taoyingyong2014的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/taoyingyong2014

博文

信息与熵:重新定义智能 精选

已有 7280 次阅读 2018-4-29 13:10 |系统分类:科普集锦


如何定义智能是一个让人困惑的问题。

 

最近,笔者有一个定义智能的工作[1],思路很简单。比如下面的蚂蚁行为:

7.jpg 

 单个蚂蚁的行为非常简单

 

 1.jpg

它们通过触角和释放化学物质进行交流,其本身并不具备什么智能行为。


2.jpg

但是,随着蚂蚁数量的增加,它们就可以做出一些简单的智能行为。

 

3.png 

特别的,一旦蚂蚁群的数量超过某个阈值,它们整体上就会呈现出高度复杂的智能行为——比如,空中“搭桥”。

 

通过对蚂蚁群的观察,“智能”似乎是一个由“量变”引起的“质变”现象。

有意思的是,蚂蚁群的集群智能现象也出现在了其它的生物群落,例如,神经网络。



6.jpg 

单个神经元的行为很简单


4.jpg 

但是由数百亿个神经元组成的大脑却呈现出高度的智能化行为。

 

 

而且,不光陆地上的生物如此,海洋中的生物也一样。

 

5.jpg 

数量巨大的沙丁鱼群“非常聪明”的组成了一只“海豚”,以迷惑鲨鱼等海洋掠食者,从而避免被攻击。

单个沙丁鱼显然并不清楚自己组成了一只“海豚”,它们也无法理解鱼群的整体智能行为。


 

与蚂蚁、神经元、沙丁鱼等生物会产生集群智能行为一样,处于生物世界顶端的人类也会产生集群智能行为。Tao的研究显示,现代经济增长理论中的技术进步因子T可以被写为[1]:

            (1)

其中P代表概率。


根据现代信息理论,-lnP表示信息量(information content)[2],单位为比特(bit)。因此,技术进步因子T代表的其实是人类社会的信息量。


而信息量的平均值被称为香农熵(Shannon entropy):

           (2)


容易理解,人类社会的技术进步就是人类集群智能的增加。这样一来,根据方程(1),集群智能的提升实质上就是信息量增加的结果。

因此,根据我们的理论就可以对智能赋予一个新的定义。

 

智能的定义:智能就是信息量增加的结果。

 

现在重新再来看:

为什么单个的蚂蚁、神经元、沙丁鱼并不具有什么智能行为,但是一旦数量超过某个阈值就产生高度智能的群体行为?


这是因为,群体数量的增加导致搜集的信息量(比特)增加,而随着群体数量超过某个阈值,收集的信息量也跟着超过阈值,从而在整体上表现为高度智能化的行为。

 

 


参考文献:

[1]. Yong Tao, Swarm intelligence in humans: A perspective of emergent evolution. Physica A 502 (2018) 436-446

[2]. Stephen J. Blundell and Katherine M. Blundell, 热物理概念——热力学与统计物理学(第2版):166页,清华大学出版社(2015

 

 

笔者后记:

这篇博文源于笔者424日在中科院理论物理所做的一次seminar,报告会上有物理学者指出需要对“智能”下一个严格的定义,为了严谨起见,当时笔者并未就此作出回答。现在经过仔细考虑,笔者根据自己的理论对智能给出了一个定义。

仅供参考。




http://blog.sciencenet.cn/blog-1253715-1111515.html

上一篇:“自指”玻尔兹曼机:纪念迟来的应用
下一篇:不败的赌局

9 柳林涛 彭真明 王从彦 史永文 黄永义 徐志刚 周忠浩 强涛 yangb919

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (28 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2018-10-21 18:06

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部