【摘要】喬姆斯基的生成轉(zhuǎn)換語法（GT語法）是語言學(xué)革命和認知科學(xué)革命的基礎(chǔ)，今天它又成為ChatGPT的理論依據(jù)。從GT語法到ChatGPT，人工智能到底走了多遠？從喬姆斯基GT語法分析和語言認知入手，我們重新認識喬姆斯基語言學(xué)革命的意義，揭示人工智能與人類心智之間的緊密關(guān)聯(lián)、依存關(guān)系和發(fā)展動力。認知科學(xué)的建立使我們有可能從多學(xué)科綜合的高度來理解人類心智與人工智能。在此基礎(chǔ)上，我們以ChatGPT為例，分析這款人工智能軟件的利弊得失及其所造成的困惑，提出“人工智能不能做什么”這個終極問題，并嘗試給出我們的回答。人工智能就是人類所建造的非人類的智能，它不過是對人類心智的模仿。人工智能與人類心智的差別，本質(zhì)在于高階認知（人類認知），在于語言認知及其基礎(chǔ)之上的思維認知和文化認知。人工智能今后的發(fā)展必然是體現(xiàn)語言驅(qū)動的、語言、思維和文化層級的人類心智和認知特征的新一代人工智能。語言認知、思維認知和文化認知將在未來的人工智能發(fā)展中扮演重要角色。
【關(guān)鍵詞】人類心智 人工智能 喬姆斯基 GT語法 ChatGPT
【中圖分類號】TB18 【文獻標(biāo)識碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2023.14.002

【作者簡介】蔡曙山，清華大學(xué)社會科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系教授、博導(dǎo)，清華大學(xué)心理學(xué)與認知科學(xué)研究中心主任。研究方向為語言學(xué)、邏輯學(xué)、心理學(xué)和認知科學(xué)。主要著作有《認知科學(xué)導(dǎo)論》、《自然語言形式理論研究》、《語言、邏輯與認知》、《言語行為和語用邏輯》、《聚合四大科技 提高人類能力：納米技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)和認知科學(xué)》（譯著）等。

人工智能近年來的發(fā)展頗有些令人眼花繚亂，從AlphaGo、通用人工智能和生命3.0到ChatGPT，等等，發(fā)展熱潮一浪高過一浪。在這個過程中，一些人似乎忘記了人工智能的本質(zhì)和定義——人工智能是人類創(chuàng)造的機器智能，是機器模仿人類心智所產(chǎn)生的智能。據(jù)此定義，我們不能僅就人工智能來說人工智能，而應(yīng)該從人類心智來認識人工智能，也就是從認知科學(xué)來認識人工智能。

起源于20世紀(jì)50年代的人工智能與喬姆斯基語言學(xué)革命、計算機和信息技術(shù)革命以及認知科學(xué)革命息息相關(guān)。喬姆斯基領(lǐng)導(dǎo)了語言學(xué)、心理學(xué)、計算機科學(xué)領(lǐng)域的三場革命，這些革命又相繼引發(fā)哲學(xué)、人類學(xué)和神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的革命。在這些革命的影響下，1975年前后，認知科學(xué)在美國建立，形成由語言學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)、人類學(xué)、計算機科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)6大學(xué)科構(gòu)成的學(xué)科框架。2000年，科學(xué)家們將另一個與心智密切相關(guān)的學(xué)科——教育學(xué)納入認知科學(xué)之中，形成“6＋1”的學(xué)科框架。這些學(xué)科在認知科學(xué)框架下與認知科學(xué)交叉形成新興學(xué)科：認知語言學(xué)、認知心理學(xué)、心智哲學(xué)、認知人類學(xué)、人工智能、認知神經(jīng)科學(xué)和心智教育學(xué)。由此可見，人工智能本是認知科學(xué)題中之義，是計算機科學(xué)與認知科學(xué)交叉的產(chǎn)物，是人類賦予機器（計算機）的智能。

人工智能誕生以后，其與認知科學(xué)剪不斷、理還亂的關(guān)系，始終是理解人工智能的關(guān)鍵點。一是因為五個層級的人類心智是人工智能的來源和基礎(chǔ)，人工智能如何學(xué)習(xí)和模仿人類心智和認知能力，是人工智能過去、現(xiàn)在和未來發(fā)展的根據(jù)。二是作為人類心智和認知基礎(chǔ)的語言，人工智能的發(fā)展又具有特殊的意義。當(dāng)前的人工智能新寵ChatGPT就是一款體現(xiàn)了人工智能與認知科學(xué)結(jié)合的語言認知軟件。

讓我們從喬姆斯基的生成轉(zhuǎn)換語法（GT語法）開始說起。

喬姆斯基和GT語法

我們先來認識語言學(xué)革命的發(fā)起人、認知科學(xué)的第一代領(lǐng)袖喬姆斯基（N. Chomsky, 1928－）的語言理論和語言認知方法。

什么是語言知識？什么是語言能力？人的語言能力是哪里來的，是先天遺傳的還是后天習(xí)得的？人類如何加工語句，是經(jīng)驗主義的還是唯理主義的？自然語言和形式語言的聯(lián)系和區(qū)別在哪里？形式語言和計算機語言的關(guān)系又是什么？人類如何通過自己的語言讓計算機工作？什么是形式文法？喬姆斯基語言學(xué)革命的主要內(nèi)容和理論貢獻是什么？關(guān)于喬姆斯基和喬姆斯基的語言學(xué)革命，我們可以思考很多重要問題，這些問題至今仍有特別重要的意義。[1]

現(xiàn)在我們來看喬姆斯基的一個重要的語言學(xué)理論——生成轉(zhuǎn)換語法（generative transformational grammar），簡稱GT語法。

喬姆斯基著述豐厚，其理論一直處在不斷的變動之中。第一階段從1950年代中期開始到1970年代中期，這個時期是生成轉(zhuǎn)換語法的形成時期，這個時期的重要語言理論有50年代的句法結(jié)構(gòu)理論（SS）、60年代的標(biāo)準(zhǔn)理論（ST）、70年代的擴展的標(biāo)準(zhǔn)理論（EST）和修正擴展的標(biāo)準(zhǔn)理論（REST），等等。第二階段是1970年代以后，這個時期的重要理論包括管轄和約束理論（GB）、最簡方案（MP），等等。其中，GB又包括短語結(jié)構(gòu)的X-階標(biāo)理論（X-barT）、θ-理論（θ-T）和功能范疇（FC）、移動和格理論（MCT）；MP又包括原則和參數(shù)理論（P＆P），等等。

第一階段的代表作是1957年的《句法結(jié)構(gòu)》（Syntactic Structure, SS），這是喬姆斯基以博士論文為基礎(chǔ)撰寫的劃時代著作，本書建立的生成轉(zhuǎn)換語法是喬姆斯基語言學(xué)革命的標(biāo)志，它由以下三個部分構(gòu)成。

（1）短語結(jié)構(gòu)規(guī)則（phrase structure rules）。短語結(jié)構(gòu)規(guī)則也叫重寫規(guī)則（rewriting rules）。它試圖用有限的規(guī)則來生成無限的句子。重寫規(guī)則通過形式化的方法和遞歸定義，生成一系列的短語結(jié)構(gòu)。

（2）轉(zhuǎn)換規(guī)則（transformational rules）。由重寫規(guī)則生成一系列的短語結(jié)構(gòu)，可分為詞匯前結(jié)構(gòu)（pre-lexical structure）和詞匯后結(jié)構(gòu)（post-lexical structure）。前者由非終端符構(gòu)成，稱為深層結(jié)構(gòu)（deep structure），后者由終端符構(gòu)成，稱為表層結(jié)構(gòu)（surface structure）。

（3）形態(tài)音位規(guī)則（morphophonemic rules）。按照喬姆斯基的理解，轉(zhuǎn)換規(guī)則將深層結(jié)構(gòu)的邏輯語法關(guān)系映射為表層結(jié)構(gòu)的語言關(guān)系與語音關(guān)系。這樣就可以解釋語言的歧義和釋義現(xiàn)象。歧義是兩個不同的深層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為同一表層結(jié)構(gòu)，釋義是同一深層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為兩個不同的表層結(jié)構(gòu)。

喬姆斯基的生成轉(zhuǎn)換語法（generative transformational grammar）由生成語法和轉(zhuǎn)換語法兩部分構(gòu)成。我們先來看生成語法。

（一）生成語法。喬姆斯基在《句法結(jié)構(gòu)》中，給出了如下的句法結(jié)構(gòu)的一個簡單例子。

我們將（1）中每一條形如X→Y的規(guī)則稱為“重寫規(guī)則”，即“重寫X為Y”，并稱這些規(guī)則的集合為一個語法。

我們稱下面的（2）為語句“the man hit the ball”從語法（1）所得出的一個推導(dǎo)。

其中，最右邊的一列給出得出該行符號串所依據(jù)的重寫規(guī)則。例如，第二行的串“NP VP”是根據(jù)重寫規(guī)則（i）得出的，如此等等。

這個推導(dǎo)可以用下面的樹形圖來表示：

注意這是一棵倒置的樹，樹根向上，樹梢向下。不要小看這個簡單的結(jié)構(gòu)，這樣一個簡單的結(jié)構(gòu)卻表明了喬姆斯基語言學(xué)革命的開始。

喬姆斯基以前的經(jīng)驗主義語言學(xué)是從樹梢開始來分析語言的，即從具體的語句開始，分析語句的結(jié)構(gòu)，找出語句的共同特征，最后總結(jié)出一個語言的語法。行為主義語言學(xué)則認為人們的語言知識來源于語言的實踐。喬姆斯基語言學(xué)革命把這個過程倒了過來，即把這棵樹“倒”了過來。他認為，兒童并不是一個語句、一個語句地去習(xí)得第一語言知識的，而是相反。兒童具有一種先天的語言能力，語言習(xí)得的環(huán)境和條件只是激發(fā)兒童的這種能力，所以兒童才能夠從一個結(jié)構(gòu)生成無數(shù)多的語句。換句話說，喬姆斯基認為語言的這種結(jié)構(gòu)和規(guī)則是先天存在于兒童的頭腦之中的。語言是一種心智現(xiàn)象，這是喬姆斯基唯理主義和心理主義語言學(xué)的最本質(zhì)的特征。

注意在語句的生成過程中，使用了很多短語（Phrase），喬姆斯基用范疇名稱（categorial names）一一將其命名如下：

S：語句（Sentence）

NP：名詞短語（Noun Phrase）

M：情態(tài)詞（Modal）

VP：動詞短語（Verb Phrase）

D：限定詞（Determiner）

N：名詞（Noun）

V：動詞（Verb）

PP：介詞短語（Prepositional Phrase）

P：介詞（Preposition）

ADVP：副詞短語（Adverbial Phrase）

ADV：副詞（Adverb）

AP：形容詞短語（Adjectival Phrase）

A：形容詞（Adjective）

而這些短語也是具有結(jié)構(gòu)的，可以用短語結(jié)構(gòu)規(guī)則來刻畫，其按照這些規(guī)則生成相應(yīng)的短語。關(guān)于自然語言中最常用的是名詞短語規(guī)則、動詞短語規(guī)則、形容詞和副詞短語規(guī)則、時態(tài)和情態(tài)短語規(guī)則，等等。

（二）轉(zhuǎn)換語法。為使語法和規(guī)則盡量簡明，喬姆斯基的生成規(guī)則只負責(zé)解釋直陳語句的生成，而將其他語句形式如否定句、疑問句、倒裝句和短語成分的移動等的生成統(tǒng)統(tǒng)交給轉(zhuǎn)換規(guī)則完成。下面是一些例子。

（1a）He can hit this ball（他能擊中這個球）。

（1b）This ball, he can hit（這個球他能擊中）。

兩者的區(qū)別在于名詞短語this ball的位置不同。在語句（1a）中，名詞短語處于動詞的賓語位置上，在這個位置上this ball充當(dāng)了hit的賓語。在語句（1b）中，名詞短語this ball在邏輯上仍然應(yīng)該被理解為動詞hit的賓語，但在語法上它的位置卻處于句首，而不是及物動詞的賓語的位置。

對語句（1b）中的這種不一致的可能的解釋是：假設(shè)名詞短語NP原來處于動詞賓語的位置，后來卻被轉(zhuǎn)移到句首的位置上去了。我們可以用下面的推導(dǎo)式來對語句（1b）進行解釋：

（2a）He can hit [NPthis ball] →

（2b）[NPthis ball], he can hit

由PS規(guī)則和詞匯插入規(guī)則（Lexical Insertion Rule，簡稱LIR）生成的基本的表達式是（2a），而將某種具有不同性質(zhì)的規(guī)則應(yīng)用于基本表達時卻將名詞短語this ball從動詞賓語的位置轉(zhuǎn)移到句首位置上去了。我們把在上面的推導(dǎo)式中使用的轉(zhuǎn)移規(guī)則稱為轉(zhuǎn)換規(guī)則（transformation rule）。在下面的兩個樹圖中，轉(zhuǎn)換規(guī)則將由PS規(guī)則和LIR生成的短語標(biāo)記（3a）轉(zhuǎn)變?yōu)樯陨圆煌亩陶Z標(biāo)記（3b）。

轉(zhuǎn)換規(guī)則（transformation rule）有各種不同的類型。例如，我們把從語句（1a）轉(zhuǎn)變?yōu)檎Z句（1b）所使用的轉(zhuǎn)換規(guī)則稱為主題化（Topicalisation）規(guī)則，它的典型特征是把某一范疇移動到語句的最左端。主題化的轉(zhuǎn)換規(guī)則可以用形式化的方式表達如下：

X－ NP－ X 結(jié)構(gòu)描寫（Structural Description）

1 2 3 →

2 1–t– 3　結(jié)構(gòu)變換（Structural Change）

其中，結(jié)構(gòu)描寫（SD）用來表示按照PS規(guī)則和LIR生成的短語結(jié)構(gòu)，它與基本表達式相一致。用NP來表示轉(zhuǎn)換的目標(biāo)范疇，X表示NP左右兩邊的范疇變元（可以為空）。數(shù)字用來幫助我們追溯所發(fā)生的語句變換。結(jié)構(gòu)變換（SC）用來表示根據(jù)主題化規(guī)則導(dǎo)出的短語標(biāo)記，即（3b）所示的導(dǎo)出表達式。從中可以看出，用數(shù)字2標(biāo)示的目標(biāo)名詞短語NP已經(jīng)被轉(zhuǎn)移到句首的位置，它的原初位置（即在SD中所占據(jù)的位置）用符號t來代替。符號t意味著這個位置發(fā)生了短語結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移，從而留下了轉(zhuǎn)移的軌跡（trace）。

以上形式規(guī)則可以用來說明所有類型的轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，我們也可以用平常的語言來定義轉(zhuǎn)換規(guī)則。

喬姆斯基的生成轉(zhuǎn)換語法（GT語法）的意義重大：第一，這是歷史上首次使用數(shù)學(xué)邏輯（mathematical logic）的分析方法來分析自然語言的句法結(jié)構(gòu)，使20世紀(jì)的語言學(xué)從經(jīng)驗主義語言學(xué)進入到唯理主義語言學(xué)的發(fā)展階段；第二，喬姆斯基的理論表明語言加工是自上而下的（top-down）而不是經(jīng)驗主義語言學(xué)自下而上的（bottom-up），這樣我們就區(qū)分了語言能力和語言知識，并找到了“先天語言能力”（Innate Language Faculty, ILF）這把理解語言認知能力的鑰匙；第三，喬姆斯基的形式化分析方法為自然語言理解奠定了基礎(chǔ)，并成為人工智能的基本方法。喬姆斯基建立的句法結(jié)構(gòu)理論、形式方法等理論方法從一開始就成為人工智能的基礎(chǔ)理論和基本方法，今天仍然如此。本文稍后將作為案例分析的人工智能新寵——ChatGPT，正是根據(jù)喬姆斯基的GT語法演變而來的。