AI WINTER AND SPRING · CHAPTER 02

黄金矿脉——专家系统革命(1975—1985)

从 DENDRAL、MYCIN 到 XCON,专家系统第一次证明人工智能能够创造商业价值。

DEC VAX 11/780 计算机实物
DEC VAX 11/780。XCON 用于自动检查和配置 DEC 的 VAX 计算机订单。Emiliano Russo / VerdeBinario;公有领域。 查看原始资料

别让机器去思考,让它去模仿一个专家

1970 年代,费根鲍姆观察到一件反直觉的事。那些雄心勃勃的通用问题求解器——麦卡锡的 Advice Taker、纽厄尔与司马贺的 GPS——几乎全部失败;可一旦他把一个化学家的判断规则一条条喂进机器,机器居然真的能从质谱数据里推断出分子结构。1965 年,他和遗传学家莱德伯格、化学家杰拉西在斯坦福启动了 DENDRAL。

费根鲍姆从中提炼出一条信条。他借用了培根 1597 年《神圣冥想录》里那句"知识就是力量"(Nam et ipsa scientia potestas est),并在 1971 年前后把它确立为知识工程的核心原则——智能不在推理,在知识。 通用求解器失败,不是因为不会推理,而是因为没有知识。这是个颠覆性的判断:它意味着通往智能的路,不在更聪明的算法,而在更密集地编码专家脑子里的东西。

DENDRAL 被公认是第一个成功的知识型专家系统。它证明了一件事:把一个窄领域专家的判断固化成规则,机器就能在那个领域里表现得像一个专家。

真金白银

接下来十年,这个判断被反复验证,而且每一次验证都更有分量。

1972 年,肖特利夫在斯坦福开始做 MYCIN——诊断细菌感染、推荐抗生素。它最终长到约 600 条产生式规则,并引入"确定性因子"(certainty factors)来处理医学判断里那种说不清但又确实存在的"大概八成是"的不确定性。1976 年,肖特利夫的主著《Computer-Based Medical Consultations: MYCIN》出版。MYCIN 后来被拆掉医学知识,剩下一个领域无关的空壳,叫 EMYCIN——1979 年由 William van Melle 完成,是公认的第一个专家系统外壳。

然后是 PROSPECTOR。1970 年代后期,SRI International 的 Duda 与 Hart 造了一个矿藏勘探专家系统。它最出名的一次实战,是 1980 年在华盛顿州 Mount Tolman 的野外测试。这里需要澄清:后来被反复转述的"PROSPECTOR 发现了一个价值一亿美元的钼矿",是夸大了的二手版本。1982 年发表在《Science》上的一手论文,标题是"Recognition of a Hidden Mineral Deposit",原文只说程序"识别了一个隐藏的斑岩钼矿",并没有给出金额;那个"一亿美元"是后来的教材和综述添上的。更准确的事实是:Mount Tolman 矿区的局部存在此前已被知晓,PROSPECTOR 的真正贡献,是识别出了此前未被认识的矿化延伸范围。但即便按最保守的口径,这也是 AI 第一次在野外地质勘探中证明了它的实用价值。

真正把"可变现的智能"立起来的,是 XCON。

一年省下几千万美元

1978 年,DEC(数字设备公司)面临一个棘手的工程问题:客户订购 VAX 计算机的订单,每一单都牵涉成百上千个部件——机柜、外设、驱动器、电缆——必须逐一确认齐备且彼此兼容。靠人工配置,错误频出。卡内基梅隆大学的麦克德莫特为 DEC 写了一个程序,叫 R1,后来以 XCON 之名闻名。它最早用 OPS 语言写成——这里要厘清一个常见误解:OPS5 这门规则引擎语言是 CMU 的 Charles Forgy 从 1976 年起开发的,XCON 是它最著名的应用,而不是反过来。

XCON 上线后的效果是决定性的。麦克德莫特 1982 年在《Artificial Intelligence》期刊发表的原始论文记录了它的起点:约 250 条规则的原型。之后规则数量沿着一条陡峭的曲线攀升——到 1984 年初约 3,000 条,到 1980 年代末触及约 10,000 条这条公认的可维护性临界线,最终峰值实际达到了约 17,500 条。

至于它省了多少钱,需要分清楚两笔账。Barker 与 O'Connor 1989 年在《Communications of the ACM》上给出的一手数字是:DEC 的全部配置类专家系统合计,每年净节省约 4,000 万美元(注明是官方估算,非审计数字);单算 XCON 本身,行业转述的数字约 2,500 万美元一年。无论取哪一个,这都是 AI 第一次证明自己能赚真金白银。

XCON 处理了数以万计的订单。它不再是一个学术演示,而是一台嵌进企业流水线的机器。但几乎没有人在意那个正在显现的曲线——规则数从 250 涨到 3,000 涨到 10,000,与之同步膨胀的是一个叫 CSG(Configuration Support Group)的维护团队,从最初几人长到几十人,每年大约一半规则要改写以跟上新产品。这个曲线,会在第三章变成全书的第一个结构性病灶。

国家亲自下场

XCON 一年省几千万美元的消息震动商界。但真正让 1980 年代的 AI 狂热升级为国家竞赛的,是来自太平洋对岸的一记重锤。

1982 年,日本通产省(MITI)正式启动"第五代计算机计划"(Fifth Generation Computer Systems, FGCS),由其设立的新一代计算机技术研究所(ICOT)牵头,雇了约一百名年轻研究员,目标是花十年用并行逻辑编程造出能推理的计算机,性能指标瞄准每秒 1 亿到 10 亿次逻辑推理(100 Mega 到 1 Giga LIPS)。技术路线以 Prolog 为起点,衍生出 GHC 与 KL1 语言。

这里必须纠正一个流传甚广的错误。许多资料——包括英文维基百科——写"第五代机预算约 8.5 亿美元"。这个换算是错的。 一手数据显示,日本政府 1982 至 1994 的十余年间实际投入约 540 至 570 亿日元;按 1982 年前后约 1 美元兑 220 至 250 日元的汇率,约合 2.3 到 4 亿美元,到不了 8.5 亿。那个"8.5 亿美元"对应的其实是包含产业匹配资金在内的"规划总额",不是政府实际拨款。本书一律采用更审慎的口径:政府实付约 570 亿日元。

无论按哪个数字,这都是一次国家级的豪赌。而它立刻引发了美欧的恐慌性响应:美国 1982 年成立了由 Bobby Inman 领导的产业联合体 MCC(微电子与计算机技术公司),1983 年 DARPA 又启动了为期十年、投入逾 10 亿美元的"战略计算计划"(Strategic Computing Initiative);英国 1983 年上马预算 3.5 亿英镑的 Alvey 计划;欧洲共同体 1984 年启动 ESPRIT。而 1983 年费根鲍姆与麦科杜克合著的《The Fifth Generation》一书,更是把日本挑战渲染为对美国 AI 主导权的生存威胁——后世史学家常把它的冲击比作 AI 界的"斯普特尼克时刻",尽管"斯普特尼克"这个词是后人的类比,并非原书原话。

一机难求

国家焦虑和商业乐观叠加,催生了专用硬件的军备竞赛。

源头在 MIT AI 实验室。1974 年前后,那里的 CONS 机和后续的 CADR 机是第一批 Lisp 机——专门为运行 Lisp 语言优化的工作站。围绕如何把这台机器商业化,实验室分裂了:黑客文化的代表理查德·格林布莱特(Richard Greenblatt)想办一家由工程师控制的合作社式公司;而拉塞尔·诺夫斯克(Russell Noftsker)主张走风险投资的传统公司路线。诺夫斯克那一派胜出,于 1980 年 4 月成立了 Symbolics;格林布莱特随即在 1979 年(注意,比 Symbolics 还早)创立了 Lisp Machines Inc.(LMI)。两家同根同源,围绕 MIT 共有改进的 Lisp 代码长期紧张——需要澄清的是,那是一种知识产权冲突,间接催生了理查德·斯托尔曼(Richard Stallman)的 GNU 项目,但并没有找到"长期诉讼"的一手记录。

Symbolics 在 1983 年推出 3600 系列,单价约 8 万美元。1986 年前后是它的巅峰:年营收约 1.15 亿美元、六百多名员工、全球装机逾 1500 台。Texas Instruments 的 Explorer、Xerox 的 InterLisp-D 机器也加入战局。到 1985 年,据克雷维尔(Crevier)的记载,约 150 家公司在内部 AI 团队上花了共计 10 亿美元;分析师预测专家系统市场到 1990 年代将达数十亿美元(Gill 1995 年在《MIS Quarterly》引用的具体预测是 40 亿美元)。所有人都相信,专家系统就是未来。

致命的问题没有人问

到 1985 年,乐观主义达到了顶峰。DENDRAL、MYCIN、PROSPECTOR、XCON 证明了智能可以变现;日本把整个国家押了上去;Symbolics 的 Lisp 机一机难求;资本和人才海啸般涌入。

但几乎没有人问那个致命的问题——当规则超过一万条,会发生什么?

XCON 的曲线已经给出了答案的雏形,只是没有人愿意看。维护团队 CSG 在膨胀,每年一半规则要重写;新加的规则会破坏旧规则,改一处坏别处。这个病灶,此刻还藏在"一年省四千万"的光环背后。但用不了几年,它就会在规模的压力下,把整个繁荣连根拔起。

而那条曲线,会在四十年后换一身衣服——从"规则"变成"prompt",从 DEC 的 CSG 团队变成今天某个深夜还在调试 4000 token system prompt 的 Agent 工程师——原封不动地重新出现。

(本章史料均经独立核证,详见《第二章-史料核证附录》。)