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 Magazine27(4).
  8. Rajaraman, V. (2014). JohnMcCarthy — Father of artificial intelligence. Resonance19(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)

views