約翰．麥卡錫 John McCarthy（1927-2011）

McCarthy對於近代AI研究有著舉足輕重的地位。1956年，他與好友Marvin Minsky（1927-2016）希望藉由一場工作坊聚集當時相關領域的專家，達到腦力激盪的效果。即使最終成效不佳，但當初為了申請經費在計畫書上所定下的「人工智慧」一詞卻成了這門研究科目的名稱。1958年，他開發出LISP，成為早期AI專案常使用的程式語言。另一方面，早期AI著重於人類知識的符號化與形式化，McCarthy在非單調邏輯的研究成果，讓他成為其中的領頭羊。

撰文／周凱薪｜編輯／高敬堂
審訂／蔡宗翰（國立中央大學資訊工程學系教授）

●那把開啟靈感的鑰匙

1927年9月4日，John McCarthy誕生於麻州波士頓。由於正值經濟大蕭條期間，他前前後後搬了好多次家，最後因為父親工作的緣故，在洛杉磯落腳。

父親是愛爾蘭移民，本來是成衣工會的會長，後來在美國共產黨創辦的一家報社中擔任業務經理。受父親影響，McCarthy從小耳濡目染，自然也成為共產主義的支持者。他成年以後曾多次造訪蘇聯，並結交同為電腦科學家的蘇聯友人，但也正是因為這些經驗，讓他體現到共產體制下的人權問題。加之當時美國政府正與北越陷入苦戰，種種政治因素讓McCarthy轉而支持保守的共和黨，逐漸成為一位人權倡議者，為那些在共產體制下權利受侵害的人民發聲。即使到了晚年，也常常在網路上發表相關言論，毫不避諱自己的政治傾向。

母親則是來自立陶宛的猶太人，長期致力於女權運動。本來在一家通訊社工作，後來與丈夫在同一間報社中服務。與丈夫抱有相同的政治立場，皆是共產黨支持者。離開報社後，成為一名社工，同時也積極爭取女性投票權。

儘管身體不好，卻無法掩蓋McCarthy的早慧。從小就很喜歡讀書的他，在就讀高中（Belmont High School）時，便常常跑到附近的加州理工學院，拿著一本數學教科書，自學了大一、二的數學課程。1944年保送上該校時，甚至獲准免修一、二年級數學課程。過程中，雖曾經因為沒有參加體育課而被停學，McCarthy終究在1948年順利畢業，取得加州理工學院的數學學士學位；也是在這一年，發生了一件改變McCarthy一生的重要事件──「希克森論壇：行為的大腦機制」（Hixon Symposium on Cerebral Mechanisms in Behavior）。

這場由加州理工學院主辦的論壇眾星雲集，各領域的頂尖研究者──包括Alan Turing與現今電腦設計架構范紐曼架構（von Neumann architecture）的發想者John von Neumann──都是座上賓。von Neumann在論壇中所發表的《自動機的一般與邏輯理論》（The General and Logical Theory of Automata），討論我們如何以自動機（automata）來模擬生物行為，尤其人類中央神經系統的決策過程，讓McCarthy接觸到了不同以往的新觀念，使其開始思考：電腦如果有一天也能像人類一樣思考、運作，那會是什麼光景？這個論壇就像一把鑰匙，為McCarthy開啟了走向另一個新世界的大門。

大學畢業後，McCarthy又繼續在加州理工學院念了一年數學碩士，但還沒有畢業，便轉而申請了普林斯頓大學的數學博士。成功進入普林斯頓大學的他，以一篇與偏微分方程有關的論文在1951年畢業，順利取得數學博士學位。而後便在該校教授數學，實現了McCarthy一直以來的夢想──當一位數學教授。

1952年的夏天，McCarthy來到貝爾實驗室（Bell Laboratories）。在這裡，他遇見了有「現代資訊理論之父」之稱的Claude Shannon，兩人一同合作，編輯、整理了過去與自動機相關的論文，而後在1956年出版。McCarthy對於這部《自動機研究》（Automata Studies）合輯並不滿意，因為其中對於他理想中的「智慧機器」著墨甚少。

●「人工智慧」的誕生

1955年，McCarthy輾轉來到達特茅斯學院（Dartmouth College）擔任數學系助理教授。他聯絡了當年在普林斯頓大學的好友Marvin Minsky，與Claude Shannon等人共同向校方提案並申請補助款，為的是一場聚焦在「智慧機器」上的暑期短期研究計畫。

McCarthy在企畫書中破天荒地使用了「人工智慧」（Artificial Intelligence，AI）這個詞，同時代指具有智慧的機器，以及創造他們背後的科學與工程（the science and engineering of making intelligent machines ）；所謂「智慧」（intelligence）則是在有限步驟內完成特定任務的能力。包含語言的使用、形成抽象概念等，林林總總都被McCarthy放入該計畫的討論範疇。他深信只要找對了人，一群科學家便能在短短兩個月內激盪出火花。然而McCarthy夢寐以求的突破，最終沒有在1956年的工作坊中實現。「達特茅斯會議」（The Dartmouth Workshop）在歷史上的象徵意義也始終大於它在學術上的價值：除了有了AI這個新名稱，也標誌著這類研究終於由其他科目下的子問題，獨立為自成一格的研究領域。

據McCarthy的說法：整場會議中最耀眼的一顆星非Herbert Simon與Allen Newell莫屬；然而兩人事後回憶，卻認為沒有在會議上受到應有的重視，即使他們所開發的電腦程式「邏輯理論學家」（Logic Theorist），已經能夠（甚至更優雅地）證明羅素在《數學原理》（Principia Mathematica）中的部分符號邏輯定理，是當時最接近「思考機器」的成果。只是相較於艱澀的數學證明，McCarthy卻認為要從邏輯下手，創造一個有著與人類相當的智慧體，就非得處理「常識推理」（commonsense reasoning）與「非單調邏輯」（non-monotonic logic），這些對於一般人而言再熟悉不過的推理規則。

所謂「常識推理」，是一個智慧體必須將與這個世界相關的事實與自己的目標聯繫起來，「自主」形成一系列達成該目標的指示，而不需要人類或另一個智慧體來告訴他該怎麼做。好比我今天要在7:30以前趕到機場（目標），而我知道：自己有一台車（事實1）、這台車在家裡車庫裡（事實2）、家距離機場大約是1個小時的車程（事實3），於是我必須最晚在6:30以前開車去機場（指示）。然而這樣的推論過程有一個特色，因為我們對這個世界的認識通常是片面的（或者說充滿例外與意外），一旦我們學習到或被告知有關這個世界的新知識後，原先的推論也許就不再成立，也就是「非單調邏輯」。舉例來說，我可能在發車時發現車壞了（事實1-1），或者在收音機中聽到高速公路壅塞的消息（事實3-1），這時我也許會選擇更早出門，甚至捨棄開車，轉而搭乘大眾交通工具。這些看似直觀、再自然不過的「基本常識」，卻也是最難以簡單的式子與邏輯規則捕捉的。

達特茅斯會議的另一項收穫，則是高階程式語言LISP的誕生。Simon與Newell兩人為了邏輯理論學家，開發出IPL（Information Processing Language，資訊處理語言）。雖然IPL本質上仍是不利於人類閱讀的組合語言（assembly language），但McCarthy卻十分喜歡其中稱為「連結串列」（linked list）的資料結構，於是在當時已經存在的Fortran（世界上第一套高階程式語言）的基礎上，發展出另一套稱為LISP（LISt Processor，連結串列處理器）的高階程式語言。LISP與其變體早期廣泛應用於AI與其他應用中，直到後來實用性較高、較容易上手的語言如Python取代了LISP的主流地位，但仍被視為一種「神聖」的存在。

●長駐史丹佛

McCarthy在達特茅斯學院的時間不長，1958年便又跳槽到麻省理工學院（MIT），並著手創立一個專注於AI研究的實驗室。人在哈佛大學的Marvin聽到了這個消息，非常感興趣，因此加入McCarthy的行列，共同創立了MIT AI實驗室。只是好景不常，兩人不久後便在研究方法上出現了分歧。正好McCarthy先前服務過的史丹佛大學又向他招手，兩人於是分道揚鑣，McCarthy再度回到史丹佛擔任數學系教授。1962年，史丹佛大學將原先隸屬於數學系的電腦科學組分離出來，成為獨立的學系，於是McCarthy順理成章地成為電腦科學系的教授，並在1964年成立了AI實驗室，與Marvin共同創立的MIT實驗室互相競爭。

McCarthy這一待將近40年，直到2000年底退休。這一路上，他因為在AI領域的研究成果而獲獎無數：1971年，獲頒電腦科學領域的最高榮譽──杜林獎（Turing Award）；1988年，日本京都尖端科技獎（京都賞先端技術部門）；1990年，美國國家科學獎章（National Medal of Science）；2003年，富蘭克林研究所（The Franklin Institute）所頒發「班傑明富蘭克林獎章」（Benjamin Franklin Medal）；2011年， IEEE （Institute of Electrical & Electronic Engineers，美國電機電子工程師學會）將其列入AI名人堂（AI's Hall of Fame），彰顯他在AI領域所做出的貢獻。

●幽默感及文采兼備的科學家

如果你也曾造訪過McCarthy自己設立的個人網站，便不難看出私底下的他其實與不苟言笑的學者形象相去甚遠。除了羅列已發表或仍在構思中的學術或軟性文章外，McCarthy也放上許多早已失效的連結，並在其後標註如「史丹佛工程學院拍的，照片很好看，但是已經點不進去了」這類的詼諧文字。值得一提的是，McCarthy也收錄了自己試寫的一篇名為《機器人與嬰兒》（The Robot and the Baby）的科幻短篇，緊接在連結之後，他仍不改一貫幽默地問道：「也許我該出紙本，你（們）覺得呢？」

故事描述2055年的未來世界，家事機器人已然商業化量產，但他們被規定、也被製作成沒有自己的欲望、不可以對人類產生感情的機器人。雖是為協助人類打理家務而設計的，他們卻被禁止用作人類孩童的褓姆，以免孩子對機器人產生情感上的依賴，甚至超越自已的父母。但是，R781這個機器人的女主人顯然違反了這項規定，將自己的小孩丟給機器人照顧。長期沉溺於酒精與毒癮的單親女主人在一次盛怒之下命令R781抱著孩子滾出家門，而這一走，卻掀起了軒然大波。人類警察、機器人組織紛紛前來，訊問R781到底發生了什麼事？R781如實回答：主人的命令是「自己去愛那該死的嬰兒吧」。自己雖然不懂也不具備「愛」的能力，也深知照顧人類孩童違反了規定，但理性推論後卻得到「自己必須避免最糟的結果」這項結論──照顧這個小孩，避免這個孩子死亡。

McCarthy在小說中，使用了類似電腦編程的程式碼來描述R781的思考過程，加深了讀者對R781只是一個機器人的印象。這篇短篇某種程度上可以視為McCarthy對2001年所上映的科幻電影《AI人工智慧》（A.I. Artificial Intelligence）的回應：在電影中，為了讓機器人能夠融入人類社會，除了在外型上追求擬人外，也賦予了機器人類人的情緒與情感，然而這一舉措卻造成了反效果。當地球資源枯竭後，人類開始大肆迫害並屠殺這些人型機器人。雖然這部電影的幻想成分遠多過於科學基礎，但也凸顯了人類對於「具有情感的機器人」是抱持著怎樣激進與偏執的執念；與其如此，不如從一開始就將機器人定位為純粹輔助人類的道具。

McCarthy在2011年過世，享壽84歲。死後史丹佛大學授予他「工程英雄」的稱號，以此紀念他終其一生，致力於將我們知其然而不知其所以然的「常識」形式化。他在1989年的一場電視訪談中曾感歎道：

如果人類花了200年才創造出人工智慧，並且寫了一本教科書解釋這是如何做到的；這本教科書最難寫的地方，莫過於解釋為什麼我們花了200年才想到這麼做。
If it takes 200 years to achieve artificial intelligence and then finally there's a textbook that explains how it's done, the hardest part of that textbook to write will be the part that explains why people didn't think of it 200 years ago.

只是McCarthy不曾預料到的是：人們等不了這200年。「邏輯AI」與「知識工程」（Knowledge Engineering，如何像專家一樣有系統地整理、運用、推導所具備的專業知識）在經過第一個黃金10年後，漸漸淡出歷史的舞台。人工神經網路（Artificial Neural Networks）雖然幾經波折卻後來居上，取而代之成為日後AI發展的主力。

 

參考資料

1. Childs, M. (2011). John McCarthy: Computer scientist known as the father of AI.
2. How Lisp Became God’s Own Programming Language. (2020).
3. Markoff, J. (2011). John McCarthy, 84, Dies; Computer Design Pioneer.
4. McCarthy, J. (2006). The Dartmouth Workshop–as planned and as it happened.
5. McCarthy, J. (2020). What is AI? / Basic Questions.
6. McCarthy, J. (1958). Programs with common sense. In  Symposium on the Mechanization of Thought Processes, vol 1, pp 77-84.
7. McCarthy, J., Minsky, M., Rochester, N., & Shannon, C. (2006). A Proposal for the Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence, August 31, 1955. AI Magazine, 27(4).
8. Rajaraman, V. (2014). JohnMcCarthy — Father of artificial intelligence. Resonance, 19(3), 198-207. doi: 10.1007/s12045-014-0027-9
9. ThinkingAllowedTV. (2011). John McCarthy (1927-2011): Artificial Intelligence (complete) – Thinking Allowed -Jeffrey Mishlove[Video].
10. Thomason, R. (2020). Logic and Artificial Intelligence (Stanford Encyclopedia of Philosophy).
11. Graham, P. (2002). Revenge of the Nerds.
12. John McCarthy – CHM.
13. McCarthy, J. (2020). The Robot and the Baby.
14. Nilsson, N. (2012). A Biographic Memoirs: John McCarthy.
15. John McCarthy – A.M. Turing Award Laureate.

(本文為教育部「人工智慧技術及應用人才培育計畫」成果內容)