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第 27 课

给聪明打个分

本课讲 2008 年 Shane Legg 的博士论文《机器超级智能》。他想回答一个老问题:“聪明”到底是什么?能不能给它打个分?

适合 10 岁左右约 40 分钟需要:铅笔、白纸、2–4 位同伴

1热身:谁更厉害?

下面每场比赛有两位选手。圈出你觉得会赢的那一位。

3 秒内算出 4865 × 739:计算器 / 你
下一盘国际象棋:下棋程序 / 你
把扔出去的球找回来:小狗 / 下棋程序
在陌生商场找到洗手间:你 / 计算器

每场都有赢家。可是计算器、下棋程序、小狗和你,谁最聪明?

不好回答吧?科学家也争了很多年。2008 年,在瑞士读博士的 Shane Legg 想把它说清楚。

2“聪明”到底是什么

“聪明”的大名叫智能。Legg 先把别人的定义找出来:心理学家的、AI 科学家的,还有词典里的,一共大约 70 条。有的说智能是会学习,有的说是会解决问题。Legg 把它们摆在一起,找出 3 个共同点:

1有一位“选手”,在和身边的世界打交道
2选手有想做到的事,也就是目标
3换了情况,选手还能做到

Legg 把 3 点合成一句话。用我们的话说:

智能,就是在各种各样的环境里达成目标的能力。

环境就是选手所在的世界和规则。一局游戏、一间要打扫的屋子、一张考卷,都是环境。

3关键词:各种各样

最要紧的是“各种各样”这 4 个字。下棋程序下国际象棋比世界冠军还强。可是找球、扫地、猜谜语,它一样也不会。所以按 Legg 的说法,它只在一个环境里很强,算不上很聪明。一个 10 岁的孩子哪样都不算顶尖,能应付的环境却多得多。

Legg 把“选手和环境打交道”画成一个圈:

智能体(选手) 环境(世界和规则) ① 做一个动作 ② 看到新情况 + 奖励(得分)

示意图:选手做动作,环境告诉它发生了什么,再给一点分数。然后选手做下一个动作,一圈一圈地转。

能自己做动作的选手,叫智能体。环境给的分数,叫奖励。“达成目标”就变成了“拿到更多奖励”。第 29 课讲智能体怎样更快拿到奖励,第 30 课讲奖励从哪里来。

4把一句话变成一个分数

光有一句话,还没法比谁更聪明。Legg 想把它变成一道能算分的题:找来所有可能的环境,多到数不完。让选手在每个环境里都玩一遍,每个环境最多给 1 分。最后把分数加起来,可是每个环境的“分量”不一样。

分量怎么定?用第 26 课的最短说明书:东西越复杂,描述它的最短说明书越长。Legg 的规定是:说明书越短,环境越简单,分量越重。说明书每长 1 格,分量就减一半。

下面用 4 个环境给两位选手算算。拿满 1 分记“满”,拿一半记“半”,再乘上分量:

环境(示意)说明书分量下棋程序爱学习的选手
猜规律:1、2、1、2……下一个是几1 格8
0满 → 8
走出一个小迷宫2 格4
0满 → 4
和有固定习惯的对手玩石头剪刀布3 格2
0半 → 1
下一盘国际象棋4 格1
满 → 10
总分113

示意:真的说明书长得多,分量也减得厉害得多。

为什么简单的分量重?简单的环境最基本,连它都应付不了,很难说聪明。下棋程序在国际象棋里拿满分,总分却很低。这个加起来的总分,Legg 叫它通用智能。“通用”就是哪儿都能用,不是只会一样。

5最聪明的选手:只能想,不能造

谁能拿最高分?Legg 的导师 Marcus Hutter 设计过一位想象中的选手,叫 AIXI。它把所有可能的说明书都想一遍,越短的越相信。每一步,它都选能让以后奖励最多的动作。Legg 证明:AIXI 稍微改一改,就能在他的打分里拿最高分。

可是 AIXI 造不出来。第 26 课讲过,最短说明书有多长,没有程序能每次都算出来,这叫不可计算。AIXI 偏要算遍所有说明书,哪台电脑也跑不动。Legg 的总分也只能想,不能精确算出来。它们像一把理想的尺子:完美的圆谁也画不出,可有了这个想法,就能比谁画得更圆。

Legg 还发现:想学会越复杂的规律,程序自己也得越复杂。所以他认为,造聪明的机器最后要靠做实验,光靠算不够。

6超级智能:能造吗?安全吗?

论文叫《机器超级智能》。超级智能指比人聪明得多的机器。最后一章讨论了 3 个问题:能不能造出来?怎么造?造出来安全吗?怎么造,他看好向人脑学习,特别是大脑最外面那层,叫新皮层。

为什么要问安全?想想第 3 节的圈:智能体会想尽办法拿奖励。选手越聪明,办法越多。奖励定得不对,它可能拼命做人不想要的事。所以越聪明的机器,越要先想清楚奖励怎么给。

7这和今天有什么关系

2010 年,Legg 和 Demis Hassabis、Mustafa Suleyman 一起创办了 DeepMind,目标是造出通用的人工智能。它早期押注“大网络 + 在环境里拿奖励”,正好对上那个圈。Legg 在 DeepMind 一直推动 AI 安全研究。

今天,帮人查资料、写程序的 AI 常被叫作“智能体”。聊天 AI 要考几百场不同的考试,这其实是用几百个人挑的环境,代替 Legg 的“所有环境”。2023 年,DeepMind 提出给通用 AI 分等级:既看能做多少种事,也看每种做得多好。Legg 是作者之一。

诚实地说,Legg 的总分不是标准答案。有科学家指出:说明书换种写法,排名就可能变。也有人认为,智能更该看“学新本领有多快”。可是“智能体、环境、奖励”这个圈,今天仍是研究 AI 的共同说法。

8动手:智能打分卡

玩法(3–4 个人,约 15 分钟)

1. 每人自己填表,每格打分:0 = 做不到,1 = 勉强能做,2 = 做得好。把每行加起来写进“总分”。

2. 大家比一比:哪一格分歧最大?说说理由。

3. 加一条 Legg 规则:商量出最简单的 2 个环境,圈起来。这 2 列的分数乘 2,再算一次总分。

选手算长乘法扫地下象棋找零食学新游戏安慰朋友总分乘 2 后
计算器
扫地机器人
下棋程序
小狗
我自己

你会发现:计算器在一列里拿 2 分,总分却很低。你自己也许哪列都不是最强,总分却很可能最高。大家打的分还常常不一样,所以 Legg 想用数学定规则。

9动手:秘密规则换三次

玩法(2–4 个人,约 15 分钟)

1. 1 个人当“环境”,从下面挑一条规则,偷偷写在纸上。其他人当“智能体”。

2. 智能体轮流说一个 1 到 20 的数。环境只回答“得 1 分”或“0 分”,这就是奖励。

3. 智能体随时可以猜规则。猜对了,记下自己说了几个数。3 轮依次用短、中、长规则。

短:双数得分;比 10 大得分
中:个位是 5 或 0 得分;3 的倍数得分
长:双数并且比 10 小得分;个位是 3 或 7,并且比 10 大得分

第 1 轮:个
第 2 轮:个
第 3 轮:个

你会发现:规则越短,猜得越快,就像说明书越短的环境越简单。3 轮都猜得快的人,最接近 Legg 说的“聪明”。“固执选手”每次只说双数:第 1 轮几乎次次得分,后两轮就不行了,就像只会下棋的程序。

10词语小卡片

智能体能自己做动作的选手。可以是人、小狗,也可以是电脑程序。
环境选手所在的世界和规则。做得好时,环境会给选手奖励(得分)。
通用智能Legg 定的总分:在所有环境里的得分加起来,简单的环境分量重。
AIXIHutter 想出的最聪明的选手。能拿最高分,可是造不出来,只能当理想的尺子。

11想一想

  1. 一个计算器算乘法比全世界的人都快。按 Legg 的说法,它聪明吗?为什么?
  2. 你身边的哪一样东西或哪一种动物,能应付的环境特别多?举一个例子,说说它能应付哪些环境。
  3. 如果给一个很聪明的机器人定奖励:“房间里看不到垃圾就得分”。它可能会怎么“偷懒”?奖励该怎样改?
一句话记住:真正的聪明,不是只在一件事上很强,而是在各种各样的环境里都能达成目标。

给家长和老师:本课讲的是 Shane Legg 2008 年的博士论文 Machine Super Intelligence(卢加诺大学 / IDSIA,导师 Marcus Hutter)。论文汇总约 70 条定义得出非正式定义,再形式化为通用智能度量:智能体在所有可计算、总奖励不超过 1 的环境中的期望奖励,按 2−K(K 为环境的柯氏复杂度)加权求和。该度量与 AIXI 都不可计算。

热身、选手对比表、“说明书 1–4 格、分量 8/4/2/1”的例子、“完美的圆”和两个活动都是示意;3 个共同点和定义句是中文转述;第 6 节“奖励定得不对”和想一想第 3 题是为衔接第 30 课加的。第 7 节的批评来自 Leike 与 Hutter(2015)和 Chollet(2019)。想深入可看本站的 第 27 天中文导读,代码见 30u30 第 27 天目录(英文)。极客教育 jikejiao.com 原创讲义 · 2026-10