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图1.119 谢尔宾斯基和以他名字命名的谢尔宾斯基三角形
口 1907—1915年,爱因斯坦从弯曲空间<sup>(19)</sup>的概念出发思考广义相对论(general relativity),它的数学基 础 就 是 伟 大 的 德 国 数 学 家 伯 恩 哈 德 · 黎 曼(Bernhard Riemann, 1826—1866)于1854年创立的一种 非 欧 几 何 学 —— 黎 曼 几 何 ( Riemanniangeometry)。可以说,黎曼几何和广义相对论相互成就了对方的价值。在数学和物理学中,类似的例子还有纤维丛理论与规范场论等。今天的数学家几乎都不懂物理,数学的价值要在物理学中体现出来,还得靠物理学家来甄别。
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图1.120 广义相对论认为,在引力场中空间是弯曲的。因此,局部两点间的最短路径不再是直线段,而是曲线,称为“测地线”
可以说,离开了产生概念的抽象能力,人类不可能稳扎稳打地加深对自然和自身的认知,也就无法创造文明。概念在头脑中被构建,经过共识、实践的反复锤炼,一经固化便成为知识网络中的一部分。还有一些概念很难用形式化的手段讲清楚,有时甚至只可意会不可言传,特别是艺术类、人文类知识。
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图1.121 艺术中的很多概念都是模糊的,难以用数学来精确描述
现有的AI并不具备自主产生概念的能力,只会在一个静态的知识库上做匹配搜索和简单推理。人工智能中的原子论者(atomist)试图定义知识的最小颗粒,然后从它们出发构建整个知识的体系。这个思路的瓶颈在于知识的组织结构仍是一个未解之谜。目前,知识表示具有多样性,缺乏统一的框架,基本都是面向具体应用而设计的。例如,符号计算、智能搜索、推荐系统等有着不同的知识表示和推理规则。
产生概念是人类的基本能力
没有生物学上的证据表明,人类在产生概念的能力上有任何差异。不论男女、肤色、地域,人类表现出同样的构建概念的能力。国家的先进和落后只是归于某些略带有偶然性的历史和社会的原因,并不代表哪个种族更优秀。
每个人的第一位老师是他/她的母亲,对其一生的影响几乎是任何人无法替换的。很多人认为女性在理性思维,尤其像数学这样偏逻辑的学问上是弱势群体。这是一种误解,有关女性社会分工的一些毫无根据的暗示,让女性对自己的能力也产生了怀疑。至今,脑神经科学家都没有发现任何女性不擅长数学的迹象。
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图1.122 18—19世纪,欧洲历史上的一些著名的女数学家:夏特莱侯爵夫人、阿涅西、达什科娃、热尔曼、柯瓦列夫斯卡娅
擅长理性思维与否是个体的问题。例如,在女性社会地位低下的18、19世纪,法国数学家、物理学家、哲学家夏特莱侯爵夫人(Émilie du Châtelet, 1706—1749),意大利数学家、哲学家玛丽亚·加埃塔纳·阿涅西(Maria Gaetana Agnesi,1718—1799),创立并领导俄罗斯科学院的俄国数学家沃隆佐瓦·达什科娃(Vorontsova Dashkova,1743—1810),法国数学家索菲·热尔曼(Sophie Germain,1776—1831),以及俄国数学家 索 菲 娅 · 柯 瓦 列 夫 斯 卡 娅 ( Sofya Kovalevskaya,1850—1891),已经令几乎所有的男性汗颜。
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图1.123 伟大的德国女数学家埃米·诺特
德国数学家、抽象代数(abstract algebra)之母埃米·诺特(Emmy Noether, 1882—1935)在哥廷根大学当数学讲师遭到了一些哲学教授的阻挠,大卫·希尔伯特回击道,“我并不觉得性别是一个阻止候选人成为讲师的理据。我们毕竟是一所大学,不是个澡堂”。
诺特不仅是一位伟大的数学家,在物理学中,她发现了对称性和守恒定律之间的美妙关系。这些成就让阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein, 1879—1955)、赫尔曼·外尔、诺伯特·维纳(Norbert Wiener,1894—1964)等大科学家对她敬爱有加,每一个固守性别歧视的男性都应该为其狭隘感到羞愧。
女性并非如传统观念认为的那样不擅长抽象思维和领导权谋,她们只是长期被歧视和定位束缚,才华得不到发展。科技越发达,对体力的要求越低,女性越有平等的机会,甚至更具优势。她们在创新上的表现(如提出新的概念),随着AI时代的到来,将丝毫不逊色于男性(详见6.2.2节)。
概念产生的机制
大家耳熟能详的数据、算力、算法、场景是机器学习和人工智能里备受关注的四个方面。必须知道,数据里只有经验,计算上的孔武之力也只是智能的一小部分,更多的是基于规则的理性创造力——人们从经验中提取带有规律性的模式,并将之概念化。这样的情形在数学和科学里俯拾皆是,举例说明:两个函数f(x),g(x)的卷积(convolution)f∗g的定义如下,