【专家视点】李淼：科技的近未来和人工智能的极限
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一、人类科技生活的近未来
这一讲就涉及到“不太舒服”的领域了，因为物理学是我待的“比较舒服”的领域，而下面的话题，开始进入我比较陌生的领域，人类科技生活的近未来。
我认为，这个世界上不存在未来学，尽管有一些未来学家，但未来学不是一个学科，按照我们中国的体系，它不是一个一级学科。所以聊聊未来学，就等于大家坐在一起闲聊，但是这跟我们创业是有关的。
大家都知道，进化的路径是这样的，从猿人到能人到智人，到远古智人到晚期智人，这个大家都了解，而且晚期智人的出现很晚，大概是20万年前到10万年前之间。
智人这个物种在银河系是独一无二的。他独一无二的地方在于我们可以认识世界，我们可以了解宇宙。如果宇宙有意义，唯一的意义在于它可以认识自身，它如何认识自身，它是通过我们智人，这是一件宇宙的奇迹中的奇迹。一个系统可以认识自身，AlphaGo认不认识自身呢，我觉得还没有到这个程度。
我们要谈谈科技生活的近未来。什么叫近未来？我们给一个差不多的定义，就是30年或者是15年，相对来说近未来容易预测，但是也很难。因为现在我们的发展太快了，只要一个革命性的东西出来，就会颠覆，比如说谷歌，比如说Facebook，比如说微信。
我们大概就是以30年为上限，以15年为下限，来谈谈科技生活的近未来。
IT界经常谈到一个概念叫摩尔定律，摩尔这个人是Intel公司的创始人之一。他在很多年前就预言了一个规律，我们发现直到今天都是成立的。这是一个了不起的经验规律。摩尔这个人还活着，而且很有可能今年要到中国来。
他总结的规律是这样的：每隔18个月到2年左右，芯片的能力会增加一倍。1999年、2001年、2003年、2005年、2007年、2009年，每隔两年，芯片尺寸在缩小，缩小的尺度大约是在1.4左右，1.4的平方就是2。因为芯片占的是面积，不是线性尺度。所以在一个固定面积上面的芯片每隔两年是翻倍的，这是摩尔定律。
摩尔定律还有另外一个陈述，不光是芯片会翻倍，成本也会降低。换句话说，我拿同样多的钱，我会买四倍的芯片，因为同样大的芯片价钱下降了一倍，可是同样大的芯片上面，它的单元增加了一倍。所以这个是指数式的，每过两年就有4倍的增长，相当于同样多的钱有4倍的增长，这就是所谓的摩尔定律。
摩尔定律在过去很多年都是成立的。但是我说到了2030年，芯片就达到它的极限了，摩尔定律要失效，为什么要失效？很简单，你通过这个东西来算下去，2001年，芯片是22纳米，你算到2030年，还有不到10个周期，再除一下，你会发现这个芯片到2030年达到纳米级了。纳米的意思是什么呢？我的芯片已经到了分子的尺寸了，那就没有办法再造芯片了，因为分子就没有办法控制了。分子就不再是一个经典的物体了。所谓经典的物体就是说可以确定地把它放在那里，可以预言它的确定的规律。
到了纳米的话，那个单元就是几个分子了，我们没有办法控制它是开还是关，这是简单的在逻辑上来讲，到这个程度再缩小是不可能了。所以传统意义上的摩尔定律要失效。
换句话说，我们的IT行业是不是要进入大停滞？这是一个非常好的问题，至少从摩尔定律来讲，当然IT还可以在另外一个角度发展，我只是在物理层面上说IT行业要进入大停滞了。这是可以预言的。
芯片会缩小2的10次方，也就是1024倍，根据iPhone迭代的速度，我就可以预言，到了2030年，iPhone出现了13S，它一年迭代一次，两年加一个S，现在我们是6S，所以差不多是13S。
从硬件上来讲，13S有可能是最后一代智能手机，从2016年到2030年还有14年，假定它的迭代是一年一个新东西，还有14年，正好到13S。按照物理上来讲，13S有可能是我们最后一代智能手机。假定我们把摩尔定律发挥到淋漓尽致，我们用上所有的新材料，再好的新材料不能违反物理学规律，我作为一个物理学家，我在这里可以预言，到2030年你拿到最后一代iPhone手机，没有更新的了。
现在已经有一些纳米机器人，有一本书《比小更大》，谈的就是纳米的东西，纳米的材料，纳米机器人。我觉得这个是进步，我们治病的话，有可能是通过注射打一批纳米机器人进去，纳米机器人携带药物准确地找到你的病变的地方杀死它，或者是找到病毒病菌，把它杀死。所以那时候的治病有可能是你吃下一个药丸，它不是一个化学的东西，这个药丸里面含着一批纳米机器人，然后完成任务之后，你把它排泄出来。我觉得这个也是比较可靠的。因为相当多的行业在研究这个，所以我觉得做这个预言应当是比较可靠的。医学上可能会出现一批纳米机器人，把我们的医学会带到前所未有的境地。
我个人认为在15年到30年之内，不会出现量子计算机，原因很简单，人类在操控原子和分子上的进步是非常缓慢的。你不要指望突然有一天有一个天才会操控大批的分子原子。他操控的话是要在每一个分子原子的层次上操控，非常难，这是因为量子力学的规律。
当然我们现在也可以操控很多光子、原子，这要在非常苛刻的条件下，比如说操控原子，原子是要接近零度来操控。你要把接近零度操控这个条件放到你的手机里可不行，因为你的手机是常温状态。
当然100年内，人类也不可能飞出太阳系。这个是基于很简单的能源的估计，你不可能大批地制造反物质，飞出太阳系要非常高的速度。现在旅行者一号才到达多远的地方，几十年过去了，还没有飞出太阳系，早着呢。人的一生只有几十年，你不把这个飞行器加速到接近光速，你怎么飞出太阳系。或者是不要光速，我们知道太阳的边缘是一光年，你哪怕以1%的光速，你要一百年才到太阳系的边缘。十分之一的光速的话，一个人的体重大概需要200克的反物质。十分之一的光速比较实际，就是你花十年的时间飞出太阳系。你需要携带200克的反物质和正物质，所以100年是一个很好的估计，你不可能飞出太阳系。
我比较乐观，通过民间的航天，包括埃隆·马斯克的发明，我觉得30年内人类登陆火星肯定是小菜一碟，就是可以做到。
所以我觉得可能到了2045年，美国也登火星了，我们也登火星了，一点都不稀奇。
最后，我觉得90%的生活完全智能化，我觉得这个是肯定的。当然这对人是好事还是坏事也不知道。
二、物理学与人工智能的极限
涉及到真正的人工智能，我在这方面是外行，但是我觉得从物理学家来讲，可以来推测。
重新回到摩尔定律，唯一突破摩尔定律魔咒的，就是量子计算机，因为经典计算机到了2030年，基本上已经到了最后一代了，当然你可以把它做大，那没有什么意思。你做同样尺寸上，它就到了最后一代了。唯一突破这个瓶颈的方法就是发明量子计算机。
然后到了分子原子的尺度，在经典上，你没有办法操控它，因为它的量子行为已经很重要了。其实有两个行为很重要，一个行为就是它的热运动你要控制。所以我要操控的话，我就必须把不确定性原理用到极限。假定我要用原子做量子计算机，我就要对原子的不确定性原理做到极限，而且还避免受到外界的干扰。
但是到了分子原子程度，你要去观测它，它也确定了，既然确定了，它还做什么量子计算，它没法做了，你必须把它放在同一个不受干扰的量子态上，它才能做平行计算。一旦被确定了，它就不再平行了，它就在某一个态上了，就变成经典的了。所以你又回到经典的东西上来。量子计算机的困难在于这两个地方，一个是控制热运动，第二是最难的，就是要控制它和周围的环境发生相互作用。所以我为什么不那么乐观，我不认为到2030年就造出量子计算机了。
一个可能性就是我前面说的，有可能到了2030年之后，计算科学和IT行业就会进入大停滞。我指的是技术层面上的，不是商业层面上的。
所以接下来就涉及到我不熟悉，大家可能也不熟悉的领域，就是人到底是不是经典计算机？换句话说，我们大脑的神经元的过程，所有涉及到意识和认知的过程，是不是跟我们的iPad、桌面电脑和iPhone一样，它的推理过程都一样。传统的大脑科学家和认知科学家、心理学家认为，是一样的。少数派认为不是。我个人认为不是，但是这个需要更多的实验，理论上已经有一些东西了，比如说，英国著名的数学物理学家，和霍金齐名的，叫做罗杰·彭罗斯，写过《皇帝新脑》，他认为人的大脑意识的主要部分是量子计算。哈佛大学有一位教授，他最近发表了一篇论文，明确提出来大脑的量子计算的机制，而且他明确提出来是什么媒介，什么介质。这个需要实验物理学家和大脑科学家、心理学家、认知科学家合作来推进，我们的大脑到底是一个电脑还是一个量子计算机？还是一个混合？我觉得混合的可能性更大。因为它不可能是纯粹的量子计算机，它可能有一大部分是经典的，但是它也有一些关键的部分是量子的。如果人的大脑一些关键的部分是量子的，这就决定人工智能是不可能变成人的，因为没有量子计算机，没有量子的部分。
所以，在量子计算机出现之前，不要担心人造的智慧生命出现，至少达到人的水平的智慧生命的出现。
我的一个口号是，没有量子就没有智慧。
李淼，中山大学天文与空间科学研究院院长。1982年毕业于北京大学天体物理专业，1984年在中国科技大学获理学硕士学位，1988年在该校获博士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学波尔研究所学习，1990年获哲学博士学位。1990年起先后在美Santa Barbara加州大学、布朗大学任研究助理、研究助理教授，1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。1999年回国，任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。著有《超弦史话》《越弱越暗越美丽》《<三体>中的物理学》等。
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