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CARLJOHAN LISTHERBY
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图4.15 人类现在研究机器智能,未来智能机器有望帮助人类搞清楚人类智能
人类认知能力的这种分阶段发展就像电子跃迁,在吸收足够能量之后,可以从低能级转移到高能级。机器的认知是否也应该分层级呢?
例4.9 美国计算机科学家(2011年图灵奖得主)朱迪亚·珀尔(Judea Pearl, 1936— )在《为什么——有关因果关系的新科学》<sup>[44]</sup>一书中提出了由“观察”“干预”“反事实推理”(即“想象”)三个梯级构成的因果关系之梯,在归纳推理的框架里实现了从关联分析到因果推断的飞跃。
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图4.16 因果链如同倒塌的多米诺骨牌,根因和结果可能相距甚远
现有的机器学习缺乏因果分析的能力,故而做不到从数据向知识的提炼。在某给定的标准之下拟合数据而得到的模型参数估计并不是知识,这是因为在更多的训练数据上得到的参数更新不能构成推理的素材,也不能产生经得起实践考验的新知识,更不能形成新旧知识的积累。
临渊羡鱼不如退而结网,按照“人工智能之父”图灵在《计算机器与智能》一文中的设想,机器学习应赋予“儿童机器”以学习的能力,而非直接模拟所谓的“智能行为”。人工智能要如何构造机器的认知心理(包括主动学习的能力),这是一个亟须解决的难题。
事实上,前人对学习的一些经验之谈值得人工智能借鉴。例如,孔子曾说,“吾尝终日不食,终夜不寝,以思,无益,不如学也”(《论语·卫灵公》)。同时,他又提醒,“学而不思则罔,思而不学则殆”(《论语·为政》)。
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图4.17 《论语》是孔子的语录汇编,是由他的弟子及后人整理编撰而成的儒家经典。全书共20篇492章,涉及伦理、治国、教育、修身等,其中不乏有关学习的言论
学习后经过思考再去学习,一是逐渐构筑自己的知识体系,二是培养主动学习和独立思考的能力。对人而言,学习是一个过程,其目的不仅是完成某项具体任务,更重要的是能力的培养。
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图4.18 知识里充满了智慧,但是知识不是智慧。如果只教给机器知识而不教会它运用知识和主动获取新知识,机器充其量是一个只会背书的呆子
机器学习何尝不是如此呢?与其逐点地让机器识别这个、识别那个,不如教会机器识别和形成概念的能力。我们或许早就应该反思,在纯粹数据驱动(data driven)的机器学习之外,是否应该多关注一些元学习(meta learning),即有关学习的学习(例如学习策略),以及知识表示和对已有知识/经验的省思(例如类比、猜想、反思等),见图4.19。
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图4.19 (a)方法论指导如何学习/实践,然后将结果表示为知识/经验,再经过提炼为省思提供材料。最后,省思的结果用于改进方法(如元规则),开始新一轮的机器学习。(b)机器学习与知识推理、语言理解的关系
机器学习、知识推理、语言理解是认知计算(cognitivecomputing)的“三驾马车”,它们之间是相互影响、相互依存的关系。知识推理和语言理解的最终解决离不开规则的方法,而机器学习综合利用归纳、演绎、类比等也将成为必然趋势。只有从认知计算的宏观视角看待机器学习,才不至于孤立地研究它,甚至一叶障目地把它当作最优化理论的某个具体问题。
人工智能早期几乎所有的分支(包括机器学习)多采用规则的方法。之后,随着数据获取日益便利,统计机器学习逐渐占据主流,数据分析的方法受到学界的青睐。俗话说,“三十年河东,三十年河西”。可以预见,待到AI对知识和推理的诉求达到一定程度,在新理论支撑下的规则方法必然再次回归。