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天才可否人造?人工智能会给我们这样的惊喜吗

2018-01-13 14:36

  12岁的流浪汉 Walter Pitts [1,2,3] 被一群黑帮匪徒追打,躲进了一个图书馆。打手们骂骂咧咧地找了一圈以后走了。

  Walter 却没离开,他的注意力完全被一套三卷本的书吸引了:Alfred North Whitehead 与 Bertrand Russell 合著的《Principia Mathematica》。这是作者为纯数学提供逻辑基础的雄心勃勃的大部头著作,努力构建严谨的逻辑构架,把数学命题在自己的构架里一步步推导出来。

  独立学习了三年之后,15岁的 Walter Pitts 写信给 Russell,向 Russel 指出在第一卷里的几个错误。Russel 马上回信,邀请 Pitts 去英国学习。

  Pitts 没有去湿冷的英格兰,而去了芝加哥大学,没有固定生活来源的他流浪在芝加哥大学的讲堂和校园里(很多时间睡在露天的躺椅上)。

  在进芝加哥大学第一年的时候,芝大的数学教授 Carnap 出了一本关于逻辑学的新书,那是1938年。Carnap 不是泛泛之辈,他关于逻辑悖论的论述是三十年代时最完备的。

  一天,15岁的 Walter Pitts 走进 Carnap 的办公室,手里拿着写着自己注释的Carnap 的新书,向 Carnap 对书中的几个地方提出尖锐的评论。

  在开始的震惊之后,Carnap 开始反驳,两人交流了一个小时左右。Pitts 把书留在Carnap 那里,离开了办公室。由于 Pitts 没有介绍自己,于是后来的两个月里 Carnap 在芝大里满世界找“懂逻辑的报童”。

  Walter Pitts 的故事和其他天才的故事一样,让人难以想象,就像莫扎特、王维、冯纽曼,这些年纪轻轻就在自己的领域独步天下,又似乎全不费力、信手拈来。那么这些天才是否可以人造呢?

Walter Pitts

  这个问题在以前也许是很幼稚的,不过现在出现了 AlphaGo 这类人工智能算法,在棋盘上打败了几乎所有的顶级围棋职业高手,包括柯洁这样的天才,也许这个问题是可以被容许讨论的了。

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  1942年,18岁的 Walter 认识了 University of Illinois(伊利诺伊大学)教授Warren McCulloch。Warren 热情好客,当时 Walter Pitts 无家可归,于是Warren 邀请他住在自己家里。

  在 Walter 住进 Warren 家的当夜,他们就开始合作神经系统如何进行逻辑计算的问题。大概300年前,莱不尼兹证明,任何问题,只要可以用有限数目的词、完整而没有歧义的表达出来,就可以用‘逻辑机’(logical machine)计算出来。六年之前, Alan Turning 发表了著名的关于universal computing engine的文章。

  Walter Pitts 和 Warren 的问题是,如何把神经系统看成这样一个逻辑机器呢?考虑到当时对脑神经的粗浅而不确定的认识,Warren 和 Pitts 对神经系统的简化是划时代的。

  他们把神经元的状态简化为0或1的二进制表示,用一个连接强度的矩阵来标准化神经元之间的相互影响关系,于是在给予一定输入的情况下,McCulloch-Pitts网络将根据这个连接矩阵的状态以及输入,而决定输出是什么。

  他们在1943年出版的“A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity”是 McCulloch 和 Pitts 最著名的工作。

  从控制论角度来讲,McCulloch-Pitts 网络本身就是最早的有限自动机(finite automata)之一。这个工作还提供了神经生理问题的逻辑基础,可以说是最早的计算神经科学成果之一。而这篇文章对于人工智能领域来讲,则是开创性的,神经系统的复杂性被高度抽象,并用数学家和工程师容易理解的语言来描述。

  从此,人工智能开始以独立的领域而开始其蓬勃发展之势。

  

  要描绘神经科学与人工智能领域相互借鉴、相互促进的完整画面,本文的篇幅是不够的。

  但是两个领域都意识到“学习”对于生物和电脑行为的重要性,神经科学发现神经元之间的联结“突触”,可以被神经元的活动所改变,这一点很可能是学习的物质基础;在人工智能领域,人工神经元之间的联结强度的改变,也是人工神经网络可以学习的基础。

  这一特性,被目前的“深度学习”推到了极致,可以说引起了一个深度学习革命,在网络搜索、网站过滤、广告推送、图像识别、语言翻译等大量应用都可以找到深度学习的实际应用。其中 Geoffrey Hinton 做出了突出的贡献。




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