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李建会/夏永红:宇宙是一个计算机吗? ——论基于自然计算的泛计算主义
2018年08月07日 08:18 来源:《世界哲学》 作者:李建会/夏永红 字号

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关键词:

作者简介:

Is the Universe a Computer? On the Pancomputationalism Based on Natural Computing Paradigm

 

  作者简介:李建会,北京师范大学哲学学院和价值与文化研究中心;夏永红,华南师范大学公共管理学院。

  原发信息:《世界哲学》第20182期

  内容提要:泛计算主义是基于前沿科学的发展提出的一种新的世界观,这种世界观认为,宇宙是一个巨大的计算系统。早期的泛计算主义主要基于图灵计算范式。这种版本的泛计算主义自提出以来,受到了许多批评,尤以信息哲学家弗洛里迪和心灵哲学家皮西尼尼为代表。在回应批评的过程中,瑞典信息哲学家多迪格-瑟恩科维奇基于自然计算范式发展提出了一种新的泛计算主义——信息-计算主义,为泛计算主义提供了新的不可或缺的辩护。新的泛计算主义把宇宙展现为一个在不同组织水平上通过信息交互而形成的能动者网络。

  关键词:泛计算主义/自然计算/图灵计算/丘奇-图灵论题/信息-计算主义

  标题注释:本文获中央高?;究蒲幸滴穹炎ㄏ钭式鹱手?项目编号:SKZZB2015040)。

 

  泛计算主义(pancomputalionalism)是当代的一些前沿科学家和哲学家提出的一种新的世界观,这种世界观认为,所有的物理系统都是计算系统,宇宙是一个巨大的计算机。在《计算主义:一种新的世界观》(李建会等,2012)(以下简称《计算主义》)中,我们详细追踪了这种世界观的产生、发展和理论根据。正如书中所说,这种世界观最直接的鼻祖是计算机之父K.楚泽(Konrad Zuse)。楚泽第一个把数字计算模型推广到了宇宙论的尺度。后来,E.弗里德金(Edward Fredkin)进一步推进了这个构想,把整个宇宙设想为一个巨大的细胞自动机。其他人如S.沃夫拉姆(Stephen Wolfram)、D.多伊奇(David Deutsch)等人也持泛计算主义的观点。这种观点自提出以来,便在科学界和哲学界引发了巨大争议。这种争论中的泛计算主义在其早期主要基于图灵机模型,即把宇宙设想为在时空上离散的,把宇宙中的计算设想为数字计算。绝大多数对泛计算主义的批驳,实际上也主要在质疑自然系统能否被视为图灵计算系统。然而,随着计算机科学的发展,以自然计算和超计算为代表的新计算范式,逐渐超越了旧的图灵计算范式。在《计算主义》一书中,我们虽然为这种世界观提出了很多论证,包括基于自然计算的论证,但这种论证还可以继续扩展。在本文中,我们将为计算主义世界观提供新的论证。我们首先将讨论对旧的泛计算主义的两种典型反驳;然后,我们将讨论正在浮现的自然计算范式如何启发我们更新目前的泛计算主义世界观。

  一、对泛计算主义的两种批评

  泛计算主义的反对者提出过很多论证和论据来反驳它。(参见李建会等,2012:244-254)在我们看来,围绕泛计算主义的争论主要在于:(1)自然系统能否被看作计算系统?(2)自然系统在建模意义上是一个计算系统,还是其本身就是一个计算系统?(3)自然系统是否是图灵可计算的?下面,我们将围绕弗洛里迪和皮西尼尼各自的对泛计算主义的比较系统的反驳,来展开对问题的详细讨论。

  1.弗洛里迪的反驳论证

  确切地说,弗洛里迪并未对一般意义的泛计算主义作出反驳,他直接针对的是泛计算主义的一个主流版本即数字本体论。在他看来,数字本体论可以概括为四个论题:(1)物理世界在本质上是离散的;(2)物理世界可以被整数这样的离散值所模型化;(3)物理世界的演化是可以作为算法的输出而被计算的;(4)支配物理世界的规律是完全决定论的。这四个论题都是基于楚泽论题:宇宙被某种巨大而离散计算机所计算。弗洛里迪指出,虽然数字本体论的根本特征是把宇宙视为离散的,我们也可以主张宇宙是模拟的或混合的。然而,弗洛里迪并不准备在数字本体论或模拟本体论之间作一个非此即彼的选择,而是把矛头对准问题(2)。他在世界本身和对世界的建模之间做一个划分,然后认为,世界本身是否是数字的,与世界是否被数字地建模是无关的。数字或模拟只是建模系统在抽象层次的特征,不是被模型化的系统本身的特征。而在数字本体论中,二元论被误用了,它超越了抽象层次所设定的界限,而逾越到实在本身,于是就导致了模拟还是数字的二律背反。(cf.Floridi,2009)

  2.皮西尼尼的反驳论证

  皮西尼尼的反驳相比弗洛里迪要复杂得多。皮西尼尼的理论支点是他的计算的限制性理解,即并不是所有的物理系统都是计算系统,只有有限种类的物理系统才是计算系统(cf.Piccinini,2008)。皮西尼尼与泛计算主义的分歧,主要集中在两个方面:第一,一个物理系统如何可以被称之为计算系统?对这个问题的不同回答,可以导出不同的计算观;第二,如何判定一个物理系统是计算系统?因为现实中的具体计算通常是图灵计算,这个问题就可以转换为一个物理系统如何被判定为图灵可计算的?对这个问题的不同回答,可以导出温和的和极端的物理丘奇-图灵论题。在他看来,某些类型的计算观和极端物理丘奇-图灵论题都会导向泛计算主义。因此,他对泛计算主义的反驳就集中于这两个靶子之上。

  在皮西尼尼看来,无限制的泛计算主义基于对计算的简单映射解释。根据简单映射解释,一个物理系统S只要满足这样的两个条件就可以被看作是执行了计算C:“(i)存在从归属于S的物理描述的状态到计算描述C定义的状态的映射,以便(ii)物理状态之间的状态转变反映计算状态之间的状态转变?!?Piccinini,2012)但简单映射解释太过自由,任何计算描述的状态都可以映射到任何物理系统的状态上,我们可以说任何物理系统可以执行任何计算,这就导向了无限制的泛计算主义。对计算的其他几种解释是通过加强条件(ii),对计算标准做更多的限定。根据皮西尼尼的看法,其中至少两种解释将导致泛计算主义。在因果解释中,要求映射到计算状态 和 的两个物理状态之间存在因果关系。但因为任何事物都有因果结构,那么任何物理系统都是一个计算系统。于是泛计算主义就成为自然而然的结论。而在计算的语义解释中,除了因果解释增加的因果约束之外,还增加了语义约束:一个物理状态只有是表征的,才能被映射到计算描述中,因此才能被视为计算状态。如果一个状态不是表征的,它就不是计算的。因此,计算就是表征的处理。但对于什么是表征,则有待进一步的解释。根据一种基于信息的语义学,表征就是任何携带信息的事物。因此,计算就是信息处理。如果我们假定任何物理状态都携带信息,那么,任何物理系统都有表征,因而也会执行计算——这同样导向了泛计算主义。皮西尼尼对这些计算观的批评可以归结为一点:它们无法说明真正的计算系统如计算机和心灵,与普通的物理系统如石头、胃和行星系统之间的区别。

  皮西尼尼对泛计算主义的另一个反驳针对的是极端物理丘奇-图灵论题。极端的物理丘奇-图灵论题认为,任何物理过程都是图灵可计算的。大多数当前的物理理论都认为自然或自然过程包含了连续变化的实数值的量(real-valued quantities)。而任何连续区间的大多数实数都是不可计算的。事实上,图灵可计算的数是有限的,而任意区间的不可计算的数却很多。因此,任意选择的实数值的量是图灵可计算的可能性为零。所以,由于物理过程包含非常多的不可计算的实数,所以,物理状态变化就超出了图灵可计算的范围。如果这是正确的,那么极端的物理丘奇-图灵论题就是错误的(cf.Piccinini,2011:748-749)。皮西尼尼虽然否定极端的物理丘奇-图灵论题,但对温和的丘奇-图灵论题则持支持态度。温和的命题主张,任何能被物理系统计算的函数都能被图灵机计算。(cf.Piccinini,2011:734)

  显然,无论是弗洛里迪还是皮西尼尼对泛计算主义的反驳,都同时论及问题(2)和问题(3)。对于问题(3),弗洛里迪倾向于从根本上取消它,而皮西尼尼虽然反对所有的物理系统都是计算系统,但承认存在一些物理系统是计算系统。然而,我们将看到,弗洛里迪取消对自然系统是模拟还是数字的承诺,并不必然会危及泛计算主义本身。而如果存在非图灵的计算模型,即便大多数物理系统不是图灵可计算的,也不能否认它们是非图灵可计算意义上的计算系统。如此一来,皮西尼尼基于反对极端物理丘奇-图灵论题反对泛计算主义也就不成立了。实际上,最近几十年兴起的自然计算,已经为我们提出一种超越基于丘奇-图灵论题的泛计算主义开辟了道路。

作者简介

姓名:李建会/夏永红 工作单位:

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