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如何定量地证伪图灵测试?(下)

如何定量地证伪图灵测试?(下)

作者: 十酒三 | 来源:发表于2017-10-13 23:19 被阅读122次

  设想这样一个情境:面对问题X,算力不限的证明方(Prover)试图通过轮流问答来说服算力等同于概率性图灵机的验证方(Verifier)接受他的解答,但验证方怀疑证明方可能别有用心,所以希望设计一个能够以99.99%以上概率防止证明方的欺骗的操作流程。如果这种流程的总耗时不超过问题规模的某个多项式(计算理论通常把多项式耗时作为“可实行”的标杆),我们就说问题X属于IP。它等价于PSPACE,意味着上述流程可行的充要条件,是验证者自己来求解问题消耗的存储空间也不超过问题规模的某个多项式,从而X必须是验证者自己可用至多指数时间求解的问题(多项式的内存只能处于指数多个状态)。验证者不能提太难的问题,根本原因是必须留给自己拆穿证明方谎言的余地,难题的解答会复杂到难辨真伪。

  只要我们转换一下视角,认为验证方的目的其实是检测证明方的实际算力而非取得问题的解答(这就像教师考问高材生)。那么这个结果的涵义就变成了:多项式的互动只能辨认出足以求解多项式空间的算力,证明方是否有更高的算力是检测不出来的。因此等效算力达到PSPACE级别的证明方可放胆诈称自己全知,而凡是超出算力所及的难题,他大可用既有算力伪造一个解答骗过验证方。

  现在,我们把“产生意识特征”视作一个苛求算力的难题,将配有真随机源的计算机作为验证方,人类作为证明方,那么计算机辨识出人类“具备意识”特征的充要条件正是该难题需要的存储空间不超过交互时长的某个多项式(从而在PSPACE中)。假若不然,那么将双方角色互换,让人类来辨识对方有无意识的测试就也是无效的。注意,成功的图灵测试中,计算机也应该得知测试者具有意识。图灵的想法是“沿用我们辨认彼此具有意识的方式”,而这种方式的效果是相互的。

  于是,这就是否定图灵测试的条件:人在时长t内可以准确交流在计算机上需要超过t的多项式函数的存储的内容。

  读者可能会质疑这里的“多项式函数”不明确,难以实际确定存储量的标准。描述复杂性理论正是为了移除这种表面上的任意性而来的,PSPACE在这里被证明为等价于“可以用二阶逻辑加上传递闭包算子定义的问题”,所以上述条件有一个更加简明且完全不涉及仿真实现的形式:

  二阶逻辑加上传递闭包算子不足以满足人类的思想交流。

  虽然有人怀疑人类意识的基础植根于量子效应(笔者专门讨论过类似论点:机器中的灵魂会是量子比特么?),量子物理却可以肯定不会影响上述论证。就算给交互式证明中的验证方准备量子计算机,允许应用量子通信交流,得到的复杂类也是不变的(QIP=IP)。

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网友评论

  • 沐沐三沐:好文!我计算理论和数理逻辑没学过,读的似懂非懂,可以请教一下吗?

    我先讲一下我现在的理解。就是如果人的算力超过PSPACE的话,计算机提的问题人全部可以回答,然而人提的超过PSPACE问题计算机算不出来。那么为什么说“计算机辨识出人类“具备意识”特征的充要条件正是该难题需要的存储空间不超过交互时长的某个多项式(从而在PSPACE中)。”这个层面的问题不是没办法验证算力是否超过PSACE么?那怎么验证是否具备意识呢?以及您教师与高材生的比方我还不太懂放在这是什么意思呢?

    以及为什么这个是非相对的论证呢?前一篇文章是说加入的神谕破坏IP与PSPACE等价。所以算力超过PSPACE的智能用的神谕是计算机无法实现的。那么其他的复杂度类比如EXPTIME不也是计算机可以实现的么?而且在PSPACE以下的复杂度类没有类似的结论因此不能用于判定么?

    最后您能否提供几个IP级别和难于IP的具体问题例子么?多项式时间之类还是太抽象了,二阶逻辑是可以判定谓词的逻辑,传递闭包有点别扭,是类似传家宝的一系列元素构成的关系。那这个层面的语言表述或实际问题有哪些?比这还难层次还高的表述大概是什么样子?
    十酒三:@沐沐三沐 首先,图灵测试的预期是人机对话和人的交谈不可分辨,如果没有任何办法达到这个目标,例如,计算机用指数时间才能做出正确反应,那么测试就已经失败了,即使电脑有意识,它的行为也不是和人类不可分辨的。整个讨论的前提是“人的谈话总可以在议题长度的某个多项式时间内终止”,超出任意阶多项式的对话是实践不可行的。
    我再重新说明一下,关键不是求解而是验证。问题的输入是人陈述的一个议题,判定目标是“该议题属于有意识个体的典型输出”,因为该议题是人提的,人在这里充当的是证明方,并要求在议题长度的多项式时间内说服计算机接受这目标,如果要求的时长是指数级,那么计算机在“图灵测试”中就全程都不可能确定自己在和一个有意识的对象交谈……即使它能骗过人类,也只能说明“在不知道对方有意识的情况下也可以让对方相信你有”这个严重不符现实的结论。
    沐沐三沐:@十酒三 哦!那前面的老师考高材生的比方我确实理解的不对,包括伪造答案那里。我再说一下现在的理解,这里是讨论的运算所需信息量的多少。电脑想知道对象的信息处理水平在什么层次,于是向对面随便发问,至于答案是胡编乱造还是真知灼见是无所谓的,只要反映出运算水平就行。不过人连普通的围棋都下不过,而电脑恐怕也解决不了PSPACE困难问题吧。那岂不谁都通不过这个测试,而且人好像肯定比不过电脑。指数时间那里,电脑虽然墨迹个半天,但是最后能算出来说明仍不是不可逾越的呀,只是电脑慢而已,本质上还是等价的。那为什么您说这可以证伪图灵测试呢?
    原谅我这个榆木脑袋,看样子我是个生化僵尸。笑哭。
    十酒三:不,这个理解不对……计算机甚至不需要“算出”人提的问题,它只需以高概率“检验”人对问题的解答有没有错误。在这个推理中是把交互的比特数作为参数,把“证明方是否具备意识”作为判定问题,如果该问题需要的存储空间超过参数的多项式(不在IP内),那么计算机就不能在交互时长内“验证”自己的交谈对象有意识。
    EXPTIME字面上就是“指数时间”,显然,应用它作为判据会意味着:你的交谈对象在你们谈话结束很久后才反应过来“哦,你是活的”,是根本不正常的。
    PSPACE以下当然也有,例如,要是我们把假设加强到计算机完全不用随机数也能做出验证的话,IP的确定版本等于NP,对应的逻辑是“存在性二阶逻辑”(同二阶逻辑,但对谓词的量化只能用存在量词)。PSPACE困难的且易懂的问题通常是博弈,例如在n×n的拓展围棋中求出必胜策略。

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