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正是这个重叠才是量子计算的伟大特征。重叠随着时间发展，在某种意义上可以同时进行多次运算，而传统的计算机一次只能进行一次计算。
在经典计算中，寄存器（比特的存储链）的状态是有限的0或1的串（如0011011101001）。在一个量子计算机寄存器内，状态是大量可能的经典寄存器状态的重叠。举个例子，如果寄存器有N个比特，那么将有2N个可能不同的经典寄存器状态（也就是说，如果N＝3，将有8个不同的经典状态，000， 001，010，011，100，101，110，111）。如果N很大，那么2N将巨大。
量子计算的巨大优越性在于大量的经典状态可以被看作是一个（重叠）状态，一个量子系统可以处理的量子状态。为了进行传统的经典计算，有必要对所有的可能状态进行测试，每次测试一个经典的寄存器状态。这是一个非常缓慢的过程，并且当N增加后，测试的次数将以指数级增长（也就是像2，4，8，16，32，64…）。
然而对于量子计算，只需要作一个测试，因为在某种意义上，所有可能的传统状态都合在一起，称为一个量子寄存器状态。量子计算潜在上比传统的经典计算要更有效。因此，世界的很多物理学家现在都在相互竞争，看谁可以制造出下一个性能更加优越的量子计算机。
既然人工智能机器将以原子级别的组成部分制造出来，它就需要像量子计算机一样来运行。既然量子计算机比传统的经典计算机有效，那么这将是一件好事。人工智能机器将是一个量子计算机。
人工智能机器是一个量子计算机，这一结果意义深刻。试想一下量子计算机比经典计算机高2N倍的计算能力。一个小行星般大小的人工智能机器将拥有1040 个原子或比特。这样的一个人工智能机器其潜在的计算能力，即使是一个经典类型的人工智能机器，比人类的计算能力也将大很多很多。
量子计算的人工智能机器将会是什么情况呢？如果N是1040，那么2N是多少呢？这个想法让我困惑。当我说一个人工智能机器可能拥有相当于人类智能万亿个万亿倍水平时，事实上，我的这个数字已经是小得令人惊讶了。
诚然，量子计算机的状态是在处理大约7个成分。它们被称为“量子比特”（Qubits），或者“quantum bits”。以一种“磁瓶”来一行容纳7个比特，并且让它们在某种意义上表现得像一个量子计算机一样，这是可能的。但是量子计算技术到制造N＝1040量子计算机还有很长的路要走。
这样巨大的数字是否可能仍充满争议，但是最近的“纠错”等技术好像在暗示，那就是量子计算机会变为现实，然后成为商业性的。如果没有理论原因证明这样的数字是不可能的，那么通常意味着科学最终会找到制造这种机器的方法。
作为人脑科学工具的纳米技术
我们已经讨论了一些关于量子计算的概念（可能非常难以理解），我现在开始转向另一个关于人工智能技术的问题：“人工智能将怎样类似（人类）大脑？”我的观点是，当纳米科技真正成熟起来并且摩尔定律继续有效，我们关于人类大脑如何运作的知识将惊人地增长。举个例子，在过去的几十年内，许多非侵入的技术发展起来，进行观察人脑的活动，而不会打扰人脑的基本活动。
例如，含微辐射氧的液体可以被注射到血管中，它可以流入大脑并且在更活跃的和需要更多氧气或血液的大脑细胞处聚集。测试人被要求从事各种思维活动，当他们这样做的时候，在从事这些任务时，大脑使用较多的部分将显示出更高的辐射浓度。大脑科学家或神经科学家因此能够定位大脑的哪些部位在参与任务。我们关于大脑如何运作的知识，至少在宏观上，在最近这些年内由于新技术而大范围地增加了。
越来越多的外部方法使用了基于核物理的现象，比如说核磁共振技术（nuclear magnetic resonance，NMR），对此我在此不作介绍。随着新技术的应用，大脑的观察可以获得更好的空间分辨率和使用更少的测试时间，核磁共振成像技术 （nuclear magnetic resonance imaging，NMRI）每一年都变得更加精确。由于摩尔定律提供了更快的电子设备，空间和时间分辨率变得更加细致。有些科学家相信，到大约2020年时，观察个体的神经键（神经联系）和其类型将是可能的，也就是说，它们是否处于激发或抑制它们所连接的神经元的活动中。
如果这些变为可能，那么神经工程师可以简单地“扫描”大脑，也就是，通过下载大脑所有的必要的地理信息就可以读取它，例如每一个神经元的精确位置，以及它们是怎样或者连接到哪些神经元，等等。所有的这些信息都可以存储到一个通过摩尔定律让之成为可能的“超级计算机”上，然后被这台计算机的其他部分进行进一步的分析。从某种意义上来说，人们可以在超级计算机中拥有一个类人的大脑。
这引发了各种道德问题。如人们可以关闭存储人类大脑的超级计算机吗？那样是谋杀吗？你怎么定义人格的本质？它决定于制造那个人的技术吗？例如一个基于碳和DNA的技术，或基于硅的技术。如果核心的结构都一样的话—— 如果功能上是一样的，那么硅版本的人是否应该给予和基于碳的人一样的权利？“硅权？”
如果人类决定基于硅的人脑是“非人类”，那么神经科学家和神经计算机科学家可以开始试验这些数据（人）吗？他们可以复制任意多的数据（克隆）吗？他们可以对数据（活体解剖）进行所有的分析试验来试图理解人脑是怎样工作的吗？我们对于人脑是怎样工作的知识将会大踏步地增加。神经科学家一旦提供关于大脑是怎样工作的观点，神经工程师就可以将这些新知识应用于更加聪明的人工智能机器的制造。
人脑切片 人脑的两个半球体部分 人脑的主要组成部分
人脑的褶状表面 人脑就像一个潮湿的海绵体 人脑的PET扫描图像，
深色的表明是活跃的区域
最终，神经工程师可以制造出如此强大和智慧的机器以至于神经科学家能够通过使用这种机器来测试关于人脑工作原理的猜想。
在这时，这种神经科学家和神经工程师的联姻将是单行的，也就是说，知识将完全从神经科学家流向神经工程师，但是在某个时候，当神经工程师赶上来后，信息和思想流将逐渐变为双向。某一天，神经科学家将意识到神经工程师制造的人工智能机器在许多方面超过人脑。
在此我将结束这一章节。用其他未来的新技术制造本世纪的人工智能机器，这样的例子还有很多。我希望上述讨论足以说服您相信本世纪的计算机技术可以使人工智能机器的制造变为可能，并且这些人工智能机器将拥有比人类高万亿个万亿倍的智能。如果我还能说服您相信这些人工智能机器可以在22世纪初之前制造成功，那么这一章将是很成功的。
但是，人工智能机器可以在本世纪内制造出来并不意味着它们就应该被制造。（正如哲学家所说的：“能够并不意味着应该。”）现在重要的问题是人工智能机器是否应该被制造，如果可以，对于人类的后果是什么？如果支持大脑制造的宇宙主义者确定要制造人工智能机器的话，将会发生些什么呢？
本书接下来的部分将试图解答这些问题。
这章在本质上更技术性和科学性一些，后面的章节更多的是社会的、政治的、哲学的、伦理的，甚至是更宗教的，因而更适合阅读。第4章和第5章将分别介绍宇宙主义者和地球主义者。
写在前面的话
在本章，我想提出一些你们在读本书时可能碰到的问题。也许你对我的一些论述持怀疑态度，或者是觉得我忽略掉了某些东西。本章将试图预测一些你的反对意见。通过讨论这些反对意见，很有可能加深前面章节的论述。这些问题、意见有多处来源。有些来自于我自己，有些来自于我的朋友，但是大多数来自于那些与我有多年接触的人，那些在我的网站上读过初稿的人，以及那些看过有关我的报道或电视节目的人。某些反馈非常重要，所以如果你有同样的反对意见，并且发现我的反驳有说服力的话，你也会被说服的。
问题1 人工智能发展的时间问题
问题1。 “时间问题——如果人工智能发展得太快以至于关于人工智能的辩论来不及展开将怎么办？”
在所有我收到的问题里面，这个问题是让我考虑得最多的。我认为，这是一个基本的批判意见。这个问题是如此重要以至于我在第6章讨论“奇点”的时候已经涉及到了。本质上来说，这里所争议的是，如果人工智能的崛起太快了，就没有足够的时间在社会上产生的宇宙主义－地球主义的分化，因此，本书的这个论点不成立。没有这样的分化，将不会有人工智能辩论，也没有人工智能战争。
来信
亲爱的德·加里斯教授：
通过CNN（美国有线新闻台）网站的一个链接，我最近接触了您的《关于超级智能机器的道德困境》的文章。我着迷于阅读这篇文章，虽然我在这些领域不是一名专家，我敢说在大多数方面我赞成您的观点。然而，有一点让我感到有些前后不一致，请您原谅我这样说。这点就是您对于“地球主义者”和“宇宙主义者”的看法。要产生两派之间的争斗，制造电子大脑的一派应该已经获得了某种进展，也许电子大脑已经存在了。这就是我在您的论文里发现的矛盾之处。被宇宙主义者保护和培育的人工智能机器的存在不会使两派之间的争论显得多余吗？我同意您的观点，那就是电子大脑将以指数速度发展进化。因此，它们是否会发展成对人类充满敌意的物种问题马上就会有答案，以至于“宇宙主义者”和“地球主义者”的主要智囊们没有机会来完成他们的论述和争论。这将发生在他们考虑发动战争之前—— 假设这些“人类”智囊们是合理程度的文明。我希望我的看法不会以任何方式冒犯您，并且我将很愉快地聆听您对于这个问题的看法。
回答
我赞同你的主要观点。我把这点重新表述为——“如果电子大脑（人工智能）以（快速的）指数速度进化发展，也就是说在未来几十年内达到或超越人类的智慧级别，那么将没有足够的时间产生地球主义者－宇宙主义者的冲突，人工智能战争也不会产生。”我确实认为人工智能是以指数速度进步的，但是不至于如此的迅速以至于没有足够的时间产生人工智能的辩论和发起人工智能战争。
我认为其中的原因是由于制造真正人工智能的任务是非常困难的，并且可能需要几十年的时间来完成。在目前，我们对于人脑的工作原理、记忆的本质是什么、思维是什么、我们是如何推理等所知甚少。在人脑内有千万亿个神经键（神经元之间的联系），清楚地表明人脑结构是如何的超级复杂。我猜想，关于人类在神经科学研究领域的进步最现实的情景就是，从现在开始将至少需要50年的时间来在人工大脑制造上取得真正的进展，但之后的进展将相对缓慢（虽然也是指数级别的）。
我认为，早期的人工智能机器所表现出来的智慧足以引起地球主义者的警觉。像我这样的一些人将会提醒大众某些事情即将发生，但是我认为之后的进展将不会非常迅速，因为对于大众来说，反应的时间将非常有限。当公众从他们的家用产品中看到智能的真正迹象时，将不需要很多年的时间来反应。我认为对于公众和政府来说，如果他们真正地察觉到对于他们的物种支配甚至生存存在着真正的和强烈的威胁时，5到10年的时间将足够让事情有所进展。
同样，当那些有意识的大脑制造者们认为实验室内的进展证实威胁确实存在的时候，他们将毫不迟疑地警示大众。例如，我，倾向于让公众清楚地了解世界上人工智能的发展现状，即使它们目前还处于比较原始的状态。大脑研究制造者们处于这样的一个位置，能够第一个知道正在发生些什么，因为正是他们在制造这些东西。
我认为从道德上来说，我们有一种义务来告诉公众正在发生着的某些事，以便公众有时间来反应，来防止如此的情况发生，即人工智能的指数级别的智慧增长曲线比大脑制造者的预计还要迅速。我同样认为大脑制造者们应该现在就警示公众，而不是等待人工智能机器拥有真正智慧的第一个征兆出现。这样就可以给予公众更多的时间来反应，但是当然，如果公众看不到真正智慧的证据，那么，他们会认为研究者们是在喊狼来了，且因此忽视他们。
大脑制造者们需要告诉公众指数曲线的特征，那就是在水平轴上每一单位的增长对应垂直轴上高度的两倍增长。这样的曲线可以开始得非常缓慢并且在低水平上保持很长的时间，然后突然快速增长。举个例子，考虑下面的“倍增”曲线图，它列举了对于水平轴上每一单位在垂直轴上的高度—— 0。1，0。2，0。4，0。8，1。6，3。2，6。4，12。8，（都是小值，但是……）25。6，51。2，102。4，204。8，409。6， （开始攀升）819。2，1 638。4，3 276。8，6 553。6，（开始暴增）…104 857。6，209 715。2，419 430。4，（爆炸性的数字）…（无穷大！！）
如果介于a）人工智能的最初迹象和 b）爆炸性指数级别的人工智能增长之间（称作“爬升阶段”）只是几年的时间，那么，将不存在人工智能的辩论和人工智能战争（除非是爆发了人类和人工智能机器的物种主导之战）。但我认为，由于大脑制造本身的复杂性，这段时间，即所谓的“爬升阶段”，将有几十年之久。这对于公众来说将有足够的时间来反应、来辩论，并且形成宇宙主义和地球主义的分化。
问题2 什么是半机器人
问题2。 “那么第三群体—— 半机器人是怎么回事呢？”
相当多的人写电子邮件给我，说我在人工智能辩论中对于第三类人，即除宇宙主义者和地球主义者之外的所谓的“半机器人”（生控体系统）的重要性低估了。半机器人是一种半人半机器，也就是说通过附加人工智能计算机成分到其大脑的生物。下面是对于此种人类的经典评论。它出现在把人脑的内容下载到人工智能机器的思想之后，并且从此来观察人工智能的发展。
来信
亲爱的德·加里斯教授：
我以浓厚的兴趣阅读了您关于人工智能的大作（《关于超级智能机器的道德困境》）。诚然，作为一个不够格的评论者，我认为第三类群体（或者说是小群体），也就是半
机器人，它们的重要性被低估了。对我来说很显然，随着越来越多可行技术的发明，人类将准备在思维和身体上扩展自身。我预言，将出现一个缓慢的淘汰人类自然形式的过程，从而形成一群不可思议的拥有各种各样重组基因的半机器人。
回答
当我最初思考21世纪人工智能崛起的政治含义的时候，我确实考虑了把社会划分为三类主要团体，而不是两类。也就是说，宇宙主义者、地球主义者（两者都是人类团体）和半机器人（半人半机器）。对此我思考了一段时间，就像前面一些章节所讲的对于妥协的一些衡量，我决定否定它，让问题简单化，也就是说只有两大主要团体。我可以很容易地把半机器人作为子团体而归纳到宇宙主义者团体。
另一个主要原因就是，我预言随着半机器人通过对自身添加更多的人工智能机器成分，它们会变得越来越不像人类而更像纯种的人工智能机器，也就是说没有任何人类成分，地球主义者们将以人工智能机器的身份对待它们，并且像对待宇宙主义者一样仇视它们。我在第5章关于地球主义者“对于半机器人的不信任”的论述中已经提到这些。
第三个理由主要是关于数字的问题。一个小行星大小的人工智能机器将会拥有1040个成分（原子）。这将使人类可怜的1010个神经元相形见绌，以至于那些决定让自己逐步转化成人工智能机器的人类和那些全新制造的“纯种”人工智能机器没有丝毫的区别。因此，去区分人工智能机器和高级半机器人，至少从地球主义者的角度来看没有太大的意义。
然而，我确实同意这样的评论，那就是在转化阶段，即当人工智能机器不是非常强大，并且没有比人类聪明很多的时候，半机器人的总体性能中人的部分与人工智能的部分可以明显区分开来。在这样的情形下，区分半机器人和人工智能机器将是有用的。然而，当人工智能机器在大小和智能（因为更多的智慧通常需要更多的物质）上变得超出一切的时候，这样的区分将�