人工智能以及朱迪亞·珀爾（Judea Pearl）的因果推理誤區

朱迪亞·珀爾（Judea Pearl）——以色列裔美籍計算機科學家、哲學家，以倡導人工智能的機率方法和貝葉斯網絡而聞名。他還因在結構模型的基礎上發展出因果和反事實推論而受到普遍稱讚。2011年，ACM授予Judea Pearl圖靈獎，以表彰他「經過發展機率和因果推理演算對人工智能作出的基礎性貢獻」。

Judea Pearl 在2018年出版了一本新著《爲何：關於因果關係的新科學》系統總結了本身近25年關於「因果推斷」探索的思想結晶、研究成果。下面咱們對該書中文版[1]的部分文字和圖片進行引用和整理，以幫助你們快速瞭解他的基本思想。

因果關係的三個層級
Judea Pearl的這部著做，核心圍繞「因果關係之梯」的三個層級來描述，他說：「我在機器學習方面的研究經歷告訴我，因果關係的學習者必須熟練掌握至少三種不一樣層級的認知能力：觀察能力（Seeing）、行動能力（Doing）和想象能力（Imagining）。」

第一層級（關聯）：觀察能力，指發現環境中規律的能力。
第二層級（干預）：行動能力，指預測對環境刻意改變後的結果，並根據預測結果選擇行爲方案。
第三層級（反事實）：想象能力，指想象並不存在的世界，並推測觀察到的現象緣由爲什麼。
第一層級「關聯」和第二層級「干預」主要針對當前的弱人工智能，包括對現有貝葉斯網絡在深度學習領域的拓展、前門標準實踐、do演算等核心算法；而第三層級「反事實」，Judea Pearl 認爲反事實能力基於基於人的想象力和假設，是人類獨有的思考能力，也是使人工智能達到人類智能的關鍵命門。
朱迪亞·珀爾的在人工智能領域的貢獻是有目共睹的，其研究的核心也是有很是大的貢獻的，這兩點是值得確定的。可是咱們並不能徹底贊成其觀點。因果推理只是推理中的一種形式，推理只是邏輯體系的一種形式。邏輯只是類腦能力的一種形式。所以想解決機器人的類腦思考能力，絕對不只僅是因果推理那麼簡單。咱們看新一代智能，認知智能的架構圖。

從這個架構圖上，咱們能夠看到推理在邏輯範疇以內。人腦大體有9大核心能力，感知，記憶，學習，理解，認知，邏輯，情感，溝通，意識等。這九大核心能力共同支撐起了，人腦的綜合智能，綜合智能產生了人腦的綜合智慧。核心就是大腦的各個核心能力的協調相互做用，才能產生智慧體系。毫不僅僅是單純的推理，甚至因果推理能夠構建支撐起來全面的類腦智能體系的。這裏並不否定推理的關鍵性做用。可是離開其餘方面的類腦能力，單純的因果推理，甚至是推理都成了無源之水無本之木，推理不是單純性的存在，而是和其餘類腦能力有着極其密切的關係。只有構件好全面的類腦能力以後，才能最終支撐起來類人的智能體系。所以咱們說其理論體系存在管中窺豹的現象。
咱們再從皮亞傑的認知發展論來看。認知發展理論是著名發展心理學家皮亞傑所提出的，被公認爲20世紀發展心理學上最權威的理論。所謂認知發展是指個體自出生後在適應環境的活動中，對事物的認知及面對問題情境時的思惟方式與能力表現，隨年齡增加而改變的歷程。皮亞傑對認知發展研究的特殊興趣是出於將兒童的認知發展看做是溝通生物學與認識論的橋樑，他認爲經過對兒童個體認知發展的瞭解能夠揭示整我的類認識發生的規律，從而建構起他的整個學說「發生認識論」。皮亞傑的認知發展論核心包含四個階段：感知運動階段，前運算階段，具體運算階段，形式運算階段。 如下是四個階段的具體細化：
一：感知運動階段理論與落地方法

1. 感知能力規劃與感知器官構建。
2. 運動能力規劃與運動系統構建。
3. 環境結構，範疇，邊界劃分與識別。
4. 感知信息傳導加工和存儲體系構建。
5. 類腦結構初步規劃與構建。
6. 信息記憶體系構建。
7. 結構化感知信息的整合，融合和貫通。
8. 感知學習體系構建。
9. 運動圖式體系構建。
10. 主體與客體和環境協同交互方式體系規劃與構建。
11. 綜合感知中樞體系構建。
12. 客體永恆性體系構建。
    二：前運算階段理論與落地方法
13. 感知信息與符號體系交互對應體系構建。
14. 感知信息與語言和概念體系交互對應體系構建。
15. 信息理解體系應用與構建。
16. 綜合認知模式結構和維度體系構建。
17. 邏輯思惟模式和範式初步整合與積累。
18. 記憶結構化信息與思惟模式範式的對接體系構建。
19. 信息，符號和概念在思惟模式範式下的運算模型構建。
20. 思惟運算結果的存儲和應用體系構建。
21. 思惟形象性和不可逆性體系的創建。
22. 自我爲中心認知體系的初步創建。
23. 總體認知學習理解中樞體系的初步創建。
24. 泛靈模式的初步造成與創建。
    三：具體運算階段理論與落地方法
25. 系統化結構信息體系的積累與創建。
26. 系統化符號體系的創建。
27. 系統化概念體系的創建。
28. 系統化認知體系的創建。
29. 系統化邏輯體系的創建。
30. 系統化溝通與情感體系的創建。
31. 主體客體與環境的綜合理解與認知體系構建。
32. 符號概念體系永恆性的創建。
33. 思惟的可逆性連貫性靈活性的體系的造成與創建。
34. 常識體系與知識體系與經驗體系的創建。
35. 邏輯思惟體系的綜合應用體系構建。
    四：形式運算階段的理論與落地方法
36. 感知體系的監控總結驗證與反思體系的創建。
37. 信息和符號和概念體系的監控總結驗證與反思體系的創建。
38. 綜合認知體系的監控總結驗證與反思體系的創建。
39. 記憶，學習，理解，情感，思惟，溝通等體系的監控總結驗證與反思體系的創建。
40. 抽象思惟和思惟的可逆性，補償性體系的造成與構建。
41. 內省體系的初步創建。
42. 大腦中樞體系的構建與應用。
43. 感知，認知，思惟的貫通性，融合性與穿透性體系初步創建。
44. 綜合意識體系系統化成熟與深度應用體系構建。從皮亞傑的認知發展論上，也能夠去系統的構建了類人腦的能力。而類人腦的能力，絕對不僅是推理那麼簡單，更不是因果推理那麼單一的維度。也不僅是事物關係推理那麼單一維度。因果和事物關係，都是認知的維度之一。咱們具體看下什麼是認知維度。認知維度技術體系是認知智能三大技術體系（認知維度，類腦模型，萬維圖普）之一 。認知維度技術體系以中西方哲學思想體系，認知語言學，形式語言學，三體論等思想體系爲基礎，以劃分人類認知範圍和邊界爲目的，以認知維度的識別和應用爲導向而造成的全新一代認知智能奠定技術體系之一。認知維度劃分咱們認知的邊界和範疇，認知的邊界和範疇也是認知宇宙世界的視角和側面。尋找到認知的範疇和邊界，將有助於咱們破解信息體系結構，符號體系結構和語言體系結構。認知維度和信息論，符號學，語言學，認知語言學，形式語言學等都有密切關聯。信息，符號，語言等體系都是表達認知結果的方式，理清楚認知維度，將有助於咱們深度理解信息，符號和語言體系。特別是語言中語義體系的破解有重大做用。認知維度和語言中的語義單元是對應的關係，在哲學體系上命名爲認知維度，在語言學體系上命名爲語義單元，所以破解認知維度的同時也就破解了語義單元，從而在技術體系上實現語言的深度理解。把NLP中的形式化語言理解推向全新的高度，語言的語義認知和理解。所以認知維度技術體系是理解信息體系，符號體系，和語言體系最重要的基礎體系之一。認知維度的劃分本文大體從兩個方面進行介紹。認知維度的劃分主要從如下兩個方面進行。第一：宇宙論和哲學層面的認知維度劃分。第二：語言學層面的認知維度劃分。這兩種方法，最終都是異曲同工。都可以尋找到相應的認知維度。認知維度自己也是樹形結構。從宇宙論和哲學體系能夠找到認知的根在宇宙，宇宙包含兩大認知維度，時間維度和空間維度。空間中包含衆多可見或不可見之物體。物體對應概念，概念有屬性，狀態，行爲，數量，關係等相關認知維度。概念，屬性，狀態，行爲，數量，關係等都是最基礎的從宇宙論和哲學體系能夠找到的根部級別的認知維度。此根部級別的認知維度適應萬物，萬物皆有此視角側面。時間和空間下包含概念，屬性，行爲，狀態，數量，關係等認知維度。屬性下又包含10多萬分支認知維度。行爲認知維度下，又包含，主體，客體，並列體，緣由，結果，過程，地點行爲方式，行爲狀態，等等認知維度。認知維度是一顆認知維度樹，最根部的節點就是宇宙，下層是時間和空間，再下層，概念，屬性，行爲等等，正常要分到第四層級，泛化到現象級。從認知維度體系上看，因果只是人類認知體系的其中一個維度。人類認知的維度大體有300多個。不一樣維度之間也會交叉組合。這種交叉組合綜合支撐起來類人腦的各個方面的能力，包括邏輯體系及其下面的推理體系。所以，咱們從皮亞傑和認知論等思想方面也能看到朱迪亞理論的片面性。若是要構建起來全面的類腦能力，產生類腦的智慧體系，就須要全新的智能體系，新一代智能體系，認知智能體系。下面是認知智能的簡介：認知智能是計算機科學的一個分支科學，是智能科學發展的高級階段，它以人類認知體系爲基礎，以模仿人類核心能力爲目標，以信息的理解、存儲、應用爲研究方向，以感知信息的深度理解和天然語言信息的深度理解爲突破口，以跨學科理論體系爲指導，從而造成的新一代理論、技術及應用系統的技術科學。 認知智能的核心研究範疇包括：1.宇宙、信息、大腦三者關係；2.人類大腦結構、功能、機制；3.哲學體系、文科體系、理科體系；4.認知融通、智慧融通、雙腦(人腦和電腦)融通等核心體系。認知智能四步走：1.認知宇宙世界。支撐理論體系有三體（宇宙、信息、大腦）論、易道論、存在論、本體論、認知論、融智學、HNC 等理論體系；2.清楚人腦結構、功能、機制。支撐學科有腦科學、心理學、邏輯學、情感學、生物學、化學等學科。3.清楚信息內涵規律規則。支撐學科有信息論、符號學、語言學、認知語言學、形式語言學等學科。4.系統落地能力。支撐學科有計算機科學、數學等學科。若是沒有全新的智能體系進行支撐，也不太可能產生類腦的智能體系的，任重而道遠。中國的新一代智能體系正在崛起，將來也必將領先歐美，佔領智能時代的新高地。國外先進的體系，咱們要學習，國外有明顯弊端的體系，咱們也要清晰的認知。不能盲目，更不能盲從，更不能無視中國原生的核心體系。