4.3 涌现：思维软构体生成的物理机理 

    从核子到宇宙、从生态到人类社会、从物理到化学, 从人类智能到人工智能，在物理、化学、生化、生命、社会活动等各个领域里, 在不同尺度上都广泛存在着自发涌现的同步现象, 如惠更斯钟的摆同步、神经元的同步放电、图灵斑图、分类和聚类的概念生成、知识发现等，在机器认知空间里的思维软构体的涌现，具有同样的物理机理[28]。 

    涌现是复杂系统内部个体之间通过局部相互作用, 产生在系统规模上才能观察到的一些 新属性和新现象；这种从一种状态突变到另一种状态的现象, 在物理学中称之为相变。涌现 研究整体大于局部之和的机理。作者曾经用“掌声响起来”作为研究对象, 基于人类心理学中普遍存在的“从众心理”, 简化并明确“掌声响起来”的初始状态, 利用认知物理学中的云模型和数据场理论,构造了一个描述集体行为的非线性涌现模型[28]。基于这个模型,开发了仅依靠局部相互作用而不存在统一调度的涌现计算实验平台, 仔细分析了音乐厅里掌声的自发涌现机理, 并用计算机模拟了各种各样的虚拟现实，取得成功。实验计算记录了音乐厅里每个观众一次次击掌间隔时间的流数据, 通过它们可计算出相应的击掌时刻, 然后将录制的单人单掌声载入到流数据文件中的这些时刻点上, 形成单人连续掌声文件, 再用多媒体混音算法对所有观众的单人连续掌声文 件进行合成, 得到多人鼓掌的声音文件, 通过数字音频播放器形成输出。可以设定观众规模和鼓掌初始状态，进一步选择不同大小音乐厅、操场等不同的耦合模式, 调节耦合函数, 便可以生成不同类型的掌声效果，多数情况下未必涌现。由于云模型中用期望、熵和超熵体现了随机性, 实验平台每一次生成的掌声都不会相同。尽管如此, 人们普遍认为它与在音乐厅中录制的真实掌 声在声音效果上很难区分，也就是说通过了图灵测试[28]。 

    涌现是复杂系统的共性, 由于个体间相互作用的多样性, 要素间作用非线性耦合，涌现往往表 现出很多具体的形态。局部微小互动会被放大、传导，催生整体新特征，是涌现的本质成因。同时存在正反馈和负反馈，正反馈放大局部行为，推动系统偏离原有状态，催生新形态；系统自然形成多层级结构，下层要素行为聚合为中层特征，中层进一步向上聚合，最终在顶层产生全新涌现属性，层级间存在不可还原性。负反馈约束系统不至于彻底失稳，维持整体秩序。集中式系统很难产生真正的自组织涌现，系统必须开放，持续和外界交换物质、能量、信息。正负反馈的动态平衡是涌现形态稳定存在的关键。大量异质要素、非线性局部互动、开放耗散系统、正负反馈平衡、临界相变、自组织分布式结构，这6个物理条件共同催生复杂系统[14]。

5 人工智能：放大和加速人类智能的必然性 

5.1 自然进化并没有过分关注人类认知

    物种的多样性是自然进化的客观实在。自然进化并没有过分关注人类认知，例如人类先天地磁导航能力远弱于绝大多数迁徙动物。人类这个物种进化的“长项”是自然赋于人脑皮质特别强的语言文字能力和记忆能力，“短板”是人的寿命有限，力气不大，感知觉和触觉局限，尤其是人脑的短时工作记忆力似乎不那么强大[1]。如果拿自然生物脑的结构和人造的认知机器−计算机的设计作比较，人脑的“缓冲存储器”实在是太小 了。可以说，自然进化并没有过分关照人类。一个人短时间很难一下子记住 7 个 11 位的移动电话号码，相当于一个蹩脚的计算机硬件设计：3 GHz的CPU主频，1GB硬盘的电脑，但只配置了一个10KB的内存。短时工作记忆容量似乎配不上强大的长期记忆能力。所以，人类的认知形成的记忆，很早很早就需要借助人类自身发明的文字、纸、笔、黑板、算盘等各种工具，及后来的计算尺、计算器、计算机、笔记本、手机、互联网、云计 算等作为记忆的外部缓冲区，来补充记忆的不足，现在人类就更需要可交互、会学习、自成长的认知机器来辅佐[22]。

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