文科生也能讀懂的人工智能簡史

第一次看約翰尼·德普的《超驗駭客》時,我被裡面活在鏈接世界各數據庫的虛擬空間中,從而得以死而復生的男主角感到驚歎。其中有一個細節甚至是讓人感到害怕:女主角想隱瞞自己的情緒,但是生生地暴露在男主對她荷爾蒙分泌數據的分析結果之下。當時看這部片子時,壓根就沒有想到任何與人工智能相關的東西,直到這兩年,“人工智能”鋪天蓋地地出現在我們眼前,並且漸漸從電影中的想象走進了我們的生活。

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超驗駭客

作為“萬物的靈長”,人類始終是站在一個制高點上去俯視由人類所創造的一切。對於人工智能,我們所關注的是如何利用人工智能,但是,直到智能程序阿爾法狗打敗了頂級的圍棋選手,人類才漸漸意識到人工智能的力量,甚至還會為人類與人工智能的未來而感到擔心。而瞭解什麼是人工智能,瞭解那些走在人工智能前沿的人又是如何去看待人工智能和人類的關係,是我們走近不久的將來的一種很好的選擇。

一本《你一定愛讀的人工智能簡史》可以滿足我們這些人工智能圈外人最基本的好奇。作者山本一成從人工智能的幾個關鍵詞——模擬、機器學習、深度學習、強化學習等入手,通過他作為人工智能開發的前沿人物的視角,在分享自己開發智能程序的過程中,借用各種易懂的事例,揭秘神秘莫測的人工智能背後的基本原理。

文科生也能讀懂的人工智能簡史

《你一定愛讀的人工智能簡史》封面

《你一定愛讀的人工智能簡史》的作者是山本一成,他開發的日本將棋程序“PONANZA”,與IBM公司開發的“深藍”、谷歌公司開發的“阿爾法狗”是人工智能史上的三大標杆。他作為將棋的愛好者,參與並見證了人工智能在將棋程序上的發展與突破。而這本書就是讓作者山本一成以一位老父親的角色,去分享PONANZA的成長曆程,並探討它的未來。

一、人工智能的過去:從模仿到超越

人工智能好像一露面就展現出“不可一世”的姿態,但是它也像任何事物的發展一樣,經歷過艱辛的發展時期,更不用提它遇到過的冰凍期了。人類從對電腦從進行簡單的灌輸,到意識到人類的智能與人工智能是兩回事,開始採用機器學習,再到強化學習和深度學習,人工智能的發展也有著一步一個腳印的脈絡。

(一)從灌輸到機器學習

人工智能,通常是被理解成機器擁有類似人類的智慧和認知方式。也因此,在人工智能發展的初期,有人設想,“只要將人類的智慧輸入擁有超強計算力和儲存力的電腦”,就可以實現人工智能。但是,電腦能做的只有兩點:單純的計算和儲存。在提到計算機的功能和智能將棋面臨的問題時,作者指出:

對於將棋這樣千變萬化的複雜遊戲來說,即便將過去的棋局毫無遺漏地記錄下來,在新的對弈中也會不可避免地出現新地局面。此時,相較於儲存力,能夠及時做出合適的反應和判斷才是電腦更為需要的能力。

作者在這裡提到支撐智能的兩大支柱:搜索和評估。人類可以利用智能的“搜索”功能,對未來進行正確的仿真。不過,在將棋中,將棋很難做到搜索可能存在的所有棋局,因此,在有限的資源中,它需要向人類學習,即制定目標,對其所面臨的狀況進行評估。

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支撐智能的兩大支柱

就拿人類本身的行為而言,評估是在既有的選擇中選擇更為合適、更為有利的。比如,在菜市場買菜,拿著同樣數量的錢,怎麼買到又便宜又新鮮的蔬菜;孩子上學了,哪家學校既方便又有更好的教學資源;要出門了,哪條路線是最快捷的,等等。評估是我們日常生活中非常常見的一種活動。

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評估的意義

在意識到計算機並不能計算出所有的棋局的情況下,人工智能的開發者們選擇了另一條路:讓人工智能向優秀的將棋選手學習,也即“機器學習”。

機器學習,是指尚不能完全理解人類的學習方式,但可以模仿人類學習行為的一種計算機技術。嚴格來說,它是一種“監督式學習”技術。

因而,人工智能首先以優秀的職業選手的棋譜作為學習模板。對於向著智能方向發展的將棋而言,通過搜索,並進一步篩選,選擇結果會較好的棋路,是一種快速且有效的方法。

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人工智能與機器學習、深度學習

(二)強化學習

上面提到的機器學習,使得PONANZA獲得了長足的進步,在電王戰中戰勝了現役棋手。不過,將棋程序在受益於機器學習時,也受到它的限制,這是因為“教師不足”。對於人類而言,累積起來的職業棋手的棋譜已經很多了,但是對於擁有強大存儲能力和需要學習的計算機而言,這遠遠不夠。這也就是接下來,人工智能需要”強化學習“的原因了。

同監督式學習的機器學習,需要以老師為模板不同,強化學習不需要老師。在強化學習中,計算機會對未知的環境進行隨機搜索並反饋其結果。在重複反饋的過程中,“評估”不斷被強化。因此,這一方法被稱為強化學習。

這也就是,與其授之以魚,不如授之以漁。

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監督式學習和強化學習

(三)深度學習

深度學習技術的前身是“神經元網絡”技術,它是模擬人類的大腦進行構建的,幾乎是與計算機是同一時期誕生。因為其構造與大腦相似,人們對其成功抱有很大的信心。

為了解釋神經元網絡技術,作者舉了一個例子:如果需要構建一個去識別杯子的神經元網絡,將一張杯子的圖片原封不動地分配給雙層神經網絡,並讓它進行判斷。但是這個神經元網絡會因為層數不夠而無法得出正確答案。

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神經元網絡模型

不過,即便這個層數加深了,性能似乎也沒有得到改善。這主要是因為,按照當時的技術,層與層之間的信息傳播方式沒有得到完善。

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從神經元網絡到深度學習

大家試想一下王牌對王牌中的傳聲筒遊戲,它與這個的原理很相似。第一個人傳給第二個人的話在有物理限制時,很難被準確地傳達,更不用說傳到最後一個人時會是什麼樣的效果了。

這種模仿人類神經元的層數的多次“深度”疊加,帶來了“深度學習”一說。

二、人工智能的未來

(一)智慧和智能

書中對智慧和智能進行了定義。在作者看來,智慧是一種設定目標的能力,而智能是“通過搜索和評估的方式尋找通往目標的途徑的能力”。落實到將棋程序上,這種差別就非常明顯。開發人員為人工智能設定目標,人工智能是在已有的目標這一前提下展開行動,去完成任務。

青出於藍而勝於藍。智能程序在與人類的對弈中已經顯示出超越人類的力量。如果說人類的智慧在於積累,帶有經驗的色彩,那麼智能更會打破常規。將棋程序在最初是需要向人類學習的,但是在展現了超出人類的潛力後,也會有職業棋手反過來向其學習的情況。

這也不禁讓人聯想到二者之間在未來的關係。

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李世石對戰阿爾法狗

最初,智能程序打敗優秀的將其選手時,人工智能似乎打破了我們的常識,一時難以接受的人甚至會懷疑,在未來可能存在的危機。但是,人工智能的能力漸漸被認可,大家的關注點在於未來的人工智能該展現出一種怎樣的姿態。

作者山本一成著眼於未來,認為人工智能在加入智慧的同時,也需要學習人類的倫理,獲得判斷對錯的能力。人工智能的起源和發展都是由人類帶來的,它在向人類學習時,也難以避免人所具有的一些缺點。比如一些AI聊天機器人因為吸收了網絡上帶有歧視色彩的言行,而在運行中重複這類不當言行。

(二)奇點

奇點在技術上指的是特異的點。而人工智能的奇點,如書中所說,則是:

由於人工智能超越人類, 實現了爆發式的、指數式的成長,當今世界將轉變為不連續的全新世界——這一不可逆的轉變發生的瞬間被稱為歷史上的奇點。

當然,這一基點還未出現,因為現有的程序依舊不能為自己設定目標。有人預估奇點的出現會是在2029年,也就是十年後。那是一個被預言為“一臺電腦的智慧將超過人類所智慧的總量”的時代。

在作者看來,這一基點是會出現的,但至於這一寄點出現後,世界會變成什麼樣則是另一個話題了。對此抱有擔憂的,首先就是著名的理論物理學家史蒂芬·霍金了。上面提到的AI聊天機器人學習了人類的不當言行的情況,也的確是在某一層面上反映了人工智能在未來發展時,其方向的重要性。

在作者的眼中,人工智能是人類的孩子。孩子在成長的過程中逐漸擁有超越父母的能力,是父母所期待的。父慈子愛大概是人類和人工智能在未來最好的關係狀態了吧。

三、結語

山本一成在《你一定愛讀的人工智能簡史》中用三個字——“破守離”——形象地概括了人工智能發展歷程。

“守破離”原本是指劍道及茶道中的各個修業的階段:

“守”,指最初階段忠實地遵從老師與流派的教誨、示範動作及技法,認真練習並掌握基礎。

“破”,指基礎牢固後開始思考其他老師及流派的教誨,汲取其中優秀的內容,充分鍛鍊精神和技術兩個方面。

“離”,指離開原有流派,自創招式另闢蹊徑。

上面的三點正是與人工智能在發展過程中經歷的機器學習、強化學習如出一轍。在未來,也期待人工智能和人類的關係會如山本一成在這本《你一定愛讀的人工智能簡史》中所說的那樣,如父子般那樣,你以我為榮耀,我以你為溫暖。


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