北京邮电大学刘伟教授：超越人机融合|世界人工智能大会|人机交互|人机融合|刘伟(乒乓球运动员)|控制论|维纳

使人类飞翔在天空的不是肌肉的力量，而是智慧与思想。

——茹科夫斯基

写这本《人机环境系统智能 : 超越人机融合》（刘伟，谭文辉，刘欣编著. 北京 : 科学出版社, 2024. 7）的初衷源于笔者在剑桥大学图书馆的经历，自从来到剑桥大学并逐渐适应了这里的环境和学术氛围以后，除了与朋友们聚会聊天外，就是准备好矿泉水和面包，前往学校各个图书馆里寻找和借阅书籍。记得那是 2013 年春天的一个下午，阴雨连绵，风呼呼地刮着，剑桥大学图书馆的顶层空无一人，安静得有点儿瘆人，我终于找到了那本 1948 年诺伯特·维纳（Norbert Wiener）出版的《控制论（或关于在动物和机器中控制和通信的科学）》（Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine），心里很是激动，一时忘了时差，随即就给谭文辉（本书的第二作者）拨通了手机告知……

时至今日，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎所有的自然科学和社会科学领域。维纳把控制论看作一门研究机器、生命社会中控制和通信的一般规律的科学，更具体地说，控制论是一门研究动态系统在变化的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的学科 [ 他特意创造 cybernetics 这个英语新词来命名这门学科。“控制论”一词最初来源于希腊文 mberuhhtz，原意为“操舵术”，即掌舵的方法和技术的意思，在柏拉图（Plato）的著作中，经常用它来表示管理人的艺术 ]。尽管维纳也意识到生命在社会中得到的反馈不完全是可计算的，但是，在他的控制论中，却用基于客观数据或事实的反馈机制作为控制的核心，这恐怕与植根于西方科技的还原思想有关，即万物是由基本微粒（分子、原子等）构成的，并且万物皆数。

事实上，在东方传统思想中，这种思想除了类似的还原论（如金木水火土）外，还涉及天人合一的整体观和系统论，体现在控制上，我们不妨认为一个人-机-环境系统不但要有客观事实数据的反馈，还应包含主观价值责任的反馈。

无独有偶，1948 年香农（Shannon）提出的以信息量多少的统计公式为代表的信息论理论 [ 见其 1948 年发表的《通信的数学理论》（A Mathematical Theory of Communication）一文 ] 也有同样问题，即只注重客观事实数据的多少而忽略了其所包含信息价值的大小，于是在当前许多领域都出现了数据丰富而信息贫乏（data rich information poor，DRIP）的现象。

再进一步看，1948 年，得到学术界重视的路德维希·冯·贝塔朗菲（Ludwig Von Bertalanffy）在美国讲授一般系统论时虽然把研究和处理的对象作为一个整体系统来对待（从本质上说明其结构、功能、行为和动态，以把握系统整体，达到最优的目标），但其本质上仍是以计算为主的数学描述过程，没有深入发掘非数学、非计算的因素和过程。

通过上述，我们可以看到传统的控制论、信息论、系统论都存在以还原为主、系统为辅的失衡状态，在进入智能时代的背景下，这种局面愈演愈烈，在一定程度上也说明了当前人工智能距离智能越来越远的原因。

鉴于此，本书将尝试做一些边缘性的研究和探讨，希望能够把西方的科技优势与东方的智慧思想融会贯通，使二者有机地结合起来造福人类。

当前，人们常常会问及“人是计算机吗？”“什么是智能？”……这样的问题，答案往往是众说纷纭、莫衷一是的，其中不少人认为：智能不仅是规则和概率，智能也可以反规则和反概率；智能虽然具有随机性和不确定性，但同时也具有决定性和必然性。追根溯源，智能的本性就是人类的本性，所以通过研究人的本性才能够体现并观察智能的可能性和复杂性。

一切科学都与人性有关，对人性的研究应是一切科学的基础。

——休谟（Hume）

任何科学都或多或少与人性有些关系，无论科学看似与人性相隔多远，它们最终都会以某种途径再次回归到人性中。从这个角度来看，人工智能“合乎伦理的设计”很可能是黄粱一梦。伦理对于人而言还是一个很难遵守的复杂体系，对于机器而言则更加难以理解。在人工智能领域，“合乎伦理的设计”或许是科幻成分多于科学成分、想象成分多于真实成分。

当前的人工智能及未来的智能科学研究具有两个致命的缺点，即“把数学等同于逻辑”和“把符号与对象混淆”。人机融合的难点和瓶颈也因此在于（符号）表征的非符号性（可变性）、（逻辑）推理的非逻辑性（非真实性）和（客观）决策的非客观性（主观性）。

既是……又是……既是……又不是……让 to be or not to be 变成 to be and not to be，这是数理逻辑的命门，也是智能逻辑的生门，量子物理已把这扇紧闭的大门撬开了一丝缝隙，也为打开人-机-环境系统智能之门准备好了基础：非同一律、矛盾律、非排中律与同一律、非矛盾律、排中律应该是一样客观存在的，只不过我们在黑暗里常常习惯闭上眼睛……

智能领域的瓶颈和难点之一是人-机-环境系统失调问题，具体体现为如何有效实现跨域协同中的“跨”与“协”，这不仅关系到解决各种辅助决策系统中“有态无势”（甚至是“无态无势”）的不足，还涉及许多辅助决策体系“低效失能”的溯源。也许需要尝试把认知域、物理域、信息域构成的基础理论域与陆海空天电网构成的技术域有机地结合起来，为真实有效地实现跨域协同打下基础。

平心而论，智能化应该不是信息化、数字化的简单延伸与扩展，而是一种与后两者大不相同的新型范式。智能不仅是掌握已知的信息、学习已有的知识，更重要的是生成有价值的信息、知识及有效地使用这些信息、知识。同时，智能也是理性逻辑推理与感性超逻辑判断的统一。

如果说人工智能是人类理性的产物，那么人机融合智能就是人类理性与感性的共同产物。如果只有理性，人就是机器了，机器没有情感；如果都是感性，人就是其他动物了，其他动物没有什么理性。人类的感性与其他动物的感性的最大区别就在于人类还有理性相伴。

人类社会的复杂常常在于混阶、混颗粒度立体（而不是各种平面的图谱和网络）的相互作用和多重因果叠加纠缠。朱迪亚·珀尔（Judea Pearl）和达纳·麦肯齐（Dana Mackenzie）的《为什么：关于因果关系的新科学》（The Book of Why：The New Science of Cause and Effect）仅仅延续了西方传统—试图从数理的角度破解因果关系，殊不知，他们一开始就偏离了真实的生活常识：人类世界的因果关系既包括自然的也包含社会的，既包括客观事实性的实然，有时也包含主观价值性的应然，这种杂乱无章的混合表现俗称为“复杂系统”。

计算的目的不在于数据，而在于洞察事物。

——理查德·哈明

（Richard Hamming）

1968 年图灵奖获得者

如果把人工智能看成底层为数学的数理结构，那么人机融合智能就是底层为复杂系统的情理结构，其中的根本是人类的算计，算计是活的计算，算计不但构建起了一座座分科而学的丰碑（数学、物理、化学、经济、法律、政治、历史……），而且树立起仁（人性/思想）、义（应该/合宜）、礼（制度/程序）、智（是非/分类）、信（解释/鲁棒性）的围栏和边界。遇到逻辑不自洽或悖论时，机器往往会死机，而人类意识却可以逢山开道、遇水搭桥。如果把物质看成是客观存在的事实，意识是主观对客观事物事实的价值反映，那么休谟问题“从事实中能否推出价值”则可近似为“物质能否变为意识”“机器能否思维”的问题，事实性计算和价值性算计之间也就是物质与意识的共存共生问题。

要做一个自己相信的智能系统很难，要做一个他人相信的智能系统更难。目前，人工智能系统已经广泛应用于诸多领域，部分实现了代替人类做出决策的成果。但现实中的人工智能方法受到相对“确定性、完全信息、受限环境、可解释性差”的约束，不能满足复杂环境决策的要求。在真实复杂的不确定、非完全信息、开放的环境中，人类的经验、直觉、灵感与人工智能系统的高效、精确具有合作互补的巨大潜力。

时下的人工智能系统还远远不能达到人们的期望，根本原因在于构造人工智能的基础是当代数学而不是真正的智能逻辑。首先数学不是智能逻辑，从数到图再到集合，从算数到微积分再到范畴论，无一不是建立在公理基础上的数理逻辑体系，而真正的智能逻辑既包括数理逻辑也包括辩证逻辑，还包括未发现的许多逻辑规律。这些还未被发现的逻辑规律既有未来数学的源泉，也有真情实感逻辑的涌现。真正的智能从不是单纯脑的产物，而是人、物（机器是人造物）、环境相互作用与相互激发唤醒的产物。例如，一个设计者规划出的智能系统还需要制造者认真理解后的加工实现，更需要使用者因地制宜、有的放矢地灵活应用，等等，所以一个好的人机融合智能涉及三者（甚至多者）之间的有效对立统一，既有客观事实（状）态的计算，也有主观价值（趋）势的算计，是一种人、物、环境的深度态势感知系统。

当前的人工智能无论是基于规则（数学模型）的还是基于统计概率（数据大小）的，大多是基于计算，而缺乏人类算计的结合与嵌入，因而远离了智能的真实与灵变。

另外，自然科学等理性工具本质上是一种主体悬置的态势感知体系，人文艺术等感性科学常常是一种主体高度参与的态势感知体系，人机融合智能涉及这两个方面，由于智能主体的实时参与，所以其更侧重人文艺术的感性方面。与西方理性计算思维相比，东方智慧中既有理性的成分也有感性的成分，东方智慧不是单纯的智能计算，而是智能化，重点在“化”，即算计。算计是人类带有动因的理性与感性混合盘算，是已有逻辑形式与未知逻辑形式的融合筹划。由上所述我们不难看出，人机融合智能中的计算-算计（计算计）问题的实质是东西方智慧的融合与共生。

世界是复杂的，复杂性的世界并不都是科学和计算，还有科学与非科学、理性与感性融合的人、物、环境系统，智能是自然与人工的结合。准确地说，依目前的数学、物理水平，通过编写计算机程序是不可能实现人类水平的智能的，人工智能是不可能真正理解世界的，必须另辟蹊径。

本书根据东西方文明的特点及现有计算与认知领域的成果，提出计算计模型，针对复杂、多域、动态的环境，研究人机融合下的态势感知模型，探索人-机-环境对决策的影响。进一步构建基于理性和感性混合驱动的计算计模型，实现人机融合智能决策。完成人机融合智能及计算计的理论创新、模型创新、方法创新与平台创新，为人机融合智能决策提供方法和理论基础。

“智能”这个概念本身就暗含着个体、有限对整体、无限的关系。针对智能时代的到来，有人提出，“需要从完全不同的角度来考虑和认识自古以来就存在的行为时空原则”，如传统的人、物、环境关系等。图灵机的缺点是只有刺激—反应而没有选择，只有顺应而没有同化和平衡机制。

人机身体融合早期主要应用于躯体残缺人士的假肢方面。近年来开始应用于增强人体力量和耐受能力的动力装甲或动力外骨骼，以及真实人体与虚拟人体的互动控制等领域。

在人机融合的研究中，一个重要的方向是自主系统的研究。在执行任务的状态中，自主系统可以根据任务需求，自主完成“感知—判断—决策—行动”的动态过程，有科学家已经开始研究额外的机器手指对大脑神经系统的影响。目前，机器只有事实性的学习，而没有价值性的学习，道德物化（技术化）与道德非物化（人化）两者如何平衡以实现人-机-环境系统的有机统一、人类的自由可能性如何与机器的确定必然性相融合协同、“一阴一阳谓之道”这个思路如何体现在人机交互与人-机-环境系统智能之中等一系列问题都未得到解决。

人机之间、态势之间、感知之间、计算与算计之间常常有非互惠作用现象，即作用力不等于反作用力，如何量化分析这些相互作用呢？另外，现有的逻辑体系很难判断处理各种意外，如塞翁失马的大逻辑与刻舟求剑的小逻辑。现阶段的人机交互很难实现人机之间的有机融合，仍处于相对简单的低级水平，难点之一就在于价值意向性的形式化。鉴于机器只有局部性事实逻辑，没有人类的整体性价值逻辑，我们可以尝试把人机结合起来进行功能与能力的互补，用人类的算计这把利刃穿透机器计算不时遇到的各种各样的“墙”。

如果说 14～17 世纪的文艺复兴是回归希腊，把人从神学、上帝的束缚中解救出来，引发了宗教改革、启蒙运动、工业革命，导致理性主义、个人主义盛行，那么，未来的人-机-环境系统智能将回归以人为本的宗旨，把人从机器（高科技机器和其他各种社会机器）的束缚中解放出来，重新确认和界定人是目的，发掘和发展个性才能，使人类走向光明的未来，我们不妨称之为（人类）智能的复兴。人-机-环境智能系统中有不同的人，同时也有不同的角度和意图（包括对手），如何“与或非+是非中”这些人性呢？也许一旦掌握了人性以后，我们就有希望在其他各方面轻而易举地取得胜利了。

人是生理与社会的融合，机器是物理学与数学的结晶，环境是地理与历史的产物，人-机-环境智能系统交互则是复杂形式与简单规律的表征。复杂就是多事、物的交织作用。机管复，人管杂。复杂的往往是形式，这主要是因为没有找到简单的运行规律，当你找到万有引力时，一切都会明朗起来……真正的智能不仅可以解决问题，更可以提出问题，二者相辅相成。无是非存在的有，虚是非存在的实，非是非存在的有，should 是非存在的 being。奥斯卡金像奖最佳影片《鸟人》（Birdman）中的一句台词“A thing is a thing，not what is said of that thing”或许是对“道可道，非常道；名可名，非常名”最传神的英文翻译吧！

人-机-环境系统智能的基本问题即感性与理性的平衡问题，其中，being 作为存在，隐隐意味着理性上的至少、唯一性；should 表征意识，潜在意味着感性中的可能、无限性。

事实关系是在时间、空间和上下文的事实域内给人一种强烈的客观感觉，价值关系则是深刻情感化的，其中的对象、属性、范畴越来越由自我、作用和意识构成的主观模型所定义。这种事实关系和价值关系之间彼此定义与塑造的双重过程，就是事实价值的混合过程。人类态势感知到的常常是这种事实价值弥（散）聚（合）混合体，并可以根据具体情况恰当凸显出客观事实的一面或主观价值的一面。对于机器的态势感知，其常常被赋予非适应性的量化事实性突显过程，并且内化了人为规训和统计束缚。智能分为理智和情智两大部分，人工智能只是理智中极小的一部分，目前的智能技术水平大多还停留在人工智能上，暂且还不能奢谈更广阔深远的情智。智能不是完全去除错误和愚蠢，而是共处共生、阴阳同构。

有物理上的“非存在的有”，比如《道德经》里的“三十辐共一毂，当其无，有车之用。埏埴以为器，当其无，有器之用。凿户牖以为室，当其无，有室之用。故有之以为利，无之以为用”，也有心理上的“非存在的有”，比如“爱恨交加”。态，是存在的时空；势，是非存在的时空；感，是有的时空；知，是无的时空。存在的事物或事实提供了科学的依据和基础，非存在的意识或想象则提供了艺术的联系与说明，态势感知把存在的和非存在的“有无”结合在一起，形成多种不同的人-机-环境智能系统侧面以解释全息的世界及其投影、映射。

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《人机环境系统智能 : 超越人机融合》分为人机交互与人-机-环境系统智能两部分，前三章涉及人机交互，后八章涉及人-机-环境系统智能。如果把“人机交互”看成“脖子”以下的形而下规则约束，那么“人-机-环境系统智能”就是“脖子”以上的形而上自由意志。人类与科技的关系中既有绝对决定的事实成分，也有相对自由的价值因素，正可谓：岁月无情，如剑如霜，生命有界，绝对决定；人生有意，如桥如电，风光无限，自由意志。

最后用笔者离开剑桥时所感叹的“质鳞波苍穹，何命不羞？”与大家共勉！

感谢 2023 年国家社科基金重大项目“基于大型调查数据的城市复合风险及其治理研究”（项目号：23&ZD143）、2023 年度教育部哲学社会科学研究重大课题攻关项目“数字化未来与数据伦理的哲学基础研究”（项目批准号：23JZD005）的资助。

本文摘编自《人机环境系统智能 : 超越人机融合》（刘伟, 谭文辉, 刘欣编著. 北京 : 科学出版社, 2024. 7）一书“绪论”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-079006-4

责任编辑：张莉高雅琪

本书是一本探讨人机环境系统相互融合的智能的图书，深入研究了人工智能技术在许多场景中的应用，以及人机环境系统的协同作业和智能化发展。本书主要围绕三个问题展开：人机交互与人机融合智能有何异同？人类的谋算（算计）与计算是可逆的吗？机器智能能够产生谋算（算计）吗？同时，本书还介绍了多种现代技术及其在人机环境系统中的应用，如人工智能、深度态势感知、理性计算、感性算计、情绪/情感分析等。通过阅读本书，读者可以了解如何利用人机智能技术来提高人机环境系统的整体效能并减少“机器幻觉”，为未来的智慧社会建设奠定基础。

本书适合对人机环境系统智能技术有着广泛兴趣的专家、学者、学生、工程技术人员，以及爱好智能的普通读者阅读和参考。

（本文编辑：刘四旦）