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算机就不可能有空间探险。没有它们航天飞机就不能上天。没有
它们，我们的战争机器也会崩溃，倒退到第二次世界大战时的程
度。没有它们，任何工业，不论规模大小，甚至于几乎所有的办公
室，都不能继续以目前的结构存在下去。美国的政府机构（特别是
第十七章 头 脑
第十七章 头 脑
联邦税务局）一般情况下本来就够无效的了，没有计算机的话他们
就更加一筹莫展了。
于是，人们一直在不断地探索计算机的新用途。除了解题、作
图、存取数据等等，还能用它们做一些琐碎的事情。经过编程，有
些计算机能够下国际象棋，水平接近象棋大师。还有一些计算机
可用来玩各种游戏；到了
20世纪
80年代，这些游戏抓住了千百万
青少年的想象力并为厂家赢得了亿万美元的收益。计算机工程师
们目前正努力改善计算机从一种语言翻译成另一种语言的能力，
并赋予它们读、听和说的能力。
机器人
有没有什么事情是计算机最终也不能做的呢？产生这种问题
是不可避免的。例如，能不能把某种计算机装入到一个类似人体
的结构中去，以造出真正的自动机呢？（这不是指
17世纪时造出
的玩具，而是具有真人的相当一部分功能的人造人。）
甚至在第一批现代计算机问世以前，科学幻想作家们就已经
严肃地考虑过这类事情。在
1920年，捷克剧作家恰彼克发表了一
部叫做《R。U。R。》的剧本，在这出戏中，一个名叫罗素姆的英国人
大规模地生产自动机，生产自动机的目的是让它们去做世上所有
的工作，以便使人类过上更好的日子；但是最终它们却造反了，消
灭了人类，并使自己成为一种新的智慧生物。
“罗素姆”来自捷克语“rozum”一词，原意是“理性”，而“R。U。
R。”则是“罗素姆的全能机器人”的缩写。机器人一词在捷克语中
是“工人”的意思，但同时又有非自愿地受奴役的含意，所以还可翻
译成“农奴”或“奴隶”。这出戏大受欢迎并广为流传，因而使旧的
术语“自动机”一词不再流行，而在所有语言中，取而代之的都是机
器人。因此现在一提起机器人，我们就会想到它是一部人造装置
阿西莫夫最新科学指南
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（在人们的想象中，它还至少略具一点人形），具有通常认为是人类
成员才会具有的一些功能。
但是，总的来说，科学幻想作家们并没有把机器人当作真实的
东西来对待，而只是用它们来告诫人类。它们不是以恶棍便是以
英雄的面目出现，引入这类角色的目的是清楚地展示人类的状况。
然而，到了
1939年，当时年仅
19岁的阿西莫夫（是的，就是本
书的作者）对不是坏得极不真实就是好得极不真实的机器人感到
厌倦了，于是便开始发表了一些专谈机器人的科学幻想小说。他
把机器人看作仅仅是机器，就像所有其他机器一样，这些机器人在
建造时已采取了合理的安全保障措施。他在整个
20世纪
40年代
期间，连续发表了多部这类小说。到了
1950年，其中的九部被集
成一本书，书名叫做《我是机器人》。
阿西莫夫提出的安全保障措施，定型后就是“机器人学三定
律”。这种说法是在
1942年
3月发表的一部小说中首次提出的，
这是现在所知的第一次有人使用机器人学这个词。机器人学今天
已成了广为人知的术语，指的是关于设计、建造、维护和使用机器
人方面的一切科学与工艺学。
机器人学三定律是：
1。 机器人不得伤害人类，并必须尽力防止人类受到伤害。
2。 在不违背第一定律的前提下，机器人必须服从人类的一切
命令。
3。 在不违背前两条定律的前提下，机器人必须保护自身的存
在。
当然，阿西莫夫所提出的只不过是纯粹的推测而已，最多只能
当作灵感的来源，而实际工作是由科学家们做的。
进行这方面的工作部分是由于第二次世界大战的压力。电子
学的应用使人们可以赋予武器装备非常灵敏快速的反应能力，甚
第十七章 头 脑
第十七章 头 脑
至超过了生物体的功能。另外，无线电的作用范围也有了明显地
增加。战争中德国的自动操纵飞弹，基本上就是一个飞行的随动
系统。它不仅引出了导弹的发展，还带来了所有各种自动和遥控
操纵的运动装置发展的可能性，这些装置从地铁列车到宇宙飞船，
范围很广。由于军方对这些装置的兴趣最为强烈，又具有最丰富
的资金来源，随动系统恐怕是在枪炮和火箭的瞄准和发射机构中
发展到了最高水平。这些系统能够在上千公里外发现一个快速移
动的目标，立刻算出它的路径（并把目标运动的速度、风的情况、大
气中各层的温度及其他许多因素都计算在内），并极其准确地击中
它，整个过程完全不需人的指导。
数学家维纳是一个非常热心于自动化的理论家和倡导者。他
也曾致力研究这类目标问题。20世纪
40年代期间，他和他领导
的麻省理工学院的科研小组研究出了一些关于处理反馈的基本数
学关系。他把这一研究分支称做控制论，英语中控制论一词是以
希腊语“舵手”一词为基础创造的。这好像很合适，因为随动系统
最早的应用和舵手有关系。（“控制论”这个词还回应了瓦特的离
心调速器，因为英语的“调速器”一词就是来源于拉丁语的“舵手”
一词。）
维纳的《控制论》是第一部完全针对计算机控制理论的重要著
作。掌握了控制论的原理，人们即使造不出机器人，至少也能造出
一些利用这些原理模仿简单动物的行为的系统。
例如，英国神经病学家沃尔特在
20世纪
50年代建造了一个
装置，能够探测周围环境并对之做出反应。他把这种外观像“龟”
的东西称做“testudo”，这个词在拉丁语中是“龟”的意思。这个装
置有一个光电池作为眼，一个传感器用于触觉，以及两部电动
机——一部用于前进和后退，另一部用于转向。在黑暗中，它会绕
着一个大弧爬行。当它碰到一个障碍物时，会退后一点，转一个小
阿西莫夫最新科学指南
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角度后再度前进；如果再碰到障碍物，它会重复以上动作，直到绕
过去为止。当它的光电眼看到一处光源时，转向的电动机就会关
掉，然后这东西就会向光源一直走去。但是这种向光性是受到控
制的；当它走近光源时，亮度的增加使它向后，这样它就不至于犯
飞蛾投火的错误。但是，当它的电池快要耗尽时这只“饥饿”的龟
就会走近光源以接触放在电灯泡旁的充电器。电充好了以后，这
只龟的感觉又变得敏锐了，它又会从灯泡周围的明亮区域中退出
去。
除了战争的压力以外，我们也不能完全忽略灵感的影响。在
20世纪
50年代早期，哥伦比亚大学的本科生恩格尔伯格阅读了
阿西莫夫的《我是机器人》一书，从此引发了终生不息的研究机器
人的热情。
1956年，恩格尔伯格认识了小德沃尔。小德沃尔在两年前曾
获得了第一个工业机器人的专利。他把这个机器人的控制和计算
机记忆系统叫做全能的自动化，简称全自动化。
恩格尔伯格和小德沃尔共同创办了全自动化公司，随后，小德
沃尔又开发了三四十项有关的专利。
这些专利没有一项是实用的，因为如果机器人没有计算机化，
就不可能完成它们的工作，而当时的计算机尺寸大、价格高，使用
这类计算机的机器人不具备完成任何工作的竞争力。只是到了微
晶片问世以后，全自动化公司的机器人设计才在市场上有了吸引
力。很快，全自动化公司成了世界上最重要、利润额最高的机器人
公司。
工业机器人的时代从此来临了。工业机器人不具备经典机器
人的外观，它身上一点明显的人类特点也没有。它基本上就是一
条计算机化的手臂。它可以极其精确地完成一些简单的动作，而
且由于计算机化的原因，还具有一定的灵活性。
第十七章 头 脑
第十七章 头 脑
工业机器人问世以来，最大的应用是在装配线上（特别是在日
本的汽车装配线上）。我们第一次拥有了这样一种足够复杂、有足
够“才能”的机器，能用来做以前需要人类的判断力才能够完成的
工作。而这类工作所要求的人类判断力往往非常有限，如果强迫
人脑做这种重复性的、令人麻木的判断工作，则有可能由于总也激
发不出它的全部潜力而使之受到损害。
使用机器来做那些对人脑来说过于简单（而对低于机器人的
东西来说又太复杂）的工作，显然是有益的。这样就能使人们腾出
空来，有可能专心致力于更富创造性的能延伸和扩展他们头脑的
劳动。
但是，工业机器人的使用已经显示了近期的、令人不快的副作
用。它们代替了一部分工人。我们可能正在走向一个痛苦的转变
时期，在这个时期中，社会将面临下述问题：对新产生的失业者该
怎么办？如何对他们进行重新教育或重新训练以使他们能胜任别
的工作？或者在无法这样做时，怎样为他们找到他们能做的有益
的工作？或者在这些都做不到时，怎样养活他们？
也许，经过一段时间以后，经过对新一代人的教育，使他们成
为计算机化、机器人化的社会里的一部分，那时情况会好转。
然而技术还会继续进展。有一种很强的推动力在驱使我们发
展能力更强、灵活性更高、能够“看”、“说”、“听”的机器人。而且有
人还在开发家用机器人——这些机器人外观更像人类，在家里会
有一些用处，并能完成以往是由仆人完成的一些工作。（恩格尔伯
格有这样一个装置的原型，他希望不久就能在自己家里启用它：这
个装置能接下外衣、分发饮料以及做一些其他的简单活计。他把
这个装置叫做艾萨克。）
我们不得不怀疑，计算机和机器人最终能不能取代人类的所
有能力？它们会不会变得在各方面都比人类强，从而使人类变得
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陈旧过时，并取代人类的地位呢？我们自己创造的人工智能，是不
是注定要取代我们，而成为支配地球的实体呢？
关于这一点，有人也许会持宿命论的观点。如果这是不可避
免的，那么反正也没有办法。而且，人类的表现也并不怎么样，我
们也许已经走上了自我毁灭（还毁灭其他许多生物）的道路。也许
我们不应该惧怕计算机会取代我们的地位，而是应该担心在这种
取代还没来得及发生时我们已经完了。
我们甚至可能为此感到得意。还有什么成就比创造出最终超
过创造者自己的作品更加伟大呢？我们怀着成功的喜悦，将自己
的遗产传给我们自己创造的更高的智能，这难道不是智慧最辉煌
的胜利吗？
但是，还是让我们现实一点。这种取代真的会发生吗？
首先，我们得问一问智能是否是一个一维变量，或者说是否存
在着不止一种甚至是很多种本质上互不相同的智能。例如，如果
海豚具有与我们相类似的智力，那么好像这两种智力的性质还是
有所区别，不然不会至今还不能进行种间的交流。最终，计算机也
可能会和我们有质的区别。假如真是如此，那一点也不会令人惊
奇。
无论如何，人脑是在一个充满水的背景上，由核酸和蛋白质构
成的，它是
35亿年生命进化的结果，离不开突变的随机影响、自然
选择和其他因素，并为了生存的需要而进步。
在另一方面，计算机是在一个半导体的背景上，由电子开关和
电流构成的。它是
40年来人类设计发展的产物，离不开人类的先
见之明和创新能力，并为了人类使用上的需要而不断改进。
如果两种智能在结构上、历史上、发展过程上和目的上都有如
此重大的区别，那么如果它们在性质上也有很大区别的话则丝毫
不足为奇。
第十七章 头 脑
第十七章 头 脑
例如，从一开始，计算机就能够解决对数字进行算术运算的复
杂问题。解决这种问题时，它们的速度大大超过任何人，而出错的
可能性则大大低于任何人。如果智力是用算术能力来衡量的话，
那么计算机从一开始就比人类智力高。
但是，很有可能人脑主要地并不是用来掌握算术或其他类似
技能的；也许因为这些工作并不是我们的专长，所以我们理所当然
地做不好。
很有可能对人类智力的衡量要包括许多微妙的性质，诸如洞
察力、直觉、幻想、想象力和创造力等等，也就是把一个问题看成一
个整体并通过对情况的“感觉”猜测问题答案的能力。如果是这样
的话，那么人类的智力非常高，而计算机的智力则实在是太低了。
现在我们还找不到在这方面提高计算机智力的便利方法。人们不
能通过编程使计算机拥有直觉和创造力，这是因为我们目前尚不
知道我们自己行使这些能力时具体是在做什么。
我们是否可能在将来学会如何给计算机编程以使它们具有这
种人类的智力呢？
这是可以想象的。但是到了那个时候，由于我们自然不愿被
取代，也许就不会这样做了。何况，我们完全可以通过正常的生理
过程生育真人，复制人类的智力——建造一部也许带点儿人性的
计算机——又有什么意义呢？这很像从幼儿时期就开始训练一些
人专去完成类似计算机能做的“数学奇迹”一样。这样做毫无道
理，因为即使是最便宜的计算装置也能做这些题。
继续发展两种具有不同专长的智力，对我们来说肯定是有利
的。这样就能最有效地完成各种不同的功能。我们甚至可以想象
将来会有许多种具有不同类型智力的计算机。而且，使用遗传工
程的方法（并在计算机的帮助下），我们甚至有可能发展出表现人
类不同智力的多种人脑。
阿西莫夫最新科学指南
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有了各种各样的智力，至少有可能建立一种共生关系。其中
的各方将会相互合作，学会怎样才能最好地了解大自然的规律，以
及我们应该如何遵循这些规律才会尽量不造成损害。这种合作的
结果肯定比其中任何一种智力单独工作要强。
从这个角度来看，机器人或计算机不会取代我们的地位，而会
作为我们的朋友和同盟者，同我们一道走向光辉灿烂的未来——
只要我们在此之前不要自我毁灭。
（夏飞 译）
附录：科学中的数学
附录：科学中的数学
附录：科学中的数学
引 力
如同我在第一章中所解释的，伽利略提出由观察和实验推导
出基本原理的思想，开创了近代科学。同时，他还采用了精确测量
自然现象的技术，抛弃了只是用一些笼统的词句来描述自然现象
的做法。简单地讲，伽利略把希腊思想家对宇宙的定性描述转为
定量描述。
虽然科学需要大量的数学关系式以及数学运算，而且在伽利
略看来，没有数学科学便不能存在，但是在我仔细考虑过之后，还
是决定不以数学的方式来写这本书。毕竟数学是一种高度专门化
的工具，如果以数学术语来讨论科学的进展，不仅篇幅不允许，同
时读者也应对数学有相当程度的了解。但是在这一章里，我将介绍
一两个例子，说明人们是怎样把简单的数学知识应用于科学的。
还有什么比从伽利略开始更好的呢？
牛顿第一运动定律
伽利略与比他早一世纪的列奥纳多·达·芬奇一样，怀疑掉落
的物体在掉落的过程中，速度会不断地增加。他开始准确地测量
这个速度是多少以及以何种方式来增加。
阿西莫夫最新科学指南
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对伽利略来说，用他在
1600年所能使用的工具进行这种测
量，真是困难极了。要计算速度就得计算时间。我们谈到速度时，
常说每小时
60公里，或每秒
13米，但是在伽利略时代只有那种每
隔一段大约相等的时间敲打一下的老式时钟。
伽利略利用一个很简陋的水钟。他让水从一个小孔中漏出，
滴进一个杯子里，满怀希望地假设水是以恒定的速率滴出的。通
过测量一个事件发生期间所收集的水的重量，伽利略计算出经过
的时间。他有时也用自己的脉搏来计算时间。
然而有一个问题是：物体掉落得太快了，以至于在掉落的时间
里，伽利略无法收集足够的水去做精确的称量。因此，他便把一个
铜球放在倾斜平面的凹槽中下滑，以减弱引力的拉力。平面愈趋
于水平，球滚得也就愈慢。这样，伽利略就可以随心所欲地研究在
任何角度做慢速运动的落体。
伽利略发现，一个在理想化水平面上运动的球，如果不考虑摩
擦力的话（在伽利略粗糙测量的限度内，可以这样假定），它的速率
是一定的，由于在水平轨道中运动的物体和引力成垂直，因此其速
度不会受引力的影响。任何人都可以看到，一个在水平平面上静
止的球，始终保持静止，而伽利略观察到，一个在水平平面上开始
运动的球，会以匀速运动。
从数学的观点来看，可以说：在没有外力的作用下，一个物体
的速度
v是一个恒定值
k，或者说：
v＝k 。
如果
k是非零的数，则球匀速运动。如果
k是零，那么球便是静
止的；因此，静止可以说是匀速运动的一个“特例”。
大约一个世纪后，牛顿把伽利略有关落体的发现加以整理，发
现了牛顿第一运动定律，也称为惯性定律。这个定律说：任何物体
不受外力就不会改变它原本静止或匀速度直线运动的状态。
附录：科学中的数学
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然而，当一个球从倾斜的平面下滑时，会持续地受到引力的作
用，伽利略发现它的速度并不是一个恒定值，而是随时间增加。伽
利略的测量表明，速度和经过的时间