奇点临近，带着地球去流浪

原创 张江、张章 集智俱乐部

导语

站在新年关口，俄乌战争尚未停歇，新冠仍在全球流行，极端天气继续频发，经济危机就在前方，15个气候临界点已然越过9个，地球正走向一条几乎不可逆的剧变之路。同时，Stable Diffusion生成模型正在攻克人类引以为傲的艺术创作领域，ChatGPT以假乱真的已然接近图灵测试标准，量子纠缠实验首获诺贝尔奖，激光核聚变首次产生净能量增益，新兴科技在社交媒体上间歇性狂欢。

人们正踏上天堂之路，人们正走向地狱之门。一系列研究表明，可能在2050年代前后，我们将会迎来一个奇点时刻——科技创新的周期接近无穷小，社会熵接近无穷大——既是生存环境崩溃、灾难频发的危机时代，也是量子科技与人工智能爆发的数字生命起点。

2050年代，我们是否还有机会带着地球去流浪？

关键词：气候变化，生长方程，技术奇点，规模法则

本文整理自集智俱乐部创始人张江在2018年12月31日中的演讲。

张江、张章 | 作者

1. 看待奇点的新观点

集智俱乐部这个地方，对我来说最吸引人的点之一，就是任何人都能以认真严肃的态度去探讨一些前瞻性的，探索性的，甚至在很多人看来还远远处于科学的边界之外的想法。而我作为集智俱乐部的创始人，我很想在跨年这个时间点与大家分享一个看起来有点儿「不靠谱」的想法，这就是「奇点临近」。

奇点临近，这并不是一个新鲜的概念，库兹韦尔很多年以前就在炒作这个概念，库兹韦尔提出的奇点，是人工智能的智慧超过人类的时间点，大概在2045年前后。

但我想告诉大家的是，今天我们讨论的奇点，比库兹韦尔所说的奇点要大，大很多，这个概念的提出者，其实正是《规模》一书的作者，杰弗里·韦斯特（Geoffrey West）。我想很多人并不了解他，但今天我想讲一讲Geoffrey West，正是因为他的思想太过重要，甚至深刻地关系到这个世界的生死存亡。

图1：杰弗里·韦斯特（Geoffrey West，1940-），世界顶级理论物理学家，城市科学顶尖学者，圣塔菲研究所杰出教授和前任所长，曾入选《时代周刊》全球最具影响力100人，《规模》作者。数十年致力于“规模”的研究工作，其研究成果被应用在理解生命体、城市可持续发展、企业运营等众多领域，被业内奉为“跨学科诺贝尔奖”的不二人选。

实际上，技术奇点这一个概念最早是冯诺伊曼提出的。早在1958年的一篇悼念冯诺伊曼的文章中，他的好友乌拉姆就回忆道：”在一次围绕着技术加速和人类生活模式的变迁的对话中，冯诺伊曼提到，未来的技术的持续加速将有可能迈向一种本质上的奇点，在这一点后人类将成为历史。——“One conversation centered on the ever accelerating progress of technology and changes in the mode of human life, which gives the appearance of approaching some essential singularity in the history of the race beyond which human affairs, as we know them, could not continue. ”

什么是技术奇点呢？各方看法不一。有人将奇点定义为技术指数爆炸的点，而古尔德的定义则更加深入人心。他认为奇点就是超越人类的人工智能诞生的时刻，因为在这一点上将会产生所谓的“智能爆炸”效应，即人工智能将可以持续地自我进化下去，而不需要人类的干涉。

有意思的是，这里面也包含着一个自指的问题，即超级人工智能一旦出现，则按照定义，它必然具备能够创造和自己一样甚至超越自己智能水平的超级人工智能。所以，超级人工智能就是一个临界点，超越它之后，超级人工智能将持续创造出更加智能的机器，这一过程会不断加速永不停息，这就是智能爆炸的含义。

为什么这个概念如此重要，我们的世界又遇到了什么问题，这背后有怎样的原因，且听我慢慢道来。

2. 回顾特殊的2018

让我们先来简单回顾一下充满变化的2018年，2018年，有太多大事件发生了，首先就是人工智能和区块链的炒作和降温。2018年初，我从美国回来时，发现舆论环境发生了很大的变化，因为2017年大家还都在谈论人工智能，而到了2018年初，似乎所有人的关注点都转移到了区块链上，更有趣的是，很快区块链也不再受人关注了。在几年之前，似乎概念的更替还远没有这么频繁。实际上，我们的技术发展是在一个不断加速的世界中发生的，2018年尤其明显。

这就像生物学中的红皇后效应：兔子只有跑得更快才能不被狼吃掉，狼为了填饱肚子也必须加速。这种共同演化效益正是科技公司们的写照，他们必须不断竞争着去让技术本身加速，推动颠覆式创新的出现。

接下来，让我们谈一些科技圈的人可能不太关注的话题：环境问题。最近美国陷入极寒天气，这是自90年代中期以来的最低气温，让大半个美国变成了大冰窖。有多冷呢？爱荷华州北部地区的温度降为-43~-48℃！如果皮肤暴露在空气中，立刻就会被冻伤。但就在前几天，澳大利亚有的地区的温度竟然突破了50℃。同一时间，两个半球，温差接近一百度，这在历史上几乎从未出现过。

图2：澳大利亚正在被高温炙烤

2018年，我们见到了史上最强台风“山竹”，2018年8月，北极圈部分地区温度高达32℃，北极熊在快要融化的浮冰上找不到食物，要么饿死，要么淹死。2018年11月，美国加州发生了一场蔓延300多平方公里的大火，让加州变成了人间炼狱——黑天鹅事件频发，我们的环境正在变得越来越极端。

2018年8月1日，纽约时报发表了一期特殊的杂志，封面全黑，只有一行字：30年前，我们本可以拯救这个星球。文中刊登了这家杂志有史以来最长的3万字文章《失去地球：我们几乎阻止气候变暖的那十年》，回顾了80年代美国学界警告气候变化，政府却袖手旁观的历程。

图3：纽约时报特刊

这让我想起了一个故事，2017年有两本书同时上市，一本书是集智俱乐部写的《走进2050》，它讲述的是人工智能的故事，想象了我们的世界在2050年会变成什么样子。有趣的是，与此同时，我看到在同一个货架上还摆着另一本书，这本书的名字也叫做《2050》，只是它的副标题是“人类大迁徙”，它讲述的是2050年的时候全部人类都要往北迁徙，因为赤道已经太热而不能居住。

图4：《走进2050》与《2050人类大迁徙》

科技进步在不断提速，与此同时，环境愈发剧烈和极端，这些现象，我都把它称之为同一种效应，也就是奇点效应。接下来我们就会看到，以上所有的现象，都与奇点有着密切的联系。

3. Geoffrey West 和奇点理论

库兹韦尔的奇点理论的重大贡献之一，就是用实证数据验证了技术加速发展的事实。在下图中，横坐标是重大事件发生的时间，而纵坐标则是两次重大事件发生的间隔时间。这清楚地表明了历史上的重大事件会以更快的速率发生，重大事件发生的间隔在不断变短。它符合一个有趣的幂律分布，这种幂律关系意味着一切都会越来越快。

图5：重大事件的发生间隔在不断变短

我们的互联网的出现大概是在20年以前，接下来移动互联网大概是十年前， 而今天我们谈论的人工智能则是大约五年前。你会发现这两者间隔越来越小，所以我们可以推论，在未来会存在一个时间点，这个点就如同芝诺悖论一样无法跨越。这形成了奇点存在的证据之一。

但这些研究存在着一些弊端，它没有回答一些非常关键，非常重要的问题，那就是他忽略了我们会怎样迈入奇点？也就是我们迈入奇点的动力学过程是什么？更进一步，物理学中的奇点是有坐标的，例如黑洞的中心。那么我们所讨论的奇点是否也存在着空间坐标呢？实际上，有人从更全面的角度回答了这些问题。这个人就是Geoffrey West。

我最早了解到Geoffrey West是看到他在《Science》、《Nature》上发表的一系列文章，例如他解释了生物体的体重和新陈代谢之间的关系，发现了人的一生心跳次数是一个常数等等。这些成果很吸引我，但我还并没有进入这个领域进行研究。直到我看到Geoffrey West团队用与生物学研究同样的套路去研究城市，才吸引我入坑，包括后来我们去研究公司系统，用的也是同一套研究方法。但在那段时间，我对Geoffrey West的认知仅仅停留在他是一个很了不起的物理学家，而且他对跨学科的研究态度非常大胆。但在今年，通过校译他的新书《Scale》，我发现我曾经小看他了。他远比我们想象的要伟大的多。

图6：《规模》和Geoffrey West

Geoffrey West的研究方法很简单：收集数据，放在对数坐标下拟合一条直线，然后观察直线的斜率，找到不同系统之间的共性。这种简单的研究方法可能会让很多技术派的科学家嗤之以鼻。但实际上Geoffrey West却在真正回答复杂系统领域的一系列重大问题。例如：有关生死的问题，生物体、城市、社区、公司，每一个系统都有生死，但很少有人严肃的探讨系统的生死问题。再比如新陈代谢，任何一个系统都有新陈代谢，但再一次，很少有理论在正正经经的研究新陈代谢的问题。

但他更伟大的一点在于，在《规模》的最后篇章，带着对整个地球和人类社会的关心，Geoffrey West以一种理性，严肃的态度探讨了奇点问题：我们真的可能会面临奇点，一个科技高度发达的时间点，同时也是环境崩溃的时间点。

奇点为什么会存在？接下来，我会告诉大家，为什么按照Geoffrey West的思维框架可以推导出奇点。下面的一部分可能会有比较多的数学和分析，做科普有一条定律：每当你多放一条数学公式，你的读者就会减少一半。但我依然在下面放了两条公式，这是因为首先，我会对公式做出一些解释，实际上并不复杂；其次，你会看到所有的推论，包括奇点的存在都并非危言耸听，他背后都有严格的数学推演和大量的实证数据作为保证。你会看到开篇时提到的现象，都可以被一个方程所解释。

首先，《规模》这本书的思维框架是什么？让我们从新陈代谢和规模的关系开始说起，我们知道，对于哺乳动物，其基础代谢率与体重的3/4次幂成正比，这就是广为人知的克莱伯定律。但你可能不知道的是，这样的一个规模和新陈代谢的关系背后蕴涵着一个动力学方程，即贝塔朗菲方程，而贝塔朗菲方程则刻画了生物体的生长曲线——对生物体来说，生物体的新陈代谢和体重之间存在着3/4幂律关系，就一定可以推导出生物体的规模，即体重的生长，将遵循一个受限生长曲线。

图7：生物体的规模，贝塔朗菲方程和受限生长曲线

生长曲线刻画了系统的发展过程，而发展就必然包含了生与死。所以通过对这个动力学方程进一步推导，我们就可以解释很多重要问题：例如，为什么人的寿命是120岁左右，为什么哺乳动物一生的心跳次数是一个常数，大概是30亿次。

当我们把这个框架放到城市科学中，同样也可以得到关于城市的动力学方程。一般来说，我们会选取GDP作为衡量城市新陈代谢的变量，这是因为 GDP 实际上刻画的是人类社会经济互动快慢的速率，因此GDP和城市规模，也就是城市的人口数量也存在着一个规模法则，这个法则与生物体遵循的规模法则的不同之处在于，这里的幂指数是大于1的。这就决定了虽然他同样是一个贝塔朗菲方程，但他所推导出的生长曲线却大大不同：城市不会受限生长，反而随着城市的生长，城市中的人们进行的经济互动却会越来越频繁，人均GDP也会越来越高。

图8：城市的规模，贝塔朗菲方程和生长曲线

有趣的是，这里的幂律关系不仅仅包含了GDP等正面的、积极的变量的变化情况，也包含了一些负面东西，例如艾滋病的发病率，犯罪率等等，Geoffrey West称之为社会熵，它代表了城市发展所带来的混乱和肮脏——随着城市的生长，人均患艾滋病的概率和犯罪率也会提升。

图9：社会熵

城市的发展是一把双刃剑，我们可能会习惯于沉浸在他积极的一面之中，享受着科技福利，居住在高楼大厦中。但与此同时我们要知道，一些负面的东西，例如犯罪率，艾滋病犯病率也在相伴而生。它们都在加速发展。

实际上，如果按照规模法则去推演城市的生长曲线，在特定的初始条件下，我们会得到一个超指数增长曲线，所谓的超指数增长曲线的特性是，在有限时间内，城市的人口将会达到无穷。这就可以被刻画为下面的第二个公式：城市的生长方程，其中N代表城市规模（即人口数量），C1代表人均生产力水平，C2代表了人均成本，他们都是可变系数。

图10：城市生长方程，C1代表人均生产力水平，C2代表了人均成本

然而我们不可能会看到城市的人口达到无穷大。这是因为城市的资源是有限的，当人口数量很多的时候，维护每个人在城市中活动的的成本也将会增大，方程的系数将会发生改变，而系数的改变将会导致方程不再满足超指数增长条件——方程被重置，城市将迎来短暂的崩溃 。

图11：城市的人口增长曲线，横坐标为时间，纵坐标为人口增长数量

即使方程经过重置，但由于更改的是系数而非指数，那么方程依然满足着超指数增长条件，城市依然会迎来下一次短暂的增长阶段。你可能会问，方程重置的那个时间点发生了什么？为什么人均成本变高，压力变大的城市城市反而可以容纳更多的人口，实际上这个时间点所发生的，是一次重大的科技创新。

科技创新与城市中的社会压力有必然联系吗？这个问题的答案看似很美好，科技创新来源于人类的好奇与探索，与竞争无关，与压力无关，但很遗憾，事实恰恰相反。颠覆式创新并非人类主动发展出来的，而是社会压力的产品，科技公司的竞争压力迫使他们进行技术储备的竞赛，在历史上，也恰恰是一战和二战期间，不同国家的军备竞赛迫使一大批非常重要的科技成果出现。

更有趣的地方在于，如果去计算两次科技创新之间的时间间隔，你会发现这个时间差与初始人口规模依然服从幂律关系，这就解释了为什么我们看到的重大进化，重大技术突破都是在越来越快的发生，为什么我们看到了变化本身，也在加速。就像我们不仅仅是在一个加速的跑步机上奔跑，而且我们还要不断的跳跃到新的跑步机上，跑步机的速度也会越来越快。

这就是我们面临的真实世界——科技创新超线性依赖于人口，这与社会熵相同，于是，城市增长会导致科技创新的同时，也会导致社会熵的超指数增长，从而导致气候的崩溃。由于变化本身也在加速，所以你会看到科技创新爆发的周期越来越短，以至于最后会连成一片——你也不知道是不是在革命，反正整天就是天翻地覆的变化，你对变化习以为常。在2018年，你有一些轻微的感受吗？

如果让这种趋势不断发展，我们必然会迎来一个无法回避的奇点。在这个奇点会发生什么？科技创新的周期接近无穷小，社会熵接近无穷大。这，就是环境崩溃的时间点。

在AlphaGo大战李世石之后，集智俱乐部的一个物理学家傅渥成曾讨论过一个很有趣的观点，他说AlphaGo没什么了不起的，如果你从能耗的角度来看，李世石花费的能量无非就是几个电灯泡，而AlphaGo呢？AlphaGo下一盘棋的电力成本就是3000美元。区块链更是一个重要的二氧化碳发生源，但这些似乎并不是我们科技圈的人关心的问题，但我们真的不该如此，我们应该认真的想想这个问题。

科技真的是把双刃剑，当我们开发通用人工智能的时候，很可能由于智能爆炸需要不断的从环境中吸取能量并排出负熵，从而导致环境的崩溃。奇点来临意味着什么，我给出的答案是，意味着超级人工智能的出现和环境的崩溃同时发生。

问题的关键，在于科技创新、GDP、社会熵这几个变量与人口数量都遵循相同的规模法则。

实证数据表明，这三个变量都与人口呈现出1.15幂次的规模法则，即伴随着人口的增加，我们不仅仅迎来了更多的社会财富和更多的科技创新成果，而且还必然伴随着同等规模的社会熵的产生。实际上，现有的二氧化碳排放量数据就已经表明了，它的总量实际上非常显著地依赖于GDP总量。如图：

图12：双对数坐标系下，碳排放量与GDP 的幂律关系

所以，我们可以想象一下，奇点临近的时候会发生什么。一方面超级人工智能觉醒，它会调用一切资源来完成自己的不断升级；而与此同时，它将会以一种超指数速度向环境排放熵，从而导致全球范围内的越来越大规模的熵产生。于是，不等超级人工智能毁灭人类，其二氧化碳排放就有可能就已经把地球毁了。更搞笑的是，这个超级人工智能程序很有可能正在计算的题目有可能就是“如何以更小的环境代价，完成超级人工智能的开发”。

在终极奇点这一点上，不要希冀技术变革来拯救我们。恰恰是技术的加速变革把我们人类推送到这样一条超指数增长的不归之路的。

4. 参与的2050

我不知道大家在看到这里时候，是否会有一种无力感，人类远远不是我们在经济学中假设的理性人，会以理性的方式考虑到无穷尽的未来，优化所谓的效用函数。实际上，几乎所有团队、公司，国家都陷在红皇后效应的陷阱中：我要比对手更强，就要强迫下一次颠覆性创新被我所掌握，至于环境破坏和竞争所带来的负面效应——暂时搁下不管吧！我们就这样一步一步，不可挽回地走向奇点。

可竞争是没有尽头的，曾经被搁置的环境问题从未被弥补，从蒸汽机诞生的那一刻起，到我们观察到地球的强烈反馈的今天，人类从未停止过推动技术进步，也从未停止过向环境排放技术进步与滥用带来的丑陋和肮脏，除非灭亡，否则人类在社会发展的这台跑步机上既无法减速，也无法暂停，更无法离开。直到现在，奇点临近的前夜，我们仍然在一边观察和讨论环境的变化，一边呼吁人类要做点什么，一边仍然马不停蹄的竞争。

集智俱乐部这个社区是一个很奇妙的自组织团体，我们聚集了很多来自不同领域的优秀的探索者，但我们聚在一起的原因是探索的乐趣本身，而并不是科研竞争，所以在这个关键的时间阶段，我们决定做点什么，为了帮助大家更加清醒的认识到这个问题，了解我们是怎样迈入奇点过程，集智俱乐部有一系列重要的研究计划即将公布。这个系列计划的名字叫做“参与的2050”：我们希望做一些相对实用的预测。比如说，我们会用系统科学的方法，并结合各种不同的学科，去预测在 2050 年这样的一个时间节点上，世界的环境会是怎样的等等一系列非常重要的问题。

关于计划的具体细节我们还在仔细考量，但我们很可能要花数十年的时间去做这样的一件事情。

我的演讲就到这里，谢谢大家。

集智俱乐部2018跨年学术晚会

原标题：《奇点临近，带着地球去流浪 | 新春特辑》

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