沃尔夫拉姆本人是计算科学、物理学和数学领域的著名学者,又是广泛流行的数学软件 Mathematica和计算知识引擎 Wolfram Alpha的主要设计师,可谓学术和商业领域的“双料巨人”。
图灵此前引进了他的《这就是ChatGPT》《科技群星闪耀时:15个创新传奇》,广受好评,此次上市的是他的另一本作品《万物皆计算:科学奇人的探索之旅》,这是他的随笔集,汇集了其过去十余年不同场合的文章、讲稿等,以计算思维范式为中心,讲述了沃尔弗拉姆在科学、技术、艺术、哲学、商业等多个领域的思想探索与实践。
从他为电影《降临》提供科学咨询、解决人工智能道德规范问题、寻找一个不寻常的多面体的来源、与外星人交流,到建立Mathematica 和Wolfram|Alpha,再到寻找物理学的基本理论和探索π,本书捕捉到了计算世界伟大先驱之一的感染力和好奇心,向所有人展示了计算思维在当代科技发展中的无限可能。
正如作者所说“如果书中文章成功传递给大家的只有一点,那么我希望是:深入理解特定主题并且解决其中的问题,是一件能带来无比愉悦的事情。”
《万物皆计算:科学奇才的探索之旅》
作者:[美]斯蒂芬·沃尔弗拉姆(Stephen Wolfram)
译者:刘永鑫 芮苏英 寇育新 赵丽娜
文 | 推荐序:计算视角下的世界观
斯蒂芬·沃尔弗拉姆(Stephen Wolfram)可能是现在活着的最聪明的人。他探索世界的方式,他创造的工具,他的洞见,特别是他观察世界的视角,跟其他所有学者都不一样,是绝对独树一帜的。这本《万物皆计算:科学奇人的探索之旅》(Adventures of aComputational Explorer)是沃尔弗拉姆的散文和随笔合集,谈论了他自己的生活、工作和思想。我很荣幸为中文版作序。
沃尔弗拉姆出生于 1959 年,他——
15 岁发表有关量子场论的学术论文 ;
20 岁取得美国加州理工学院理论物理学博士学位 ;
22 岁获得麦克阿瑟天才奖 ;
27 岁创办公司并推出 Mathematica 数学软件,这个软件被全世界科研人员使用 ;
43 岁出版《一种新科学》(A New Kind of Science),重新解释整个物理学 ;
50 岁推出 Wolfram|Alpha,号称“人类知识检索引擎”;
55 岁推出 Wolfram 语言,一种新的编程语言 ;
日常生活过于平淡,幻想的世界又太不合理,唯有探索和学问可抵岁月漫长。沃尔弗拉姆这样的奇人,是我们这个时代的珍宝。
我想借此机会简单讲讲沃尔弗拉姆的世界观。他这套思想还很新鲜,尚未流行,但我认为很可能是对的。如果你不知道,那可就太遗憾了。
你想不想知道,我们生活的这个世界究竟是怎么回事?它为什么有这样的规则?它是被谁创造出来的?它存在的意义是什么?我们存在的意义又是什么?我们是在玩一个大型多人在线网络游戏吗?这个世界是别人用计算机模拟出来的吗?
探索这些问题,人们首先想到的是用科学家的方法。但科学家并不研究这些问题。科学家研究的是这个世界如何运行,并不关心世界的本质是什么。科学家的工作是发现新现象,总结新规律,以便对世界未来会如何提供某种预测,比如预报天气。
科学知识很有用,但科学研究的目的不是回答世界的本质是什么。那种大问题本来是留给哲学家的,但是单纯的哲学思辨在当今世界已经没有多少竞争力了,我们需要你拿出干货来,你得有坚实的证据才行。
这就导致在智能如此发达、科学知识如此丰富的今天,我们对“世界究竟是什么”仍然没有一个共识性的说法。
换句话说,我们缺少一个像康德一样的人物,能给我们一点框架性的洞见。
在我看来,沃尔弗拉姆就是这个时代的康德。他把现代物理学当作约束条件,自己坐在书斋里,纯粹靠逻辑推演,就得出了一个对世界的解释框架……他的手段是数学计算。
你相信吗?只凭数学计算,我们就能知道有关这个世界的很多事情。
我在得到 APP 的《精英日课》专栏中多次讲解沃尔弗拉姆的思想,这里我想把他的世界观总结为六个论点。
第一,这个世界的本质是计算。
你是否曾经感到奇怪,为什么物理定律都是用数学方程写的?为什么几乎所有学科都要用到数学?物理学家尤金·维格纳(EugeneWigner)早就问过这个问题,答案现在还是一个谜:为什么这个世界上的事情,如此精确地符合数学?哪怕考虑到量子力学的不确定性,那个不确定性的概率大小也严格符合数学方程。
你仔细想想,这很不寻常,世界似乎没有义务如此。但恰恰因为世界精确地符合数学,我们才能过上寻常的生活。
你早上买了六个馒头,自己吃了两个,留下四个准备中午和晚上再吃。等到中午你打开冰箱,发现四个馒头果然还在里面。有客人要来访,你就先把房间打扫整洁。第二天客人来之前,房间果然还是那么整洁。
这些事情很平凡,但你想过没有,之所以如此,是因为这个世界是讲理的。它不会凭空给你弄丢一个什么东西,也不会无缘无故地给你把东西弄乱。
这个世界竟然如此有秩序,这就让我不太相信它是一个计算机模拟出来的游戏。因为如果是有人模拟的,那么游戏的运营者就可以随时修改游戏——也许搞搞软件升级,也许扮演神灵,看自己喜欢谁就多给谁一点好处,讨厌谁就制造一些惩罚……
然而并没有。我们这个世界存在着“能量守恒”之类的定律,每件事情都能找到原因,是一环扣一环的连锁反应,并没有外人插手的迹象。
这就强烈暗示,世间万物是按照某种基本法则在自动运行。在沃尔弗拉姆看来,世间万物的一切运动,都是在做计算:它们只是在执行某个算法而已。统治世界的不是别的,是数学。
第二,这个世界允许你有意识。
计算世界可以有无数种,但不是每个世界都允许有人存在。那人到底是什么呢?
简单地说,人是一种有意识的生物。沃尔弗拉姆认为,意识是一种有连贯线索的主观体验。
你之所以相信自己是活的,自己不是一个被动的物体,是因为你有人生的经历。你从小到大每时每刻经历的各种事情连续起来,让你能给自己讲出一个故事。有这个故事,你才有“自我”的概念。
沃尔弗拉姆的一个洞见是,意识不等于智能。智能是非常普遍的东西,无非是计算的精巧度。世间万物都在做计算,只要这一组计算足够复杂、足够精巧,我们就可以说这是一种智能。计算机程序是有智能的,人当然也有智能。但是人除了有智能之外,还有意识。
意识,是对智能的某种简化和降级。比如你在一个房间里跟一些人说话,如果用充分的智能描写,我们必须把房间里每个分子的振动、视觉、听觉等所有的信息都包括进去,但那不是“人”需要的。人想要的是简化了的故事,必须忽略很多很多东西。让你形成意识的那个故事版本,往往不但是对现实的简化,而且是对现实的扭曲。
我们之所以有意识,是因为我们能对智能做出主观的取舍,对世界形成个性化的解读。
正是靠着这个简化和扭曲的故事,我们才觉得人生很有意义。
第三,为了允许你有意识,世界的物理定律不能是任意的。
我认为这一点是沃尔弗拉姆迄今为止最重要的发现。他很早以前就有了这个思想的苗头,然后从 2020 年开始,用一系列数学推导把理论变得完整。
简单地说,沃尔弗拉姆发现,要想允许有意识的智慧生物存在,这个世界的时空就不能是任意的,它必须具有一定的性质。而那些性质,恰好就是物理学家熟知的狭义 / 广义相对论、量子力学和统计物理学的样子!
具体细节不好讲,这里我们单说时空的性质。沃尔弗拉姆的逻辑推理过程差不多是下面这样的。
1. 为了允许物体存在,你这个世界必定有某种相当于“空间”的性质。具体是什么样的无所谓,但我们总可以想象那是一个由无数个点排列成的坐标系统,一个点阵。
2. 为了让世界有秩序,点阵中每个点的状态必须是根据某种定律和当前的局面算出来的。
3. 计算要一步一步进行,所以这个世界需要有次序,也就是“时间”。
4. 为了让其中的有意识生物形成连贯叙事,这个世界需要满足因果不变性,也就是每个观察者观察到的事实应该跟他所在的坐标系无关。
好,那么沃尔弗拉姆推算出来,仅仅是这些看似很平凡的要求,就决定了这个世界的时空必定满足狭义相对论。
换句话说,我们这个世界的物理定律之所以如此,是因为只有如此,才能让“我们”在这里体验秩序。
当然,不符合这些要求的计算系统也可以是一个世界,只不过那样的世界里没有有意识的智慧生物而已。
第四,我们对世界只能有非常有限的理解和控制。
既然世界是讲理的,世间万物只是在本分地做着计算,那你可能会设想,我们能不能提前算出来它们的结果呢?这样不就可以预测世界的行为了吗?
有些事情的确是如此。比如我们不需要一帧一帧地模拟地球在太阳系中的运动,我们用更简单的算法就能提前算出未来数百万年内任何一个时间点,地球上任何一个地点是白天还是黑夜……正如我们不用算也知道“太阳每天都会从东方升起”。
但是并不是所有东西都能这么预测。
沃尔弗拉姆平生最得意的一个发现叫作“规则 30”。这是一个叫作“元胞自动机”的游戏,纸面上有无数个格子(元胞),每个格子下一步是变成黑色还是白色,完全由它旁边的格子和某种非常简单的规则所决定。就这样一个演化系统,如果是基于某个特定的规则——那个第 30 号规则,那么它未来会变成什么样,就无法用快捷方式算出来。
你只能老老实实地按照那个基本规则,一步一步地把整个演化推演一遍。沃尔弗拉姆把这叫作“计算不可归约”(computationalirreducible)。
只要是足够复杂的系统,就一定是计算不可归约的,也就无法跳过步骤提前预知结果。
复杂系统的计算不可归约性告诉我们,真实世界本质上是不可预测的。
天气、股市、经济、流行趋势,这些都是我们即使在理论上也不可能准确预测的复杂系统。因为我们不能预测,所以我们也不可能百分之一百地掌控。
这就是说,对于 AI 这样的新生事物,虽然我们很想通过“超级对齐”去全面掌控它,但实际上是不可能绝对掌控的。
只要是足够复杂的事物,就一定会出现一些让你感到意外的事情。但正因为这样,这个世界才永远都有意思。
第五,我们仍然可以探索科学。
我们永远不可能全知全能,但我们永远都可以再多知道一点。沃尔弗拉姆说,伴随着每个计算不可归约系统的一个特点,是其中总有无限多个“可归约的口袋(pocket)”,也就是一些局部有效的规律。
我们不可能完美预测股市走向,但我们总可以说一些像“如果市场上大多数投资者失去信心,股市一定往下走”这样的局部规律,从而做出某些不保证绝对正确,但很可能正确的预测。
所有的规律,都是对真实世界的计算的某种压缩。我们搞科学研究也好,平时思考也好,都是为了寻求这些规律。
“可归约的口袋”这个数学性质决定了,这样的规律总是可以找到,你永远都找不完。这也就意味着,在未来任何时候,不管科学多么发达,世界上总是有一些事情是我们当时不知道,又恰好可以经过研究知道的。
科学探索这门业务可以永远进行下去。
这件事非常重要。这说明我们永远需要好奇心,世界永远有值得你探索的地方。
第六,生而为人的最高使命是创造新的价值。
沃尔弗拉姆的另一个核心概念叫“计算等价性原理”(Principleof Computational Equivalence),意思是所有的复杂系统,只要足够复杂,就都是同等复杂的。
比如说,整个人类社会之复杂,和一袋空气之复杂,是同样的复杂。数学上没有什么客观的判据能说明人类社会比一袋空气更高级。而这就是说,世间不存在什么客观的价值观。
那你说我们为什么喜欢人类社会,而对一袋空气不感兴趣呢?只是因为我们是人。我们的价值观是由我们经历的历史所决定的。人类社会之所以让我们感觉这么宝贵,是因为我们经历过整个人类的历史,我们有记忆,我们的基因之中有人类演化的痕迹,仅此而已。
一切价值观都是主观的。既然是这样,人类社会发展的方向就不会有什么客观的指引,而只应该由当时的人自行决定。
AI 永远都不能替人决定喜欢什么,因为 AI 永远不可能真正拥有我们的历史记忆。
所以沃尔弗拉姆认为,AI 时代最高级的工作就是创造新的可能性。搞科学也好,艺术也好,产品也好,如果你能创造一个原本没有的,而人们又喜欢的事物,你就是在为人类社会发展指明方向。沃尔弗拉姆首先是个“计算探索者”,你也可以说他是数学的使者。
如果不是沃尔弗拉姆,我真的很难想象仅仅用数学推导就能知道这些。这些推导的结果让我们深感庆幸:这个世界不会被任何人掌控,它总有值得探索的空间,它认可每个人的自由并且鼓励创造。
谁不服都不行,因为这不是人为设定的信仰——这些是数学告诉我们的。
科学作家、得到 APP《精英日课》专栏作者
《万物皆计算:科学奇人的探索之旅》
作者:[美]斯蒂芬·沃尔弗拉姆
译者:刘永鑫 芮苏英 寇育新 赵丽娜