人工智能的热力学悖论

人工智能的热力学悖论

摘要

随着社会需求和计算机行业的发展，人工智能应运而生，直到现在，人工智能仍是一个炙手可热的话题，人们对此也有不同的看法。一方面，人工智能方面了人类的生活，给人类生活带来了巨大的便利，但另一方面，一部分学者认为人工智能会给人类带来一些威胁。本文从熵值理论和人工智能为出发点，结合人工智能的利弊分析，从热力学角度分析人工智能的悖论。

关键词：熵值理论 热力学 人工智能 大数据

一、熵值理论 （一）熵概念的提出

“熵”是由物理学家克劳修斯在1850年他提出的,他用它来反应一个系统内能量分布的均匀情况。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能里完全均匀地分布，那么这个系统的熵就达到最大值。

在克劳修斯看来，如果不对一个系统进行人为的干涉，那么这个系统中的能量最后总会越来越平均。如果把一滴墨水滴进一个装满水的杯子中，水会迅速向四周扩散，一段时间后，墨水就会充满整个水杯。如果把一个冷的和一个热的物体接触，过段时间后，两个物体温度会越来越接近。系统中的能量密度的差异最终都会向能量均等的方向发展，换句话说,“熵将随着时间而增大”。

（二）熵与热力学第二定律

自然界的能量都是守恒的，能量既不能创造，也不能消灭，只会以一种形式转化为另一种形式。人们把它称为“热力学第一定律”。

热力学第二定律是在大量观察的结果下，总结出来的一条定律，在一个孤立的系统中，如果不进行人为的干涉，系统中的混乱程度总是会自发的向混乱程度大的方向变化。熵是热力学中重要的参数，是为了描述热力学第二定理产生的概念，反映了一个系统的混乱程度，熵的变化指明热力学过程进行的方向，物理过程的方向性用熵增加原理来表示，熵为热力学第二定律提供了定量表述。

二、人工智能的发展 （一）什么是人工智能

人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

随着社会需求和计算机行业的高速，人工智能应运而生。它是一种通过人类制造，拥有和人类有相似的智能处理方式，做出反应的智能机器。人工智能可以模拟人类意识和思维的信息过程，有着广泛的应用范围，包括智能机器人制造、智能识别、自然语言处理等方向。人工智能同时涉及不同的领域，如人工制造、机器学习等。人工智能不仅需要掌握计算机方面知识，还需要掌握心理学和哲学等方面的知识。自人工智能技术出现以来，它的应用领域不断扩大，相应的理论和技术不断完善。它现在已经成为世界各国的科学研究方向。

（二）人工智能的发展

人工智能的概念在1956年首次被提出，科学家对他的解释就是它可以向人类一样智能的思考。随后，人工智能便得到了迅速的发展，许多显著的成就随之出现，顺应了人工智能的发展，将人工智能研究带领到一个新高潮。专家系统的研发，如树枝状化学质谱分析系统、前瞻性探索系统等，将人工智能引入实际应用。

1959年以来，人们开始了对机器人的研究。1965年，出现了第一批带有感官系统的机器人，他可以通过自身的声纳系统感应到周围环境。随后人类又研制

出带有其他“有感觉”的机器人。80年代，计算机行业得到了进一步的大发展，人工智能也因此而取得的巨大的进步。

到了90年代，随着网络技术，特别是互联网技术的发展，人工智能已经开始从单一智能学科的研究转向基于网络环境的分布式人工智能的研究。不仅研究了基于同一目标的分布式问题解决，还研究了多智能体多目标问题解决，使人工智能应用更加方便，更加实用。现在，人工智能已经渗透到社会生活的各个领域。

三、人工智能的悖论

随着科学技术和互联网的发展，人工智能领域也在迅速发展，特别是在中国提出“2025智造”之后，中国的人工智能领域也出现了热潮。BAT和其他科技巨头相继推出了人工智能领域。科大讯飞在语音识别方面取得了重大突破。电影明星任泉投资了人工智能。人工智能英国的马石达、中国的绝艺、日本的机器狗横扫人类围棋棋手。面对人工智能的快速发展，既有利，也有弊。

（一）人工智能的利

目前，随着人工智能的发展，人工智能已经为人类创造了非常可观的经济利益。人工智能可以代替人类做许多人类不想做和不能做的工作。此外，机器出错的概率低于人类，机器不像人类一样会感到累，可以一直工作，节约了大量成本。未来，人工智能还可能取代人类做家务，帮助人类学习，甚至照顾老人和儿童，实时监控人类健康，直接对病人进行治疗，延长人类寿命，解决人类各种问题，使人类生活变得越来越好。

（二）人工智能的弊

科学技术的发展是一把双刃剑，汽车的发明颠覆了传统的运输业，人工智能的发展也将颠覆许多行业。机器人取代了许多人的工作，并将导致大量人失业。机器的学习速度远远快于人类，在著名的围棋高手和智能机器的人机大战中，人工智能阿尔法狗以4：1的成绩打败了人类，引起了人们的恐慌，一些人说他们不怕阿尔法狗可以在围棋上战胜李世石，他们担心阿尔法狗会故意输给李世石一局。如果机器人有一天会像电影《机械姬》中的机器人一样成为有意识的机器人，人类随时都会成为机器人的奴隶。霍金警告说，人类正面临一个不确定的未来,所以所走的每一步都要慎重。先进的人工智能能够独立思考并对环境变化进行分析，他们的未来将有很大的可能威胁到人类。如果有一天人工智能机器人能够独立思考，独立做出准确的判断，那么总有一天人工智能将会反客为主，那么人工智能将是一场人类灾难。人类甚至会被人工智能消灭，地球将由人工智能统治。

任何科学技术发展的最大威胁是失去人类控制，人工智能也是如此。无论人工智能是如何发展的，它必须始终处于人类的控制之下，并在不伤害人类的情况下为人类服务,这将使人类更容易接受人工智能。

四、热力学分析人工智能 （一）大数据下的人工智能

人工智能的存在是基于大数据的，因为人工智能需要数据来构建其智能，尤其是机器学习。例如，机器学习图像识别应用程序可以查看成千上万的飞机图像来了解飞机的组成，以便将来能够识别它们。

人工智能实现最大的飞跃是大规模并行处理器的出现，特别是GPU，它是具有数千个内核的大规模并行处理单元，而不是CPU中的几十个并行处理单元。这大大加快了现有的人工智能算法的速度，现在已经使它们可行。大数据可以采用这些处理器，机器学习算法可以学习如何重现某种行为，包括收集数据以加速机器。人工智能不会像人类那样推断出结论，它通过试验和错误学习，这需要大量的数据来教授和培训人工智能。毫无疑问，没有大数据就没有人工智能。

（二）对人工智能的分析

生命以负熵为生，是一个简单的哲学问题，从简单的意义上理解，生命在发展的过程中，随着不断的人类活动，不断的同系统进行能量的吸收和排放，就必然会造成外界环境的混乱程度不断增大，导致外界环境熵增大，即从外界环境摄取负熵。这个观点是著名物理学家薛定谔提出的，并得到业内其他人的进一步认证。

根据熵增原理,事物在发展过程中具有自发地自由化倾向,终极目标就是达到最均匀的混乱分布,而混乱度越大,则差别越小,事物的活力就越小,信息就越不明确,无序和不确定是等同的。例如:正是由于有了温差,温度才会自发地从高温物体传向低温物体,分子运动呈现整体的有序性,一旦所有物体的温度相等,分子就失去了运动的活力,整个运动就会无序,无任何方向。

未来不管人工智能的发展怎么进步，功能怎么提升，但人工智能始终都要依靠大数据作为基础，对数据进行分析，做出判断后进行反应。但随着生命不断从外界摄取负熵，从而导致外界熵值不断增大，混乱程度也不断增大，信息的差别也越来越小，越来越不明确。进而未来人工智能要处理的数据也将会却来越多，越来越混乱，越来越无差别。人工智能同人类不同，不能够准确对数据进行明确选择，所以这对未来人工智能数据处理是有很大的限制的。因此从热力学的基础上分析未来人工智能想要发展超过人类甚至威胁人类，此观点是不成立的。但人工智能未来将会发展成什么样子，最终的人工智能会以怎样的形式出现，现在都不确定。

五、总结

对于人工智能这个问题，还是需要我们做出合理处理的。虽然从热力学角度分析人工智能未来并不会对人类构成一定威胁，但人类始终要防患于未然。以正确的态度对待人工智能，合理运用人工智能，避免其发展进入不正当方向。正确引导人工智能的发展，让人工智能更好的为人类服务，让人工智能成为人类的助手，与人类和谐发展。

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