我们是否活在模拟之中？关于人类智能极限的 10 个问答

相比于地球上其他生物，人类是聪明还是愚蠢？

动物有意识吗？人类例外论是可能的吗？

我们的语言、科学和数学这些认知工具，是否限制了人类的认知能力?

我们是否有可能活在计算机模拟之中？

我们能否想象未知之物？

......

关于人类智能极限的 10 个问题，由来自圣塔菲研究所的教授、人工智能领域、计算热力学领域世界级专家大卫·H.沃尔珀特（David H Wolpert）为你解答。

(以下内容共计：6500 字，阅读需要：15 分钟)

1. 在一些定义不清的客观尺度上，我们是聪明还是愚蠢？

在漫长的时间里，地球上最高水平的智力似乎增加得非常缓慢，充其量不过如此。即使是现在，我们的大脑在处理感觉运动信息时也会使用各种算法的诡计，让我们尽可能减少思考。这表明，与智力相关的成本很高。

事实证明，按单位质量计算，大脑的新陈代谢需要消耗大量的能量，远远超过几乎所有其他器官（心脏和肝脏除外）。因此，一个生物体越聪明，它需要的食物就越多，否则就会死亡。从进化的角度讲，人类在变得更聪明之前付出了巨大的代价，因而是愚蠢的。

我们的神经“硬件”究竟是如何赋予我们抽象的智力的？对于这个问题，我们并没有很好的解答。我们不了解“大脑如何产生意识”。但是考虑到更多的智能需要更多的大脑质量，从而导致更多的代谢成本，人们会期望我们拥有在智人发展的精确生态位中生存所需的最低水平的抽象智力：在几百万年的狩猎和采集中勉强应付，直到我们幸运地偶然进入新石器时代革命所需的最低智能。

这个结论正确吗？为了深入了解我们是聪明还是愚蠢的问题，请注意，有多种类型的智力。感知外部世界的能力是这样一种认知能力；记忆过去事件的能力是一种；计划未来一系列行动的能力则是另一种。

还有无数的认知能力是其他生物体所具有的，但我们却并不具有。即使我们只考虑我们所创造的智能体也是如此：现代数字计算机在无数方面的计算能力都远远超过了我们。此外，相比起数字计算机，我们仍能做得更好的那一小部分认知任务正逐年大幅缩减。

也许我们的数学只能抓住现实的一小部分。

这将继续改变。未来陆地生物的能力将可能超过我们目前的数字计算机智能的水平。这种认知延伸的感觉并不是我们目前的历史时刻所独有的。

想一想生活在地球上的所有生物体的集体认知能力。想象一下显示这种集体智能在几十亿年内变化的图表。可以说，无论我们使用何种精确的时间序列分析技术，也无论我们如何正式定义“认知能力”，我们都会得出结论，关于地球上的集体智能的趋势变化曲线斜率一定为正。

毕竟，在任何时期，陆地生物圈中任何物种所拥有的某种特定认知能力的最高水平都没有缩减；整个生物圈从未失去认知能力。而且，随着时间的推移，所有陆生物种中每种认知能力的程度都在增长，而且认知能力的种类也在增长。

图源：BBC

生命只会变得更聪明，而且以不同的方式变得更聪明。如果我们简单地将这一趋势推断到未来，我们就不得不得出结论，一些未来的生物体将拥有目前活着的地球物种所没有的认知能力，甚至超过人类。

尽管我们在集体的镜子前炫耀自己有多聪明，但与我们（或其他地球生物）在未来将拥有的能力相比，我们的认知能力似乎非常有限。

然而，在对这一结论感到不太舒服之前，我们需要仔细看看我们的集体认知能力图。直到大约 5 万年前，地球上的集体智能一直在逐步平稳地增长。

但随后，直到现代智人开始走上最终产生现代科学、艺术和哲学的轨道，才出现了一个重大的飞跃。看起来我们仍然是这个“重大飞跃”的一部分。我们的智力种类也远远超过了我们的智人祖先。

2. 相比于现代的科学家、艺术家和哲学家，我们人类祖先和他们的认知能力之间为何存在着如此巨大的差距？

对于一只生活在草原上的无毛猿来说，能够从物理现实的最深层提取认知宫殿，对身体的健康并没有明显效果。如粒子物理学的标准模型、柴廷不完全定理或禅门十牛图*，事实上，拥有这种能力很可能要付出重大的健康代价。那么，我们为什么要拥有它们呢？

*禅门十牛图：用来比喻禅宗修心的十个阶段。唐代的大禅师们——诸如马祖道一、百丈怀海——很喜欢用 “牧牛”比喻“治心”，即将牧童比作人，将“牛”比作“心”，或是将牧童比作“心”，而将牛比作“性”，以十牛比作修心的十个阶段。

为了解决这个问题，把注意力集中在人类最普遍的成就上是很有用的：科学和数学是我们认知能力的最生动的证明。从印刷机到人工智能，我们利用科学和数学的能力为我们提供了认知的义肢和思维的延伸。

图源：medium

此外，随着时间的推移，这些扩展思维的能力已经被文化和技术发展的累积性集体过程大大放大。反过来，这些扩展思维也加速了文化和技术的发展。

这种反馈循环使我们能够扩大我们的认知能力，远远超过那些仅由基因型进化产生的智能。这个循环甚至可能是造成我们人类祖先的认知能力与现代科学家、艺术家和哲学家的认知能力之间出现巨大鸿沟的原因。

尽管反馈环路扩大了我们原来的认知能力（那些由基因型进化产生的能力），但不清楚它是否为我们提供了任何全新的认知能力。事实上，它可能永远无法做到。也许未来通过反馈循环产生的科学和数学形式，将永远受制于我们最初开启运行循环时拥有的那套认知能力。

这表明对我们人类祖先的认知能力和现代人的认知能力之间的“鸿沟”有不同的解决办法。也许这个鸿沟根本就不是一个真正的鸿沟。也许它应该更准确地被描述为：在巨大的可能知识领域中的一个小缺口。

匈牙利裔美国理论物理学家尤金 · 维格纳（Eugene Wigner）在一篇题为“数学在自然科学中不合理的有效性”（The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences，1960）的文章中问道，为什么我们的数学理论在捕捉我们物理现实的本质方面“如此有效”？

也许维格纳问题的答案是：我们的数学根本就不是很有效。也许我们的数学只能抓住现实的一小部分。也许它在我们看来如此有效的原因是，我们的视野范围被限制在那一小片我们所能想象的现实之上。

有趣的点并不在于为什么我们的增强型思维似乎拥有超出我们祖先生存所需的能力。相反，问题在于我们的增强型思维是否拥有掌握现实所需的最低能力。

3. 为了触及远超我们概念的物理实体的方方面面，我们有可能在延展思维的帮助下创造出全新的科学和数学形式吗？或者我们只能永远局限在目前已有的形式之中？

1927 年，英国科学家约翰 · 伯顿 · 桑德森 · 霍尔丹（John Burdon Sanderson Haldane）在其《可能的世界》（Possible Worlds）一书中提出了这个问题的早期版本。“现在，我自己的怀疑是......”他写道，“宇宙不仅比我们想象的更古怪，而且比我们能想象的更古怪。”

约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹（J. B. S. Haldane，1892-1964）英国遗传学家和进化生物学家。他是群体遗传学的创始人之一。

在随后的几年里，类似的观点提出，宇宙可能比我们能“想象”或“设想”的更“奇怪”或“古怪”。但是，由于这些早期文本的作者忙于其他事业，关于他们的观点详细解释就更少了。

他们常常暗示，宇宙可能比我们目前所能想象的更奇怪。这是因为目前科学理解的局限性，而不是我们人类思想的内在局限。

例如，霍尔丹认为，一旦我们接受了“不同的观点”，现实就会朝我们敞开：有一天，人类将能够在现实中实现我在这篇文章中开的玩笑，即，从非人类的思想角度来看待物质的存在。

在此后的几十年里，这个问题的其他形式出现在学术文献中：主要是对 “意识的难问题”和密切相关的“心身问题”的研究。这项关于意识和思想的工作与霍尔丹的观点相呼应，即，在寻找人类以外的智能时，追寻章鱼、病毒、昆虫、植物甚至整个生态系统的视角。

“我们是否生活在模拟之中？”这个问题实际上是相当微不足道的。

许多这样的调查都是非正式的，反映了“意识的难问题”的薄弱和难以捉摸。幸运的是，我们可以以一种更严谨的方式来处理我们是否能超越我们目前的极限进行思考这一基本问题。考虑一下最近重新流行起来的想法，即我们的物理宇宙可能是由某一类超级复杂的外星人种族在计算机模拟中产生的。

这个想法可以无限延伸：也许模拟我们宇宙的外星人本身，也可能是某个更复杂的物种在电脑中的模拟，而这些物种又是更加复杂的外星人的序列。反过来说，在不远的将来，我们也可能会生成我们自己的模拟宇宙，并也有具备“认知能力”的实体。也许这些模拟的实体还可以产生他们自己的模拟宇宙......以至于无穷。

结果将是一连串的物种，每个物种都在运行计算机模拟，并产生它下面的一个，而我们就在这个序列中的某个位置。

我们是否生活在模拟之中，这个问题实际上是相当微不足道的：是的，在一些宇宙中我们是被模拟出来的，而在其他一些宇宙中我们不是。不过为了解决争议，让我们把问题聚焦在我们确实生活在模拟宇宙上。这把我们引向下一个问题。

4. 一个只存在于计算机模拟中的实体，有可能对“ 更高”的实体进行准确的计算机模拟吗？

如果答案是“不”，那么我们在宇宙中所思考的东西，只是那些居住在更复杂的模拟序列中的更高层次的人所能知道的一小部分内容。如果答案是“不”，这将意味着现实中存在着我们甚至无法想象的深层方面。

当然，这个问题的答案取决于诸如“模拟”和“计算机”等术语的精确定义。形式系统理论和计算机科学提供了许多定理，这些定理表明，无论我们采用何种定义，问题的答案都是“不”。

然而，与其阐述这些表明我们的认知能力的确有限的定理，我想退一步说，这些定理是我们数学内容的举例，是我们数学能力和想法的例子。这些内容中的大部分事实已经表明我们的认知能力太局限，无法完全参与现实。

那我们数学的其他方面呢？

5. 我们的科学和数学的形式，而非内容，是否也表明人类的认知能力受到了严重的限制？

打开任何一本数学课本，你会看到由解释性的词句连接起来的方程式。人类的数学实际上是有史以来每本数学教科书中每个方程式和解释句子的总和。

现在注意到，这些句子和方程式中的每一个都是页面上的一个有限的标记序列，一个由拉丁字母表的 52 个字母以及特殊符号（如“+”和“=” ）组成的有限的视觉符号序列。我们所说的“数学证明”就是由这种有限序列串起来的。

图源：pexel

人类数学的这一特点对理解最广泛意义上的现实有影响。用伽利略的话说，我们目前所有关于物理学的知识（我们对物理现实基础的正式理解）都是用数学语言写成的。即使是不那么正式的科学，也仍然像数学一样，以人类的语言为结构，使用有限的符号串。这就是我们知识的形式。

我们对现实的理解不过是一大套有限的字符串序列，每一个序列都包含了来自有限的可能符号集的元素。

请注意，一页纸上的任何标记序列本身并没有比人们在用来肝脏占卜*中在羊的内脏发现的序列，或在龟壳占卜时出现的裂纹中发现的序列更有意义。

*肝脏占卜，一种起源于古巴比伦的占卜术，称为“占肝术”，也叫“肝卜”（Hepatoscopy）。不少西方古文明认为肝脏是物质宇宙的代表。占卜师会朝着绵羊的鼻孔吹气以传递咨询的信息，然后再从牺牲的羊的新鲜肝脏的褶皱中，识别出神灵的答复并做出解释。相传凯撒大帝在元老院遇刺身亡前，曾收到过来自肝卜师的警告。

古亚述和巴比伦的“占肝术（hepatoscopy）”

图源：Schumacher 2007

这种观察并不新鲜。哲学中的许多工作都是对这一观察的反应，即我们的科学和数学只是一组有限的符号序列，没有内在的意义。

这项工作试图将这种有限序列可能指涉自身之外的东西的精确方式正规化，也就是认知科学和哲学中所谓的“符号基础问题”。数学领域也以类似的方式对这一观察做出了反应，将形式逻辑扩展到包括现代的模型理论（研究句子和它们所描述的模型之间的关系）和元数学（用数学研究数学）。

现代科学和数学是通过标记序列构建的，真正令人震惊的是它的排他性：在现代数学推理中，除了这些有限的符号序列，你再也找不到其他的东西。

6. 这些有限的符号序列串（也就是我们的数学和语言的形式），是物理现实的必要特征，还是它们反映了我们将现实的各个方面形式化的能力的局限？

这个问题立即引发了下一个问题。

7. 如果人类的数学被扩展到包括无限的符号序列串，我们对现实的看法会有什么变化？

在有限的时间内，如果以有限的速度去评估，具有无限行数的无限证明将永远无法得出结论。那么为了得出结论，我们将需要实现某种“超级计算”或“超级图灵计算”的认知能力。

但这些都是比目前任何计算机更强大的推测性计算机的方式(超级计算机的例子是火箭上的计算机，它接近光速，根据相对论的时间膨胀原理，因此能够在有限的时间实现大量的运算）。

但是，即使有了超级计算，它的呈现形式仍然会是人类数学的形式。一种其形式不能用有限字母表中的有限符号序列来描述的数学会是什么样的呢？

美国哲学家丹尼尔 · 丹尼特（Daniel Dennett）和其他一些人指出，人类数学的形式，以及我们更普遍的科学的形式，恰好与人类语言的形式相吻合。

事实上，从路德维希 · 维特根斯坦（Ludwig Wittgenstein）开始，将数学视为人类语言的一个特例的做法已成为普遍现象，数学有自己的语法，就像人类对话中出现的那种语法。

丹尼尔 · 丹尼特在《从细菌到巴赫：心智的进化》一书中探讨了意识的起源

我惊叹于人类语言的局限性，以及这些局限性似乎是普遍存在的事实。

人类之间交流的设计和形式逻辑与图灵机理论的设计相匹配。一些哲学家认为这是一个奇妙的幸运之举。我们碰巧有一种认知的义肢（人类语言）能够捕捉到形式逻辑。他们推测这意味着我们也有能力完全掌握物理宇宙的规律。

一个愤世嫉俗的人可能会带着沉重的讽刺评论说：“你能有多幸运？人类恰好拥有捕捉物理现实的方方面面所需的认知能力，而且不能再多了！”

这位愤世嫉俗者也许会想，一只只能用信息素的轨迹来制定“宇宙规则”的蚂蚁，是否能够得出结论说这是一个伟大的巧合；或者，一种拥有追踪太阳的认知能力的趋光植物，是否会得出结论说这是一个伟大的巧合，因为这一定意味着它们可以以此来制定宇宙的规则？

近期的科研成果指出乌鸦甚至都能理解递归概念

图源：新浪网

诺姆 · 乔姆斯基（Noam Chomsky）等语言学家对人类语言允许递归的事实表示惊叹，我们可以从有限的字母表中产生任意的符号序列。他们惊叹于人类可以创造出看似惊人的人类语言集的事实。但我惊叹于人类语言的局限性。我惊叹于我们的科学和数学的极限。我还惊叹于这些限制似乎是普遍的。

8. 数学和物理现实可以在我们的认知框架内得到表述，这是一种幸运的巧合？或者换句话说，不以我们目前拥有的认知能力来表述，我们就无法想象数学和物理现实的方方面面？

考虑一下单细胞、长方形的准细胞，就是那种漂浮在海洋或死水潭中的东西。这可能看起来很明显，但是准细胞无法想象“问题”的概念，这些问题对它的行为没有直接影响。伞菌不能理解我们所考虑的有关现实问题的可能答案，同时它也不能理解问题本身。

图源：plant.apaostudio.com

不过，更根本的是，没有任何一种准动物甚至可以设想到提出有关物理现实的问题的可能性。就理解物理现实而言，问题和答案的认知概念可能是关键的工具。准细胞缺乏理解物理现实所需的工具。据推测，从我们使用这个术语的意义而言，它甚至不明白“理解现实”意味着什么。

归根结底，这是由于准细胞拥有的认知能力的限制。但我们有这么大的不同吗？准细胞和人类在认知能力方面几乎肯定有类似的限制。

因此，这篇文章的倒数第二个（具有讽刺意味的自我暗示）问题如下。

9. 就像问题的概念永远超越了准细胞一样，是否有一些认知结构是理解物理现实所必需的，但由于我们大脑的局限性而仍然无法想象这样的认知结构？

强调一下这个问题不是什么，可能有助于澄清这个问题。这个问题并不涉及对我们所能知道的东西的限制，即我们永远无法知道的东西。我们可以设想许多事情，即使它们永远无法被“知道”。

但在那些我们永远无法知道的东西中，有一个严格意义上较小的子集，即我们无法想象的东西。问题在于我们能感知到这个较小的集合的哪些方面。

例如，我们可以联想到量子力学的许多可能世界的分支*，即使我们不能知道这些分支中发生了什么。

*多元宇宙论（The Many-Worlds Interpretation，MWI）：量子力学的多元宇宙论认为，同一个时空下，在我们的宇宙之外还存在着许多个平行宇宙。

我在这里并不关心这种不可知的东西。我也不关心那些仅仅因为我们无法直接观测而不为我们所知的变量值，比如我们哈勃球*外的事件的变量，或者黑洞事件视界内的事件。

*哈勃球（Hubble volume 或 Hubble sphere）是宇宙学中包围观测者的球区域，在哈勃球之外，观测者不能观察到被退行速度超过光速之外的区域包围的范围。

图源：维基百科

这些事件永远不会被我们知道，原因很简单，我们的思维延展能力无法完成这项任务，而不是因为我们的大脑所能构建的科学和数学的内在限制的原因。它们是可知的，只是我们无法找到通往这种知识的道路。

这里的问题是，可能存在什么样的不可知的认知构造，而我们甚至永远无法意识到，更不用说描述（或实现）它了。

我们的后继者的头脑将拥有一套更大的可想象的事物体系。

鹦鹉螺甚至首先不能想象出“问题”这一认知结构，更不用说提出或回答问题了。

我想提请大家注意这样一个问题：是否存在一些对于理解物理现实来说很重要、但是我们却无法想象的认知结构？我强调的是，有些东西是可知的，但对我们来说不是，因为我们首先就没有能力构想出那一类知识。

这又让我们回到了上面简单讨论过的问题，即，如果假设 “可以知道但不能想象”的东西的集合是非空的，假设我们可以知道一些我们真正无法想象的东西，那么我们能够想象的东西的集合在未来将会如何演变？

10. 我们是否有办法想象并测试我们未来的科学和数学能否完全抓住物理现实？

说得好，从某种角度来看，这个问题似乎是一个科学版的阴谋论。有人可能会说，它与其他无法解决的大问题并没有什么不同。

无论从理论上还是经验上，我们都无法证明鬼魂不存在；我们也无法证明古巴比伦的守护神马尔杜克真的没有在人类事务中牵线搭桥。

古巴比伦的守护神马尔杜克

图源：维基百科

然而，至少有三个可存疑的理由，我们实际上能够找到这个问题（在某些方面上）的答案。

首先，如果我们有一天建造了一台超级计算机，并用它来考虑什么知识是超越我们的问题，我们可以取得一些进展。

更进一步地，随着我们认知能力的增长，我们也许能够通过观察、模拟、理论化或其他一些过程，以确定我们永远无法想象的东西的存在。

换句话说，可能是我们思维延展和我们的技术之间的反馈回路，让我们摆脱了人类祖先大脑的进化事故。

第二，假设我们遇到了可以与之交流的外星智能体。例如，一些巨大的星系范围内的物种间对话网络，其中包含一个宇宙的问题和答案库。要确定物理现实中是否有可知但人类无法想象的方面，可能只需要向宇宙论坛提出这个问题，然后学习论坛中共享的答案。

尽可能去设想我们的进化后代：不仅仅是通过传统的新达尔文进化而来的未来变种，也包括我们有意识地设计的任何物种的未来成员，无论是有机的还是无机的（或两者兼具）。

似乎很有可能的是，这些后继者的头脑将拥有一套更大的可想象的事物体系。

看起来也的确如此，我们这些认知能力超强的“孩子”将在下个世纪内出现。据推测，在他们到来之后，我们也将很快灭绝（就像所有好父母为他们的孩子让路一样）。

因此，在我们行将就木之前，当我们张口结舌地注视着后来者时，我们可以简单地向他们提出这些问题。

本文部分内容改编自 David Wolpert 的文章《我们能否知道我们无法想象之物？》

来源：《万古》杂志（AEON）

原文地址：https://aeon.co/essays/ten-questions-about-the-hard-limits-of-human-intelligence

作者：大卫·H.沃尔珀特（David H Wolpert）

作者简介：圣塔菲研究所教授，维也纳复杂性科学中心外聘教授，同时兼任亚利桑那州立大学的兼职教授，以及的里雅斯特国际理论物理中心的研究助理。沃尔珀特也是 IEEE 会士，写过 3 本书和 200 多篇论文。他的研究项目包括信息、热力学和生物系统的复杂性演变计算的热力学；人工智能；人类语言的起源、进化和多样性。

翻译&编辑：兵书

排版：灵〇

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