到激活操作系统，让机器一步一步地进入认知就绪的工作状态。只读存储器基本输入输出系统是一组固化到计算机主板ROM芯片上的程序，它保存着基本输入输出程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序，为计算机提供最底层、最直接的硬件设置和控制。然后，操作系统接管BIOS，再到认知就绪，认知核中硬构体和软构体纠缠的正反馈过程，导致涌现，形成新的宏观有序状态。碳基生命通过繁衍实现基因遗传，通过摄食和新陈代谢实现生长，进行思维活动；而硅基机器则是通过认知核更新完成升级换代。认知核包含机器具身物质硬构体，如时钟、集成电路芯片、主板等，也包含最基础的思维软构体，如机器指令、BIOS和OS等。生命不能重来，机器关闭后可以重启。人的寿命不过百年，有一定程度的自愈能力，但不能中断，不能永生。机器则不然，机器是由物质、能量、结构和时间四个基本要素构成的复杂硬构体和复杂软构体之间的相互作用。机器如果停止了能量供给，如断电，则会停止工作；恢复供电后，机器可以再次自举，通过激活操作系统，重新进入认知的工作状态。硅基机器中的物质硬构体不能自繁衍、自成长、自修复，只能被组装、被生产、被修复。硬构体老化了、失灵了，被修复之后可以重启，重生多次。如果有新的硬构体、软构体加进来，只要适配，升级之后可以提高机器认知的能力。

    机器没有意识但有智能，记忆可以不被遗忘

    生命先有意识，后有智能，意识和智能会纠缠。生命里有记忆和遗忘，可以交错；机器没有意识，只有智能，认知机器里存储的知识可以保存不被遗忘，机器也不会痴呆。人类智慧是机器智能望尘莫及的，这是硅基机器认知和碳基生命认知的很大不同。对于高等生物而言，意识和智能是智慧的基础，两者难以分离。智慧还强调生机活力和灵感气质，高等生物的智慧涉及意识、情感，生物的情绪反过来也影响其智能。但凡意识、情感都是内省的、自知的、排他的，不可以人造。当人类感知这个物理世界的时候，可以完全有意识，也可以完全无意识，也有中间的情况存在。

    当那些有人类感觉和知觉、也可能有行为参与的一系列事件以同样的方式屡屡重复时，它们就渐渐地脱离意识的范畴，变成技能或者智能。例如，小孩迈出第一步的尝试是有意识的，成年人边讨论边走路时的步伐是无意识的，智能是建立在通过重复练习而习得的过程之上。这个过程称为记忆，记忆是智慧之母。当感觉、知觉和行为成为本能、技能或智能时，可称为意识隐退，它对人的智能具有重要的意义。即便如此，起初闯入意识领域的只是那些变化或“差异”，使新事件区别于以前的事件，因而需要新的思考。当新情况及其引发的新反应出现时，意识又冒了出来。一旦场合或者环境条件与以前不同，事件的发生就是有意识的，可称为意识复现。意识是生命进化范畴内的一种现象。人的意识和智能，就是如此纠缠着，又释放着，时而隐退，时而复现。

    然而，意识和智能也是可以分离的。人工智能的发展史表明，人工智能可以脱离意识而存在，非生命的工具和机器自身不可能有意识、欲望、情感和信仰。人工智能是人类智能的体外延伸，就像发明油灯、电灯、望远镜可提升人的视力，发明算盘、计算尺、计算机可延伸人的计算力，发明驾驶脑可代替驾驶员的驾驶认知。虽然非生命体的人工智能没有意识，但是可以人为地将情感赋予人工智能。那是第三人称的“外显”，情感机器人只是外显的情感。

    我们的理性思维和认知过程，有时也会被意识、情绪、欲望和习性所困扰、扭曲。意识并不总是有助于人类的认知，也并不总是有助于人类智能的发展。此外，智能还常常离开意识被单独释放到体外。例如，在科技图书馆里，我们阅读大量的专著、学位论文和专利的正文，几乎不涉及作者们的意识、欲望、情感和性格。又例如，当我们阅读进化论之父查尔斯·达尔文1859年的名著《物种起源》时，我们怎么也不会想到，他的“自然进化、物竞天择”的生物知识和他钟爱的妻子（一个虔诚的基督教徒）的信仰竟然如此冲突。这说明智能和信仰、价值观是可以分离的。再例如，计算机经过70年的发展表现出非凡的智能，但计算机始终没有意识。由此看来，能思维、会创造的机器没有被意识和欲望困扰。只有智能，且受控于人，倒是件大好的事情，这样的机器可以始终集中注意力工作，不知疲倦，不闹情绪，表现出一以贯之的工具性，更不会在以后的工作中患上癌症、痴呆之类的生理疾病。认知机器的使命由操控者把持和驱动，机器的工具性正是人类的智慧所在，人类不会让人工智能跑偏。智能机器是人类可控的工具，保持一以贯之的工具性，作为人类体力、智力的体外延伸，人类能自如地调用它、迭代它，主动权在人类手里。从这个意义上说，机器永远受控于人。人工智能不与意识、欲望、性格、情感纠缠，智能机器将使人类彻底改变世界，能思维、会创造的智能机器正在表现出这种力量。

    机器可暴力思维，但物质硬构体很难约束软构体想象的范围和思维的内容

    机器的思维能力，不受限于机器具身的行为能力，而机器学习和接受训练比起人的认知要快很多，可暴力思维，机器思维的速度是生命体望尘莫及的，其思维软构体可以自我复制、自我拓展。人类思维是基于细胞的生命认知，具有毫秒级别的生物电的反应速度；人的记忆分为短期记忆与长期记忆。一次性学习之后都是短期记忆，间隔性学习之后能形成长期记忆。重复学习的时间间隔非常重要。要实现从短期记忆到长期记忆的有效转化，必须在一个最优的时间间隔内进行强化。最佳间隔可以打造最高的强化，如果间隔时间太长，也不能强化。机器学习则不然。如今，机器里的时钟精度已经可达到飞秒（10？15秒），原子钟芯片的时间精度可达到10？11秒，正在走向商用量产。机器里无论是复杂机器指令还是精简机器指令的执行，抑或是寄生在机器语言上的各种软构体的执行，都通过递归复用表现出高超的秩序。例如，在不到1秒的时间内，机器通过“翻译”“查重”等操作，可以判断分别用英文和中文表达的两段相当长的文档中，是否有重复使用的词句。对人类来说，思维具有随机性和模糊性，缺少形式上的精确性，完成这个任务费时费力。如果将“翻译”和“查重”任务扩大到检查全球范围的学术论文抄袭，对于人来说这几乎是不可能完成的事，但对于机器而言并无太多困难。基于时序的机器认知，可以做到纳秒、皮秒甚至飞秒级的反应速度。倘若机器以飞秒计算，人以秒计算，1飞秒与1秒的比例，相当于1秒和3200万年的比例，我们可以用皮秒和飞秒模拟人的思维活动周期。思维软构体通过抽象和联想，自我复制、自我拓展、引发类比，结构和概念是人类认知过程中抽象的结果。抽象源于想象，抽象就是去伪存真、由表及里、去粗取精，使认知具有一般性和普遍性。机器可以模拟重演物理、化学、生物、材料等学科中大多数快速变化的过程，例如研究单分子的振动和转动、化学键的断裂和形成等。机器能通过暴力计算和暴力仿真，完成蛋白质折叠的结构预测，由此可见机器暴力思维的威力。物质硬构体很难约束想象的范围和思维的内容。如果不与物理世界实时沟通验证，机器也可能过度幻想，陷入思维的死循环。

    机器具身可以不受人的具身生理局限

    对任何一台智能机器，我们希望它一专多能，但不奢望它全知全能、无所不能。机器可配置各种各样的感知传感器，设计各种各样的动力机械，形成各种各样的具身动力学行为，这就大大丰富了机器的功能和性能。机器能自主操控，以替代越来越多的人类社会劳动岗位，尤其是恶劣环境中的劳动岗位。机器所感知的世界，由其配置的异构传感器决定，传感器的种类和精度决定机器感知的质量，决定机器观察到的物理世界的极限，影响机器的认知和智能。人类完全可以不受碳基生命感知器官的生理限制，给机器配装上各种各样的硅基传感器和识别系统，比如给它配上显微镜、望远镜，看到偏振光、电磁场，听到超声波、次生波，还可以配置北斗定位接收机完成位置识别，甚至把特定形式的语言（如编程语言、美术语言、化学语言、材料配方语言等）赋予不同的机器个体，让它用专业术语和人类专家交互。机器的行为，即具身智能，和机器机械具身动力学性质息息相关。例如自驾驶的汽车行为与车辆动力学相关，自航行的水面舰艇行为与船舶海洋动力学相关，自驾驶的飞机行为与机身空气动力学相关，自操控的盾构机与其伺服系统能力相关，自操作的手术机器人与手术刀的灵巧行为相关，等等。人类完全可以通过机器的不断升级换代，给机器设计各种各样或强大或精准的感知装置以及各种各样的机械形态和具身动力学性质。机器智能不再受碳基生命的感知器官和肉身能力的局限，这是一件多么了不起的事情啊！

    总结和展望

    尽管机器越来越像人，甚至在一些方面正在远超人类，但是人不能越来越像机器，人要有新的创造。人类变得智能不是进化的必然，进化只是给了人出生后认知二次扩张的潜力。人类发明的机器可以有很高的认知起点。未来社会中人和机器的认知互补和高效协同非常重要。人机互动和人机共生不再是带有时延的“输入-输出”单向关系，也不是简单的“人围着机器转”或者“机器围着人转”的主从关系，而是人机之间无时不在的多通道、跨模态的自然交互，迭代发展。人类进入智能时代，不存在人工智能毁灭人类，不必把人工智能神话，只有可能是人毁灭自己，但这种概率极小。我们相信，人类一定会越来越智慧，机器一定会越来越智能；人类智慧将引领机器智能，而人类一定会更加有尊严、更加优雅地生活。