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第三章 有心智的機器 3.5 利用現實世界的反饋實現交流

第三章 有心智的機器

3.5 利用現實世界的反饋實現交流

移動機器人實驗室有位學生製作了一款兔子大小的廉價機器人。它會觀察我們在房間里的位置,隨著你的走動不斷調整你的立體聲音響,從而達到最佳的音效。布魯克斯也有一個創意,讓一個小型機器人生活在我們客廳的某個角落或者沙發下面。它會象搜集癖好機那樣四處遊盪,專等你不在家的時候四處吸塵。你只有在回家發現地板光潔一新后才會意識到這位田螺姑娘的存在。還有個機器爬蟲,會在電視機關著的時候從角落裡面爬出來偷偷吸食機身上的灰塵。
感測器和執行器的緊密耦合——要低級反射,不要高級思考
布魯克斯主張不僅要把這種機器人發送到火星上去,還要讓它悄悄滲透在人類社會各個角落。布魯克斯說,他想儘可能多地把人造生命引入現實生活,而非儘可能多地在人造生命里引入有機體。他想讓世界各處充溢便宜的、微小的、無處不在的半思維機器生物。他舉了個聰明門的例子。在你的住宅里,只需增加10美元成本,就可以在一扇門上安裝一個電腦晶元,它會知道你要出門了,或者聽到另一扇門傳遞的信息說你過來了,它還會在你離去時通知電燈,諸如此類,等等。如果一幢大樓里每扇門都會互相交談,就可以幫助對氣候進行控制,還可以幫助控制車流。如果在所有其他在我們現在看來冰冷乏味的設施里推廣這些小小的入侵者,注入快捷、廉價、失控的小小智慧,我們就能擁有無數感read•99csw.com覺靈敏的小傢伙們。它們為我們服務,而且不斷學習如何更好地為我們服務。
如果由不同感應器反饋回來的信息互相衝突,大腦中樞該怎麼辦?眼睛說有物體過來了,而耳朵卻說那物體正在離去。大腦該信誰的?合乎常理的做法是儘力找出真相。於是,控制中心調節糾紛並重新修正信號,使之一致。在非包容結構的機器人中,中央大腦的計算資源大都消耗在根據不同視角的反饋信號繪製協調一致的外部世界映像上。系統每個部分對攝像頭和紅外感測器傳回的海量數據有各自不同的解讀,因而各自形成對外部世界大不一樣的觀感。這種情況下,大腦永遠無法協調好所有的事情,因而總是一事無成。
但如果這個循環反過來,則成為一個良性的循環。電腦部件越小,電機就可以越小,電池也越小,構架也越小,對應其尺寸的結構強度就越大。這也使得小型移動機器蟲的大腦占身體的比重相應更大,儘管腦的絕對尺寸還是很小。布魯克斯的移動機器蟲大都輕於10磅。成吉思,由模型汽車組件裝配出來,僅重3.6磅。布魯克斯想要在三年內推出體長1毫米(鉛筆尖大小)的機器蟲。他乾脆叫它「機器跳蚤」。
「我們熱衷於製造人工存在物。」布魯克斯在1985年的一篇文章中寫道。他把人工存在物定義為一種可以脫離人類協助、在現實環境里生存數周乃至數九九藏書月、並可以做一些有用工作的創造物。「我們的移動機器蟲就屬於這種創造物。開啟電源,它們就會融入外部世界,與之交互作用,尋求達成各種目標。別的機器人與之相比則大為不同。它們要遵循預設程序或計劃,完成某項特別任務。」布魯克斯堅持自己不會像大多數機器人設計師那樣,為他的存在物設立玩具環境(即簡單、容易的環境)。他說:「我們堅持建造能在現實世界里存在的完整系統,以免自欺欺人、逃避難題。」
實質上,對機器人來說(或者說對昆蟲來說——布魯克斯更願這麼表述),並不存在外部世界的映像。沒有中央記憶,沒有中央指令,沒有中央存在。一切都是分散式的。「通過外部世界進行溝通可以避免根據來自觸臂的數據調校視覺系統的問題。」布魯克斯寫道。外部世界自身成為「中央」控制者;沒有映像的環境成為映像本身。這樣就節約下海量的計算工作。「在這樣的組織內,」布魯克斯說,「只需少量的計算就可以產生智能行為。」
沒有了中央機構,形形色|色的個體們或是冒尖或是沉寂。我們可以這樣理解布魯克斯提出的機制——用他的話來說就是,「大腦里的個體們通過外部世界進行溝通來競爭機器人的身體資源。」只有成功做到這一點的那些個體才能得到其它個體的注意。
遞增式構建——讓複雜性自我生成發展,而非生硬植入
分散控制——不搞中央集權計劃
過度集read.99csw.com中的通訊負荷並非中央大腦僅有的麻煩。中央內存的維護同樣讓人感到頭痛。共享的內存必須嚴格、實時、準確地更新——很多公司對此都深有感觸。對機器人來說,控制中心要承擔的艱巨任務是根據自己的感知來編輯或更新一個「外部世界模型」,一個理論,或者一個表述——牆在哪裡,門還有多遠,還有,別忘了,留神那裡的樓梯。
要協調出一幅關於世界的中央視圖實在太難了,而布魯克斯發現利用現實世界作為其自身的模型要容易得多:「這個主意很棒,因為世界確實是其自身相當好的模型。」由於沒有中央強制的模型,也就沒有人承擔調解爭議的工作,爭議本身本不需要調和。相反,不同的信號產生出不同的行為。在包容控制的網路層級中,行為是通過抑制、延遲、激活等方式被遴選出來的。
那些腦子轉得快的人發現,布魯克斯的方案正是市場經濟的絕妙寫照:參与市場活動的個體之間並沒有交流,他們只是觀察別人的行動對共同市場所造成的影響(不是行動本身)。從千百位我從未謀面的商販那裡,我得知了鮮蛋的價格信息。信息告訴我(含雜在很多別的信息里):「一打雞蛋比一雙皮鞋便宜,但是比打兩分鐘國內長途貴。」這個信息和很多其它價格信息一起,指導了千萬個養雞場主、製鞋商和投資銀行家的經營行為,告訴他們該在哪裡投放資金和精力。
受到觸動的布魯克斯預言了https://read•99csw•com這樣一幅未來的美好畫卷:我們的社會到處是人造生物,與我們和諧共處互相依賴,構成一種新型的共生關係。其中大部分並不被我們所察覺,而是被看成是理所當然的事情。它們解決問題的方式被設計為昆蟲的方式——眾人拾柴火焰高,人多力量大,個體單元則微不足道。它們的數量將像自然界的昆蟲一樣遠多於我們。事實上,布魯克斯眼中的機器人不必象《星球大戰》里的R2D2那樣為我們端茶倒水,只需在我們視線不及處自成一體,與萬物同化。
每個人都幻想有可以編程的寵物。「汽車和馬的最大區別,就是你無須每天照料汽車,卻必須每天侍候馬,」凱斯·漢森,一位頗受歡迎的技術佈道者說道,「我想人們一定希望動物也具備可以開關的功能。」
與模塊無關的層級——把系統拆分為自行發展的子單元
時至今日,自然科學一直未能解決一個難題,就是如何建立一種純意識。如果布魯克斯是對的,那麼這個目標也許永遠無法實現。相反,意識將從愚笨的身體中生長出來。幾乎所有從移動機器人實驗室獲得的經驗教訓都在告訴我們,在一個不寬容錯誤的真實世界里,離開身體就無從獲得意識。「思考即行動,行動即思考,」海因茨·馮·福爾斯特,一位上世紀五十年代控制論運動的啟蒙者說道,「沒有運動就沒有生命。」九*九*藏*書
稀疏通訊——觀察外部世界的結果,而非依賴導線來傳遞訊息
當布魯克斯把笨重且剛愎自用的機器怪獸壓縮成一隻卑微的、輕如鴻毛的小爬蟲時,他從那次小型化的嘗試中有了新的認識。以前,要想使一個機器人「更聰明」,就要為它配置更多的電腦部件,也就會使它更笨重。它越重,驅動馬達就要越大。馬達越大,供電所需的電池組就要越大。電池組體積越大,移動電池組的構架也就要越大,如此陷入惡性循環。這個惡性循環使得機器人大腦與身體的比重朝著越來越小的趨勢發展。
布魯克斯的模型,不僅僅為人工智慧領域帶來了變革,它也是任何類型的複雜機體得以運作的真正模型。我們在所有類型的活系統中都能看到包容結構和網路層級機制。布魯克斯總結了設計移動式機器人的五條經驗,其表述如下: