文章核心观点 - 21世纪科学面临两大核心挑战：人工智能领域智能与意识的本质问题，以及物理学领域量子力学与广义相对论的统一问题[1][3][4] - 智能体与观察者这两个核心概念，尽管分属不同学科且缺乏统一定义，但在本质上可能是同构的，即同一类系统在不同语境下的两种命名[1][6][17] - 为解决此问题，研究提出了智能体的“最小完备架构”，该架构由五个基本功能构成：输入、记忆、生成、控制、输出，它们构成了一个逻辑自洽且不可简化的信息处理闭环[1][20][29] - 此架构不仅是描述工具，更是理论基石，有望为理解智能、意识及物理世界的统一规律提供新的切入点[33] 笼罩在21世纪科学天空的两朵新乌云 - 1900年开尔文勋爵指出的“两朵乌云”最终催生了相对论和量子力学，彻底改变了20世纪科学的面貌[3] - 21世纪科学天空同样笼罩着两朵新“乌云”：智能与意识的本质问题，以及量子力学与广义相对论的统一难题[4] - 智能体已成为人工智能研究的核心概念，但智能与意识的本质仍是悬而未决的迷雾[6] - 在物理学中，观察者的概念在从广义相对论到量子力学的各个理论中都扮演着关键而神秘的角色[6] - 迹象表明，智能体与观察者在本质上可能是同一枚硬币的两面，为两者找到一个共同框架可能为驱散这两朵乌云奠定理论基础[6] 智能体和观察者，尚未形成统一定义 - 尽管是各自领域的核心概念，但智能体和观察者至今都没有统一的定义，如同“盲人摸象”[7] - 在人工智能领域，存在多种从不同侧面描述智能体的定义，如罗素和诺维格、富兰克林与Graesser、Wooldridge的BDI范式、布鲁克斯的包容架构以及Maes的表述等，难以拼出完整图像[9] - 在物理学中，“观察者”的概念在不同理论框架中被不断“重写”，包括经典力学中的拉普拉斯妖、热力学中的麦克斯韦妖、相对论中的参考系集合，以及量子力学中具有争议的测量角色[9] - 正因“观察者”在不同理论中功能不同，物理学至今仍缺少一个跨框架统一、可操作的定义[10] 探寻共识：一个开放的信息处理系统 - 为突破理论碎片化困境，需要透过现象看本质：智能体本质上是一个对信息进行处理的开放系统[11] - 这一洞察是跨越物理学、生命科学、认知科学与人工智能的共识性结论[13] - 在物理学层面，约翰·惠勒的“It from Bit”、兰道尔的“信息擦除的能量代价”、塞斯·劳埃德将宇宙视为量子计算机等观点，确立了信息处理作为物理过程的基础地位[13] - 就系统的开放性而言，薛定谔指出生命通过摄取负熵对抗热力学退化，普里高津的耗散结构理论表明维持复杂性的系统必须持续与环境交换物质、能量与信息，开放性是一种热力学必然[13] - 在认知科学领域，赫伯特·西蒙、艾伦·纽厄尔、控制论、具身—嵌入范式（如瓦雷拉、克拉克）以及卡尔·弗里斯的自由能原理，都从不同角度将智能或认知系统阐释为开放的信息处理系统[14] - 在工程实践上，斯图尔特·罗素对智能体的定义、理查德·萨顿的强化学习形式化以及大语言模型的交互机制，都遵循开放信息处理系统的范式[14] - 同一条主线也能把“观察者”从不同物理范式中抽象出来：无论是拉普拉斯妖、麦克斯韦妖、相对论参考系还是量子测量，观察者实质上是承担测量、记录与更新职责的开放信息处理系统，而非神秘的意识实体[16][17] - “智能体”与“观察者”只是同一类系统在不同学科语境下的两种命名，但现有框架大多缺乏对其最小完备功能集的系统论证[17] 论证智能体的“最小完备架构” - 回顾科学史，有效突破往往来自“化繁为简”，找到最核心的要素，如沃森和克里克用四种碱基破解生命密码，冯·诺依曼用五个功能单元定义现代计算机[20] - 对于作为开放信息处理系统的智能体，需要找到其“最少但够用”的基本功能集合[20] - 追踪信息的完整旅程，可以推导出五个必经环节，构成最小完备架构[20] - **输入**：信息从外部环境进入系统的过程，是系统与外界交换的基础，缺少输入则系统退化成不能校准的自循环装置[20][23] - **输出**：信息从系统内部作用于外部环境的过程，缺少输出则系统成为无法对外产生因果联系的“缸中之脑”[20][23] - **记忆**：将信息保存为可在未来调用的内部状态的能力，没有记忆的系统只能做瞬时反应[23] - **创造/生成**：在已有信息基础上产生新内容的能力，如牛顿提出万有引力、爱因斯坦推导相对论，在人工系统中体现为进化算法的变异、生成式AI的采样，缺少创造则系统退化成录音机[25][27] - **控制**：元级指挥功能，用于调节其他功能的强度与协同方式，如同交响乐团的指挥，缺少控制则系统变成被动或混乱的集合[27][29] - 这五项功能构成智能体的最小完备架构：它们“完备”，因为覆盖了信息全生命周期的关键环节；它们“最小”，因为任何一项缺失都会导致明确的能力坍塌，且其余功能无法替代补齐[29] - 该框架提供了一个可操作的统一描述，许多高阶智能现象可理解为这五项能力在不同强度与组合下的涌现[29] - 以学习骑自行车为例，完整的学习闭环需要输入、记忆、控制、输出、创造五个功能协同作用，缺一不可[30][32] 写在最后 - 对智能体最小完备架构的深入分析，不仅是描述工具，更是理论基石[33] - 该框架能够用于推导不同类型的智能体与观察者，揭示其演化动力学机制，分析多智能体关系体系，从而形成广义智能体理论体系[33] - 这为智能与意识的本质，以及量子力学与广义相对论的统一这两个基础科学问题，提供了新的切入点[33] - 通过追问“信息在系统中如何流动”，将智能体与观察者还原为五个最小且功能完备的开放信息处理系统，许多看似不可逾越的鸿沟开始显现出统一的底层逻辑[33] - 无论后续研究触及多高深的课题，其起点始终锚定在这五个简单而坚固的功能上：信息的输入、输出、记忆、创造与控制[33]