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正文

从《沙丘》开始说起

之前看《沙丘》电影，里面有一类角色叫门泰特，这类人大脑可以飞快地运算，在电影设定里是替换人工智能、机器运算的存在。男主保罗也是这类型的人，但他可能基因更强大，吸食了香料后，他的大脑运算能力更强，甚至可以预测未来。

作为一个计算机硅农，对这个有趣的设定挺感兴趣的，我想根据自己的理解理一理门泰特能预测未来的合理性，进而小小地科普一下人工智能对我们的意义，也欢迎各位喜欢科幻电影或计算机领域的童鞋一起探讨。

预测未来？预测未来！

从狭义的“未来”来讲，我们其实已经在做了，且做的还不错。为什么要分“狭义”和“广义”？广义是我们通常口头所说的未来，比如我以后会不会很有钱、我能活多少岁等等，它的特征是时间跨度长；与之相对，狭义是指时间跨度小，当前发生了且未来一段时间即将发生的事情，比如天气预报、人口预测、预测A股走势（这个可能是例外，来自一个小股民的怨愤）等等。

对于狭义“未来”的预测，我们是怎么做的呢？我们的世界是模拟的，是连续的，很难用数字描述，因为数字是抽象的、离散的，没有实际的含义。比如，我们可以用1表示一个人，用2表示两个人，但是我们却不能用单一的数字描述人涨了一岁，人吃了一个苹果，而这就需要抽象的数学模型来描述，比如用 a 表示你今年的年龄，b 表示你明年的年龄，构建数学模型 b=a+1，我就可以预测你明年的年龄了。

我们通过数学建模来抽象地描述这个世界，通过概率模型对事物的运行规律进行拟合，得出一般规律后进行推理、预测。比如这个图，黑线是真实世界的变化，或者说是理论上的状态，红线是人为模拟的状态，我们可以尝试各种方法来使红线和黑线拟合。（这里就不详细地阐述方法了，最不济还有傅里叶变换，傅里叶变换有一个特点，频率越高的部分对整个表达式结果的影响越小，也就是说阶数越高，拟合的效果可以越好）

从这个角度来讲，我们每个人、每个实体、每个物理规律等等都可以是大系统模型中一个因子，或变量或参数，构成了形形色色的复杂因式，进而构成了描述这个世界的公式集合体。

我们当前的世界是利用计算机来对这个系统模型进行运算，为了尽可能完美拟合，我们将输出结果再反馈到系统模型，然后修改参数，修正模型，以此循环往复，进而达到拟合效果更好的系统模型，我们将这个过程叫做训练（注意这是很重要的特征）。但是我们要做的是预测未来，未来的结果不会凭空产生的，需要将某个输入集合填充到模型中运算，继而得到输出结果，也即“未来”（当然这个输入集合状态时间点相对于未来结果的时间点肯定要提前，不然没有意义），这个过程也就叫做推理。如此，我们就利用计算机实现了对世界这个模型的运算、拟合、训练，继而推理。因此，我们可以想象，如果有一天计算机的算力足够强大，模型拟合效果尽可能完美，我们是有预测未来的可能性的。

《沙丘》中人工智能的溃败和门泰特的崛起

说到电影，按照《沙丘》小说的剧情，人类和机器爆发了战争，最终人类取得了胜利。我猜测，上述系统模型的状态可能早期人类是可以控制的，但是随着模型的不断迭代且自我迭代，模型的预测性更好、性能更强，这种量变一旦达到某个阈值将会质变，即机器有了思想，人类实现了真正的人工智能。如果社会的方方面面都被这种模型所占据，当这种模型被载入到一个实体，也就是一个机器人中，它就有了能够威胁人类的力量，人类对人工智能不再可控。机器有了思想，有了斗争的力量，这种前提下人机地位的不平等（根据小说理解）便成了矛盾的来源，也就导致了后来的战争。

幸运的是，人类成了战争的胜利者，但这场战争也让人类对机器智能产生了PTSD，从而杜绝了一切机器训练、推理、预测的可能性，那除了计算机能运算，还有什么能运算呢，那便是人的大脑，门泰特便在这种背景下应运而生。大脑也是可以通过对系统模型的运算、训练、拟合，进而推理得到可能的结果，而门泰特是经过此类训练的人群，有系统化的思考方法和职业操守，成了计算机完美的替代品。

为什么现在我们不能预测广义上的未来？

《沙丘》中门泰特们是强大的人形计算机，能进行精准的逻辑运算，那保罗为什么能预测未来？小说的解释是他融合了多个强劲家族的血缘，基因很完美，在香料的加成下能激发更大的潜力。很遗憾我查询了一些生物学资料，没有发现人类有预测未来特征的基因序列（也许未来人类变异了也未可知），所以小说的解释值得怀疑。

说回本节的问题，根据上文，如果一台计算机算力足够强大，模型足够精确，似乎预测未来是可以的，但是，这其中存在一个最大的问题，就是人的不确定性。人类是一个有思想的生物，大脑是身体中最灵活的组织，如果大的系统模型对人个体建模是黑盒，该个体的因式并不复杂，模型也相当简单，计算机可以很快推理出结果，但是我们常说“一念之差”，人的大脑及其行为是不可控的变量，单纯看作黑盒是很不准确的，而如果看成是白盒，也许建模的颗粒度要缩小到细胞级别，而人体有几十万亿颗细胞，这种模型的规模简直不敢想象，算力的需求量也可想而知。因此模型规模和算力限制是制约当前预测未来的最大问题，更别说时间跨度更长的广义“未来”。

这是鄙人看完《沙丘》后的一些思考，希望能给刚入坑的小伙伴理解电影有一些帮助。

参考文献

1. 鲜枣课堂：算力简史