【摘要】喬姆斯基的生成轉換語法（GT語法）是語言學革命和認知科學革命的基礎，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革命的意義，揭示人工智能與人類心智之間的緊密關聯(lián)、依存關系和發(fā)展動力。認知科學的建立使我們有可能從多學科綜合的高度來理解人類心智與人工智能。在此基礎上，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，本質在于高階認知（人類認知），在于語言認知及其基礎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 【文獻標識碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2023.14.002

【作者簡介】蔡曙山，清華大學社會科學學院心理學系教授、博導，清華大學心理學與認知科學研究中心主任。研究方向為語言學、邏輯學、心理學和認知科學。主要著作有《認知科學導論》、《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、生物技術、信息技術和認知科學》（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，而應該從人類心智來認識人工智能，也就是從認知科學來認識人工智能。

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

人工智能誕生以后，其與認知科學剪不斷、理還亂的關系，始終是理解人工智能的關鍵點。一是因為五個層級的人類心智是人工智能的來源和基礎，人工智能如何學習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的語言，人工智能的發(fā)展又具有特殊的意義。當前的人工智能新寵ChatGPT就是一款體現(xiàn)了人工智能與認知科學結合的語言認知軟件。

讓我們從喬姆斯基的生成轉換語法（GT語法）開始說起。

喬姆斯基和GT語法

我們先來認識語言學革命的發(fā)起人、認知科學的第一代領袖喬姆斯基（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得的？人類如何加工語句，是經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？喬姆斯基語言學革命的主要內容和理論貢獻是什么？關于喬姆斯基和喬姆斯基的語言學革命，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理論——生成轉換語法（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年代的句法結構理論（SS）、60年代的標準理論（ST）、70年代的擴展的標準理論（EST）和修正擴展的標準理論（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又包括短語結構的X-階標理論（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《句法結構》（Syntactic Structure, SS），這是喬姆斯基以博士論文為基礎撰寫的劃時代著作，本書建立的生成轉換語法是喬姆斯基語言學革命的標志，它由以下三個部分構成。

（1）短語結構規(guī)則（phrase structure rules）。短語結構規(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構。

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

（3）形態(tài)音位規(guī)則（morphophonemic rules）。按照喬姆斯基的理解，轉換規(guī)則將深層結構的邏輯語法關系映射為表層結構的語言關系與語音關系。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構轉換為同一表層結構，釋義是同一深層結構轉換為兩個不同的表層結構。

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

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

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。

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構，這樣一個簡單的結構卻表明了喬姆斯基語言學革命的開始。

喬姆斯基以前的經驗主義語言學是從樹梢開始來分析語言的，即從具體的語句開始，分析語句的結構，找出語句的共同特征，最后總結出一個語言的語法。行為主義語言學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構生成無數(shù)多的語句。換句話說，喬姆斯基認為語言的這種結構和規(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的最本質的特征。

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構的，可以用短語結構規(guī)則來刻畫，其按照這些規(guī)則生成相應的短語。關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充當了hit的賓語。在語句（1b）中，名詞短語this ball在邏輯上仍然應該被理解為動詞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：假設名詞短語NP原來處于動詞賓語的位置，后來卻被轉移到句首的位置上去了。我們可以用下面的推導式來對語句（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的規(guī)則應用于基本表達時卻將名詞短語this ball從動詞賓語的位置轉移到句首位置上去了。我們把在上面的推導式中使用的轉移規(guī)則稱為轉換規(guī)則（transformation rule）。在下面的兩個樹圖中，轉換規(guī)則將由PS規(guī)則和LIR生成的短語標記（3a）轉變?yōu)樯陨圆煌亩陶Z標記（3b）。

轉換規(guī)則（transformation rule）有各種不同的類型。例如，我們把從語句（1a）轉變?yōu)檎Z句（1b）所使用的轉換規(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。主題化的轉換規(guī)則可以用形式化的方式表達如下：

X－ NP－ X 結構描寫（Structural Description）

1 2 3 →

2 1–t– 3　結構變換（Structural Change）

其中，結構描寫（SD）用來表示按照PS規(guī)則和LIR生成的短語結構，它與基本表達式相一致。用NP來表示轉換的目標范疇，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。結構變換（SC）用來表示根據(jù)主題化規(guī)則導出的短語標記，即（3b）所示的導出表達式。從中可以看出，用數(shù)字2標示的目標名詞短語NP已經被轉移到句首的位置，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)生了短語結構的轉移，從而留下了轉移的軌跡（trace）。

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

喬姆斯基的生成轉換語法（GT語法）的意義重大：第一，這是歷史上首次使用數(shù)學邏輯（mathematical logic）的分析方法來分析自然語言的句法結構，使20世紀的語言學從經驗主義語言學進入到唯理主義語言學的發(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）而不是經驗主義語言學自下而上的（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，并成為人工智能的基本方法。喬姆斯基建立的句法結構理論、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。